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板块一 · 工具认知与文献溯源
在纸笔与算盘出现之前,中国人用一把细细的竹木小棍完成了从田亩赋税到天文历法的一切计算。 它的名字叫"算筹"——"算"字的本义,就是它。
工具认知
算筹是中国古代的计算用具——以竹、木、骨制成的小棍,通过纵横摆放表示数字,在地面或案上布筹演算。
点击筹束,抽一签
悬停可抽出单根
一 握 算 筹 · 悬停抽筹 · 点击解签
算筹在战国秦汉墓葬中出土较多,种类丰富,有竹质、骨质、银质、铅质等,长短不一,形状主要有圆棒形和长条形两种。
湖南省文物管理委员会文物工作队在长沙市郊左家公山发掘一座完整的战国木椁墓,其出土40枚算筹是目前所知发现最早的算筹。湖南常德德山35号楚墓出土竹制算筹1束,共10余根,呈长条形,每根长约13厘米、宽0.7厘米、厚0.3厘米,出土于边箱内,呈黑色,大部分已腐朽。湖北江陵张家山247号西汉墓出土一批算筹,同时出土算数类简牍《算数书》,这些地区算筹的出土说明战国时期楚国的数学高度发展。
河北省平山县战国中山国遗址“成公”墓(M6)的3号陪葬墓出土了骨质算筹。发掘报告称:“1捆45根(M6PM3:7—1~45)。磨光圆棍形,上下顶面平滑,颜色淡黄色居多,也有一些发白或淡青色的。标本M6PM3:7—1,长12.6厘米、径0.3厘米。”这是成套实用算筹的典型代表。
湖南长沙马王堆三号西汉墓中出土了一套陆博。在同墓出土的遣策中,有八枚简记载陆博及其用具,其中一枚记曰:“象算三十枚。”对照实物可知,即这套陆博器具中的圆棒形象牙算筹。这套算筹实物共42枚,有长短两种:长者12枚,长22.7厘米、直径0.4厘米;短者30枚,长16.4厘米、直径0.3厘米,遣策所记当是指30枚短者。
1977年至1978年,陕西岐山县凤雏村西周早期大型宫室建筑基址西厢2号房间的H11和H31两个窖穴出土了959枚圆柱形骨角器,同时出土的有卜甲和卜骨17000余片。当时并不明确这些骨角器的用途。后来刘亮经过深入考证研究,认为是西周早期周王室用来演算周易的一套工具,应是蓍草的更新物和替代物,即周初的角质算筹。这些算筹大部分被火烧发黑,有的一端呈圆锥形,有的两端均呈圆锥形。一般长度在1.3—2.5厘米,径0.5—0.8厘米之间。
神禾原战国秦陵墓出土的象牙算筹,根据筹身施彩的差别可分为红白筹和红黑筹两个主要类别,其与《九章算术》刘徽注释中提到的古代用于正负数运算的“赤黑算”似有关,应是此类计算工具的早期形态。这个发现将中国古代对正负数的认识与实际运用时间提早到了战国晚期,是数学发展史研究的一大收获。它是战国秦汉时期应用数学发展到一定程度的产物,也在客观上促进了这一时期数学中关于正负数计算的理论化、规则化。神禾原秦陵墓出土的涂色算筹将中国古代使用正负数概念进行运算的时间提早至战国晚期,相比于《九章算术》(约成书于两汉之间)中记载的“正负术”早两百余年,与国外最早由古印度数学家婆罗摩笈多(Brahmagupta,598—665年以后)提出的负数四则运算法则相比早八百余年。
1980年春,内蒙古乌兰察布盟卓资县碌碡平乡忽洞坝村一座辽代古墓出土20根象牙算筹。这套象牙算筹呈长条形,两头稍细、中间略粗,其中7根长11厘米、粗0.4厘米,5根长12厘米、粗0.5厘米,8根长13厘米、粗0.4厘米。这也是北方游牧民族墓葬中的首次发现,异常珍贵。
文献溯源 · 之一
从1984年湖北荆州张家山汉简首次见到秦汉算术书开始,目前已有四整批出土算术书。其中张家山汉简《算数书》(1984年)、睡虎地汉简《算术》(2006年)为科学考古发掘文献,岳麓书院藏秦简《数》(2007年)、北京大学藏秦简《算书》(2010年)为入藏文献。四批文献共千余枚秦汉简牍,其出土、来源、保存都与长江流域楚地出土文献关系密切,极大弥补了传世算术书的缺失,揭示出在《九章算术》编纂成书之前、从战国到秦汉的算术文献原始面貌,为了解先秦秦汉科技文明价值提供重要参考。

2007年12月,湖南大学岳麓书院从香港收购一批秦简,经过揭取,共编号2098个,其中较完整的简1300余枚。2008年8月,香港一收藏家又捐赠同批竹简76个编号,较完整的30余枚,整理者将其合并于岳麓书院藏秦简中。
《数》简共有236个编号,另有18枚残片。完简长约27.5厘米,宽0.5—0.6厘米,有上、中、下三道编绳,文字书于竹黄一面。关于《数》的成书年代及来源,整理者依据岳麓秦简中与《数》并存的历谱,初步判断其成书年代下限为秦始皇三十五年(前212年),并认为《数》可能是当时的传抄本,或经继承等途径而来,也可能随时代变化有所增减修正;其中算题、算法在编书时可能早已存在,因此部分算题、算法的形成年代可能更早。
2010年,北京大学获赠一批秦代简牍。其所记历日分别为秦始皇三十一年(前216年)、三十三年(前214年),可以确定简牍抄写的年代下限在秦始皇后期。北大秦简算术书是目前所见出土秦汉数学简牍中数量最大的一批,共涉及竹简四卷,即卷三、卷七、卷八以及卷四的一部分,总计400余枚,另有“九九术”木牍一方。简牍中混杂的三组竹制算筹也应是计算工具。

除以上较为完整的出土秦汉算术书外,阜阳双古堆汉简《算术书》残文、香港中文大学文物馆藏河堤简、银雀山汉简《算书》残文、肩水金关汉简、敦煌文书等文献也有算术相关内容;西北汉简、湖南古井简、敦煌文书、楼兰文书中多次见到“九九表”,清华大学藏战国简更有目前所见最早的算表,是迄今所见中国最早的计算器与数学文献。
文献溯源 · 之二
从《汉书·艺文志》的早期书目,到唐代算学、宋代官刻与清代辑佚,传世算书保存了中国古代数学的基本概念、方法与发展脉络。
算术一类文献,《汉书·艺文志》“数术略·历谱”记有“《许商算术》二十六卷”“《杜忠算术》十六卷”,至《隋书·经籍志》子部“历数”,则已书目繁多。清代《四库全书》子部“天文算法类”有“算书”之属。流传至今能够看到的最早文献是《周髀算经》和《九章算术》。《周髀算经》内容主要侧重天文,有学者认为是汉初丞相张苍所定,也有学者认为成书在公元前100年前后或更晚。关于《九章算术》,刘徽在《九章算术注·序》中记述汉代张苍、耿寿昌“因旧文之遗残,各称删补”,有观点认为其成书于汉初,也有观点认为在公元1世纪前后。
隋代于国子监内设立“算学”,有博士二人、助教二人、学生八十人。唐高宗显庆元年(656年)添设算学馆,有学生三十人,以李淳风等注释的十部算经作为课本;国家科举考试中也添设明算科。北宋社会经济和雕版印书事业的发展推动了数学研究与传播,元丰七年秘书省刻九部算经,是最早的官刻本数学书籍。刻书时《缀术》已经失传,《夏侯阳算经》亦失传,由唐代韩延所撰补入;南宋嘉定六年鲍澣之翻刻本又补入徐岳《数术记遗》一卷。
清初,北宋秘书省刻的各种算经全部亡佚。南宋鲍澣之刻本也仅存《周髀算经》《孙子算经》《张邱建算经》《五曹算经》《缉古算经》《夏侯阳算经》六部孤本和残存的《九章算术》五卷。常熟汲古阁主人毛扆借人影摹得这七种抄本。乾隆开设四库全书馆,访得毛氏影宋抄本七种,又从《永乐大典》中辑出《九章算术》《海岛算经》《五经算术》三种,经戴震校订后作为《四库全书》底本。与此同时,曲阜孔继涵依据戴震校定稿印行《微波榭本算经十书》,并附刻《数术记遗》及戴震的《策算》《句股割圆记》。
近现代以来,钱宝琮整理出版《算经十书》,包括目前遗留下来的《周髀》《九章》《海岛》《孙子》《张邱建》《五曹》《五经算》《缉古》八种,另以《数术记遗》和韩延《夏侯阳算经》两种作为附录。
《算经十书》包括从汉初到唐末一千年中的数学名著,内容丰富,是了解中国古代数学必不可少的文献,也是探讨中国古代数学基本概念、方法及其发生发展的重要原始资料,并为宋元时期中国数学的高度发展创造了条件。
《算经十书》中的《孙子算经》尤其是筹算著作代表。我国古代用竹筹作四则运算,“算”字从竹、从具,本义是计算用的竹筹。战国初期的人已将“算”字用于计算,可证春秋时期人们已经掌握用竹筹作四则运算的方法。《九章算术》并非算术启蒙读本,对数字计算细则没有明确指示;《孙子算经》卷上首先叙述竹筹记数的纵横相间制和乘、除法则,卷中说明分数算法和开平方法,不仅在当时达到普及数学教育的目的,也为考证古代算术提供了宝贵资料。
总体来说,现在能看到的早期算术书佚失严重。在近年来出土文献资料不断增加的背景下,需要从出土文献中继续探索算术书的踪迹。
数学是中国古代最为发达的基础学科之一,有着悠久而辉煌的历史,是四大发明之前中国古代科技文明的代表。早期算术文献依赖筹算工具,机械化算法突出,数形结合、理论与实践结合,呈现出与西方古典数学不同且各具魅力的范式,使中华优秀传统文化的科技部分绽放光彩。
延伸阅读 · 世界坐标中的算筹
1975 年,《数学学报》刊出署名"顾今用"(数学家吴文俊笔名,寓意"古为今用")的雄文,系统论证了以筹算为根基的中国古代数学对世界文化的伟大贡献。
顾 今 用 · 一 九 七 五
"中小学数学中的算术、代数这些部分,从记数、以至解联立线性方程与二次方程, 实质上都是中国古代数学家的发明创造。"