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你知道各种进制与手指的关系吗?

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从上小学第一天起,学习数学就开始学习10进制的数(1,2,3……10),生活中会经常接触到60进制的数(每天接触的时钟就是60进制),等到开始接触计算机时又会接触到2进制,还有一些进制,你可能比较少注意到,比如12进制,20进制。

很多时候害怕数学除了从初中开始就接触复杂的三件函数sin和cos,把人搞晕外,另外很重要的一个原因,就是觉得冷冰冰的数字没意思,如果能挖掘数学背后的故事,明白数学并非冷冰冰的一堆数字后,相信你会对他产生好奇心,如果把这些故事讲述给孩子听,相信也能激发孩子学习数学的热情,而不是听到数学就头疼。

就像前几年去世的华裔物理学家张首晟说的,很多时候之所以学不好一门学科,是因为讲授的老师没有激发起学习者的兴趣,没能激发他探索未知的好奇心,他的儿子对物理产生兴趣直到在高中毕业时,阅读了一本通俗易懂的物理著作才对其产生兴趣,而在此之前,无论作为物理学家的张首晟如何学物理有趣,也不能激发,可见使用简单、通俗易懂的故事来讲述一门学科的重要性。

数学之所以,在一些人眼中是最美的东西,在另一些人眼中却变成魔鬼,很重要的一个原因,可能是前者接触到了通俗易懂,激发自己兴趣的读物或者老师,而后者显然是被所接触到的书籍和老师耽误的一批人。

言归正传,各个进制后面到底藏着哪些故事?

01

10进制

人们为什么会普遍采用10进制计数?想搞明白这个问题,需要将视线拉回到古代,假设我们都生活在古代,我家没吃的了,你好心给了我几个果子,我非常感恩,于是用小本本记下来,下次加倍还给你。对了,古代没有小本本,那怎么办?那就结绳记事(在绳子上打一个结就代表一个果子),或者刀刻计数(在石头上划一道刀痕就代表一个果子),或者捡石头计数(一个小石子就代表一个果子)。

计数这项最基本的商业需求,就这样产生了,但是绳子太稀缺,刀痕带不走,石子容易丢,怎么办?全人类都不约而同地望向了自己的双手。

对啊,用指头啊,多方便。

一个果子,按下一根手指头。又一个果子,再按下一根。手指头是上天赐予人类的、最早的、可以随身携带的计算器。

但是,一个人只有10个手指头,第11个果子怎么计数?于是,古人发明了一个天才的计数工具——进位。10根手指头用完了,进一位,然后再按一轮。在进位的加持之下,手指头可以无穷无尽地用下去。这就是10进制的来源。

你可能觉得,这个比较容易想到,自己从小就会掰着手指头计数,那你说说12进制是怎么产生的?

02

12进制

比如天上的十二星座、我们的十二生肖。我们经常会说,我比你大一轮,也就是12岁,为什么一轮是12年而不是10年了?

这还是得从我们的手指头说起,毕竟这是上天赐予人类的计算器。

人类一只手有5根手指。拇指的作用是配合其他4根手指头完成抓握。拇指有2个指节,而除了拇指之外,其他4根手指都有3个指节。

现在,请你用你一只手的拇指,指向同一只手食指最下面的指节,说“1”。接着,往上移动一个指节,说“2”。再往上移动一个指节,说“3”。然后,换到中指最下面的指节,说“4”……如此把4根手指的所有指节都数一遍,是多少?

对,是12。

有没有发现古人非常聪明,这就是12进制的来源。

也就是一部分人当时学会了用手指头的方法计数,而另外一些人则学会了用数手指指节的方式来计数。

这也好理解,为什么要到世界各地区打开自己世界观的缘故,世界的很多地方有着与我们固有认知不同的生活方式。

当你在按照上面的方法做的时候,有没有发现一种感觉?是不是有“掐指一算”的感觉?

现在你明白了,原来电影里面那些看上去神神道道的“掐指一算”,就是在用12进制计数。

很有趣,不是吗?

据说,最早使用12进制的是苏美尔人。苏美尔人用12进制调整了历法,所以,今天我们在天文学领域会看到很多12进制的用法。

那60进制又是怎么一回事?

03

60进制

我们经常用到的钟表,1分钟是60秒,1小时是60分钟,老人常说的一甲子就是60年,为什么使用60来计算?为什么1分钟不是10秒,1小时不是10分钟呢?

我们仍然用手来计算。

现在,拿出你的两只手。

先伸出你的右手,逐次按下去5根手指,就是1,2,3,4,5。然后,左手拇指指向食指第一个指节,表示进位。接着,右手再逐次按下去5根手指。又是一轮1,2,3,4,5。然后,左手拇指再进位。这样,左手一共能进多少位呢?12位。所以,两只手联动,就能计数5×12=60。

你有跟着一起做吗?

做完了你可以去观察钟表是不是逢五进一,一共进了12次?

天啊!原来60进制也是聪明的人类充分利用手指而发明的啊。

太有趣了,不是吗?

古人居然用手搞定了这么大的进制,60进制有很多优点,比如,因为有多个质因子(2,3,5),所以可以以多种形式分割(2份×30个、3份×20个、4份×15个、5份×12个、6份×10个),因此广泛用于计时和角度计算。

这时候你会理解为什么在计时和角度计算里面为什么会经常接触到60进制了。

手指和指节貌似可以解决10进制,12进制,60进制,但20进制好像搞不定吧。

04

20进制

20进制是玛雅人发明的计数方法,他们在数数时,手脚并用。所以不要嘲笑孩子数数的时候,手指不够用的时候数脚趾了,这种方法古代玛雅人早就想到了,而且在生活中广泛使用。

你知道吗?玛雅人一个月是20天哦。

那2进制与手指和脚趾有关系吗?

2进制因为电信号只有高电平和低电平,也就是2个数而得来,与我们的手指和脚趾确实没有关系。

有没有发现上面的10进制,12进制,60进制,20进制都非常有意思,如果当时小学老师这样教你,相信你,有可能一辈子都不会忘掉了,如果你这样教导自己的孩子,相信孩子,有可能一辈子也不会忘记。

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