數學文化:我國古代珠算、籌算的歷史(2)
來源:網絡資源 文章作者:奧數網整理 2019-06-03 22:13:47

古巴比侖的記數法雖然有位值制的意義,但是它是六十進的,計算比較繁瑣。古埃及的數字從一到十只有兩個數字符號,從一百到一千萬有四個數字符號,而且是象形的,例如用一個鳥表示十萬。文化比較發達的古希臘,由于看重幾何,輕視計算,記數方法十分落后,用全部希臘字母表示一到一萬的數字,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。現在世界通用的印度一阿拉伯數字和記數法是印度古代人民創造的,但是印度在公元三世紀以前使用的記數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法出現在公元六世紀末。由此可見,我國古代的十進位值制記數法和籌算,在世界數學史上應該占有重要的地位。
籌算在我國古代用了大約兩千年,在生產和科學技術以至人民生活中,發揮了重大的作用。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,計算數字的位數越多,所需要的面積越大,受環境和條件的限制;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。隨著社會的發展,計算技術要求越來越高,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實用算術開始,經宋元出現大量的計算歌訣,到元末明初珠算的普遍應用,歷時七百多年。《新唐書》和《宋史·藝文志》記載了這個時期出現的大量著作。由于封建統治階級對民間數學十分輕視,以致這些著作的絕大部分已經失傳。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,這個改革最后導致珠算的出現。
珠算是由籌算演變而來的,這是十分清楚的。籌算數字中,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、除法中出現某位數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”法外的全部現今通用的珠算歌訣,是為籌算而設的。楊輝的《乘除通變本末》(公元1274年)和朱世杰的《算學啟蒙》(公元1299年)已經有相當完備的歌訣,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《算學啟蒙》中提到“知算縱橫數目真”,也是這個意思。《丁巨算法》(公元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。為了得心應手,勞動人民便創造出更加先進的計算工具——珠算盤。
現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》中有制造珠算盤的規格:“算盤式:一尺二寸長,四寸二分大。框六分厚,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存著作有徐心魯的《盤珠算法》(公元1573年)、柯尚_遷的《數學通軌》(公元1578年)、朱載堉(1536—1611)的《算學新說》(公元1584年)、程大位的《直指算法統宗》(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、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”,等等。文學、戲劇中用算盤珠作比喻,說明珠算盤已經比較流行,也說明它是比較時新的東西。因此可以認為,珠算出現在元代中葉,元末明初已經普遍應用了。
有的外國學者認為我國的珠算出現在漢代,他們的根據是漢徐岳著、北周甄蠻注的《數術記遺》已經明確提到珠算。我國數學家、數學史家錢寶琮(1892—1974)曾經考證過,《數術記遺》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工具或者只能作加減法的簡單算盤,和后來出現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的發展曾經起過一定的作用。日本人在十七世紀中葉,在中國算盤的基礎上,改成梁上一珠、珠作棱形的日本算盤。
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