数学史专题
大约在公元前3000年,埃及人就有了一套基于象形文字的书写系统。象形文字是用小图画来表示词语。很容易看出,他们如何用一只小鸟的图画来表示“鸟”这个词,但显然,如果不进一步发展,这种书写系统无法表示许多词。古埃及人解决这个问题的办法是利用词语的发音。例如,用一句英语句子来说明这个想法,我们可以看到“I hear a barking dog”可能被表示为:
“一只眼睛”,“一只耳朵”,“树皮”+“戴王冠的头”,“一只狗”。
当然,同样的符号在不同的上下文中可能意味着不同的东西,所以“一只眼睛”可能表示“看见”,而“一只耳朵”可能表示“声音”。
埃及人有一套以10为基数的象形文字数字系统。我们的意思是,他们分别为一个单位、一个十、一个百、一个千、一个万、一个十万和一个百万设有单独的符号。
插图:Hieroglyph.gif ↗
这里是数字象形文字。
例如,要凑成数276,需要十五个符号:两个“百”符号、七个“十”符号和六个“单位”符号。这些数字呈现如下:
插图:276.gif ↗
276的象形文字表示。
再举一例:
插图:4622.gif ↗
4622的象形文字表示。
注意,276和4622的象形文字表示见于卡纳克的一块石雕,年代约为公元前1500年,现陈列于巴黎的卢浮宫。
容易看出,添加数字象形文字很简单。只需添加各个符号,但将十个相同符号替换为下一个更高值的单个符号。对古埃及人来说,分数仅限于单位分数(常用的和较少使用的除外)。单位分数形式为,其中是整数,这些在数字象形文字中通过在数字上方放置代表“嘴”的符号来表示,意为“部分”。以下是一些例子:
插图:1_3.gif ↗ 插图:1_5.gif ↗ 插图:1_249.gif ↗
注意,当数字包含太多符号以至于“部分”符号无法放置在整个数字上方时,如,那么“部分”符号只放置在数字的“第一部分”上方。[这是第一部分,因为这里数字是从右到左阅读的。]
我们应该指出,在古埃及文明约两千年的历史中,象形文字并非一成不变。这个文明通常被分为三个不同时期:
古王国 - 约公元前2700年至公元前2200年
中王国 - 约公元前2100年至公元前1700年
新王国 - 约公元前1600年至公元前1000年
在这些不同时期,数字象形文字略有不同,但仍保持大致相似的风格。
另一种数系是埃及人在发明纸草书写之后使用的,由僧侣数字组成。这些数字允许以远为紧凑的形式书写数字,但使用该数系需要记忆多得多的符号。以下数目各有单独的符号:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90,
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900,
1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000
下面是僧侣数字的一些版本
有了这套系统,数字可以用少数几个符号构成。数9999只需4个僧侣体符号,而非36个圣书体符号。僧侣体数字与我们自己的数字系统之间的一个主要区别在于,僧侣体数字不构成位值制,因此具体的数字可以按任意顺序书写。
插图:2765_2.gif ↗
下面是埃及人用僧侣数字书写2765的一种方式
下面是书写2765的第二种方式,顺序相反
与圣书体一样,僧侣符号也随时间而变化,但它们经历了更多变化,共有六个不同时期。最初使用的符号与相应的圣书体相当接近,但其形式随时间而分化。我们给出的僧侣数字版本大约可追溯到公元前1800年。这两个系统并行使用了约2000年,僧侣符号用于在纸草上书写,例如在⟦E1⟧和⟦E2⟧中,而圣书体则继续用于石刻。