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      數(shù)學史的大事件——六十進位值制記數(shù)法的起源

       瀟湘書院615 2015-09-07

      六十進制是以60為基數(shù)的進位制,源于公元前3世紀的古閃族,后傳至巴比倫,流傳至今仍用作紀錄時間、角度和地理坐標。其他文明也有使用六十進制,如西新幾內(nèi)亞的Ekagi族。

      1 基本簡介

      數(shù)字6012個因子,即1、2、3、4、56、1012、15、20、3060,其中2、35是質(zhì)數(shù)。由于擁有較多因子,六十進制的數(shù)可被較多數(shù)整除;換言之,可以分拆成多種不同的時間長度,例如一小時可以被看作230分鐘、320分鐘、415分鐘等。60也是可同時被16整除的最小的數(shù)字。

      2 表示方法

      常規(guī)表示法:數(shù)字用0~9、A~Z、a~x表示,其中A~Z代表10~35,a~x代表36~59。

      分數(shù)表示法:與其他進位系統(tǒng)一樣,六十進制的系統(tǒng)可以用來表達分數(shù),而循環(huán)小數(shù)也是很常見的:

      3 發(fā)展歷史

      在古代的美索不達米亞時代,數(shù)字以楔形文字表達,分“個位”和“十位”,1Y代表,2YY,3YYY,如此類推,直至9;10則為<20<<,如此類推,直至50<<<<<),如下圖:

      大過59個數(shù)字,就重覆以上符號作標示。閃族和早期巴比倫沒有0的符號,故未必能單就一堆楔形符號即時說出其所代表的數(shù)字。到后來,巴比倫人逐漸以點代表零。

      4 用途

      與其他進位制不同,六十進制在一般運算和邏輯中并不常用,主要用于計算角度、地理坐標和時間。

      一小時相等于60分鐘,而一分鐘則為60秒。于是,'3:23:17'(三小時廿三分十七秒)即相當于3×60^2+23×60^1+17×60^0秒或3×600+23×60?1+17×60?2小時。當中的六十進制數(shù)字(即32317)均以十進制數(shù)字寫出。

      相類似的是角度,一個圓形被均分成360度,每一度有60角分,一角分等于60角秒。

      在農(nóng)歷中,有六十甲子的概念,以天干與地支兩者經(jīng)一定的組合方式搭配成六十對,為一個周期。

      5 起源的相關說法

      六十進位值制記數(shù)法是巴比倫數(shù)學最突出的特點之一。巴比倫人為什么取60作為進位的基數(shù)呢?我們認為基數(shù)60的選取可歸結(jié)為以下五個因素

      (1)語言學現(xiàn)象。巴比倫的六十進制思想起源于蘇美爾人。早在公元前三十世紀蘇關爾人的語言中就有了六十進數(shù)學觀念,要弄清這個問題,必須考慮語言與文字的相互作用因而牽涉到語源學問題。

      (2)自然分數(shù)的存在。楔形文記數(shù)法中有一點值得注意那就是表示1/2,1/3,2/31/45/6都用特別的記號。這些“自然分數(shù)使用率很高,進位基數(shù)的選擇無疑要為其提供方便,因此應當含有因子23,4,6。這就使我們聯(lián)想到其公倍數(shù)1260等。

      (3)政治需要。巴比倫的六十進位值制記數(shù)法起源于烏爾第三王朝約公元前2113~2006。這一時期的巴比倫政治上實行中央集權(quán)制這促使一個統(tǒng)一的標準化度量衡制度特別是貨幣制度,度量銀幣的重量制的建立。

      (4)貨幣經(jīng)濟的發(fā)展。在巴比倫的經(jīng)濟文獻,度量銀幣的重量單位起著重要的作用,其主要單位是米那(mina)和賽克爾(shekel)根據(jù)他們所表示的原始重盤,1米那=60賽克爾。隨著時間的推移,這種關系逐漸推廣到其它單位進而用來表示一般的數(shù)的關系。

      (5)數(shù)學本身的需要。由于602,34,66,10,12,1530,60的倍數(shù)因此它在一定程度上可使計算簡化,六十進分數(shù)的計算幾乎和整數(shù)一樣容易。六十進位值制記數(shù)法的優(yōu)越性在早期天文計算中尤為明顯因而被希臘人所接受,并傳向其它國家和地區(qū)。

      總之,六十進位制是經(jīng)過長期歷史發(fā)展的產(chǎn)物,是多種因素共同作用的結(jié)果。位值制思想的產(chǎn)生,是由于早期蘇美爾人表示160采用同樣形狀而大小不同的符號因此隨著書寫形式的規(guī)范化,上述符號在大小上的差別消失了從而很自然地導致位值制的產(chǎn)生。另外由于楔形文字刻寫的困難,必須用盡可能少量的符號表示出所有的數(shù),這也是楔形文記數(shù)法中首先出現(xiàn)位值制的動因之一


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