图:珠算已作为“传统文化”回归课堂
文 | 杨津涛
算盘在中国有“第五大发明”之称,但生活中已很少用到。
2013年,珠算被联合国列入“人类非物质文化遗产名录”;2014年,算盘重新出现在小学数学教科书中。作为一种“传统文化”,算盘及珠算大有复兴之势。
这是一种令人担忧的现象。
现存最早
中国
算盘出自明朝
由于缺少实物证据,中国算盘的起源时间,一直众说纷纭。这些说法包括:
1、西周说。
1976年,陕西岐山出土了一批黄泥烧制的“西周陶丸”,有学者认为这是西周时期的算珠。经深入研究,现在已知这些陶丸确是一种计数工具,但和算盘无关。
图:西周陶丸算珠
2、东汉说。
东汉数学家徐岳著有一本《数术记遗》,他记录的14种算法中,有一种名为“珠算”,被一些人认定为就是“算盘”。其实,这里所说的“珠算”,只是一种计数方法,并无任何证据证明其使用了算盘。①
3、唐宋说。
有人认为,表明宋朝已有算盘的证据较多,其中最直接的是,《清明上河图》上一家药铺的桌面摆有一把算盘;南宋刘松年所绘《茗园赌市图》上的茶贩也持有算盘。②这些学者推测,既然北宋已有较为成熟的算盘,那么其最初发明,当不晚于唐末。此说的问题在于,《清明上河图》所画算盘过小,也有可能是钱板;南宋《茗园赌市图》所绘,可能是算盘的概率要高一些。
图:《清明上河图》局部,药铺桌子上隐约可见一把“算盘”
图:南宋《茗园赌市图》中的疑似算盘,引自郭书春《中国传统数学史话》
4、元明说。
清朝学者钱大昕等多持此说,认为算盘最早出现在元朝中期。相关证据较为可靠,如元朝诗人刘因写有一首名为《算盘》的诗,明朝有《算珠算法》《直指算法统宗》等教人学珠算的书问世。尤其是1987年,在一个明朝人的墓中,发现了一架算盘实物。
综合而言,中国目前的实物算盘,尚只能追溯到明朝;使用算盘的明确记载,可以追溯到元朝;疑似使用算盘的史料,可以追溯到两宋。③
罗马算盘远早于中国算盘
西方留下的计算工具的实物颇多,包括垒石算、沙盘算、计算板等。
其中,和中国算盘最相近的是古罗马“沟算盘”(Grooved Abacus)。
沟算盘约出现于公元1年左右
,长11.8厘米,宽7.5厘米,材质为青铜。它下部分每个竖槽有4粒算珠,每粒代表1个单位;上部分每个竖槽中有1粒算珠,每粒代表5个单位;中间字符表示数位。沟算盘没有采用十进制。
图:罗马沟算盘实物
由于罗马沟算盘和中国算盘在外形设计、使用方法上都有诸多相似之处,一些学者将两者的发明联系了起来。
日本学者山崎与右卫门、户谷清一等认为,中国算盘来源于罗马,理由是“中国《数术记遗》书中所述‘珠算’工具,与欧洲沟算盘同一体系;从计算方法看,也与中国传统的筹算不同;并根据《汉书》的记载,在公元前后,中国与大秦(罗马帝国)已有交往”。还有学者考证认为,算盘最早由闪米特人发明,后来传入中国。
上述观点,受到了不少中国学者的强烈反对。华印椿被称为“算学泰斗”,他1979年发表《论算盘的独创性》一文,对以上日本学者的观点一一进行反驳。在华看来,中国算盘和罗马沟算盘大部分构造不同;西汉和罗马并未有直接商贸往来;中国的算盘使用法完全继承自传统的筹算法。④
从实物存留而言,罗马“沟算盘”远远早于中国的明朝算盘,这是毋庸置疑的事实。目前主要的争议,集中在中国算盘究竟是外部传入,还是自身“独立发明”这个问题上面。
图:民国珠算教材内页
算盘阻碍了中国数学发展
西方存留至今的算盘实物远早于中国,但应用并不广泛。反之,自明朝以来,算盘在中国迅速流传开来,使用及其广泛。直至上世纪80年代,很多地方仍在使用。
对中国人来说,这种流行兼有利弊两面。
一方面,算盘便利了商品交易。另一方面,算盘的流行也限制了中国数学的发展。费正清晚年所著《中国新史》中,引用研究者的观点称:
“中国算盘的计算效率尽管惊人,却只限于十二位数左右一次数组计算,不能做高级代数计算。”
“中国在十四世纪中叶至十七世纪这段时期比较欠缺数学上的创新,可能正是为算盘便利好用付出的代价。”
图:明代商人程大位《算法统宗》“师生问难图”
以上说法并非危言耸听。
中国古代长期使用汉字进行运算,其不便于书写的缺点,使算盘出现后迅速流行开来,并对之产生了依赖;这种依赖,又促进了算盘的形制、口诀不断完善,出现了《算法宝鉴》《盘珠算法》《算法统宗》等珠算名著。对比之下,欧洲在12世纪已使用阿拉伯数字,发展出笔算。这种数字笔算,较之汉字运算和算盘运算,明显更利于高级计算,对于西方数学发展有着重要作用。⑤
在笔算之外,英国人在17世纪初又发明了“计算尺”,经过改进,除计算乘除外,还能计算平方、立方、对数、三角函数等。这种工具在科学研究中得到广泛应用。李政道的老师物理学家费米,即曾经为他制作过一个2米长的计算尺,用来计算太阳中心温度。⑥1972年后,计算尺逐渐被电子计算器取代,几乎不再生产,成为一个收藏品类。
图:中国制造的计算尺
将珠算列入教学内容是一种倒退
上世纪80年代后,算盘在中国逐渐退出应用领域,但针对儿童及小学生的珠算及其衍生的珠心算,从未消失。
珠算学者认为,珠算能协调眼、耳、手、口、脑等器官,“在启蒙数学教育阶段,使学生获得数学智慧,没有比珠算更好的算具算法”,“珠算与图灵机等价,因而,一切可计算问题,都可以用珠算解决”⑦,倡导加大珠算在小学教学中的比重。