A brief history of numerical systems - Alessandra King

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TED-Ed


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譯者: Cissy Yun 審譯者: 庭芝 梁
00:10
One, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, and zero.
0
10947
7542
1 2 3 4 5 6 7 8 9 和 0
00:18
With just these ten symbols, we can write any rational number imaginable.
1
18489
5699
用這十個符號
我們可以寫出任何想像得到的有理數
00:24
But why these particular symbols?
2
24188
2503
但為什麼是這些特殊的符號呢?
00:26
Why ten of them?
3
26691
1661
為什麼會有十個?
00:28
And why do we arrange them the way we do?
4
28352
3247
又為什麼,我們會按照 這個順序來排列它們呢?
00:31
Numbers have been a fact of life throughout recorded history.
5
31599
3820
有史以來,數字都是 人類生活中不可缺少的一部分
00:35
Early humans likely counted animals in a flock or members in a tribe
6
35419
4430
早期的人類在計算動物 或是部落中的人數時
00:39
using body parts or tally marks.
7
39849
3140
會使用身體的某個部位 或是畫記符號來算
00:42
But as the complexity of life increased, along with the number of things to count,
8
42989
4491
但隨著生活的複雜化 計算的數量也不斷增加
00:47
these methods were no longer sufficient.
9
47480
3070
這些方法便不夠用了
00:50
So as they developed,
10
50550
1499
隨著人類的發展
00:52
different civilizations came up with ways of recording higher numbers.
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52049
4759
不同的文明發展出 更多記錄數量的方法
00:56
Many of these systems,
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56808
1251
許多記數系統
例如希臘數字
00:58
like Greek,
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58059
760
00:58
Hebrew,
14
58819
720
希伯來數字
00:59
and Egyptian numerals,
15
59539
1231
以及埃及數字
01:00
were just extensions of tally marks
16
60770
2530
這些只是舊有計數符號的延伸
01:03
with new symbols added to represent larger magnitudes of value.
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63300
4050
並加入了新的符號 用來代表更高的數量級
01:07
Each symbol was repeated as many times as necessary and all were added together.
18
67350
5800
需要時,符號可以重複出現 並且用相加的總和來表示數量
而羅馬數字還有另一種表示方式
01:13
Roman numerals added another twist.
19
73150
2840
01:15
If a numeral appeared before one with a higher value,
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75990
2500
如果一個數字 擺在另一個更大的數字之前
01:18
it would be subtracted rather than added.
21
78490
3460
它們會相減,而不是相加
01:21
But even with this innovation,
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81950
1500
但是,儘管有了創新的記數方式
01:23
it was still a cumbersome method for writing large numbers.
23
83450
5051
要記錄比較大的數字時 這種方式仍然很麻煩
01:28
The way to a more useful and elegant system
24
88501
2360
另一種更方便、更優雅的記數方式
01:30
lay in something called positional notation.
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90861
4180
稱為「位置記法」
先前的記數系統 需要重複畫記許多符號
01:35
Previous number systems needed to draw many symbols repeatedly
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95041
3389
01:38
and invent a new symbol for each larger magnitude.
27
98430
4180
而且表示更大的數量級時 需要創造新的符號
01:42
But a positional system could reuse the same symbols,
28
102610
3361
但是位置記法 可以重複使用相同的數字符號
01:45
assigning them different values based on their position in the sequence.
29
105971
4991
而且根據它們的位置 來代表不同的數值
01:50
Several civilizations developed positional notation independently,
30
110962
3949
有些文明發展出自己的位置記法
01:54
including the Babylonians,
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114911
1911
巴比倫文明
01:56
the Ancient Chinese,
32
116822
1210
古中國文明
01:58
and the Aztecs.
33
118032
1950
還有阿茲特克文明
01:59
By the 8th century, Indian mathematicians had perfected such a system
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119982
4580
第八世紀時,印度的數學家 提出了一種更完善的記數系統
02:04
and over the next several centuries,
35
124562
1990
在之後的幾個世紀中
02:06
Arab merchants, scholars, and conquerors began to spread it into Europe.
36
126552
5791
由阿拉伯商人、學者 和征服者傳到了歐洲
02:12
This was a decimal, or base ten, system,
37
132343
3700
這個方式稱為「十進位制」
02:16
which could represent any number using only ten unique glyphs.
38
136043
4471
就是用十個不同的數字符號 來表示任何的數字
02:20
The positions of these symbols indicate different powers of ten,
39
140514
3429
這些符號的位置 代表 10 的不同次方
02:23
starting on the right and increasing as we move left.
40
143943
3540
從數字的右邊開始 向左不斷遞增次方數
02:27
For example, the number 316
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147483
2720
比如說數字 316
02:30
reads as 6x10^0
42
150203
3490
可以讀成 6 乘以 10 的 0 次方
02:33
plus 1x10^1
43
153693
2599
加上 1 乘以 10 的 1 次方
02:36
plus 3x10^2.
44
156292
3651
加上 3 乘以 10 的 2 次方
02:39
A key breakthrough of this system,
45
159943
1890
這個記數系統的其中一項重要突破
02:41
which was also independently developed by the Mayans,
46
161833
2901
是由馬雅人所發展出來的
02:44
was the number zero.
47
164734
2749
就是數字 0 的概念
02:47
Older positional notation systems that lacked this symbol
48
167483
3090
以往的位置記法 並沒有代表 0 的符號
02:50
would leave a blank in its place,
49
170573
1821
所以人們會在那個位置上空一格
02:52
making it hard to distinguish between 63 and 603,
50
172394
4541
這使得某些數字難以區分 例如 63 和 603
02:56
or 12 and 120.
51
176935
3068
或是 12 和 120
03:00
The understanding of zero as both a value and a placeholder
52
180003
4051
數字 0,不但被視為一個數值 同時也是一個「佔位符號」
03:04
made for reliable and consistent notation.
53
184054
3970
這使得位置記法 能夠更為可靠而且一致
03:08
Of course, it's possible to use any ten symbols
54
188024
2369
當然,也可以用任何十個符號
03:10
to represent the numerals zero through nine.
55
190393
3350
來代替 0 到 9 的數字
03:13
For a long time, the glyphs varied regionally.
56
193743
3295
有很長一段時間 各地區採用不同的數字符號
許多學者認為 我們現今使用的數字
03:17
Most scholars agree that our current digits
57
197038
2164
03:19
evolved from those used in the North African Maghreb region
58
199202
3524
是來自當年的阿拉伯王國 位於非洲北部的馬格里布地區
03:22
of the Arab Empire.
59
202726
2158
當地人們使用過的符號 進化而來的
03:24
And by the 15th century, what we now know as the Hindu-Arabic numeral system
60
204884
5021
到了十五世紀 我們熟悉的阿拉伯數字
03:29
had replaced Roman numerals in everyday life
61
209905
2884
取代了羅馬數字
03:32
to become the most commonly used number system in the world.
62
212789
4486
成為世界上最多人使用的記數系統
03:37
So why did the Hindu-Arabic system, along with so many others,
63
217275
3451
為什麼阿拉伯數字 和其他的記數系統
03:40
use base ten?
64
220726
2133
都是採用十進位制呢?
03:42
The most likely answer is the simplest.
65
222859
3925
最可能的答案是: 十進位制是最簡單的
03:46
That also explains why the Aztecs used a base 20, or vigesimal system.
66
226784
5571
這也解釋了阿茲特克人 使用二十進位制的原因
03:52
But other bases are possible, too.
67
232355
2620
但是還有其他幾種進位制可以使用
03:54
Babylonian numerals were sexigesimal, or base 60.
68
234975
3990
巴比倫數字是六十進位制
03:58
Any many people think that a base 12, or duodecimal system,
69
238965
3271
而很多人認為十二進位制
04:02
would be a good idea.
70
242236
2109
也是不錯的方式
04:04
Like 60, 12 is a highly composite number that can be divided by two,
71
244345
3920
和 60 一樣,12 也是一個高合成數
可以被 2、3、4
04:08
three,
72
248265
770
04:09
four,
73
249035
712
04:09
and six,
74
249747
1179
和 6 整除
04:10
making it much better for representing common fractions.
75
250926
3779
所以用 12 進位制 表示普通分數會更為方便
04:14
In fact, both systems appear in our everyday lives,
76
254705
3050
事實上,12 和 60 進位制 也存在我們的日常生活中
04:17
from how we measure degrees and time,
77
257755
2116
從測量角度、時間到計量單位
04:19
to common measurements, like a dozen or a gross.
78
259871
3545
例如一打 (12 個) 和一蘿 (12 打)
04:23
And, of course, the base two, or binary system,
79
263416
3750
當然,還有二進位制
04:27
is used in all of our digital devices,
80
267166
2882
也被用在所有的數位裝置上
雖然程式設計師也會使用 8 進位制和 16 進位制
04:30
though programmers also use base eight and base 16 for more compact notation.
81
270048
5918
作為更簡潔的表達方式
04:35
So the next time you use a large number,
82
275966
2024
所以,當你下次要用到 一個很大的數字時
04:37
think of the massive quantity captured in just these few symbols,
83
277990
4406
想想你只用幾個符號 就可以表達很大的數量
04:42
and see if you can come up with a different way to represent it.
84
282396
3383
另外也可以試試看: 是否能用不同的方式來表達數字
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