理论上,只要古人口袋里的 石子 足够多,就可以 记录任意 大的数字。不仅如此,石子还具有天然的计算能力,例如:
- 将 2 个石子 和 3 个石子放在 一起,自然就得到了 2 3=5 个 石子;
- 将 石子 排列成 2 行 3 列,自然就 得到了 2×3=6 个 石子。
石子甚至,还可以用来证明一些代数定理,例如:
注:这种对应石子可摆基本几何图形的数,被称为形数,它是毕达哥拉斯学派的研究对象之一。关于形数,有机会,再详细给大家介绍。
我们有理由猜想:围棋盘最早就是用来计算的“计算盘”,而黑白石子分别表示正负整数。
当然,石头还是太沉,不方便携带,于是我们的祖先又用短棍代替了石子,这就是算筹。
理论上,短棍是一维的线,石子是零维的点,因此,前者可以比后者表示更多信息,实际上也是如此:
我们的祖先用 1、2、3、4、5 根 纵放的短棍 分别表示数字 1、2、3、4、5, 这与 石子 的区别不大,但之后 用 1 根横着摆放的短棍 分别加上 1、2、3、4、根 纵放的短棍 来表示数字6、7、8、9,可就比 石子表示 “节省用料” 了。
接下来的 10 和 1 的表示一样,只不过短棍摆放位置向左移1位,之后只要在右边留出的空位上分别摆放1到9对应的短棍,就表示了数字 11 到 19;同时,再将左边的1分别替换为2到9,就可以表示20到99的所有数字了。
再接下来的 100 又复归 1 的表示,只不过短棍摆放位置向左移2位,之后 ... ...
... ...
从右向左数:
- 第1位称为个位,其上的每个数字就是它原本的值;
- 第2位称为十位,其上的每个数字是它原值的10倍;
- 第3位称为百位,其上的每个数字是它原值的100倍;
- 第4位称为千位,其上的每个数字是它原值的1000倍;
- 第5位称为万位,其上的每个数字是它原值的10000倍;
- ... ...
这种靠位置区分数字值的方法,叫做 位值制,是由中国老祖宗率先创造,并一直沿用到现在的阿拉伯数字中。
大家有没有发现:1到5的短棍摆放,和竖起的手指是多么相似,也许 短棍 本身就是 十根手指 不够用的 直接 替代品,中间不经过 石子。
在算筹的计数方法中,一个空位表示的数字0,聪明的读者会注意到,这存在一个问题:
若没有上下文数字定位参考,1根单独纵置的短棍,很难区分它是1还是10。
为了解决这个问题,老祖宗让所有处于处于10位的短棍,旋转90°,这样就得到了另外一种横置的摆放方式: