CICC科普栏目|为什么数学上使用的基础进制是十进制,而不是八进制或九进制? ?

科技工作者之家 2020-10-17

来源:中国指挥与控制学会



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这个主要是因为人类有10个手指头,也有10个脚趾头。

数学起源于记数,最原始的计数方法就是数手指头,后来才有了其他的计数方法,比如结绳计数。

人类的手指头有10个,这个就是10进制的主要来源

其他的进制都不是很自然,2进制也是可以的,但2进制比较麻烦,数字写得太长,比如3写成2进制就是11。在计算机里因为只有电流的开关信号,要么开要么关,所以使用的是2进制。至于你提到的9进制是不自然的,也没有什么特殊的用处让我们去选择9进制。

当然了,在一些特殊的场合,会出现别的进制,比如我们的手表是12进制的,到了12点就要重复。这个是有历史原因的。其实如果你去看赵凯华老师写的《定性与半定量物理学》,你就会发现,这个叫做正反馈,一开始造出来的手表可能是各个进制的都有,后来某个时刻,可能是12进制的卖得比较好,所以大家讨论时间的时候都说12进制,慢慢就会把别的进制的手表淘汰出市场。这个就是所谓的对称性自发破缺。


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人类历史上的数学进制是一个非常有趣的话题,因为它既和天然存在的数学规律紧密相关,又是基于人类自身的一些特点。

十进制之所以成为历史上以及目前被最广泛使用的数学进制,其实应该是和人类自身的特点紧密相关的:因为人类有两只手,一共十根手指。这个解释看起来非常的“平淡”,但是其实是有合理性的:早期原始人打猎,采集,需要记录多少猎物和果实的时候,掰手指头几乎是最直接最简单也最有效的方法了。如果是八进制、九进制,那么就非常不容易用手指计数,所以自然就没有办法流行开来。

当然,还有其他进制,比如玛雅人的二十进制,可能是可以算上了脚趾,但是这样就明显没有十进制来得方便,毕竟数手指要快得多。而且十进制也要比二十进制灵活,比如对于30这个数,对于十进制来说就是3组完整进制,而二十进制就是两个半,也就是说还要引入“小数”这个概念才能完整理解。

至于现在大规模应用于计算机得二进制,是因为计算机超强的计算能力,处理无数0和1不在话下,但是对于一个人来说,一串0和1相对于一个简单的数字代号并不简单,因此二进制更适合计算机。


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其实古罗马数字主要采用五进制,因为人类一手有5个指头,但描述数字采用的加加减减过于复杂,对于像国家税收等大数的描述几近不可能,所以当时罗马的税务官都是秘传,当然逐渐被淘汰。

另外,计算机的二进制主要是因为传统模拟信号失真严重,数字信号采用高电位1低电位0的二进制计算简单,抗干扰能力强,由此延伸的八进制,十六进制只是计算机领域为了表述方便和采用块管理方便而定。

其他的时间采用12进制或24进制和60进制不记得了。月份采用30进制,年份采用365进制,四季采用4进制这都不用说吧。

古代乘采用16进制是北斗七星加南斗六星加福禄寿。

每种进制都有自己的故事,都是历史的凝结

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转自:数学加油吧


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来源:c2_china 中国指挥与控制学会

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