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中國古代的珠算與籌算(2)

來源:奧數(shù)網(wǎng) 2016-07-15 14:13:52

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  古巴比侖的記數(shù)法雖然有位值制的意義,但是它是六十進的,計算比較繁瑣。古埃及的數(shù)字從一到十只有兩個數(shù)字符號,從一百到一千萬有四個數(shù)字符號,而且是象形的,例如用一個鳥表示十萬。文化比較發(fā)達的古希臘,由于看重幾何,輕視計算,記數(shù)方法十分落后,用全部希臘字母表示一到一萬的數(shù)字,字母不夠的時候就在字母旁邊增加符號“‘”,如。α表示一千,β表示二千等。現(xiàn)在世界通用的印度一阿拉伯數(shù)字和記數(shù)法是印度古代人民創(chuàng)造的,但是印度在公元三世紀以前使用的記數(shù)法是希臘式和羅馬式兩種,都不是位值制,真正使用十進位值制記數(shù)法出現(xiàn)在公元六世紀末。由此可見,我國古代的十進位值制記數(shù)法和籌算,在世界數(shù)學(xué)史上應(yīng)該占有重要的地位。

  籌算在我國古代用了大約兩千年,在生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)以至人民生活中,發(fā)揮了重大的作用。但是它的缺點也是十分明顯的:首先,在室外拿著一大把算籌進行計算就很不方便;其次,計算數(shù)字的位數(shù)越多,所需要的面積越大,受環(huán)境和條件的限制;此外,當計算速度加快的時候,很容易由于算籌擺弄不正而造成錯誤。隨著社會的發(fā)展,計算技術(shù)要求越來越高,籌算需要改革,這是勢在必行的。這個改革從中唐以后的商業(yè)實用算術(shù)開始,經(jīng)宋元出現(xiàn)大量的計算歌訣,到元末明初珠算的普遍應(yīng)用,歷時七百多年!缎绿茣泛汀端问·藝文志》記載了這個時期出現(xiàn)的大量著作。由于封建統(tǒng)治階級對民間數(shù)學(xué)十分輕視,以致這些著作的絕大部分已經(jīng)失傳。從遺留下來的著作中可以看出,籌算的改革是從籌算的簡化開始而不是從工具改革開始的,這個改革最后導(dǎo)致珠算的出現(xiàn)。

  珠算是由籌算演變而來的,這是十分清楚的;I算數(shù)字中,上面一根籌當五,下面一根籌當一,珠算盤中的上一珠也是當五,下一珠也是當一;由于籌算在乘、除法中出現(xiàn)某位數(shù)字等于十或多于十的情形(例如26532÷8,第一步就是“八二下加四”,就變成),所以珠算盤采用上二珠下五珠的形式。其次,我們可以證明,從楊輝、朱世杰開始到元末丁巨、何平子、賈亨止起除“起一”法外的全部現(xiàn)今通用的珠算歌訣,是為籌算而設(shè)的。楊輝的《乘除通變本末》(公元1274年)和朱世杰的《算學(xué)啟蒙》(公元1299年)已經(jīng)有相當完備的歌訣,但是楊輝在《乘除通變本末》中說:“下算不出‘橫’‘直’”,其中“橫”“直”顯然是指算籌的縱橫排列,朱世杰在《算學(xué)啟蒙》中提到“知算縱橫數(shù)目真”,也是這個意思!抖【匏惴ā罚ü1355年)、何平子的《詳明算法》(公元1373年)、賈亨的《算法全能》(約公元1373年)也有相當完備的歸除歌訣,但是都沒有提到珠算,而《詳明算法》還有許多籌算算草。歌訣出現(xiàn)后,籌算原來存在的缺點就更突出了,歌訣的快捷和擺弄算籌的遲緩存在矛盾。為了得心應(yīng)手,勞動人民便創(chuàng)造出更加先進的計算工具——珠算盤。

  現(xiàn)存文獻中最早提到珠算盤的是明初的《對相四言》。明代中期公元十五世紀中葉《魯班木經(jīng)》中有制造珠算盤的規(guī)格:“算盤式:一尺二寸長,四寸二分大?蛄趾,九分大,……線上二子,一一寸一分;線下五子,三寸一分。長短大小,看子而做。”把上二子和下五子隔開的不是木制的橫梁,而是一條線。比較詳細地說明珠算用法的現(xiàn)存著作有徐心魯?shù)摹侗P珠算法》(公元1573年)、柯尚_遷的《數(shù)學(xué)通軌》(公元1578年)、朱載堉(1536—1611)的《算學(xué)新說》(公元1584年)、程大位的《直指算法統(tǒng)宗》(公元1592年)等,以程大位的著作流傳最廣。

  值得指出的是,在元代中葉和元末的文學(xué)、戲劇作品中有提到珠算的。例如元世祖至元十六年(公元1279年)劉因在他的《靜修先生文集》中有一首關(guān)于算盤的五言絕詩;陶宗儀在他的《輟耕錄》中把婢仆貶作算盤珠,要撥才動;《元曲選》“龐居上誤放來生債”提到“去那算盤里撥了我的歲數(shù)”,等等。文學(xué)、戲劇中用算盤珠作比喻,說明珠算盤已經(jīng)比較流行,也說明它是比較時新的東西。因此可以認為,珠算出現(xiàn)在元代中葉,元末明初已經(jīng)普遍應(yīng)用了。

  有的外國學(xué)者認為我國的珠算出現(xiàn)在漢代,他們的根據(jù)是漢徐岳著、北周甄蠻注的《數(shù)術(shù)記遺》已經(jīng)明確提到珠算。我國數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)史家錢寶琮(1892—1974)曾經(jīng)考證過,《數(shù)術(shù)記遺》是甄鸞依托偽造而自己注釋的書。在北周時,乘、除運算都在上、中、下三層進行,又沒有簡化乘、除法的歌訣,因此甄鸞注釋的珠算,充其量不過是一種記數(shù)工具或者只能作加減法的簡單算盤,和后來出現(xiàn)的珠算是完全不同的。

  珠算還傳到朝鮮、日本等國,對這些國家的計算技術(shù)的發(fā)展曾經(jīng)起過一定的作用。日本人在十七世紀中葉,在中國算盤的基礎(chǔ)上,改成梁上一珠、珠作棱形的日本算盤。

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