珠算是由籌算演變而來的,這是十分清楚的。為了方便起見,勞動人民便創造出更加先進的計算工具珠算盤。
據傳說,算盤和算數是黃帝手下一名叫隸首的人發明創造的。黃帝統一部落後,先民們整天打魚狩獵,製衣冠,造舟車,生產蒸蒸日上。
由於物質越來越多,算賬、管賬成為人們經常碰到的事。開始,隻好用結繩記事,刻木為號的辦法,處理日常算賬問題。但由於出出進進的實物數目巨大,虛報冒領的事也經常發生。
有一天,黃帝宮裏的隸首上山采食野果,發現山桃核的顏色非常好看。他心想,用這10個顏色的桃核比作10張虎皮,用另外10個顏色的比作10張山羊皮。
今後,誰交回多少獵物,誰領走多少獵物,就給誰記幾個山桃核。這樣誰也別想賴賬。
隸首回到黃帝宮裏,把他的想法告訴給黃帝。黃帝覺得很有道理。就命隸首管理宮裏的一切財物賬目。
隸首擔任了黃帝宮裏的“會計”後,命人采集了各種野果,分開類別。比如,山楂果代表山羊;栗子果代表野豬;山桃果代表飛禽等。不論哪個狩獵隊捕回什麼獵物,隸首都按不同野果記下賬。
但好景不長,各種野果存放時間一長,全都變色腐爛了,一時分不清各種野果顏色。隸首便到河灘揀回很多不同顏色的石頭片,分別放進陶瓷盤子裏。這下記賬再也不怕變色腐爛了。
後來,隸首又給每塊不同顏色石片都打上眼,用細繩逐個穿起來。每穿夠10個數或100個數,中間穿一個不同顏色的石片。這樣清算起來就省事多了。從此,宮裏宮外,上上下下,再沒有發生虛報冒領的事了。
隨著生產不斷向前發展,獲得的各種獵物、皮張數字越來越大,品種越來越多,不能老用穿石片來記賬目。隸首苦苦思考著更好的辦法。
有一次,隸首遇到黃帝手下的老臣風後,就把算賬的想法告訴了他。
風後聽了隸首的想法,很感興趣,就讓隸首摘來野果,又折回10根細竹棒,每根棒上穿上10枚野果,一連穿了10串,並排插在地上。
風後建議說:“獵隊今天交回5隻鹿就從竹棒上往上推5枚紅歐粟子。明天再交回6隻鹿,你就再往上推6枚。”接著,風後又向隸首提出了如何進位計算的建議。
在風後的啟發下,隸首明白了進位計算的道理,立即做了一個大泥盤子,把人們從龜肚子挖出來白色珍珠揀回來,給每顆上邊打成眼。每10顆一穿,穿成100個數的“算盤”。然後在上邊寫清位數,如十位、百位、千位、萬位。
從此,記數、算賬再也用不著那麼多的石片了。算盤就這樣誕生了。
其實,傳說總歸是傳說,從曆史上看,算盤是在算籌的基礎上發明的,而籌算完成於春秋戰國時期。從一定意義上說,我國古代數學史就是一部籌算史。
古時候,人們用小木棍進行計算,這些小木棍叫“算籌”,用算籌作為工具進行的計算叫“籌算”。
春秋戰國時期,農業、商業和天文曆法方麵有了飛躍的發展,在這些領域中,出現了大量比以前複雜得多的計算問題。為了解決這些複雜的計算問題,才創造出計算工具算籌和計算方法籌算。
此外,現有的文獻和文物也證明籌算出現在春秋戰國時期。例如:“算”和“籌”兩字,最早出現在春秋戰國時期的著作如《儀禮》、《孫子》、《老子》、《法經》、《管子》、《荀子》等中;甲骨文和鍾鼎文中到現在仍沒有見到這兩個字;1、2、3以外的籌算數字最早出現在戰國時期的貨幣上。
當然,所謂籌算完成於春秋戰國時期,並不否認在此之前就有簡單的算籌記數和簡單的四則運算。
關於算籌形狀和大小,最早見於《漢書·律曆誌》。根據記載,算籌是圓形竹棍,以271根為一“握”。算籌直徑一分,合現在的0.12厘米,長6寸,合現在的13.86厘米。
根據文獻的記載,算籌除竹籌外,還有木籌、鐵籌、玉籌和牙籌,還有盛裝算籌的算袋和算子筒。唐代曾經規定,文武官員必須攜帶算袋。
考古工作者曾經在陝西省寶雞市千陽縣發現了西漢宣帝時期的骨製算籌30多根,大小長短和《漢書·律曆誌》的記載基本相同。其他考古發現也與相關史籍的記載基本吻合。
這些算籌的出土,是我國古代數學史就是籌算史的實物證明。
籌算是以算籌做工具進行的計算,它嚴格遵循十進位值製記數法。9以上的數就進一位,同一個數字放在百位就是幾百,放在萬位就是幾萬。
這種記數法,除所用的數字和現今通用的阿拉伯數字形式不同外,和現在的記數法實質是一樣的。它是把算籌一麵擺成數字,一麵進行計算,這個運算程序和現今珠算的運算程序基本相似。
記述籌算記數法和運算法則的著作有《孫子算經》、《夏侯陽算經》和《數術記遺》等。
負數出現後,算籌分成紅黑兩種,紅籌表示正數,黑籌表示負數。算籌還可以表示各種代數式,進行各種代數運算,方法和現今的分離係數法相似。
我國古代在數字計算和代數學方麵取得的輝煌成就,和籌算有密切的關係。
例如祖衝之的圓周率準確到小數第七位,需要計算正12288邊形的邊長,把一個9位數進行22次開平方,而且加、減、乘、除步驟除外,如果沒有十進位值製的計算方法,那就會困難得多了。
籌算在我國古代用了大約2000年,在生產和科學技術以至人民生活中,發揮了重大的作用。隨著社會的發展,計算技術要求越來越高,籌算需要改革,這是勢在必行的。
籌算改革從中唐以後的商業實用算術開始,經宋元時期出現大量的計算歌訣,至元末明初珠算的普遍應用,大概曆時700多年。
《新唐書》和《宋史·藝文誌》記載了這個時期出現的大量著作。從遺留下來的著作中可以看出,籌算的改革是從籌算的簡化開始而不是從工具改革開始的,這個改革最後導致珠算的出現。
最早提到珠算盤的是明初的《對相四言》。明代中期《魯班木經》中有製造珠算盤的規格。
算盤是長方形的,四周是木框,裏麵固定著一根根小木棍,小木棍上穿著木珠,中間一根橫梁把算盤分成兩部分,每根木棍的上半部有一個珠子,這個珠子當5,下半部有4個珠子,每個珠子代表1。
在現存文獻中,比較詳細地說明珠算用法的著作,有明代數學家徐心魯的《盤珠算法》,明代律學家、曆學家、數學家和藝術家朱載堉的《算學新說》,明代“珠算之父”程大位的《直指算法統宗》等。以程大位的著作流傳最廣。
值得指出的是,在元代中葉和元代末期的文學、戲劇作品中有提到珠算的。事實上,珠算出現在元代中期,元末明初已經普遍應用了。
隨著時代不斷前進,算盤不斷得到改進,成為今天的“珠算”。它是中華民族當代“計算機”前身。
我國的珠算還傳到朝鮮、日本等國,對這些國家的計算技術的發展曾經起過一定的作用。
[旁注]
隸首 黃帝史官,始作算數。也借指善算數的人。傳說算盤和算數是隸首發明創造的。當初認字人不多,但隻要懂得了算盤的基本原理和操作規程,人人都會應用。至今在農村還流傳著隸首當初算賬時,發明的中國式的“阿拉伯”字母,有的年老人還會寫、會用。
風後 傳說為黃帝的宰相。今山西省運城市解州鎮東門外社東村有一塊“風後故裏”的大碣石和“風神廟”,芮城風陵渡有其墓並以此為地名。說明風後確有其人,而且是運城故裏。還有一說風後即風伯,玉帝為了人間風調雨順,特意在仙班裏增加風後一職,後傳於人間。
鍾鼎文 也叫“金文”,是指鑄刻在殷周青銅器上的銘文。商周是青銅器的時代。因為周以前把銅也叫“金”,所以銅器上的銘文就叫做“金文”或“吉金文字”;又因為這類銅器以鍾鼎上的字數最多,所以過去又叫做“鍾鼎文”。
算術 是數學中最古老、最基礎和最初等的部分。它研究數的性質及其運算。把數和數的性質、數和數之間的四則運算在應用過程中的經驗累積起來,並加以整理,就形成了最古老的一門數學。在古代全部數學就叫做“算術”,現代的代數學、數論等最初就是由算術發展起來的。
程大位 (1533年~1606年)。明代商人,珠算發明家。他隨時留心數學,遍訪名師,收集很多數學書籍,刻苦鑽研,時有心得。於60歲時完成其傑作《直指算法統宗》,簡稱《算法統宗》。被稱為“珠算之父”。