数字系统:从十进制到二进制的奇妙之旅
1. 数字的抽象性与十进制的起源
语言常被视为一种代码,不同语言对同一事物有不同表述,如英语“cat”,在其他语言中有不同说法。而数字似乎具有更强的通用性,无论语言和发音如何,全球大多数人书写数字的方式基本相同,像“1、2、3……10”。数字是我们日常接触的最抽象代码,看到数字“3”,我们不一定马上联想到具体事物,它可能代表孩子生日、电视频道等。
人类计数之初就借助手指,多数文明因此采用十进制。不过,也有基于五、二十或六十的数制,如古巴比伦的六十进制仍用于时间计算。十进制并非天生特殊,只是与人类手部生理结构相关。若人类手指数量不同,计数方式也会改变,“digit”既指手指或脚趾,也指数字,“five”和“fist”词根相似并非巧合。
我们赋予十进制数字特殊意义和名称,如十年为一“decade”,十个十年为一“century”等,这些数字都是十的幂次方,如(10^1 = 10),(10^2 = 100)等。
早期,数字用于计数,如用画鸭子表示鸭子数量,后来为简化,出现划痕标记。当数量增多,划痕标记变得繁琐,于是数制应运而生。如今,早期数制中只有罗马数字仍在常用,如钟表表盘、纪念碑日期等。罗马数字的概念较简单,“X”代表十个划痕,“V”代表五个划痕,现存符号有“I、V、X、L、C、D、M” 。罗马数字曾便于加减运算,但乘除困难,其他早期数制(如古希腊数制)也不适合复杂运算。
2. 印度 - 阿拉伯数字系统
我们现在使用的印度 - 阿拉伯数字系统由印度起源,经阿拉伯数学家传入欧洲。波斯数学家穆罕默德·伊本·穆萨·花拉子米的代数著作推动了其在欧洲的使用。该数制与早期数制有三点不同:
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