现存最古老的书面数学是一根刻了痕的骨头。伊尚戈骨于 1950 年在爱德华湖畔被发现,那里位于刚果民主共和国与乌干达的边界上。它大约有两万年历史,上面刻着分成三列的一组组平行刻痕。没有人确切知道它们数的是什么。但想法很清楚:一样东西刻一道。

伊尚戈骨,沿着骨柄刻着一组组刻痕。布鲁塞尔自然科学博物馆。
伊尚戈骨,沿着骨柄刻着一组组刻痕。布鲁塞尔自然科学博物馆。Joeykentin · 维基共享资源 · CC BY-SA 4.0

用第2章的话说,刻痕是一种图像符号:五道刻痕和五只羊相像,至少在数量上相像。所以这种书写不需要教,一看就懂。代价是长度:要写一千,就得刻一千道。

同一个数的三种表示

我们今天写的数恰好是刻痕的反面。数字 $3$ 并不像三样东西,而在 $304$ 里,$3$ 之所以值三百,只是因为它在第三位,就像我们在第1章中看到的那样。学数数的孩子必须把三种彼此毫不相像的表示联系起来:

  • 数量,可以看到、摸到;
  • 口头的数词,“三百零四”;
  • 书写的数字,$304$。

数词和数字有不同的语法。说话是在加起一块块:三百、零、四。书写是在安放数字:$0$ 占据十位。在葡萄牙语和英语里,十位上的零在话里根本不出现:葡萄牙语说 trezentos e quatro,“三百和四”。孩子把听到的一块一块照写下来,就得到 $3004$:“三百”的 $300$ 后面跟着“四”的 $4$。

这种错误有个名称,叫转码错误,许多国家都研究过。它是系统性的:恰恰出现在那些口头说法藏起了一个空位的数上,而一旦孩子明白每一位只放一个数字,而且只能放一个,它就几乎消失了。这不是粗心,而是忠实地执行了一条对说话有效、对书写无效的规则。

帮忙的语言和添乱的语言

在葡萄牙语里,十一到十五的名称是不透明的:onze 并不说“十和一”。英语的 eleven 和 twelve 更不透明。在法语里,$97$ 说成 quatre-vingt-dix-sept,“四个二十、十、七”:一个词里装着一整道算术,这是按二十计数留下的遗产。

在汉语和日语里,数的名称跟着写法走。十一就是“十一”;九十七就是“九十七”。位值的结构就在词语里面。一些比较研究,例如 Irene Miura 及其合作者在 20 世纪 80 年代末所做的研究,发现东亚儿童用积木表示十位和个位的能力,比同龄的美国儿童出现得更早。差别不只在语言上(学校和家庭也很重要),但它说明口头的数词可以帮助或妨碍对数字的阅读。

练习:读懂错误

老师用葡萄牙语念 quinhentos e sete(“五百和七”)时,一个孩子写成 $5007$;念 dois mil e dez(“两千和十”)时,写成 $200010$。这个孩子遵循的是什么规则?

她把说出来的每一块都写成一个完整的数,再把它们拼起来:$500$ 后面接 $7$ 得到 $5007$;$2000$ 后面接 $10$ 得到 $200010$。这条规则前后一致,所以错误会反复出现。缺少的是这样一个想法:$7$ 应当占据 $500$ 的个位,而不是站在它旁边:$500+7=507$,同样 $2000+10=2010$。

练习:替你做算术的数词

在法语里,$80$ 是 quatre-vingts(“四个二十”),$99$ 是 quatre-vingt-dix-neuf。$99$ 这个词里藏着什么算式?$77$ 又该怎么说?

$99 = 4 \times 20 + 10 + 9$。至于 $77$:$77 = 60 + 17$,法国人说 soixante-dix-sept,“六十、十、七”,也就是 $60 + 10 + 7$。学写这些数的人,每听到一个,都得做一次乘法和两次加法。


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