古老的计算工具:算筹

来源:今晚报 2022-04-02 06:07:30

《汉书·律历志》写道:“其算,法用竹,径一分,长六寸,二百七十一枚而成六觚,为一握。”已经习惯了笔算或是用计算器、电脑等来做计算的现代人,对这句话会感觉有点奇怪:为什么计算要用“竹子”,还要标出它的长短、大小、数量?其实,这里的“算”是名词,它指的是一种古老的计算工具“算筹”。

算筹的名字虽然现在让人觉得有点陌生,但在几千年里,它是中国古人最常用的计算工具,有人认为,“策”字代表的就是手握一束算筹,开展谋划的形象。直到元代以后算盘全面普及,算筹才逐渐退出了历史舞台。汉代为算筹制定了“国家标准”,换算成今天的计量单位,就是直径约0.23厘米、长约13.8厘米的小棍,每271根叫做“一握”,可以放在一个六边形的容器“觚”里。1954年,在湖南左家公山的楚国墓葬里出土了40根战国时的竹算筹,是已知最早的算筹实物。此外,还出土了骨制、铅制、象牙制等不同材质的古代算筹。

由于算筹看上去很像现在教孩子学数数的小棒教具,不了解它的计算法则的现代人会觉得,用这个做计算岂不是很麻烦,难道要记多少数字就摆多少根吗?并非如此。《孙子算经》记载:“凡算之法,先识其位,一纵十横,百立千僵,千十相望,百万相当。”算筹的表达方式和我们今天的十进制记数方式相同,同一个数字在不同的数位上代表不同的数值,低位摆在右边,高位摆在左边,并且相邻的数位摆放方式不同,个位用纵式,十位用横式,百位再用纵式……这样纵横交替摆放,如遇到数字0就留出空位。因此如果要表示数字“1234”,只需要在千位、百位、十位、个位上分别摆一根、两根、三根、四根算筹即可,无须摆一千二百三十四根。此外,用算筹表达从6到9的数字是在上方摆一根代表5,在下面和它垂直的方位相应摆放1到4根,这是为了避免同一数位上的算筹摆放太多,和其他位上的数字造成混淆。不过,不能为了图方便而只摆一根代表5,那样就和1混淆了。

算筹做加法、减法都是按照从左到右的顺序,逐位相加、相减,随着加减的结果及时摆出对应位上的算筹,也可以直接在被加或被减的数字上操作,把每位数的结果摆成新的。乘除法也类似,比如做乘法是先把乘数和被乘数按上下位置摆好,按从左到右的顺序用上面的数的第一位乘下面数的每一位,把乘得的积摆在上下两数中间,然后去掉上面的数的第一位,把下面的数往右移动一位,这样以此类推。算筹还可以做关于负数的计算,一般是用不同颜色的算筹区分正负数,红色的表示正数,黑色的表示负数,也有的是把表示负数的算筹斜着摆。如果想计算小数,可以把小数点后的数字整体往下移动一排,和整数部分区分开。因为算筹能够一目了然地表达每一步的计算结果,熟练运算法则后能达到“运筹如飞”的效果。

算筹虽然有很多优点,但它最不方便的地方就是做计算时需要留出较大的空间。在唐代以后,人们不再“席地而坐”,开始使用桌椅,在桌子上摆放算筹就比较受局限了。逐渐地,运算法则相似、使用起来更便捷的算盘取代了算筹。

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