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100=10×10=102
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1 000=10×10×10=103
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正如前文所提到的,我们选择十进制很可能是因为人类恰好有10根手指。这种选择是基于人类的生理特点,而非基于逻辑推理。那么,这很容易让人产生以下的疑问:十进制是不是最优的呢?还有没有比十进制更好用、更有效率的进制?
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这是一个很好的问题。实际上,二进制也是一种十分好用的计数系统。大家都知道,如今我们使用的各种电子产品,从电脑到手机、数码相机,都是基于著名的二进制系统。二进制系统的优越性在哪里呢?在各种进制中,二进制所需要的符号最少:只要有0和1这两个数字就够了。大部分电子元件恰好有开和关这两种状态,这和二进制的特性配合得天衣无缝。事实上,任何有两个状态的原件(开或关,敞或闭等)都很适合采用二进制系统。
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对于普通人来说,二进制的计数法有点儿别扭,需要一定的时间才能用得习惯。二进制系统仍然有“数位”的概念,但是,每一位不再是10的n次方,而是2的n次方。十进制系统有个位、十位、百位、千位等,而二进制系统则是个位、二位、四位、八位等。这是因为:
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2=21
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4=2×2=22
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8=2×2×2=23
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当然,事实上,在二进制系统中,2并不是记作2,因为“2”这个符号在二进制系统里是不存在的。就像“10”在十进制系统里并不是一个单一的数字,而是由两个数位上的数字组合而成的。在二进制中,阿拉伯数字2记作10,表示一个2和零个1。同样,阿拉伯数字4在二进制中记作100(一个4,零个2,零个1),而阿拉伯数字8则表示为1 000。
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二进制在现实世界中的应用,远远不只局限在数学领域中。毫不夸张地说,二进制的力量改变了整个世界。在过去的几十年中,科学家们发现,其实所有的信息都可以用二进制的编码来表达。也就是说,除了数字以外,语言、图像、声音也都可以表达为一连串的0和1。
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说到这里,让我们再回到本章开头谈到的伊兹拉·康奈尔先生的雕像。
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在雕像的背面,有一台电报机。这台电报机几乎完全被康奈尔先生的雕像所遮挡,一点儿也不起眼,但这台机器却证明了康奈尔先生对人类的巨大贡献——康奈尔先生曾和莫尔斯电码的发明人塞缪尔·莫尔斯一起,创建了西联汇款,他们创立的电报事业把整个北美大陆更紧密地联系在了一起。
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康奈尔先生白手起家,他从一个不起眼的小木匠慢慢地成长为一名成功的企业家。他曾在塞缪尔·莫尔斯手下工作。莫尔斯先生的名气可能比康奈尔先生还要大,他的名字永远存在于“莫尔斯电码”之中,被人们所铭记。莫尔斯电码的那一串串符号,把英语简化成为一个电报键就可以传输的信号。其实,莫尔斯电码那两个小小的符号,就是今天计算机系统中0和1编码符号的前身。
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在莫尔斯先生的鼓励下,康奈尔先生建成了美国的第一条电报线路,这条电报线路连接了美国巴尔的摩市和首都华盛顿特区。也许,从一开始,康奈尔先生就清楚地知道这些符号有着多么巨大的发展潜力。1844年5月24日,这条电报线路正式开通,莫尔斯先生发出了世界上的第一条电报,这条电报的内容是:“上帝创造了何等的奇迹!”
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X的奇幻之旅:在现实生活中发现数学思维之美
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X的奇幻之旅:在现实生活中发现数学思维之美 第2部分 数字之间的关系
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第7章 x的乐趣与股票的盈亏
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现在,我们要从小学算术升级到高中数学的水平了。在接下来的10章内容中,我将带大家重新复习一遍代数、几何和三角函数的相关知识。请不要紧张,我知道很多读者都已经完全忘记了这些知识,但是不要紧。请放心,这一部分的结尾并没有设任何考试或测验内容。在此,我们不会纠结于这些数学内容复杂的细节或技巧。我们要做的是,气定神闲地游览赏玩一下这些数学分支中最美丽、优雅、影响最深远的重要思想。
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首先,我们来看看代数知识。代数是令很多人头痛不已的科目:复杂的符号、定义、解法,通通混在一起,令人头晕目眩、无所适从。但是,代数的本质其实是很简单的,所有这些复杂的过程,都只为了两个目的:一是解出x,二是对公式进行各种运用。
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