作者|曹
来源|选自《提升技能的数学密码书》之“藏在旅行中的数学”分册,趣数学、数理获授权转载。
阿拉伯数字,不同的东西?
第一次去印度和尼泊尔,我注意到他们的汽车牌照,有的用了我们熟悉的阿拉伯数字,有的用了另一个数字。我猜是梵文数字。是阿拉伯数字的前身。还好有些车有两个车牌,一左一右,一个阿拉伯数字,一个梵文数字。经过几次记笔记和检查,我很快就对这两个数字进行了比较,如下表第一行或第三行所示:
回家后查了一下资料,大致了解了一下阿拉伯数字的历史。在公元前三世纪的印度阿育王时代,有从1到9(表中第四行)的婆罗门数字,逐渐演变为梵文数字。然而,根据现有的文献,零的符号直到九世纪才出现在瓜廖尔当地寺庙的墙上。
瓜尔位于阿格拉以南约100公里处,因泰姬陵而闻名。一般来说,游客会去那里看看宏伟的瓜里尔城堡及其宏伟的寺庙和宫殿。大概很少有人会关注那个小庙,那个小零。
阿拉伯人兴起于公元7世纪,9世纪吸收了印度(梵文)数字,逐渐发展为东阿拉伯数字(上表第二行)和西阿拉伯数字两种书写方式。西方阿拉伯数字传到欧洲,就是现在的阿拉伯数字。东阿拉伯数字在埃及、叙利亚、阿拉伯、波斯等地区仍然流行。你可以在这些地区的机场看到东阿拉伯数字和西阿拉伯数字的并列,以验证东阿拉伯数字的写法。(在伊朗儿童电影《小鞋子》中,跑马拉松的孩子胸前的布条上写着数字,作为东方阿拉伯数字。)
从婆罗门数字到阿拉伯数字,我们可以观察它们的演变。有一些进化的痕迹,比如1,2,3;有些变化像5,你看不出为什么。阿拉伯数字会进化吗?我猜不会,因为现在电脑遍布全球,这些数字的书写已经标准化;相信手写变体4和7会逐渐消失。
但是从表中可以看出,最特别的是婆罗门数字没有0,梵文数字只有0。这就是阿拉伯数字能征服世界的秘密。想想看,没有0会怎么样?02要写成12,120是一样的,两者不能和12一起区分。也许102应该在12,1,2之间写成空;而120应该写成12,后面跟着空,这是传统的记数法(∣∣∣或∣ =)。
但是空不容易写清楚,读清楚,所以中文有个地名:一百二十(102)或者一百二十(120)。不是,要生10个或者100个平等的名字才能解决问题。计算的时候,幸好有位置固定值的计算或者算盘,这样就不会被位置名干扰了。欧洲人最初使用的计数系统也需要名字的帮助(计算时使用类似算盘的板子)。有了阿拉伯数字,任何数字都可以用十个符号写下来,直接用来计算。
有人说0是数学上最伟大的发明。它原本没有任何意义,但在势值表的体系中,它往往凭空出现,显示出确切的数字。
阿拉伯数字在全世界都很流行。我们出去买东西砍价吧。我们不怕被搞混:我们可以用阿拉伯数字交谈。
野兽的房间
旅游团来到非洲津巴布韦的维多利亚市,观看邻国博茨瓦纳的维多利亚瀑布和乔贝国家公园。在象山酒店,领队要求团员根据例子选择自己的房间钥匙。一对情侣非常开心的抢到了666-66666房间的钥匙!
到了六楼,我们从电梯旁边的房间开始,660,661…665,然后隔壁房间,很奇怪,是665A,然后隔壁房间是667。66号在哪?回头找专柜,专柜说665A就是666,说不出为什么。
《圣经》启示录13:18说666是“百兽之数”。智者能搞清楚谁有“兽数”,知道谁是害人的兽。我知道在基督教的世界里,666已经成为一个邪恶的数字,但是避免使用房间号让我大开眼界。
古希腊借用字母表示数字:第一至第九个字母从1到9依次列出;第十至第十八个字母依次列于表10、20至90;第十九至第二十七个字母按100、200至900的顺序排列。在这个系统中,从表1到999的任何数字最多可以用三个字母列出。如果你想要表1000,在表1中的字母A前面加一个逗号到“、α”,以此类推。
原来的希腊24个字母,后来又借用了3个外国字母,。表中显示了字母、读音和对应的数字:(希腊字母不能正常显示)
拉丁字母由希腊字母演变而来,所以英语取前两个希腊字母,称之为字母表。西方数学起源于希腊,所以希腊字母常被用作数学符号。
希腊语中表示“阿门”的单词是α μ η ν,这四个字母分别是1、40、8和50,加起来是99,所以代表99的两个字母θ会写在希腊祷文的最后。
把一个人名字的字母换成相应的数字加起来,就是这个人的“数”。占卜师可以通过数字预测每个人的未来。这种思想也传到了其他地方,成为西方的一种“技数”。
比如两个人决斗,可以先算出这两个人的“数”,比如分别是503和718,再算出他们的9余数,分别是8和7。那么与较大的9个剩余者的决斗将获胜。
如果一个人的“数”是“兽数”666,那他就是兽。那么启示录13:18中提到的野兽是谁呢?当然,一次次的尝试可以让很多人出现,其中最著名的就是罗马皇帝尼禄。这是犹太人用希伯来字母书写尼禄皇帝,根据字母改变数字,然后相加的结果。在拉丁语和希腊语中,尼禄不是野兽,但杀害犹太人的尼禄在希伯来语中露出了真面目。
本来数字是用来计数事物的,或者是用来表示数量的,但是东西方文化是一样的,会把数字神秘化,产生各种“幻数”。
到维多利亚瀑布,你可以穿越边境,去博茨瓦纳的丘比特国家公园,近距离看大象。
罗马数字解读
一些大建筑会在墙上留下建造日期。在欧美,一般用在AD,有的用在阿拉伯数字,有的用在罗马数字。所以认识罗马数字,去欧美旅游,会增加一些乐趣。
如果不出国,偶尔能看到罗马数字的地方,就是一些大钟的钟面上。在这个钟面上,我们开始认识从1到12的罗马数字,I,II,III,IV,V,VI,VII,VIII,IX,X,XI,XII。
1是I,2是两个I: II,3是三个I: I:II。4应该是四个I,但却写成了IV。从5(V)和6(VI)可以看出它的含义:很明显,5是用一个新字母V来表示的,6(VI)当然是5+1。那么4(IV)可以解释为5-1。与I放在V右边的表5+1(加法原理)相比,I是V左边的5-1(减法原理),这样表VII 7和表VIII就自然了,自然就能识别出新字母X表10,然后是表IX 9,表XI 11,表XII 12。
罗马数字包括L表50,C表100,D表500,M表1000,加上已知的I表1,V表5,X表10。利用上面提到的加法原理和减法原理,4000以下的数字可以用这些字母来表示。
那么4000是什么?引用前面的原理,我们首先要有一个5000的字母表。但是罗马人用的不是5000的字母表,而是MMMMM当然,4000是由MMMM表示的。简单来说,有多少个M就有多少个千。大概罗马人很少用5000以上的大数吧!
建筑上有MCMLX,表示建于1960年。你能把MC想成1100,加上MLX(1060),就是2160吗?不会,因为C在第二个M的左边,C比M小,就代表M-C,是900。
有了希腊字母表的数字,字母的顺序就无关紧要了,代价是用了更多的字母。使用罗马字母的数字,字母要少,但要注意顺序。有了阿拉伯数字,顺序就变得绝对重要,所以任何数字都可以用十个数字符号来表示。在十个数字中,0是最重要的。在古希腊或古罗马,0没有数字符号,60由LX表示,601由DCI表示。在中国古代,即使没有0,60也用“60”表示,601用“610”表示。“六百零一”不是610,“六百(一)十”是610。
与阿拉伯数字不同,罗马数字位置不固定,数字间的四则运算无法有效进行。举个例子,两个数相乘,如果把乘数和被乘数的数字和字母成对相乘,那么就不能把乘积加起来,因为显示一个数的时候,有时字母会被减去。
虽然罗马人用字母的组合来列数字,但他们做四则运算时,用的是算术板。棋盘上画了几条平行的直线,就像五线谱一样:第一条是1号桌的位置,第一条是5号桌的位置,第二条是10号,第二条是50号,以此类推。第一行放四个石头,意思是四个;第一个房间里的石头代表5。如果增加第二颗石头,5×2将得到10。你可以移走这两块石头,在第二行放一块石头。
罗马数字常用于古代钟面。这是瑞士伯尔尼市中心的监狱塔。
棋盘上的摆法和算法其实和算盘很像。其实两者的数字的表格法就是阿拉伯位置设置法(只不过多了5,50等辅助值。),而不是罗马的那个。位置设置法要求0的table 空位,计算板(或算盘)只需要在相应的位置不放置石子即可。
罗马符号与算术无关,阿拉伯符号与算术合二为一。西方人一开始并没有马上接受阿拉伯数字,但是把识记和计算结合起来非常方便,所以阿拉伯数字最终征服了西方人,甚至全世界的人。
阿拉伯数字是排列的,罗马数字是半组合半排列的,希腊数字是组合的,所以排列征服了组合。
然而,罗马数字仍然挣扎着留在建筑物的墙上和大钟的钟面上,因为人们有怀旧之情,就像甲骨文的字帖挂在家里一样。
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