在遠(yuǎn)古時(shí)的方向、時(shí)間和記數(shù)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

大約在一百萬年前(也可能在兩三百萬年前),地球上出現(xiàn)了最早的人類。原始的人類和大自然艱難地搏斗著。在長期的勞動(dòng)中,他們不斷進(jìn)步,慢慢地產(chǎn)生了“數(shù)”的思想。

 

他們找到了食物,會(huì)想到這是“有”;找不到食物,就會(huì)想到“無”。要是找到大量的食物,他們認(rèn)為是“多”;得到的食物不夠吃,他們認(rèn)為這是“少”。有、無和多、少,是我們祖先最早概括出來的“數(shù)”的思想。

 

直到兩萬五千年前,人們說“用你的槍頭換我的鹿”的時(shí)候,還只能用一個(gè)指頭表示一只鹿,三個(gè)指頭表示三個(gè)槍頭。這種一個(gè)指頭表示一件東西、三個(gè)指頭表示三件東西的原始計(jì)數(shù)法,就是他們掌握的全部算術(shù)知識(shí)了。在那以后的幾千年里,他們一直把任何大于三的數(shù)量理解為“一群”,或者“一堆”。

 

那時(shí)候沒有城鎮(zhèn)和村莊,人們過著群居穴處的生活:晚上,他們擠在深深的洞窟里,藏在茂密的林木中;白天,成群結(jié)隊(duì)地到處尋找可以獵取的鳥獸,采集能夠充饑的漿果、根莖和谷粒。這種生活是毫無保障的,常常是饑一頓、飽一頓。

 

在他們的財(cái)物中,除了御寒的獸皮、狩獵的武器、盛水的東西,也許還有熊牙或貝殼做的項(xiàng)鏈。他們的生活這么簡單,當(dāng)然不需要更多的數(shù)學(xué)知識(shí),就是那種簡單的手指計(jì)數(shù),也用得很少。

 

狩獵和采集的生活,更需要識(shí)別方向和區(qū)分季節(jié)的知識(shí)。有了區(qū)分季節(jié)的知識(shí),就可以知道遠(yuǎn)處樹林里的果實(shí)什么時(shí)候成熟;有了識(shí)別方向的知識(shí),就能夠確定怎么去、又怎么回來。這些知識(shí),是在漫長的年代里,不斷積累和豐富起來的。

 

在一個(gè)熟悉的地區(qū)漫游生活,山脈、湖泊、河流就能當(dāng)作指示方向的路標(biāo)?墒,原始人很難在一個(gè)地方長期定居。樹林里的漿果和塊莖,過一段時(shí)間就被吃光了;飛禽和走獸,為了躲避人們經(jīng)常的襲擊,也逃到別的地方去了;特別是發(fā)生干旱的時(shí)候,人們不得不趕快離開熟悉的地方,去尋找新的水源。在完全陌生的環(huán)境里,指示方向的只有日月和星辰了。

 

太陽是最方便的路標(biāo)。海邊部落的人們發(fā)現(xiàn):太陽每天早上從波濤中升起,晚上落到山崗的后面去。他們就記。撼跎募t日指示著大海的方向;正在下落的夕陽指示著山崗的方向。

 

晚上,用星辰來確定方向很可靠。我們不妨想象一下那時(shí)候的情景:夜幕降臨,人們?cè)诙纯诨蛘咄潦摇⒏C棚前點(diǎn)起一堆堆篝火,大家圍坐在篝火旁邊。他們抬頭凝視那神奇的天空——繁星點(diǎn)點(diǎn),深不可測。經(jīng)過了不知多少個(gè)夜晚的觀察,他們發(fā)現(xiàn):一些星群組成的簡單形狀,每天晚上都能辨認(rèn)出來,而且總是在天空的一定位置上,沿著一定的方向,緩慢地移動(dòng)著。

 

 

在北邊的天空上,有一組最引人注目的星群,這就是我們現(xiàn)在說的北斗七星。北斗七星屬于大熊星座,把這個(gè)星座比較亮的星合起來看,有點(diǎn)像一只大熊。斗頭上的四顆像是大熊身體的后部,斗柄的三顆像是大熊的尾巴。

 

離北斗七星不太遠(yuǎn)的地方,還有一顆相當(dāng)亮的星,那就是有名的北極星。它年年月月,總是出現(xiàn)在一定的地方,幾百年也很少變化,好像釘在那里不動(dòng)似的。天長日久,我們的祖先就懂得了北極星是一個(gè)非常理想的路標(biāo)!他們?cè)陂L途跋涉中需要確定方向的時(shí)候,就等到夜幕降臨,在繁星閃爍的天空,先找到北斗星,把斗頂兩顆連成一條直線,再朝著斗口的方向,把這條直線延長五倍的位置,在那個(gè)位置上就看到一顆比較亮的星,這就是北極星。找到了北極星,其他的方向就很容易確定了。

 

日月星辰不只是人類最早的路標(biāo),還是人類最早的時(shí)鐘。生活在熱帶北部的原始狩獵者,早晨總是看到在陽光下,東西的影子長長地向西指著;中午太陽升到最高點(diǎn)的時(shí)候,影子就很短,甚至看不到了;當(dāng)太陽向西下落的時(shí)候,影子又長了,并且不斷地向東面伸長。這樣,由影子的長短變化,他們就能夠大體估量出白天的時(shí)間了。

 

夜晚,他們發(fā)現(xiàn)圓月在空中最高點(diǎn)的時(shí)候,恰好是半夜。經(jīng)過長久的觀察,他們還可以根據(jù)一些星群的位置變化,判斷夜間的時(shí)間。

 

要知道比一天更長的時(shí)間,想來我們的祖先一定是依靠月亮。一夜接一夜,他們看到月亮慢慢地由圓到缺,最后全看不見了。過了幾個(gè)漆黑的夜晚,月牙又重新出現(xiàn),并且慢侵地又變成圓月。

 

當(dāng)圓月升起的時(shí)候,一個(gè)部落來到一片樹林邊。林子的枝頭上掛滿了果實(shí),可是還沒有成熟。部落中有經(jīng)驗(yàn)的長者說話了:現(xiàn)在別搞這些果子,等下次月亮再圓的時(shí)候咱們回來,這些呆子就好吃啦!于是,大家又趕到更遠(yuǎn)的地方去尋找食物。他們必須按時(shí)回來摘取成熟的果實(shí),這就需要計(jì)算天數(shù)了。

 

對(duì)原始采集者來說,數(shù)天數(shù)是一個(gè)大難題?刹皇锹!時(shí)間一去不復(fù)返,數(shù)天數(shù)不能象數(shù)死鹿那樣,把它們擺成一排,扳起指頭去數(shù)。開始,他們很可能是在樹上或者在棍棒和石頭上刻上一道痕,表示過去了一天,刻上兩道痕,表示過去了兩天。久而久之,他們發(fā)現(xiàn),兩次滿月之間總是相隔三十天,并且用一道大點(diǎn)兒的刻痕來表示一次滿月。

 

月復(fù)一月,年復(fù)一年,他們逐漸察覺到滿月的次數(shù)和氣候的變化有關(guān)系。他們驚奇地發(fā)現(xiàn):春、夏、秋、冬四季往復(fù)一次,恰好是十二次滿月的天數(shù)——三百六十天。于是第一個(gè)包括四季的月歷產(chǎn)生了。

 

我們的祖先,就是這樣開始有了數(shù)數(shù)和觀察圖形的數(shù)學(xué)知識(shí)。

 

一萬多年前,隨著經(jīng)驗(yàn)的豐富、知識(shí)的增長和工具的改進(jìn),人類逐漸開創(chuàng)了嶄新的生活,這就是學(xué)會(huì)了種植和飼養(yǎng)!

 

在回到過去居住過的地方的時(shí)候,我們的祖先常常發(fā)現(xiàn),上次被他們無意撒落的谷粒,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)芽生長;被遺棄的小動(dòng)物也長大了。慢慢地,他們學(xué)會(huì)了種植植物,飼養(yǎng)動(dòng)物。從此,他們不再四處飄流,靠采摘野菜和漿果生活,而是播種和收獲自己的大麥、小麥和谷子,還有豌豆、扁豆和胡蘿卜。在忠實(shí)的伙伴——狗的幫助下,他們馴養(yǎng)著羊、豬和牛。原始的采集者和狩獵者,開始變成了農(nóng)民和牧民!

 

定居生活以后,人們的財(cái)物越來越多,這就需要經(jīng)常記錄和計(jì)算耕具、土地、籬笆、莊稼和畜群了。最早的記錄方法,就是前面說到的,用一個(gè)記號(hào)表示一件東西、兩個(gè)記號(hào)表示兩件東西,叫做“簽法”。在秘魯,印加人用在繩子上打結(jié)來記下收獲谷物的捆數(shù)。在我國,也有結(jié)繩記數(shù)的古老傳說。直到今天,在歐洲、亞洲和非洲的部分地區(qū),還有一些牧羊人用在棍子上刻痕的辦法,來計(jì)算自己的羊群哩!

 

 

從事農(nóng)牧業(yè)以后,人們必須準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)生羔、產(chǎn)犢和播種、收獲的時(shí)間,先前的簡陋月歷,顯然是不夠用了。要是用三百六十天的月歷來推算季節(jié),頭一年差五天,第二年就會(huì)差十天,年數(shù)多了,就亂套了。這樣,編制精確的日歷,就成為一件非常重要的事情。

 

記錄財(cái)物和編制日歷,促使人們發(fā)展書寫的數(shù)字。

 

我們今天知道的最早的書寫數(shù)字,產(chǎn)生在五千年前的埃及和美索不達(dá)米亞。埃及人是把數(shù)字寫在一種紙草上,美索不達(dá)米亞的巴比倫人是把數(shù)字寫在軟粘土上,他們都是用單劃表示個(gè)位數(shù),用不同的記號(hào)表示十位數(shù)和更高位的數(shù)。三千年后,羅馬人照樣采用單劃組成一到四的數(shù)字,并且至今還有人在用哩!

 

 

在我國殷代的甲骨文字中,就有很多是數(shù)字。殷代人已經(jīng)能用成文數(shù)字記錄十萬以內(nèi)的自然數(shù)。在他們的數(shù)字中,頭四個(gè)字,即一、二、三、四,也是由單劃組成的。下頁圖,是殷甲骨文、周秦金文、漢朝時(shí)候用的數(shù)字和現(xiàn)代漢語中的數(shù)字,我們從中可以看出它們之間的演變情況。

 

在早期的數(shù)字系統(tǒng)中,最引起人們興趣的,是美洲中部馬雅人的數(shù)字。馬雅人與歐洲、亞洲和非洲的文化完全隔絕。他們只用三個(gè)符號(hào)——點(diǎn)、橫和橢圓,就可以寫出任何自然數(shù)。用點(diǎn)和橫可以從一寫到十九;在任何數(shù)下面加上一個(gè)橢圓,就是那個(gè)數(shù)放大二十倍。但是,在計(jì)算時(shí)間的時(shí)候,他們調(diào)整了記數(shù)規(guī)則:加第二個(gè)橢圓的時(shí)候,表示乘上十八,而不是二十。馬雅人所以做出這樣一條規(guī)定,大概是原始狩獵者的月歷是三百六十天的原故。

 

那時(shí)候,馬雅人也使用三百六十五天的太陽歷,一年被分成十八個(gè)月,每個(gè)月二十天,另外加上五天作為禁忌日。他們通常在石柱上刻出人面形的獨(dú)特?cái)?shù)碼記錄日期。


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