我国古代“度”、“衡”、“量”在秦国统一中国前曾经是非常混乱的,在秦国统一中国之后,始皇帝强势统一了中国的“度”、“衡”、“量”,采取了同一标准来度量全国物资。
但是,即使采用了统一的标准,这套计量标准以现在的观点来看,也是非常复杂的。
以衡制为例,以铢、两、斤、钧、石为单位:24铢为1两16两为1斤30斤为1钧4钧为1石
基本上每一阶采用不同的进制,24进制、16进制、30进制、4进制,加上隐含的10进制,光一个“衡”制就有5种进制,古人是不傻的,还是古人大脑太发达?才能想出这么复杂的计量标准来。
实际上,这种混合进制,在生产生活上是非常方便的。
在古时,还没有杆秤、磅秤,更别说电子秤了,人们称取重量主要是用天平。
古代的天平对于天平来说,需要用等质量的砝码才能称量出来,但是大量的砝码是不方便携带的。那怎么办呢?
天平最大的优势是可以将重量进行平分,这样16两1斤在应用中就方便了。只要有一个一斤重的砝码,称取一斤重的东西之后,那对半分就能得到8两,再对半分可以得到4两,2两,1两。也就是1斤是1两的2的4次方。
而24铢,进行细分,却可以得到半两、三分之一两、四分之一两,六分之一两等等。这样精确的称量,用在药材的配比上非常方便。
而30斤为1钧:是一个士兵一周(古时有大小周之分,一月四周)的口粮,为了方便计算及运输定为30。
4钧为1石,刚好为一个士兵一个月口粮,这样在计算兵粮时就很方便了。而在集结兵粮时,只要1石装一袋,负责兵粮的官员只要数袋数就知道现有兵力粮食还能消耗多少个月。
所以,到了石以上,实际就隐含了10进制在里面,总不能说以前所说的10万兵马,是用16进制或8进制来计算的,那我们现在哪能算出当时到底有多少兵力?
好了!既然混合进制方便生产生活,但是人们是怎么计算的呢?
实际上,当时人们是用小棒子来计算的。小时候,我们学算术时,家长都会找些冰棍棒子来辅助学习。古人其实就是用这玩意来计算的。
最先人们是用位置来表示数量的等阶,如下图,不同的筒表示不同的位置,代表了不同的单位。
当铢的筒里装了太多的“筹”时,只要按24枚筹棒换1枚扔到“两”位的筒中就行。从图中也可以看出,为什么我们古代没有0这个数字了,因为我们用“空”位来表示。
筹算的原理当然,带着筒子还是不方便,后来就用一个虚拟的“位”来表示,比如,在地上画一些方格,哪个格代表什么单位,这样就方便了。慢慢的筹算发展出了一系列的运算法则,复杂到可以开方乘方。
筹算演变到后来用画线表示数字从上图可以看出,中国又演化出了5进制,也即一根横线代表5,这种表示方法后来被算盘借用了。
筹算在孙子时代应该是非常流行的,所以孙子兵法中就有“多算多胜,少算少胜”的说法,因为在估算一场战争胜负时,要对各方便进行对比,用筹棒来表示各种影响因素,最终看下桌上的筹棒情况,就知道打这场战有多少胜算了。筹算和筹划这一词也是这么来的。
而《易经》中有一种卜算方法,就是用49根棒子丢在地上,然后按一定的规则取走棒子,最后得到某种排列组合,从而得到上天的启示。当然,本人没有研究过易经,更没有卜算的能力,只给大家一个参考而已。
到了汉以后,我国很多度量标准逐步转化到了10进制上来,主要是10进制是一种比较方便计数方法,具体什么进制对算法倒没有太大的影响,我想一周用度来表示,在数学上也是可以处理过来的,无非是将算法改一改而已。
后来人们觉得筹棒带在身上还是很不方便的,又因为进制的改变,用游珠来代替棒子是很方便的。
在汉时就有在刻槽的盘子上放珠子进行计算的工具,这种盘子和算盘有些类似,也是分上下两层,每层对应分格子。放在上层的珠子代表5,下层的珠子代表1,不同的位置表示不同的单位。
这就是算盘的雏形,只是没有规定上层一定放两个珠子,下层放5个珠子。在网上没有找到图片,大家可以对照下图想像一下。
游珠算板的示意图再到后来,算盘的出现,简化了计算方法。但是因为我国还一直用16两1斤,所以二五珠算盘一直沿用至今。
因为上面二珠加下面五珠刚好是15,加1就可以进一位。我们不用一四珠,并不是我们不如日本人聪明,而是我们还要处理10进制和16进制两种混合进制的运算。
算盘说到最后,古时杆秤16颗星,分别代表北斗七星、南斗六星加福禄寿三星,并非是因为传说的那样,因秤星的增加而用16两,而是先有16两才有代表不同星的说法,先后顺序大家要弄清楚。