再次推荐这篇!《数字起源:你的第一节数学课》

文摘   2025-01-15 06:00   河南  

你知道吗?


早期人类只能感知到3。


超过3,就来到了大脑的盲区。



从3到4的过程,极其漫长,且依赖一系列的巧合。


可以说,差一点,人类和数学就错过了——


我们也就没数学课了。



一、4的走过的路


原始数感


其实人类是自带原始数感的——

它隐藏在基因里,乃人人皆有之【天赋】。


从呱呱坠地:

  • 人类就能区分1、2、3。

  • 还能模糊估计大数量的多少。


也就是说:

  • 小数量(1、2、3)之间精确分辨。

  • 9个苹果和15个苹果,谁多谁少,分得清。


是的。

科学家发现即便是婴儿,也能区分1、2、3。

但来到4和4以上,他们的反应却是——这叫【很多】。


对于这【很多】之间的大小——

相近的分不清(8和9分不清),

相差大的辩的明(2和6搞得懂)。


好多原始部落的居民,如今依然处于这个阶段。


这个原始数感,虽“马虎”,但并不影响生活。

照样吃吃喝喝,恋爱生娃——


对世界没有那么多认识,也就没有那么多的焦虑。



话说,我们的祖先就这么“难得糊涂”地过了许多年。


直到10万年前,人类思维的能力突然有了巨大的提升。


接着数字出现了?不,是语言。



突然间的提升


大约10万年前,人类正式拥有了语言。


有学者说因为一次基因突变,大脑升级了。

也有学者说没那么简单。

具体如何,学界也没有搞清楚。


反正,就是在那个节点上:

  • 人类生活环境的变化,促使了基因突变;

  • 或者环境也没给压力,人类就是有了个突变。

以至于,大脑系统被重装了。


重装之后,系统升级,于是我们有了认识4的【硬件设备】。


研究发现,初级数感在大脑的顶内沟区域,

这是我们的众多脑沟之一。平时工作有它就行。

而高级的数学思维(4以上),需要语言区域的帮助。


一切准备就绪。


这天,远处来了4头牛。

本能地,放哨的意识到这里有【很多】猎物。

他需要回去报信。


当他打东边回到部落,打西边回来的探子说自己也遇到【很多】牛。

谁的【很多】更多?值得跑一趟?

放在一起他俩能比出来,不放一起他俩谁也说不清。


就很急,突然东边放哨的大聪明伸出手晃了晃,

“哇,4头牛正好对应我的4根手指。”

西边探子瞬间明白,6头牛对应我的六根手指。

于是,决策好做了。


就这样,一次偶然的升级,

  • 让人类能够用手对应数,突破1、2、3,认知数字4。

  • 继而,5、6、7、8……都被感知到了。


为人类欢呼!



好,停。


看到这里,细心如你,肯定早就发现了:

怎么就这么突然?

脑子准备好,大聪明晃了晃手指就成了?


我只是简化了。

这里还有3点非常关键,往下看。



二、重要的3点



这3点是对应、抽象和语言。


对应


人类得先知道对应。


你养了10头牛,早上要放出去吃草。

当你还不会数数的时候,怎么确定放出去10头,收回来10头呢?


明白对应后,这个问题就解决了。


现在还有一些原始部落采用放石子的方法。

他们并不会数数,但他们会放出去一头牛摆一颗石子。

这样石子和牛对应,不会数数也能保证正常放牛。


以上图片来自《汉声数学图画书》其中一本《数是怎么来的》

很好的一套数学启蒙书,适合小学生。

感兴趣可以看下方链接。




其实,人最初使用的数学工具并不是石子。

而是【我们的手】。


我们有10根手指,可以对应10头牛。

假设太富有,养了20头牛,还可以加上双脚。

古代巴比伦人则是发明了手的终极用法:

把除大拇指外的四根手指的指节(12个指节)算5遍,搞出60进制。

拓展了一次能够数的量。




这都是题外话,继续说对应。


牛可能被狮子吃了,也可能拐回来别人家的牛。


所以,在对应的基础上,原始人还要理解:

一样多、比较少、比较多。


  • 手指和牛一样多,放出来的和回来的牛一致;

  • 手指少牛多,别人家的牛来到了我家;

  • 手指多牛少,我家的牛出事了,我得去看看。


到这个阶段人们放牛这件事才能做好。

接着放羊也没问题了。

采果子没问题、数人头也没问题了!


于是,手指就成了最初的数学工具,如今依然被沿用。


所以,下次再责备孩子数手指、利用手指做计算,就要反省一下了。

这是传统!难到你要让孩子违背祖宗?



抽象


不过,手指、哪怕加上脚趾,加上部落里所有人的手脚,都是有限的。


人必须意识到

  • 石子和手是一样的,都可以对应物体。

  • 树枝和石子是一样的,也可以对应物体。

  • 数字和树枝是一样的,也可以对应物体。


树枝和石子、手,都是具体物件,看得见摸得着。

用具体对应具体还是比较容易的。


然而用数字对应具体,就是抽象能力了。

  • 人首先要把10根手指,抽象成【看不见摸不着的数】

  • 然后再拿【看不见摸不着的数】去对应物体。


这是质的飞跃。


  • 人类很早就能抽象,远古壁画就是印证。

人类用壁画代表神、代表自己、代表场景。


  • 人类还能围坐在一起听族长讲故事。

故事里的你我他,张三李四王五都存在想象中。



如今看似平常,仔细想来却觉不可思议。

所有动物中,只有人类有这能力。


先停止感叹,继续说抽象。

人类可以抽象出壁画、故事,但抽象出数字,还需要一环:

语言。


这就来到了第三个点,语言。


前面我们说大脑升级让语言学习有了基础——


●我们可以两两对话,你来我往有回应。

●我们可以共同注意一件事,明白对方的指向。

●我们可以提问,有思考,有回应,就有教学了。


有了这三点,我们就可以学语言了,也可以教语言了。

有教有学,不得了。


你嘟囔两声,我发展几句,say say say

不久,各种语言繁盛起来。


人们交流不再依赖比划,摆弄,示范。

说话就行了。


同理,我为什么非得在描述5头牛的时候伸五个手指头呢?

我给5起个名字不行吗?

行。


结果我们看到:

有抽象思维后,结合对应和语言,

人类到达了数学的新阶段:为数字命名。


早期的数字名,多带有【对应】的影子。

比如2,在很多地方的语言里,2的发音是“眼睛”,还有发“耳朵”的。

而5比较统一,就是一只手。



我们中国的一、二、三,

古罗马的,Ι、ΙΙ、ΙΙΙ、

4=ΙV是一只手v减掉,6=VΙ是一只手加上1——跟我们一样,明显是用手指头来对应。

许多古文明的数字都有这个特点。


以上图片来自书籍《数学简史》——适合小学生课外阅读。

下方有链接。




人类借用手对应了数字、发展了数字,

又用语言给这些数字命名。


从此,有了名字的1、2、3、4、5、6、7……

开始被我们表达,应用。


4以后的数字,通过语言响应在我们的脑海里。

也就是说,数字通过语言进入了人类的心智。


这一点非常重要!

没有语言环境,人就没有数学能力。

包括当今世界出生的孩童。

没有语言,他们就只能停留在原始数感。


(关于语言和文字的精彩论述,还可以参考一本书《数字起源》——十分好的数学科普,绝对值得一读。下方有链接。)




到这儿:


  • 我们才真正突破了原始数感,来到了数学新天地。


  • 我们才能宣告:数字诞生了。



之后,一发不可收。


人类在数字的基础上,又搞出了越来越玄乎的数学系统。


从小学生的加减乘除,到中学生的二次函数,再到高中生的数列,大学生的微积分……


仔细想想,这些难住好多人的数学课,本可以没有的。


  • 如果不是10万年的那次突变,

  • 如果不是更早时期,人类新皮层的出现。


怎么会有语言,

怎么会有更早的对应和抽象!


好,到这里,数字的起源基本就讲得差不多了。



咱再补充点额外的知识吧——人类是怎么学会数数的。



其实,数字诞生之初,人类是不会数数的。


想不到吧,

如今3岁孩童都能做到的事,

我们的祖先还要再经历一个艰难的阶段——对比。



三、数数


人们虽然有了数字的概念,但最初的应用都是【对应】。


我有2条鱼。

对面有5座山。

远处来了4头狮子。


发现了没?

原始人表达数字是不连续的。

是一个一个蹦出来的。

2、9、4、8、3、5、6。

我们现代人则是1、2、3、4、5、6、7、8……


为什么?

因为原始人还没有连续数数的概念,他们只能用数对应。

他们还差一步,对比。


把1跟2放在一起,1代表1个石头,2代表2个石头……

以此类推,10代表十个石头。

每一个数都比前一个多1。

那么,从小到大,才是1、2、3、4、5、6……



非得明白了这点,数数才能开启。

我们太习以为常了,我们一出生周围人都这么教的。

原始人可没人教,必定是经历了漫长的时光。


当某个大聪明把数排在一起进行了对比,

明白了数的大小后,展示给其他人。

大家一起把数字从小到大排了起来。

固定为习俗,代代相传。


又过了诸多时日,

人们发现到10之后,手不够用了。

于是开始摆弄石子,发现10个石子之后是11

也就是10+1

12是10+2……

这等于从十以后,从新再把手用一遍——

世界各地非常普遍地都用了10进制。


再之后,人类又用了更高级的对应。

把数字跟序数对应起来。


我出门往东看到的第五棵树上有果子。

这时的5不是5个,而是数数时的第五个位置。


如此,老人教会孩子,孩子再教给自己的孩子。


人类会数数啦。


到这儿,才意味着,人类数学实现了0-1的突破,并完结了1.0阶段。



接下来,各路大聪明搞出了五花八门的算术,把数学带到2.0阶段。

这个阶段,数学逐渐成为文明发展的催化剂,推动了各个古文明的繁荣。


如今1-9年级学的数学内容,大部分都属于这个阶段。

没错,如今的中学生也没有多远。


数学这个东西

在1.0阶段,也就是前面咱们说的从原始数感到会数数,是很容易掌握的。

只要你生活在正常的语言环境中。


来到2.0就需要费一番功夫了,

需要后天有人不断地教,你不断地练习。


3.0则是19世纪之后的数学,

包括微分、无穷级数、线性代数、复变函数、概率论、数论……


我个人觉得需要智商了,

不会,你是真不会。




这就是本期的分享,谢谢阅读,我是丽丽,欢迎收藏转发。


参考书籍:

《数字起源》

《哇,原来数学这么有趣》

《数是怎么来的》

《布巴的五指计数》

《脑与数学》

《万物皆数》

《数学简史》

《罗马人的数字》


参考纪录片:

《托起人类文明的数学》

《数学的故事》

《神奇的数字》






丽丽xyz
这不是一个数学大师的号,不过是一个小白的学习过程。
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