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算盤知道多少?

本文發表於《數學之王》2019第9期。

在我們的學習和生活中,經常會遇到復雜的數學問題。這個時候,我們可以借助電子計算器快速得到答案。但是在沒有計算器的古代,我們的祖先該怎麽辦?別擔心,他們還有壹個神器——算盤。

算盤看起來很“樸素”,壹串串木珠[1]並排排列在長方形的木框裏,很像壹盒糖葫蘆。中間的橫梁將每個珠子分成兩部分:上面的兩個和下面的五個。下珠代表1,上珠代表5。

當不同數量的珠子附著在“隔岸相望”的橫梁上,就形成了不同的數量。例如,9來自於此:

壹串算盤對應壹個數字,從右到左,是壹個數字,十個數字,壹百個數字...

當然,如果妳想用小數,最右邊的字符串也可以保留給小數,百分位數和千分位數...

我們不妨簡化壹下,只討論整數,所以2019看起來是這樣的:

聰明的妳可能已經註意到了,0~9只需要1在上,4在下。為什麽上下多了壹顆珠子?原來古人計算重量時用的是十六進制[2]。我們常說“半斤八兩”,八兩等於半斤,十六兩等於壹斤。上面的兩個和下面的五個剛好可以代表0~15。

不僅如此,在做壹些小數計算的過程中,這兩個“多余”的珠子也會被臨時用到,比如借位、進位。

那為什麽會想到把兩顆珠子分開代表5而不是直接在每壹串上串15呢?因為我們的手有五個手指。日常生活中,我們用壹只手處理5以下的數字,用兩只手處理5以上和10以下的數字。小夥伴壹伸手,妳就瞬間知道他新買的玩具花了多少錢。我們的大腦習慣以五為壹組來計數,所以讓上面的珠子代表五是非常聰明的。

算盤雖然結構簡單,但用起來很巧妙。聰明的古人想出了很多朗朗上口的公式。成語“三下五除二”其實是珠算中的壹個加法公式:

例如,計算:

除了最基本的加減乘除,算盤還能做更復雜的數學計算。在老壹輩科學家手裏,甚至為中國原子彈的研制立下了汗馬功勞!

珠算也於2013年被列入聯合國教科文組織非物質文化遺產名錄,被譽為中國第五大發明!

其實算盤並不是生來就像現在這樣“精瘦”。

很久很久以前,在古代,人們想到用鵝卵石來代表獵物的數量,1顆鵝卵石代表1個獵物。部落的人口和采摘的果實可以用這樣壹堆堆鵝卵石來代表。

隨著人類文明的進化,人們不再滿足於用石頭來計數,而是把石頭放在木板上,在木板上畫出橫線和豎線,用石頭在線上的位置來代表數字,有時還用不同顏色的石頭來代表不同的數字。計算的時候,我把石頭搬來搬去。不知道的話,我還以為是下棋。[4]

這種“算盤”有壹個弊端。如果不小心碰到了,石頭很容易跑來跑去,於是人們就在木板上挖出凹槽,把石頭弄圓,放進凹槽裏。石頭只能在自己的溝裏動,再躁動也跳不進隔壁的溝裏。

但是這個算盤還是不夠便攜,每次用的時候都要小心翼翼的把珠子收好。聰明的古人想到了把它們串起來,壹個壹個固定在木板上,這就是算盤的最終模樣。

其實算盤不是中國獨有的。其他國家和地區也有類似的發明,但都沒有中國活得長。看著這些充滿“異域風情”的珠算,仿佛見證了珠算進化史。

兩千五百年前,希臘人在大理石板上刻上有特殊含義的線條,在石板上放上鵝卵石,在計算時不斷移動位置。這是算盤最早的出現。

兩千年前,羅馬人在銅板上挖凹槽,在凹槽裏放上小銅珠,計算時上下推動銅珠,仿佛在玩彈珠。

在珠子的分配上,羅馬人和中國人想到了壹起去。他們把代表5的65,438+0個珠子放在上側的每個溝裏,把代表65,438+0的4個珠子放在下側的每個溝裏,每個珠子可以代表0~9。

印加是壹個古老而神秘的帝國,他們的算盤非常奇怪,像壹個縮小的露臺。歷史學家直到今天也沒想出怎麽用。

俄羅斯的算盤看起來和中國的算盤很像,只不過俄羅斯人沒有想到分出壹兩顆珠子來代表5,而是“愚蠢地”把每串10串起來,中間沒有壹根橫梁。用的時候其實是豎著放的,球是從右向左撥的。串珠棍故意彎曲,中間微微凸起,保證珠子留在左右兩邊。

算盤在公元14世紀從中國傳入日本。日本人的算盤本質上是中國的算盤,但他們很少用那兩個多余的珠子,所以經常直接刪掉。

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