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第 1 章 歐幾里得與花拉子密:古代幾何邏輯與「演算法」詞彙的誕生#

1.3 從算盤到阿拉伯數字:早期人類如何將繁複的手工計算步驟化繁為簡?#

1.3.1 計算基礎設施的三次升級#

人類手工計算的三代基礎設施:

代 載體 代表 侷限
一 泥板/繩結/結繩 巴比倫六十進制、印加奇普 記錄難改、難傳播
二 算具 中式算盤(2/5 珠)、羅馬計數板 快速但步驟存於操作者腦中
三 符號記數 印度—阿拉伯位值系統+零 需要紙筆與「進位」心智訓練

關鍵洞見:算盤極快(熟手可勝早期計算機),但「程序」依附在人的肌肉記憶裏,無法書面傳承與機械化。位值記數則把程序「寫下來」——這是演算法得以脫離人體的第一步。

1.3.2 零的哲學革命#

零不只是「沒有」:它是一個佔位的運算元。7 世紀婆羅摩笈多首次給出零的運算規則(含除零的爭議嘗試);位值系統+零,使「乘法豎式」「長除法」這類可書寫的演算法成立。歐洲接受過程漫長而戲劇化——1299 年佛羅倫薩一度禁用阿拉伯數字於商業文書(防偽造之慮),數百年後位值記數才全面勝出。

1.3.3 商業、航海與計算的手冊化#

  • 中世紀義大利的「算術學校」(scuole d'abaco)培養「算師」(maestri d'abaco),斐波那契即出身其中;複式簿記(1494 年帕喬利《算術、幾何、比與比例概要》)把商業記錄本身變成一種演算法;
  • 大航海時代,緯度測算、太陽月亮距離法(經度)依賴標準化的數表與查表程序——「數表」是演算法的預印刷形態;
  • 18 世紀法國 Gaspard de Prony 的經度表工程:以分工作業(類似現代流水線的計算工廠)生產對數表——這正是巴貝奇(2.1)立志機械化數表生產的直接刺激。

1.3.4 前因後果#

  • 前因:商業擴張+紙張傳播+天文曆法的國家需求。
  • 事件:位值記數普及、算術手冊化、de Prony 計算分工(1790s)。
  • 後果:計算步驟可寫、可印、可外包——只剩最後一步:交給機器。第 2 章的巴貝奇正為此而來。

下一章:第 2 章 巴貝奇與洛夫萊斯