古罗马人怎么做数学运算

文|方舟子

司马南又做了一期节目,继续采访伪科学妄人。妄人在节目里说,西方传教士不只是从利玛窦开始把零从中国偷到了西方,而且西方数学的那些术语,如微分、积分、开方、倒数、根号……都是从中国偷过去的,实际上都是中国词。

我不知道这个妄人学的是哪一门英语,他举的这些数学术语除了个别是中国古代就有的,其他都是西方数学在19世纪传入中国后,才跟着用,或发明新词加以翻译。比如中国以前没有根号,根号最早出现在1525年,当时德国数学家鲁道夫出了一本代数教材,第一次用到根号。利玛窦1525年还没出生,怎么能跑到中国去偷根号呢?我们现在把开平方的结果叫做“根”,把方程的解也叫做“根”,那都是外来语,翻译自英语的root。英语为什么把“根”叫做root?这是从阿拉伯语来的,阿拉伯语把方程的解就叫做“根”。中国古代对于开平方的结果没有一个专有名词,更没有方程,所以也不会有方程的解叫做“根”的说法。

司马南这期节目采访的妄人主要在抨击罗马数字没有零,也不是位值制,所以没法做加减乘除计算。也就是说,古代的罗马人连加减乘除都不会做。但凡有一点脑子就知道,这种说法是极其弱智的。古罗马帝国那么大,要管理那么大的帝国,怎么可能连四则运算都不会做呢?丈量土地、人口普查、收税、做生意,这些都要用到加减乘除四则运算。而且古罗马人是古代最伟大的工程师,建了那么多宏伟的建筑,一直流传到现在,他们搞那么大型的建筑怎么可能连四则运算都不会呢?那还怎么搞建筑设计呢?

这个妄人以数学专家、罗马数字专家的身份上司马南的节目,在那里夸夸其谈,其实缺乏罗马数字的常识。罗马数字是一种变相的五进制,用I表示1,2、3、4没有特殊的符号,5用V表示。表示2就写两个I(II),表示3就写三个I(III),古罗马人表示4直接就写四个I(IIII)。到中世纪,罗马数字有一次标准化,要求表示一个数字不能超过三个字母,4就不能再写四个I。那怎么办呢?就在V的前面写一个I(IV),表示5减去1,就是4了。10用字母X、50用字母L、100用字母C、500用字母D、1000用字母M表示。比1000更大的就没有字母表示了。所以妄人就说罗马数字最大只能表示到M,10000要写10个M、10万要写100个M、100万要写1000个M,写不下就没法运算了。

我之所以说这个妄人连基本的罗马数字的常识都没有,是因为他不知道罗马数字有两种表示大数字的特殊符号。最早是给字母加上括号表示1000倍,10000不需要写10个M,只要把表示10的X加上括号就表示1万,再加一个括号就再乘以1000,以此类推。M加上括号就变成100万,不需要写1000个M。再加一个括号就是100万乘以1000,再括号又再乘以1000。所以,多大的数字都可以表示。后来又出来了一个更简单的表示大数字的方法,在字母上面加一横表示乘以1000,加两横就是再乘以1000,加三横又再乘以1000。要多大的数字,都可以很简单地用古罗马数字表示。只不过古罗马人使用数字一般到百万数量级就为止了,因为古罗马人是工程师思维,讲求实用,太大的数字对他们来说没有任何实用价值,也就不会去用它,一般也就用到100万。

古罗马人是怎么做加减乘除运算的呢?如果是很简单的运算,当然就用心算,或者掰手指。复杂一点的,没法用心算、掰手指,用罗马数字也可以算,也很容易。但如果拿数字来算加减乘除,就存在两个问题:第一,如果数字比较大,算起来很麻烦;第二,古代没有纸,书写材料是纸莎草纸或羊皮纸,比较贵,在上面用笔运算,成本太高。古罗马人做运算有特殊的计算工具。最早的计算工具是计算板。计算板就是在一块桌子一样的石头上刻沟槽,用以表示个位、十位、百位……往沟槽里放小石头,放一个表示1,放两个表示2……这种计算板是古罗马人从古希腊人那里学来的,古希腊人很可能是从巴比伦人那里学来的。

不过,这种计算板有一个问题:不好携带,只能在家里做计算。外出的话,如果有沙地,拿一根树枝画几道痕表示什么位,然后在上面放石头,就成了临时计算板。但找不到沙地怎么办呢?古罗马人发明了算盘,即便携式的计算板。他们的算盘很小,可以装在口袋里。有3个原件一直流传到现在,是铜制的算盘。可能也用别的材料比如木头做,估计更流行,但就没法保留下来了。

古罗马最早的算盘有七道沟,最右边的一道表示个位,往左就是十位、百位、千位、万位、十万位、百万位。百万以上古罗马人觉得没用,就不算了。每一道沟跟中国的算盘一样分成上下两档。下面一档可以放四颗珠子,放一颗表示1、放两颗表示2、放三颗表示3、放四颗就表示4;上面一档放一颗表示5,这跟古罗马数字的五进制相符。

后来又在个位数的沟右边加了两个沟,表示分数。左边的分数沟放一颗珠子不是表示1/10,而是表示1/12。这也是实用的需要。用1/12作基本单位,就很容易表示1/3、1/4;如果用1/10作基本单位,1/3、1/4就没法表示了。最右边的沟槽分成了三格,也跟分数有关,但具体表示什么,有不同的看法。比较公认的说法是这三格分别表示再乘以1/2、再乘以1/4、再乘以1/3。所以,古罗马用算盘计算很快速,加减乘除四则运算都可以做。

从古罗马的算盘可以看出来,它跟中国的算盘非常像。区别是中国的算盘把珠子用一根木棍串起来,而不是弄成一个槽放珠子。中国的算盘也一样分成上、下两档,下面也是1~4,上面也是五进制,也是从右往左不停地进位。这就让人怀疑中国的算盘是从古罗马传过来的,因为中国算盘很晚才出现,比古罗马的算盘出现得晚多了。北周的一本算术书里才第一次记载了珠算,描述的珠算跟现在的算盘有点像。但那本书描述了很多计算工具,都是想象出来的,所以它说的珠算有可能也是想象出来的,不一定是实际使用的。可以确切地表明中国人开始使用算盘是在明朝,那时的画里已经有了算盘,所以比古罗马的晚多了。即使从北周算起,也晚多了。算盘很可能是通过丝绸之路传入中国的。

从古罗马的算盘我们还可以知道,虽然罗马数字不是位值制,没有零,但在用算盘计算时用的还是位值制,而且是十进制的位值制。每一个沟槽表示的是进十,而不放珠子那个槽就表示零,所以在实际计算时有零的概念,而且也用位值制来计算。但是,罗马数字毕竟不是位值制,没有零。

不只古罗马这样,古希腊也不用位值制的数字表示方式,也没有零,对古代西方数学的发展的确不利,所以古希腊的数学只是几何特别发达。连古代最伟大的数学家,跟牛顿、爱因斯坦一样几百上千年才出一个的伟大天才阿基米德,在数学上的贡献主要也在几何方面,就是因为这种数字系统限制了数学的发展。用算盘,四则运算没问题,但更复杂的计算就没办法了。那时还没有纯数学,他们认为没必要,因为不实用,而古代算术、数学主要就是为了实用。

印度数字先传到阿拉伯,在阿拉伯帝国创建了代数学,再传到西方。西方人从阿拉伯人那里学会了阿拉伯数字(也就是印度数字)、代数,西方数学才获得了迅速的发展。西方人对此也不否认,他们承认现代数学是建立在阿拉伯数学基础上的,但当然不会承认是从中国偷的,因为那跟历史不符,只是一帮中国妄人的意淫而已。

2024.04.15录制
2024.06.08整理

~~~欢迎转发~~~

!!!转载请联系我们获取授权!!!