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中国古代的科学技术,曾遥遥领先于世界其他各国,两汉时期是文化繁荣、科学技术进步的时代。造纸术、地动仪、麻醉术等发明都产生了深远的影响。《史记》、《汉书》分别开创了纪传体通史和断代史史书的先河。汉赋和乐府诗在文学史上也占有特殊的地位。数学领域也毫不逊色。

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—  象牙算筹

∣ 西汉时期(公元前206年-公元8年) ∣

∣ 1983年出土于陕西旬阳县佑圣宫汉墓 ∣

∣ 现收藏于陕西历史博物馆 ∣

算筹是中国古代算盘出现之前的数学计算工具,出土时一共有28枚通体磨光、长短相等、粗细均匀的用象牙制作而成的算筹。

算筹是十进位制,是我国古代特有的记数方法。算筹的发明时间不可考,但在春秋战国公元前722年~公元前221年已普遍使用,并使用了两千多年,直到15世纪的明代算盘推广之后才逐渐被取代。用“算筹”进行计算称作“筹算”。

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中国古代十进位制的算筹记数法,在世界数学史上是一个伟大的创造。把它与世界其他古老民族的记数法作一比较,其优越性是显而易见的。古罗马的数字系统没有位值制,只有七个基本符号,如要记稍大一点的数目就相当繁难。古美洲玛雅人虽然懂得位值制,但用的是20进位;古巴比伦人也知道位值制,但用的是60进位。20进位至少需要19个数码,60进位则需要59个数码,这就使记数和运算变得十分繁复,远不如只用9个数码便可表示任意自然数的十进位制来得简捷方便。中国古代数学之所以在计算方面取得许多卓越的成就,在一定程度上应该归功于这一符合十进位制的算筹记数法。马克思在他的《数学手稿》一书中称十进位记数法为"最妙的发明之一",一点也不过分。

关于十进位制

所谓十进位制,又称十进位值制,包含有两方面的含义。

其一是"十进制",即每满十数进一个单位,十个一进为十,十个十进为百,十个百进为千……

其二是"位值制",即每个数码所表示的数值,不仅取决于这个数码本身,而且取决于它在记数中所处的位置。如同样是一个数码"2",放在个位上表示2,放在十位上就表示20,放在百位上就表示200,放在千位上就表示2000……

“象牙算筹”曾先后出现在中学数学课本、中学历史课本的扉页中。原来它还是我们课本中的常客呀!

算筹使用方法

算筹计数表示方法

用纵横两种排列方式来表示单位数,横着的一根代表一,竖起的一根代表五,遇“0”则空,严格遵从十进位制,和现在的计数法实质是一样的。

其中1-5均分别以纵横方式排列相应数,6-9则以上面的算筹再加下面相应的算筹来表示。表示多位数时,个位用纵式,十位用横式,百位再用纵式,千位再用横式,万位再用纵式,遇0则置空。以此类推,就可以用算筹表示出任意大的自然数了。由于它位与位之间的纵横变换,且每一位都有固定的摆法,所以既不会混淆,也不会错位。算筹运算原理同后来的珠算相同。

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用算筹进行乘法计算

先摆乘数于上,再摆被乘数于下,并使上数的末位与下数的首位对齐,按从左到右的顺序用上数首位乘下数各位,把乘得的积摆在上下两数中间,然后将上数的首位去掉、下数向右移动一位,再以上数第二位乘下数各位,加入中间的乘积,并去掉上数第二位。直到上数各位用完,中间的数便是结果。下面以183×26为例具体说明一下:

1.把乘数26摆在上面,被乘数183摆在下面,被乘数的个位与乘数的十位对齐,中间留有空余,准备摆乘得的积(如图2);

 

2.从高位乘起,用乘数十位上的2乘被乘数183,得3660,摆在中间,积的数位与被乘数对齐(如图3,积的个位0用空位表示);

3.去掉已乘过的乘数十位上的数字2,把乘数个位6移至与被乘数的个位对齐的位置(如图4);

4.用乘数个位6乘被乘数183,所得的积与3660相加,最后得积4758(如图5)。

两千多年前我们的祖先就懂得了这样精妙的计算,真是神奇!在这当中,算筹功不可没,它是在珠算发明以前中国独创并且是最有效的计算工具。中国古代数学的早期发达与持续发展都是受惠于算筹的。

大汉时期伟大的科技进步

我国历史上曾经出现两次科技发展的黄金时期,其中一个便是大汉时期。在大汉王朝,科学技术、文学、历史、社会制度、军事等各方面都非常先进和强大,汉朝当时的科学技术已经远远领先于世界,很多技术比欧洲领先1000年左右。

汉朝对世界的影响是巨大的,乃至今天世界上仍有很多国家把“汉”作为中国人和中国文化的代称。

造纸术


四大发明之一,是中国古代劳动人民长期经验的积累和智慧的结晶,对世界文明发展产生巨大影响。造纸术发明人汉朝中常侍蔡伦于公元105年发明并全国推广。蔡伦因此被后人认为“有史以来的最佳发明家”、“影响人类历史进程的100名人(第7位)”。


瓷器是中国对世界的一件礼物,是中国的特产。原始瓷器从陶器发展而来,早在商周时期就已出现了原始的瓷器。但现代意义上的瓷器出现在东汉。瓷器不同于陶器,在于所制器物的表面被广泛施釉,即表面光滑润泽、胎釉结合紧密。早期瓷器以青瓷、黑瓷为主。瓷器诞生于汉朝,鼎盛于唐宋明清。

医学


汉朝是中医医学发展的重要时期,中国传统医学雏形出现并成型完整体系。医圣张仲景完成《伤寒杂病论》、华佗则创立了世界上最早采用的全身麻醉术、出现《神农本草经》这部伟大的药物学巨著,血液循环原理也被发现,比欧洲早了将近1000年。

历法


汉朝初期开始中国历法出现了大转折:全国统一历法,历法成为较为独立的科学技术。一年不再是366天,而是年岁合一的365天,阴阳五行基本退出历法。之后各朝历法皆在此基础算法上修订,规则极少改动,一直延用至今。

天文学


我国原始社会便有古代天文学,在尧帝时代更设有专门的天文官,专门从事“观象授时”。汉朝著名天文学家张衡创制了世界上第一架利用水利作为动力的浑天仪,世界上最早的“地震仪”。1973年,在湖南长沙马王堆一座汉朝古墓内发现了世界上最古老的彗星图:一幅精致的彗星图,除彗星,还有云、气、月掩星和恒星。

其它


1、史学:中国第一本纪传体通史《史记》(司马迁)、第一本纪传体断代史《汉书》(班固)。

2、数学:《九章算术》中国古代第一部数学专著,不仅最早提到分数问题,负数及其加减运算法则。

3、机械原理:如轴承,曲轴连杆,转动变直线运动的装置等等,这比欧洲早了至少500年。

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