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10.从飞行员提出的问题谈起
——进制种种

20世纪50年代初,一位苏联飞行员应邀出席少先队联欢会。会上,他出了一道题目:一架飞机整整用了1小时20分钟才从甲地飞到乙地,可是返航时只用了80分钟就到了,请解释其中的原因。

少先队员们七嘴八舌地议论开了,有的说来回航线不一样;有的说去时逆风回来时顺风……众说纷纭。然而,飞行员叔叔却哈哈大笑,把大家的回答全部否定了。他说:“你们都没有想到,1小时20分钟就是80分钟,这里时间是六十进制的!”

这下,小朋友们恍然大悟。

苏联数学家别莱利曼认为这是一个提醒人们注意进位制的生动例子。他把它收录在自己的著作《活的数学》之中。

别莱利曼认为,考察一种记数方法得看三个方面:

第一,采用什么符号,现在基本上都采用阿拉伯数字。

第二,是不是用位值制,也就是一个符号表示多少,不仅仅取决于符号本身,还同时取决于它在记数符号中的位置。比如,符号1写在个位上表示1,写在百位上却表示100。采用位值制能用很少的几个符号表示任何数,是数学史上的一项重大成就。现在世界上基本都采用位值制。

第三,用什么数作为基数,也就是“逢几进一”,现在世界上主流是采用十进制。但是在历史上,经过了很长的时期,才基本实现统一。

最常用的基数是10。据美国数学家易勒斯调查,在307种原始民族记数方法中,有140种是十进制的。古时候的人数东西时,总是一边用嘴念一、二、三……一边扳手指。当十个手指都扳到了,就在地上放一块小石头或其他什么东西来代表“十”,再一、二、三……地数;数满了,再放一块小石头……当积满十块小石头时,再换成一个别的什么东西代表一百。这就是“逢十进一”的来源。

另外有些人爱用一只手的五个指头来数数,就只能“逢五进一”了。“逢五进一”比“逢十进一”出现得更早,许多民族的记数方法中都留下了它的痕迹。比如我国的算盘,下档一颗珠代表1,上档一颗珠代表5,就是如此。

有些民族不但用两只手数,而且双脚的十趾也一起帮忙,于是他们就用“逢二十进一”了。在法国至今仍有采用二十进制的场合,他们称220人一队的宪兵是“11个20”,巴黎有个建于700年前的盲人医院,可容纳300个病人,这个医院叫“15·20医院”。

2023年6月的《环球科学》杂志发表了一篇文章,是关于北极的因纽特人的数字系统——卡克托维克数字。这套记数系统混合使用了五进制、十进制、十五进制、二十进制。原先他们没有“0”,直到现代,当一个女孩描述0这个符号时,会把双臂在头顶上交叉,像在表示什么都没有一样,于是设计了一个“0”的符号。

他们的数字都是用斜杠表示,“1,2,3,4”比较陡,“5”是比较平坦的,“6”到“9”是在“5”的基础上叠合上陡的若干条斜杠。同样的,“10”是两条平坦的斜杠,“11”到“14”则是在10的基础上叠合若干条陡的斜杠。

英国历代使用十二进制,1英尺等于12英寸,1打等于12只,12打为1罗,等等。许多人认为十二进制比十进制优越,因为它能被2,3,4,6四个数整除,不像10只有2,5两个约数。瑞典国王查理十二世临终前还念念不忘在他统辖的地区,把十进制改为十二进制,然而他未能如愿以偿。

制图:阿曼达·蒙塔涅斯(Amanda Montañez)

其实英国的进制是很混乱的。如1英尺(foot)=12英寸,1码(yard)=3英尺,1英里(mile)=1760码;1磅(pound)=16盎司,1盎司(ounce)=16打兰;1英镑等于20先令,1先令=12便士,……

十二进制虽然有它的优点,但是古代民族未必会认识到这一点,那它的起源是怎样的呢?有人认为某些古代民族计数时不是以手指为单位,而是以手指关节为单位。一只手除大拇指外,有4个手指,各有3个关节,合计12个关节。利用这些关节数物品,当数满12时,就进到高一位的计数单位——大拇指。

在我国,曾经使用过十六进制,有句成语“半斤八两”,意思就是两者(半斤和八两)是一回事。它的好处是,可以减半(得8),减半再减半(得4),甚至减半减半再减半(得2),减半减半减半再减半(得1),也就是说,进行减半运算比较方便。为了统一,现在即使是中药铺也不再使用十六进制了。

但是事物发展有时很奇怪,君不见,早已淘汰的旗袍,现在又翻出来变成时尚。近年来随着计算机的飞速发展,科学家认为十六进制和类似的八进制,才是人类与机器最理想的“共同语言”。这一点早已经出现在大学的计算机教科书上了。

度量时间和角度的单位,采用六十进制,是古代巴比伦人留给我们的遗产,至少已有4000年历史了。六十进制有自己的优点,就是等分的时候比较方便,这是因为60有2,3,4,5,6,10,12等多个约数的缘故。

原始文化中也有过二进制,大洋洲的托雷斯峡群岛的部落里就只有两个数码。 DDrVQtEHuAC3SjhzQzJDDcfbYZwq1VtvziZ/4l94bReBlpeDLmtfC9dsOpd8JTnS

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