你知道在“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”被发明,继而被广泛推广之前,世界各地的人们是如何计数的吗?你知道阿拉伯数字实际上是印度人发明的吗?你知道除了阿拉伯数字还有哪些数字符号依然在被使用吗?为什么阿拉伯数字能在众多符号中脱颖而出,受到全世界人民的青睐呢?
1.石子计数
古代的人不会计数,更没有表示数量的符号。那么牧羊人怎样能够知道早上放出去的羊群在晚上全部都回圈了呢?
他们想到了一个很好的方法:早上每当一只羊走出羊圈时,就在地上放一颗石子;羊晚上回圈时每回来一只就拿走一颗石子。如果地上还剩有石子,说明有羊丢了;如果石子刚好没有,则说明羊都回来了;如果石子没了却还有羊在回圈,那说明有别家的羊也跟着回来了。很多民族在士兵出征前也是用这种方法来清点人数。
2.徒手计数
除了石子以外,古人还发明了很多的记录数字的方法,比如在兽骨上刻痕迹、用绳子打结、堆种子、堆木棍,等等。但是如果身边没有这些物品,又要如何表达事物的多少呢?
聪明的古人们同时也发明了徒手计数。比如古人注意到两颗石子可以和两只眼睛、两只耳朵配对,所以他们用手指向自己的眼睛或是耳朵表示“二”。类似的,他们用手指向头部表示“一”,指向头发表示“很多”。但是如果只有“一”、“二”和“很多”,人们很难对其他数量进行具体的描述。
于是,我们的祖先开始利用一切可以利用的身体器官来进行计数,比如一只手的五根手指表示“五”,“六”就可以表示成“五加一”,“七”就是“五加二”,“十一”就是“五加五加一”,这就是“5进制”。
如果用两只手,就是十根手指表示“十”,“十一”就是“十加一”,这就是“10进制”。
如果用10根手指再加10根脚趾,就代表“二十”,“三十二”就可以表示成“二十加十二”,这就是“20进制”。
而苏美尔人发明了“60进制”,据推测,他们很可能是用右手的大指点数其余四指的十二个指节,数到十二之后弯曲左手的大指,数到二十四再弯曲左手的食指,一直到六十,因为左手一根手指代表十二(12×5=60)。
想一想:
现在生活中还存在哪些进制?这些进制可能是怎么来的呢?比如一年12个月、一天24小时、一小时60分钟,还有我们说的“半斤八两”出自什么进制呢?来源可能是怎样的呢?
3.筹码与符号的出现
言归正传,继续回到我们祖先的计数方式来。虽然徒手计数方便易行,但不便记录;用石子或其他物品计数,虽然可以记录,但不方便。
随着文明的发展,人们开始有了一些货物的交换,物品数量巨大,徒手计数和石子计数已经很难满足需求。因此,美索不达米亚人发明了别出心裁的黏土“筹码”。他们把黏土烧制成筹码,不同形状和大小代表不同的数量。比如小圆锥代表1,小球代表10,大圆锥代表60,中间带孔的大圆锥代表600,大球代表3600等,用以在货物交换时清点物品数量。
随着文明的进步,美索不达米亚人又用抽象符号代替了黏土筹码,在黏土写字板上刻上不同的符号代表不同的数量。后来巴比伦人又将其符号进行简化。之后埃及人发明了象形数字符号,用数字代表个位、篮子提手代表十位……蝌蚪代表十万,神像代表百万。
至此,各大文明先后形成了自己独特的计数方法。
4.四种特别的符号系统
第一种:埃及数字
可以看出,埃及的数字体系采用的是十进制。他们用图画的形式来表示数字,而不是文字。根据埃及象形数字符号,你可以写出23吗?
354又该怎么表达呢?
可以看出,在埃及的数字系统里没有“位值制”,也就是没有我们今天用到的“个位”“十位”“百位”……也没有表达“0”的符号。“354”的表达用到了12个符号,而如果要表达“999”则需要用到27个符号。
第二种:罗马数字
罗马数字的使用需要遵循一些规则:
相同数字连着写表示符号相加所得的数,如III=3,XX=20;
小数在大数右边表示相加所得的数,如XII=12,CX=110;
小数在大数左边表示大数减小数所得的数,如IX=9,XC=90;
一般情况下,连着重复的数字不能超过三次,所以8可以表示为VIII,9表示为IX,而不是VIIII;
在一个数字上加一横,表示扩大1000倍,如=50000。
现在,你可以用罗马数字表示2019吗?999呢?
2019=MMXIX
999=CMXCIX
你写对了吗?
罗马数字是在阿拉伯数字传入欧洲以前被广泛使用的一种数码,它的产生晚于埃及的象形数字,但较之有很大的进步。只是,和埃及数字系统一样,他同样没有“位值制”,没有代表“0”的符号。
有趣的是,罗马教皇认为罗马数字是十全十美的,甚至颁布禁令,严禁任何人对罗马数字进行随意的增减。曾经有一个罗马学者暗中记载“0”的用法并传播,被罗马教皇关进了监狱,施用了酷刑。
由于罗马数字在表示较大的数的时候,依然很繁琐,所以现在也很少使用了。但是,罗马数字至今仍然经常出现在许多钟表的表盘设计里,也偶尔被用在一些书页的设计里。
(法国国王路易十四,被普遍写成路易XIV,但他更希望别人称他路易XIIII。且他还定下了规则,要求他的4点钟要记为IIII点钟。)
第三种:中国古代的算筹
我国古代计数用的算筹就是长短、粗细相同的小棒,规则如上所说,1到9有不同的表示方法,分为纵式和横式。
个位用纵式,十位用横式,百位用纵式,千位用横式,以此类推,遇到零,则用空位表示。
你能用算筹表示出23吗?999呢?909呢?
我国算筹每一位都有固定的摆法,所以不会混淆,不会错位。这和今天使用的“位值制”就完全一样了。算筹出现在何时,已经无可考证,但最迟于“春秋”。我国古人还发明了用算筹进行的乘法计算。后来人们将算筹换成串珠,穿在一根木棍上,形成了中国特色的算盘,实属精妙。即便如此,算筹依然没有PK过今日所用的阿拉伯数字。
第四种:印度-阿拉伯数字
最巧妙的发明——印度-阿拉伯数字。
早在公元五世纪,印度人就发明了一套巧妙的数字系统,也就是今天我们用到的“1到9”,再根据位置原则确定个位、十位、百位…… “0”的符号是后来才被发明加入的。使用“0到9”这十个符号加上“位值制”,可以写出无限大的数字。
公元8世纪,阿拉伯人征服了西起西班牙,东至印度的广袤领土,并接触古希腊文献。大多数阿拉伯君主热衷科学,并在巴格达创建了一座庞大的研究中心,世界各国的学者都来这里交流思想,传播科学。中国纸张也传播过来,助推了科学典籍的流传。
这时,一位印度大使来到巴格达,带来了这一套巧妙的印度数字。这套数字很快就被阿拉伯人接受并广泛使用。
意大利人斐波那契从这里将印度-阿拉伯数字带回到欧洲进行推行,却不幸的遭到冷遇,到13世纪,欧洲人才完全接受这套精妙的数字系统。
几乎在同一时期,印度阿拉伯数字也传入中国,也遭到了同样的境遇。直到近现代时期,阿拉伯数字才逐渐在新文化运动的推动下进一步传播和使用。1956年,国务院发出《关于在公文、电报和机关刊物中采用阿拉伯数字的试行办法》,从国家政策的高度上推广使用阿拉伯数字。自此,阿拉伯数字在中国才真正站稳脚跟。
由于这套数字系统是由阿拉伯传向世界,人们以为是阿拉伯人发明的,所以称为阿拉伯数字。
阿拉伯数字不仅可以表示非常小和非常大的数,运算也相对简单。而罗马数字、中国算筹可以满足人们的一般需求,但要进行计算是一件非常复杂的事情。
以罗马数字为例:请计算MMMCDXLIII加上CCCXCIII。
如果你对罗马数字很熟悉或许能较快的计算出结果,但对于我们来说,不将其换算成阿拉伯数字进行计算,再转换回罗马数字,很难得到结果。
当你转换为3443+393,是不是就很好计算了?
直接用罗马数字算加法或许还勉强没有问题,那要是乘法呢?MMMCDXLIII乘以CCCXCIII等于多少?
如果不是罗马数字的专家,应该很难直接用它进行计算吧。光是把这个数认出来都需要花不少功夫呢。
阿拉伯数字是如此的巧妙,不愧是人类最伟大的发明之一!即便遭到各种冷遇,最终也因其精妙而受到世人的肯定。阿拉伯数字的出现更是极大地推动了数学的进步与发展。