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第45章 数的发明

扳着指头数

古时候的人,数东西、数数都是扳着手指头数,一个人有10个指头,从1数到10,10个指头扳过一遍,记个整数,再从头数起,很自然形成了“逢十进一”。

可是,原始民族互相不往来,在记数的时候,各有特点,逢几进一也就是五花八门了。

有的民族,数数的时候,习惯使用一只手,数来数去只有5个指头,于是,记数就成了“逢五进一”。这叫五进制。

美洲的玛雅人,数数的时候,喜欢手脚并用,数完手指再数足趾。手和脚的指头共有20个,就来了个“逢二十进一”,它是二十进制。奇怪的是,在丹麦语中,至今仍然留有二十进制的痕迹。在丹麦语中,60是用3×20来表达的,90这个字的意思是“5个20上的一半”。意思是说,先数4个20,到了第5个20取它的一半,也就是4×20+10。

古巴比伦人却采用六十进制。表达243这个数,就应该是4个60加3,也就是4×60+3。六十进制有它的优点,60的质因数是2、3、5,约数很多,有2,3,4,5,6,10,12,15,20,30。做除法的时候,60可以被许多数整除,出现小数的机会少。

今天,计算角度和时间,仍然部分采用六十进制,比如1小时等于60分钟。

此外,还有二进制、八进制等等。

不过,作为记数,目前全世界都统一用十进制了。

给数字定位

今天,给你两个数字8和1,可以毫不费力地组成18和81两个数。你心里很清楚,8在个位上是8,在十位上就是80。

可是在古埃及,81这个数,必须写为8个10,再写一个1,才能组成81。所以,在读出81以前,必须做一个加法10+10+10+10+10+10+10+10+1=81。

玛雅人使用的是二十进制,81必须写作2····,上面的每一个点表示20,下面那个点是1,这就是20+20+20+20+1=81。

欧洲人使用罗马数字,数字很多,L代表50,X代表10,I代表1,那么,必须写作LXXXI,就是50+10+10+10+1=81。

刚才说到的三种记数法,还带有刻木记事和结绳记事的痕迹。一条长绳上有许多结,大结是10,小结是1,总数是多少,你去边算边数呗!如果记的是一个上万的大数,恐怕就很难数了。

难就难在没有采用位值制。位值制,在我国公元前4世纪的《墨经》上就说得很清楚:一少于二而多于五,说在建位。1这个数,在个位上就比2少,换到十位上就比5多。每个数字的大小,除了本身的数值,还要看它在整个数中所处的位置。采取这个办法,记数只需要几个数字就够了。

我国是最早采用十进位加位值制的国家。

十进位值制是一大发明,对数学的发展有划时代的意义。

“0”从哪儿来

今天我们使用的数字一共是10个:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。从1到9,几乎是同时出现的,惟独0是一个特别的数字,出现得很晚。

只有了解零,才会发明出“0”这个数字。可是,最初的人认为零只代表“没有”,既然是“没有”,摸不着看不见,也就不需要用数字来表示了。在我国古代,遇到10、100、1000……这些带有0的数,就另外采用十、百、千、万的符号来表示。在埃及,也是另有符号的。

我国古代采用十进制,又同时使用位值制,很快就发现了零的用处不小。比如,要记下203这个数,就少不了中间那个零,于是在表示时,只好在2和3之间留一个空位,记作二三。

零是个空位,很容易被忽视,天长日久,就改用看得见的正方形来表示空位,203就记作二□三。到了写在纸上的时候,画个圆圈比画个正方形方便一些,203又记作二○三,这就有点像0了。我国的数学书中,最早出现0的时间是1247年。

今天通行世界的阿拉伯数字是印度发明的。印度的数字中,最早也没有0,需要0的时候,用“·”来代替,203的最初写法是2·3。

令人不解的是,0传到欧洲以后,罗马教皇曾经下令禁止使用,甚至对带头使用0的人施加刑罚。

十个数码的来历

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,这十个数字,有人叫做数码,我们习惯上把它称作“阿拉伯数字”。“阿拉伯数字”,这是欧洲人的叫法,他们是从阿拉伯人那儿见到这些数字,才逐渐接受了的,所以印象深刻。

查一查历史,这十个数字的老家,其实并不是阿拉伯,而是印度。

印度早在公元前2500年,就出现了数字,那时的数字很简单,1就是一竖,2就是两竖……7就是七竖。过了2000多年,通行两种数码。这两种数码仍然没有定型,还在演变,变到8世纪,才出现德温那格利数码,形成今天的“阿拉伯数字”的雏形。

这时,印度的一位数学家来到了阿拉伯的巴格达,带来了这十个数码。埃及也是文明古国,本来有自己的数码,曾有一种非常好看的象形数码,可惜使用不方便。于是,印度数码就代替了阿拉伯数码,并且流传开来。

这一套数码,不但书写方便,而且适合十进位值制,只用十个数码就能组成所有的数。这就容易流传开来,并且引起欧洲人的注意。意大利数学家斐波那契曾到阿拉伯周游,看到这套数码使用很方便,1200年回国以后,写了一本《算盘书》,把这十个数码介绍到了欧洲。

13世纪的欧洲,仍然是一个保守的欧洲,对这套数码曾加以反对,意大利的佛罗伦萨城曾用法律禁止使用新数码!

然而,欧洲人还是接受了它,此后,印度-阿拉伯数字就走向了全世界。

“+”“-”“×”“÷”的来历

说来也怪,古代数学曾经有过辉煌的成就,会列方程,能计算精确的圆周率,却没有使用过“+”、“-”、“×”、“÷”这些最简单的符号。

你不妨设想一下,不使用“+”、“-”、“×”、“÷”这些简明的数学符号,怎么表示十位数的除法?怎么去解一个方程?你可能想得出办法,但那是一件困难而复杂的事,也可能写出别人看不懂的算式。

数学的发展在呼唤人们发明简单明了的数学符号。

1489年,德国人魏德迈首先使用了“+”号和“-”号。魏德迈是一个精于计算的人,他在财会业务中,用“+”来表示过多和盈余,用“-”来表示不足和亏欠,并且写进了商业算术书中。

后来,有人说,魏德迈在计算中,曾自言自语:“在横线上加一竖就表示增加,就叫加号吧。从加号中拿掉一竖就是减少,就叫减号吧。”这只能是后人的一种猜测。

第一次把“+”和“-”当做数学符号使用的人,是德国数学家史蒂夫。他于1544年在自己的代数专著中,首先使用了“+”和“-”。

“=”号出现在1557年,是英国牛津大学雷克德创造的。他认为两条平行线是最相同的了,就用“=”来表示相等。

“×”号出现的年代是1631年,比“+”号晚了150多年。最早使用“×”号的是英国的奥特莱特。而“÷”号出现的年代更晚,到了17世纪末期,瑞士人哈纳认为,用一条横线把两个圆点分开好比把一个整数分成几份。这就是除号。