原始人是如何计数的?
学习1、2、3、4、5估计是大多数人最先接触的数学课,大人会一边指着一个苹果,一边告诉你这是1。接着,指着旁边的两个小车,告诉你这是2。当你再大一点后,就会在纸上写出1~9,教你认识它们。
对生活在现代的人来说,使用阿拉伯数字来计数,仿佛就像是吃饭睡觉一样,成为一件再自然不过的事情。假如将你放回石器时代,让你忘记所学的一切数学知识,变回一个原始人。现在你需要每天从海里抓鱼上来,一边让自己不会挨饿,一边可以用鱼去跟别人交换其他东西。为了知道自己每天抓了多少鱼,你会如何记录抓到的鱼数呢?
或许你最先想到的办法就是在一块石板上,通过画鱼的方式来记录数量。抓到一条鱼,就在石板上画上一条鱼。
当你捕鱼的数量比较少时,画鱼还比较容易。可是当数量变多,对本来就不喜欢画画的你来说,这就变成了一个苦差事。于是你开始思考,有没有什么方法可以不用画鱼,也能记录数量?
聪明的你很快就想到了一个方法,画鱼太麻烦了,如果只画一根竖线来代替鱼,这样既能知道每天捕鱼的数量,画着也会很轻松。
因为长期的练习,你的捕鱼技术越来越好。在捕鱼的间隙你也没闲着,你发明了一种叫渔网的工具,利用它可以帮助自己每天捕到更多的鱼。慢慢地你发现,每天画竖线也变成了一件很麻烦的事。你会经常因为石板太小,画不下足够多的竖线。此外因为竖线太多,当你想要比较自己最近几天捕鱼的数量,是变多还是变少时,也变成了一件麻烦事。
为了解决上面的问题,每天吃完饭后,你专门给自己留出了很多时间,用于思考应该如何解决它?
你首先想到的办法是对竖线重新排列,不再将它们全部画成一行。而是将它们按照相同的数量分成多行。这样一来,比较数量变多还是变少时就要容易很多。
比较数量多少变容易了,可是需要画的竖线的数量还是没有改变。突然一天,你回想起了自己最开始如何用竖线来代替画鱼,那为什么现在不能用别的东西来代替很多条竖线呢?于是你赶忙找到一块石板,将上面的竖线变成了下面这样。
通过一个三角形代替了一行竖线,现在你既不需要画很多竖线,也更容易比较鱼的多少。
没有了这么多的竖线,你又将它们放回一行,节省石板空间。此时的你不禁为自己的机智点了个赞。
接下来的日子里,你不再自己捕鱼,而是教会其他人如何使用渔网,然后雇佣他们来为自己捕鱼。作为酬劳,你会将每天抓到鱼,分配固定的数量给每个捕鱼人。而你自己可以将每天的时间用来做其他感兴趣的事情。
因为捕鱼人数的增加,你每天获得的鱼数变的越来越多。不过有了之前的经验,你使用图形计数时不再慌忙。当你的鱼数需要画更多的三角图形时,你使用相同的替换方法,利用其他图形来代替多个三角形。当新的图形又变多时,再发明更多新的图形来代替它。
到目前为止,相信你已经成为了一个生活优越的原始人,每天有足够的食物,不必担心会被饿死。因为鱼已经多到吃不完,你可以用它们去交换衣物房子和其他工具。通过雇人捕鱼,你不再需要自己下海,有更多的时间做自己喜欢的事情。作为当时社会中最聪明的人,思考问题就是你最爱做的事情之一。
你在脑子里面想着,虽然现在只要使用不同的符号就可以表示任意多的数字,可是随着数字变得越来越大,你需要记住的符号就会变的越来越多。除此之外,虽然现在每种符号在记录时不会超过9个,但是当某个数字使用的每种图形的数量都很多时,例如9个方形+9个三角+9根竖线所代表的数字,画出来还是太麻烦了。
有没有一种方法,可以只使用几个固定的符号就能表示所有的数字呢?
你每天吃完饭后就开始思考上面的问题,可是总想不出一种满意的答案。直到有一天,当你在边洗澡边观察石板上记录的数字时,突然脑子里面像是被闪电击中一般。你顾不上穿衣服就兴奋的跑出屋外,同时嘴里不停地大喊着“我想到了,我想到了。”
你之前在石板上画图形时,每种图形都包含了两种含义。第一种含义是,图形的数量代表了个数。例如三个方形、三个三角和三根竖线都是3个。
第二种含义是,不同的形状代表了数量的多少。例如一个三角形相当于10根竖线,一个方形相当于10个三角形,或者100根竖线。
可你刚刚在洗澡时突然发现,每种图形排列的位置都是固定的,最左边是方形,中间是三角形,最右边是竖线。既然它们的位置是固定的,那为什么不能利用它们的位置来表示数量的多少呢?这样一来,你只需要再设计几种不同的图形,用来代表不同的个数就可以了。
你很快就重新发明了九个符号来表示1~9这九个数字。
在使用一段时间后,你感觉有几个数字看着容易混淆,于是又将它们改成这样。
现在每个符号代表了个数,再将它们从右至左排列,利用位置表示不同的数量大小。使用新的符号你将第八天和第九天的鱼数改为这样记录。
现在的表示方式和之前相比,写着最简洁,也最容易辨认。可是当鱼数为某些特别的数字时它会出现一些问题。例如,当你捕鱼的数量是下面这两个数字时。
使用新符号进行表示都是一样。
最初,你想利用在两个符号之间间隔不同的距离来区分它们。
可是你发现在石板上记录符号时,很难每次都画出相同间隔的宽度。特别是当两个符号之间有多个空白间隔时,它们会变得无法辨认,你不得不另想它法。
此时的你已经对符号的使用越来越熟悉,你很快就想出一个解决方法。为什么不能用一个单独的符号来代表空白间隔呢?于是你在原来九个符号的基础上又增加了一个符合,代表空白间隔。
之前那两个容易搞混的数字就变成了下面这两个不同的样子。
从此以后,你再也不需要为了如何计数而烦恼,每天过着幸福快乐的生活。直到你死去了很多很多年之后,现代的人类才又重复设计了几个新的符号来取代你所设计的符号。这些新符号就是你的孙子的孙子的孙子...的孙子数学课中所学的0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。
他并不知道很久很久之前,自己的爷爷的爷爷的爷爷...的爷爷就已经在使用类似的方法计数。他只知道的是,因为从你那时开始便每天过着无忧无虑的富足生活,导致你的身体变得越来越臃肿,并且你通过基因将它遗传给了现在的自己。为了保持身体健康,他只能每天对着手机屏幕大喊着,“腰间的肥油咔咔掉,人鱼线马甲线我想要。”
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