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游珠算板:海昏侯墓惊现古代算盘的雏形

2017-04-19 16:17 | 来源: 光明网

  二、布筹算板与游珠算板

  计算数量之间的关系,是人类生产和生活的必需,也是科技活动的基础。在中国古代文明中,数学的巨大成就是举世公认的。东汉数学家徐岳所著《数术记遗》,是研究中国古代算学史和计算工具史的开山之作,书中一共记载了我国汉代以前的十四种计算方法及计算工具,即“积算、太一、两仪、三才、五行、八卦、九宫、运筹、了知、成数、把头、龟算、珠算、计算”。其中积算即筹算起源于商代的占卜,是古代最重要也是最基础的计算方法,要想弄懂其他算法,首先要弄懂筹算。

  筹算使用的工具是算筹,《汉书•律历志》对算筹的描述是:“其算法用竹,径一分,长六寸,二百七十一枚而成六觚,为一握。”也就是说,算筹是用直径一分、长为六寸的竹棍做成的;二百七十一枚是一套,捆在一起可以成为六角形,称为一握。从近代出土的文物看,印证了上述说法。广州南越王墓出土的象牙筹,长度接近汉代六寸。陕西千阳出土的西汉骨筹,长度13•5厘米,正合汉代六寸。然而,作为计算工具的算筹,并不需要太长,太长了使用起来反而不够方便,于是逐渐变短。河北石家庄东汉墓出土的算筹长度不到汉代四寸。《隋书•律历志》说“筹长三寸”,变得更短了。整套的算筹一般是放在算袋中,挂在腰上。唐代曾经规定,文武官员必须携带算袋。这种算袋呈长椭圆形,如同墨鱼。唐代《酉阳杂俎》中说:“昔秦王东游,弃算袋于海,化为此鱼(即墨鱼)。”民间也有称墨鱼为算袋鱼的。正因为如此,算板与算袋并不在一起,经常是分离的。

  值得注意的是,筹算是十进制又是位值制,计算时必须在算板上布筹。所谓十进制,是指每满十数进一个单位,十个一进为十,十个十进为百,十个百进为千,如此类推。所谓位值制,是指每个算筹所表示的数值,不仅取决于这个算筹本身,而且取决于它在记数中所处的位置。如同样是算筹“2”,放在个位上表示2,放在十位上就表示20,放在百位上就表示200,放在千位上就表示2000,如此类推。这种“布筹算板”上画有纵横交错的直线,形成类似围棋盘的方格,既有代表十进的横格,又有代表位值的纵格。由于当时的算筹最短也有三寸长,因此,布筹算板的每个方格至少要有汉代的三平方寸。计算的数字越大、位数越多,算板所需要的面积就越大,甚至要到户外宽敞的地方去运算。此外,当计算速度加快的时候,很容易由于算筹摆弄不正而造成失误。

  与筹算同时出现的还有珠算,也是我国古代的十四种算法之一。目前发现的最早的算珠是西周时期的陶丸,因此珠算的历史可以远溯至3000多年前的商周时期。珠算是以珠做计数单元,按照一定的方式排列,用以表示数字,然后根据五升十进制原理进行计算。这与筹算的算法是相通的,只不过一个是使用竹棍、木棍或骨棍做算筹,一个是使用石子、陶丸或珠粒做算珠。

  如果把布筹算板使用的算筹改换为算珠,就成为“游珠算板”。游珠,指的是在计算时算珠可以在算板上来回游移、拨动;算板,指的是平整如板,可以任意摆放算珠;游珠算板,就是把游珠与算板这两样东西,按照一定的规则巧妙地结合起来,进行数学计算,从而大大提高运算的速度和准确度。由于算珠比算筹要小得多,因此游珠算板可以做得比布筹算板的面积要小,既便于使用,也方便携带。

  那么,游珠算板的具体样式如何?近代考古中虽然尚无完整的实物发现,但是前面提到的徐岳所著中国古算书《数术记遗》中却有明确的记载:“珠算控带四时,经纬三才。”后人注释为“刻板为三分,其上下二分以停游珠,中间一分以定算位,位各五珠,上一珠与下四珠色别,其上别色之珠当五,其下四珠,珠各当一。至下四珠所领,故云‘控带四时’。其珠游于三方之中,故云‘经纬三才’也。”这段文字的描述非常符合海昏侯墓出土的方格石板,译成白话文是:

  珠算的重要性在于,它掌控、连带着春、夏、秋、冬四时,并且把天、地、人像经纬线一样编织起来。

  珠算的刻板中间分为三道线,上下两道线用以停游珠,中间一道线用以定算位。每个算位上都可以放五个游珠。最上面的一个游珠与下面四个游珠的颜色不同,上面颜色不同的游珠以一当五,下面的四个游珠各当一。

  下面的四个游珠,象征着“控带四时”;而游珠在三个方块即三个计数区之间移动,象征着“经纬三才”。

  为了便于理解并说明问题,根据徐岳在《数术记遗》中的这些描述,按照海昏侯墓出土的方格石板的样式,笔者绘制出一幅古代游珠算板的示意图(图3)。

游珠算板:海昏侯墓惊现古代算盘的雏形

  图3

责任编辑: 曹淑杰