最早发明二进制的人最有可能是谁(转载中国哪些古代发明影响了世界第一辑)
最早发明二进制的人最有可能是谁文章列表:
- 1、转载中国哪些古代发明影响了世界第一辑
- 2、二进制起源
- 3、10个数学小常识:你知道吗阿拉伯数字原来是古印度人发明的
- 4、数学中的二进制和其应用
- 5、32岁成信息论之父,成就比肩爱因斯坦,却称自己在浪费时间
转载中国哪些古代发明影响了世界第一辑
英国著名科学家李约瑟对我国古代的科学和技术成就进行了深入地研究,撰写出世界闻名的巨著《中国的科学与文化》(中译文书名为《中国科学技术史》)。伯特·K·G·坦普尔在李约瑟博士指导下,于1986年出版了《中国:发明与发现的国度》一书,以简明通俗的文字介绍了中国的“世界第一”。
古代中国人究竟有哪些伟大的发明,又有哪些发明影响了世界,以下节选50个事物为您做一个简单的介绍。(以下为第一辑)
1、鼓:
传说公元前3500年中国人已有人造的鼓。公元前3000年,做鼓的方法是用兽皮蒙在框架或容器上。公元前2世纪中国人已发明了定音鼓。
2、二进位制:
相传在公元前3000年伏羲发明了二进位制。《周易》就是五经之一的《易经》,它是我国最古老的经典之一。《周易》相传是由约公元前3000年的伏羲画卦、周文王重卦、周公作爻(YAO)辞,并经过孔丘修订而成为《易经》。当代的电子计算机用的不是十进制而是二进制。二进制是谁发明的?《周易》中的“易数”用的就是二进制。换句话说就是伏羲发明了二进制。
3、绳索:
公元前2800年,中国人已经掌握了创造麻绳的技术。我国人民开始用大麻纤维制绳。到公元纪元开始时,用大麻纤维已成为世界上大多数地区的主要制绳材料。
司南
4、指南针:
相传公元前2700年中国的轩辕黄帝发明了指南针。黄帝用指南针,在大雾中辨别方向,打败了蚩尤。根据史书记载,中国人早在战国时代已使用指南针。公元前3世纪的《韩非子》中说,战国时代已有人用“司南”(指南针)。1090年,中国和阿拉伯航海家开始在船上装设了指南针。作导航工具。欧洲在11世纪左右,才用浮在水上的磁针制成指南针。
5、养鱼法:
公元前2500年中国人已经懂得养鱼。那时我国人民能用人工孵化鱼卵,把它养大食用。1960―1970年代,欧美才用人工养殖蛙鱼等鱼类。
6、赤道式天文仪:
公元前2400年,中国人发明了赤道式天文仪。
7、十进计数制:
中国人于公元前14世纪,发明了十进计数制。在现代科学中是十分重要的,欧洲人正式采用它的最早时间的证据,是公元976年的一份西班牙手稿中发现的,而中国早在公元前14世纪的商朝,便已经采用了。
敦煌出土的《金刚经》,唐代(868年)印刷
8、印刷术:
印刷术是我国的四大发明之一。868年中国人发明了雕版印刷术,《金刚经》是凸版印刷,它是一幅5.25米的卷轴,用多块长91厘米,宽36厘米的刻版印的。
1040年代中国刻字工人毕升在北京历年间发明了活字印刷术。1438年在德国梅茵兹城古腾堡居住的根弗第谢(德国人)才创造了浇涛金属字母活字的模具。
1107年,中国人还发明了彩色印刷术。600多年后,1719年,德国的勒布朗设计的彩色印刷机取得了专利权。
妇好墓
9、漆是世界第一种塑料:
中国人最迟在公元前13世纪已经发明使用了漆。1976年在河南省安阳市发掘出的“妇好”墓(葬于公元13世纪),她的上过漆的棺木就是证明。李约瑟说:“漆可能是人类所认识的最古老的工业塑料。”
10、镜:
约公元前12世纪中国人发明了铜镜。中国人于公元5世纪还发明了魔镜;英国结晶学家威廉·布莱格到1932年,系统地阐明了魔镜的理论,比中国晚了一千五百年左右。
魔镜是世界上最奇异的物品之一。魔镜有何奇妙之处呢?在魔镜的反面铸有青铜图案图像或文字,或二者兼而有之。反射光线的一面为凸状,是由经抛光处理的青铜制成用作镜面。在大多数照明情况下,这种镜子看上去与其它的普通镜子无异。但是,在明亮的阳光下使用魔镜时,它反光的一面就能被“看透”。用镜面将阳光反射到暗色的墙上,人们就能从投在墙壁上的影像中看到镜面的图案或文字。坚实的青铜制品变得透明了,这种令人感到神秘不解的现象使中国人给魔镜取了透光镜名称。
青铜是不透光的,然而实际使人感到透光,这是为什么?这奥妙之深让中外学者探讨了几百年,中国的科学家沈活和外国科学家威廉·布莱格爵士都发表过高见。威廉·布莱格爵士于1932年发现这一奥妙时说:“正是反射的放大作用使图案清楚地显现出来。”李约瑟将这一切称为“是在通向掌握金属表现微细结构道路上迈出的第一步。”
图文摘自网络(如有侵权,请联系删除)
二进制起源
现代通信技术的基础是二进制编码。早在1865年麦克斯韦总结出麦克斯韦方程组之前,美国人摩斯(Morse)于1837年发明了摩斯电码和有线电报。有线电报的出现,具有划时代的意义——它让人类获得了一种全新的信息传递方式,这种方式“看不见”、“摸不着”、“听不到”,完全不同于以往的信件、旗语、号角、烽火,这也是二进制应用于现代通信的开端。
然而实际上二进制的发源地来源于中国。公元1700年左右,一位友人给莱布尼茨送来了一份中国“易图”(也就是八卦),研究后他发现,用两种符号,填入两个空格(可重复),一共有4种不同的组合;如果填入三个空格,一共可以有8种组合,以此类推,填入N个空格,就有2的N次方种组合。于是他受到启发,成为二进制运算的奠基人。
周易 八卦
早在公元前3世纪,《易经·系辞下》中表示阴阳的符号是爻。爻是一个只有两个元素的集合,后人称 之为阳爻和阴爻,相当于二进制。阳爻(—)是一条横线,阴爻(--)是一条中断的横线。两者是一对相对的概念。如果把阳爻用1 来表示,阴爻用0来表示,则伏羲八卦中坤、艮、坎、巽、震、离、兑、乾的符号可写成二进制 的000、001、010、011、100、101、110、111。如果将这些二进制改写为十进制,则是0、1、2、3、4、5、 6、7。
10个数学小常识:你知道吗阿拉伯数字原来是古印度人发明的
数学在生活中无处不在,小到日常买菜、大到家庭理财。数学既枯燥也充满智慧与乐趣,无论我们是否喜欢它,我们都无法回避它。很多人认为数学无用,有计算器足矣;但也有人认为多了解一些数学常识,总是没有坏处的,最差也能用在教育孩子身上。今天我为大家梳理10个非常轻松愉快的数学小常识:
数学常识一:全世界通用数字符号0、1、2、3……等阿拉伯数字是印度人发明的
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这些数字符号原来是古代印度人发明的,后来传到阿拉伯,又从阿拉伯传到欧洲,欧洲人误以为是阿拉伯人发明的,就把它们叫做“阿拉伯数字”。人们常说谎言说久了就变成了事实,至今人们仍然将错就错,把这些古代印度人发明的数字符号叫做阿拉伯数字。
数学常识二:目前为止世界上最大的数是多少?
从数学意义来讲并不存在最大的数,但目前为止宇宙中任何一个数都为超过古戈尔(gogul),它相当于10的100次方。但正式数学证明中使用过的最大数是葛立恒数,其最后12位数是262464195387。
数学常识三:“千禧年数学难题”每一个悬赏100万美元
美国克雷数学研究所于2000年5月24日在巴黎宣布,经一众数学家联合评选,对七个“千禧年数学难题”的每一个悬赏一百万美元。 “千年大奖问题”公布以来,在世界数学界产生了强烈反响,研究和破解“千年大奖问题”已成为世界数学界的热点。
数学常识四:哪四位数学家被誉为数学界的“莎士比亚”?
这四大数学家分别是欧拉、阿基米德、牛顿、高斯。
古代巴比伦楔形文字就有零的记录,只是他们还没有把零看作一个数;印度人对零的最大贡献是承认它是一个数,而不仅仅是空位或一无所有;婆罗摩笈多对零的运算有较完整的叙述:“负数减去零是负数,正数减去零是正数,零减去零什么也没有;零乘负数、正数或零都是零。……零除以零是空无一物,正数或负数除以零是一个以零为分母的分数”。
我们起初用空格来表示零,后来以○表示零,但数字0到底是由中国人发明还是是经由印度传入中国现在依然有争议。
数学常识六:加减乘除四则运算符号归宿不同的数学家发明
加减乘除+、-、×(•)、÷等数学四则运算符号是我们每一个人最熟悉的符号,直到17世纪中叶这些符号才全部被广泛接受。1544年,德国数学家施蒂费尔在《整数算术》中正式用“+”和“-”表示加减,这两个符号逐渐被公认为真正的算术符号;则英国数学家奥特雷德在1631年出版的《数学之钥》正式创立了“×”号,只是后来莱布尼兹认为“×”容易与“X”容易混淆,就建议用“•”表示乘号;最后除法符号“÷”是英国的瓦里斯最初使用的,并最先在英国得到广泛推广。
数学常识七:米在1790年被法国科学家他雷兰提议作为世界通用单位
长期以来,世界各国的长度单位各不相同,给不同国家的相互交流带来了很大的麻烦。这时法国科学家他雷兰提出了制定一个世界通用单位的建议,此后规定:把地球子午线上从北极到赤道的长度的一千万分之一作为长度的单位,叫做1米。
数学常识八:“数学”一词是希腊语,数学家最初并不表示精通数学
数学一词来自希腊语,它意味着某种‘已学会或被理解的东西’或“已获得的知识”。最初毕达哥拉斯学派对于成年人有一个“一般的学位课程”,其中有正式登记者和临时登记者:临时成员称为“旁听者”,正式成员称为“数学家”。
数学常识九:为什么计算机要使用二进制而不是十进制
计算机的运行要靠电流,对于一个电路节点而言,电流通过的状态只有两个:通电和断电;计算机信息存储常用硬磁盘和软磁盘,对于磁盘上的每一个记录点而言,也只有两个状态:磁化和未磁化。显然计算机所使用的各种介质所能表现的都是两种状态,自然用二进位制最合理。
数学常识十:依然是英国数学家发明了等号和不等号
1557年,英国数学家雷科德在《智慧的激励》一书中首先把“=”作为等号,他说:“最相像的两件东西是两条平行线,所以这两条线应该用来表示相等。”;而另一个英国人乌特勒首次在他的《数学入门》一书中提出了不等号概念。
数学中的二进制和其应用
二进制与计算机事物的多少或者顺序,我们可以用一种称为“数”的符号来表示。事物的数量是无穷的,我们却不可能创造无数个符号。为了解决这个难题,人们创造了进位制(又叫做位值制),这样就可以用几个有限的符号,来表达无穷的数量了。
进位制是人类计数史上最伟大的创造之一。现在国际通用的主要进位制有十进制、二进制、二十进制和六十进制。其中的二进制是计算机通用的进位制。
八卦:最早提出的二进制思想
中国古人很早就开始使用十进制的计数方法,其数字符号有:一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万、亿、兆等。此外,还有与中国的传统思想、文化和生活有密切关系的符号体系——天干、地支和八卦。
《伏羲之先天八卦图》
古人用天干和地支表示顺序、计时和纪年,天干有10个符号:甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 。地支也就是我们所说的属相,有12个动物作为符号:子(鼠)、丑(牛)、 寅(虎)、卯(兔)、辰(龙)、巳(蛇 )、午(马)、未(羊)、申(猴 )、酉( 鸡)、 戌(狗)、亥(猪)。
八卦或许是最古老和神秘的符号,是中国所独有的一种符号体系。据传说,在上古时代,伏羲“仰观天文,俯察地理”,他发现世间万事万物,皆阴阳相生相克,而作八卦。其实,八卦是中国古时候人们记录卜筮结果的符号,其基本结构成分是形似卜筮工具蓍草的“爻”,一个爻有“阳”和“阴”两种形态,三个爻放在一起就组成一个“卦”,所以总共有23=8种卦,称为八卦。八卦出现时还没有文字,因此起初卦没有名称。
文字出现以后,为了便于使用,人们又补上了卦名:乾、兑、离、震、巽、坎、艮、坤。把八卦两两重叠就组成了六十四卦。算卦的人就用六十四卦来预测凶吉福祸,解释世间的万事万物。流传至今的《周易》就是一部专门解释六十四卦的古书,它是由孔子和他的弟子整理而成的。
《周易》六十四卦图
二进制由1和0排列而成,与十进制一样,它也能表示任何整数。如若把阳爻当作“1”,把阴爻当作“0”,八卦则可与3位二进制相对应,而六十四卦则可与6位二进制相对应。
1679年,德国哲学家、数学家莱布尼茨写了一篇《二进制算术》,对二进制及其运算首次给出了比较完整的描述。后来,他拜访一位曾经到过中国的欧洲传教士,了解了中国的周易八卦,他对其与二进制数的相似之处极为惊叹。八卦是利用符号的二元形态来表示事物,这一点与二进制颇为相同,因此说,八卦是古代中国人提出的二进制思想。
二进制是为计算机而发明的
1678年,德国著名数学家布莱尼茨发明了计算机,为了满足计算机的需要,他引入了二进制。二进制是最为简单的进位制,仅有1和0两个基本符号,运用二进制,逢2进1,与其他进位制相比较,同样一个数,二进制位数比较多。例如,十进制的2对应二进制的10;十进制的4对应二进制的100;十进制的5对应二进制的101;十进制的10对应二进制的1010;十进制的37对应二进制的100101等等。
用二进制表示的数字,虽然位数比较多,看起来还不够直观,但计算时却非常简单,其加法和乘法公式分别仅有4条,而十进制中相应的公式则有100多条。二进制的加法公式为:
从以上的介绍可以看出,二进制的符号较少,运算较简单,所以莱布尼茨在自己发明的计算机上就采用了二进制。现在的计算机上依然采用二进制,除了上述原因,另外一种原因是,在计算机上,两种截然相反状态的现象是大量存在的,比如电路的通电与断电,电容器的充电与放电等,这些均可以用二进制的两个符号1和0来表示。例如计算机电路的接通用1表示,断开用0表示。
32岁成信息论之父,成就比肩爱因斯坦,却称自己在浪费时间
天不生香农
万古如长夜
在通信领域有个“罕见的科学天才”,他视爱迪生为偶像、成就比肩牛顿,与爱因斯坦一样站在神坛之上......
克劳德·香农(Claude Shannon)
但比起改变世界,他更热爱自己所热爱的,毕竟,生活就像一盒巧克力,如果永远不知道自己会得到什么,还不如一直做自己喜欢的事情。
从小就一路开挂的天才少年
1916年4月30日,克劳德·香农出生于美国密歇根州的一个高知识分子家庭,爸爸是一名法官,母亲是一位中学的校长,爷爷是美国第407130号专利的发明家。
除此之外,香农还有一个深藏不露的远方亲戚——爱迪生。
或许是得益于家族优秀的基因,香农从小就热衷于发明,无论是将带刺的铁丝网围栏用作电报线,还是搭建谷仓里的临时升降机,亦或是制作自家后院里的手推车,都是他的得意杰作。
8岁时,当其他孩子还在背“小九九”口诀时,香农已经屁颠屁颠地帮上大学的姐姐做高数题了。
香农的姐姐是密歇根大学里数一数二的优等生,平时经常跟香农一起玩猜数学谜题游戏。
WTF!
更厉害的是,不满14岁的他去参加某项机械比赛,赛中竟然无师自通,利用身体传递莫尔斯电码,并轻松拿下了中级摇摆通信比赛第一名。
高中时,或许是觉得读书太简单了,香农直接高中毕业,16岁便进入了密歇根大学。
但他因为不确定自己最喜欢哪个专业,只好选择去攻读数学和工程学。
香农说,“这其实很容易,因为许多课程的内容都相互交叉。我认为只需要额外修两门课和暑期学习,就可以拿到两个专业的学位。”
于是,一年后,17岁的香农便在《美国数学月刊》第191页上发表了第一篇学术作品,正式在数学界崭露头角。
后来一次偶然的机会,他得知一份帮助建立“机械大脑”的邀请函,在这里,他遇到了第一个发现他潜资的人生导师——范内瓦·布什。
布什在二战中主导美国军事科学研究计划,并成为了第一位总统科学顾问。
范内瓦·布什Vannevar Bush
这也意味着,香农可以一边攻读MIT(麻省理工学院)的硕士学位,一边跟随布什做研究,顺便担任微分分析仪助理研究员。
后来香农回忆道:“这是我人生中最幸运的事情之一。”
飞驰人生,惊艳世界
到了1937年,香农去贝尔实验室实习,在这段时间里,他还着手纪录了布什分析仪、贝尔网络和布尔逻辑中的共性,“我觉得这比生活中的任何其他事情都有趣。”
一年后,年仅21岁的香农在MIT发表了被誉为有史以来最具水平之一的硕士论文——《A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits》(《继电器和开关电路的符号分析》),文中论述了如何使用二进制开关进行逻辑运算,这奠定了数字电路的理论基础。
香农的一般通信系统模型
简单来说,就是他证明了 :这个世界所有的信息都可以用0和1来表示。
难怪哈佛大学教授 Howard Gardner都说,“这可能是本世纪最重要最著名的硕士论文了。”
不过,在香农的硕士论文大获成功后,布什就让香农马不停蹄地着手准备理论遗传学方面的博士论文,抢别人饭碗去了。
虽然理论遗传学是香农从未涉及过的领域,也与他所从事多年的工程和数学领域都相去甚远,但香农还是很开心,“这很简单”,最后又轻轻松松撸了一篇优秀的博士论文An Algebra for Theoretical Genetics(《理论遗传学的代数学》)。
直到1941年,香农加入贝尔实验室,研究火力控制系统和密码学,顺便还发明了信号流图。
后来他在1949年写了一篇论文"Communication Theory of Secrecy Systems",真真正正地把密码学从玄学变成了科学。
那段时间也成了香农最忙碌的阶段,据香农的一位同事说:“你可以敲开他的门,他也会回应你的话,但除此以外,他只会跟自己说话。”
但也正是这个时候,不爱社交的香农却意外邂逅了爱情,对象是当时的数值分析员Mary Elizabeth Betty Moore,后来还成为了他的妻子。
是谁说他只会跟自己说话来着?
或许香农真的有一种冷漠的气质,正如他的同事 McMillan 所说的那样,“他从来没有争辩过他的想法。如果人们不相信,他就会忽略掉那些人。”
因此,香农一贯都不爱社交, 直到1943年,香农在贝尔实验室遇到了同为计算机先驱的艾伦·图灵,他们一拍即合,还一起共进午餐,谈天说地。
图灵
他们当时都在各自研究自己的专题,图灵研究如何破解德国的密码,香农研究如何对华盛顿到伦敦的通信线路进行加密。他们各自的项目都是绝密的,所以大家都不知道对方在搞啥。
不过在饭堂的闲聊将他们拉到了一起 -- “thinking machine”(会思考的机器)。这是关于理想的计算机的极限是什么的问题。图灵认为理想的计算机应该是纯粹逻辑演绎的设备,而香农的考虑会更广泛,他认为计算机将是一种社会性的工具,甚至能处理音乐等非逻辑的东西。
——《信息简史》
要知道,那是在1943年,那时根本没人知道计算机到底是个什么东西!他们之间的探讨完全基于数学和逻辑的。
为了深入了解该领域,32 岁的香农发表了划时代的论文——《通信的数学原理》,揭示出:信息的意义不是在语义上衡量的,而是数学上的。
这篇论文还阐述了信息论的学科基础,提出通信系统的线性示意模型的新思想,在他的通信数学模型中清楚地提出了信息的度量单位——熵。
这篇半个多世纪前的文章于2001年再次发表,今天还能在谷歌学术里找到,引用次数高达8万多次。
若干年后,美国百万级销量作家詹姆斯·格雷格在他的代表作品《时间简史》一书中开头第一句就引用了香农文中非常著名的一句话:
“通信的基本问题是,在一点精确地或近似地重复现在另一点所选取的信息,这些讯息往往都带有意义。”
正如圣经在创世纪开篇所说,在世界还是一片混沌漆黑时,上帝说,要有光。于是,世界就有了光。
而当人们还在黑暗中摸索数字通信时,香农说,要有熵。于是,信息时代来了!
因此,香农对于信息和通信而言,正如牛顿之于物理学。在科学的游乐场里,他追随自己的兴趣,发现了开创数字时代的数学定理。
然而令人不解的是,当时已经功成名就的香农,却毅然转行,捣腾起了发明,“我认为自己的目标从来都不是为了获奖,我的动力更多是源自于好奇心,而不是对财富的渴望。我就是想弄明白事物的组成原理、运行的规则或者是否有什么理论能决定事物的是与非。”
香农本人也呼吁大家减少对他的吹捧:“(信息论)被过誉了。各个领域的同行科学家们被外界对它的赞赏和科学分析的新途径所吸引,开始用它来解决问题……信息论变得有点像万金油的感觉。”
热爱自己所热爱的
在香农的工作间,简直是一个发明者的天堂,“有着数以百计的机械和电子设备,像电机、晶体管、开关、滑轮、齿轮、冷凝器、变压器等等”,香农可以随心所欲地倒腾电子设备,散落一地的电子器件便是他的玩具。
后来香农还随手造了个能把自己关上的“终极机器”盒子,这是他根据人工智能研究的先驱、数学家马文·闵斯基提出的想法而做出来的。
这个盒子外表看似平淡无奇,实质只是在一侧有一个开关,弹一下开关,盒盖就会打开,一个机械手会伸出来;将开关复原,机械手就缩回盒子。
“终极机器”
1952 年,香农还造了一只可以走迷宫的机械鼠(“忒修斯”),并荣登那个时代最具有影响力的杂志《时代》《生活》和《通俗科学》的封面。
神奇的是如果把老鼠重新放回到起点,它会直接沿着正确的路走到终点。如果我们调整了中间的线路隔板情况,老鼠还是重新探索路线,正确走到终点。
更厉害的是,他还造了个能下国际象棋的机子,在1965年,就跑去挑战当时的世界冠军Mikhail Botvinnik,比深蓝早了三十年,虽然输了,但好歹在世界冠军手下挺了42手。
深蓝当时用的是硬算12步,这在1965年简直天方夜谭。
然而,这些小小的成就很快就不能满足他了,于是他便打起了“杂耍”的主意。
对于杂耍,香农是认真的,认真到要撰写《统一的杂耍场理论》,试图建立一套完整的理论。
但香农一分享他的“杂耍统一场论”,他就会耍赖地狡辩道:“这是我手太小了!”
“杂耍统一场论”:如果B代表球的数量,H代表手的数量,D表示球在手中度过的时间,F则代表着每个球的飞行时间,E代表每只手不拿球的时间,那B/H=(D F)/(D E)。
然而,现实总是骨感的,香农的“杂耍统一场论”,并不能帮助他实现扔四个球的美梦。
只可惜,这篇作品还没有完成,香农就因阿尔兹海默症于2001年去世了。
但你不得不承认,一生坚持做自己喜欢的事情,这样的香农真的很酷。
而香农自己则认为这是一种“幸运”——“我在很多完全无用的事情上花费了很多的时间。”
而在科学史上,从来就不缺乏像香农这样热爱数学的天才人物,而我们每个人心中都有自己热爱的事物,毕竟兴趣是不会说谎的。
对于资深数学爱好者来说,数学艺术礼盒《数学之旅 · 闪耀人类的54个数学家》,就是一本浓缩的数学家简史,而这些顶尖数学家的文明结晶,无疑是我们探寻趣味数学奥秘的精神灵魂。
那么,还等什么,赶紧来开启你的数学之旅吧~
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