数学是这样的

2023-01-26  本文已影响0人  37f656f2331b

所有的数学,都是为了解决有趣的问题。

我举个例子。

你知道,为什么计算机要用二进制吗?

这个问题可能有点简单。因为计算机的各个门电路,只有“开”和“关”两种状态。那就用“0”来表示关,用“1”来表示开。简单、方便。

既然这么简单,可为什么绝大部分的国家,到最后采用了十进制呢?

是为了解决计数的问题。

我今天采回了一批果子,和你们共享。你家分多少颗,他家分多少颗,这就得有个数。

怎么记这个数呢?用计算器吗?进制诞生的时候,不光是没有计算器,恐怕是连本子都没有。

那怎么办?

于是,拥有高等智慧的人类,不约而同地望向了自己的双手。

这十根手指,不就是天赐的计算器吗?分一颗,掰一根。分两颗,掰两根。

分十一颗……好吧,再掰一轮。

可是,既然十进制是天赐的宝物,为什么还有十二进制呢?

比如说,星座,是十二进制的。生肖,也是十二进制的。

为什么?是因为古代有一个特殊的种族,长了十二根手指吗?

那倒不是。其实答案,依然在你的手上。

如果,你不嫌弃的话,我想邀请你和我一起做这样的一套动作。

第一步,张开你的右手。

第二步,移动你的大拇指,放到食指最下面的指节上,并默念:1。然后向上移动你的大拇指,放到食指中间的指节上,并默念:2。再向上移动,并默念:3。

第三步,移动你的大拇指,放到中指最下面的指节上,并默念:4。

最终,你会成功地数到12。

怎么样?算出我的财运了吗?能和我说说吗?

不闹了。这就是十二进制。不是有人长了十二根手指头,而是因为有的人习惯掰手指,有的人习惯点指节。

那那那...为什么还有六十进制呢?

比如说,闹钟,是六十进制的。甲子纪年法,也是六十进制的。

不卖关子了。答案,仍然在你的手上。

有的人习惯掰手指,有的人习惯点指节。那把“掰手指”和“点指节”结合一下,就是六十进制了。

你看,用右手掰手指,能计五个数。用左手点指节,能计十二个数。

是的,你已经想到了。五乘以十二,就是六十。

你再猜猜,这个世界上,有没有二十进制呢?

当然。人类有双手双脚,共计二十个指头,当然也会有二十进制的计数法。据说,玛雅人用的就是二十进制。

至于二十进制为什么很少被使用的话...

大概是因为用脚计数不文明吧。

二进制,十进制,十二进制,六十进制,二十进制,都是为解决有趣的问题而生的。

想象一下,如果小学的数学老师,真的带着你掰了一节课的手指,你还会忘记这些知识吗?

我猜,不会的。因为你知道,那些数学公式,投射到现实世界里,到底是为了解决一个什么样的问题。

我再举个例子。

也许,你觉得自己的数学成绩是一场灾难。

可你知道吗?和世界上其他国家的同学比起来,你有着得天独厚的优势。

为什么?

因为汉语,在帮你学数学。

看到这里,你可能会有点疑惑。学数学,和汉语有什么关系?

我举个例子。

如果你愿意的话,请口算一下,13乘以9,等于多少?

没错,是117。

请问,你是怎么算出来的呢?

我猜猜看,是不是“三九二十七”,“一九得九”,二十七加九十,得出的117?巧了,我也是这么算的。

我想再问一个“无聊”的问题:这个“三九二十七”,是哪来的?

来自一张流淌在血液里的表格——九九乘法表。

是的。我和你一样,也背过这张九九乘法表。我们今天所拥有的口算能力,都建立在这张表的基础之上。

可是你知道吗?如果你在一些外国友人的面前,通过口算得出了13乘以9等于117,他会像看神仙一样看着你的。

为什么?因为在这个世界上的很多国家,是没有九九乘法表的。

没有九九乘法表?那怎么口算?

挺新奇的。我试着讲给你听。

比如说,古埃及人。

很久很久以前,古埃及人还生活在国王的统治之下。耕田种地,那是要交税的。

怎么交?

按土地面积交。横着走13步,竖着走9步,就是这块土地的面积。

可是,没有九九乘法表,13乘以9要怎么算呢?

古埃及人,是用堆石头的方法来解决的。

怎么堆?

第一行,先在左手边,放下13颗石子。再在右手边,放下1颗石子。

那第二行呢?要怎么堆?

翻倍。先在左手边,放两次13颗,也就是26颗。再在右手边,放两次1颗,也就是2颗。

第三行,也是同样的道理。左手边是26的翻倍52颗,右手边是2的翻倍4颗。

那要堆到什么时候?

堆到右手边能加出9的时候。

你看,右手边的第一行,是1颗石子。第四行,是8颗石子。一共就是9颗。

左手边的第一行,是13颗石子。第四行,是104颗。一共就是117颗。

天啊,这也太神奇了。

还有吗?

再比如说,俄罗斯人。

战斗民族是怎么解决乘法问题的呢?

第一行,先在右手边,写上13。再在左手边,写上9。

第二行,在右手边减半(6.5),但只取整数,写上6。再在左手边,翻倍,写上18。

第三行,右手边就是3,左手边就是36。

第四行,右手边就是1,左手边就是72。

有趣的事情又出现了。

右手边,有三个奇数:13,3,1。三个奇数的左手边,对应着三个数字:9,36,72。

9+36+72。没错,也是117。

其实,不光是古埃及和俄罗斯,这个世界上,还有各种各样五花八门的乘法计算方式。

虽然,这些计算方式看上去很“怪异”。但是,准确且有效,就是计算的意义。

可是,在效率上,几乎没有任何一种计算方式,能够媲美九九乘法表。

既然如此,没有九九乘法表的国家,为什么不引进呢?

答案是,语言。

汉语中的数字,一、二、三...九,都是单音节的。英语中的数字,one,two,three...nine,既有单音节,又有双音节。

我们小时候背的九九乘法表,朗朗上口,音律感特别强。

想象一下,英语世界的孩子们要是背九九乘法表,那得乱成什么样?

俄罗斯的孩子说,你们聊,我先走了。

你发现了吗?数学的背后,就是一个又一个有趣的问题。

数元思维数学,就是用来窥探万物本质的,继而挖掘出捷径来。

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