稱量,來自于勞動人們在生產中的應用需求,而不是數學的書本需求。
而最早的“稱量”一定是利用的雙手。
也就是用手提或托舉的方式,來估算重量。
在沒有單位的時候,最簡單的估算方式是——兩只手各拿一個東西,計算是不是一樣重。
比如左手提著一袋豆子,右手提著一袋米,感覺下是不是差不多沉。
再之后,就有了民間的一些約定“標準等重物”,比如一塊石頭,一個秤砣。
最早的稱重器材,就是類似于人類雙手的這種對比,也就是雛形的“天平”。
在一個等臂硬竿的兩端,放上一定的物品,看是否平衡來判斷重量。
應運而生負責規范重量的,就是“砝碼”。
在秦始皇統一度量衡的時候,重量的單位是用叫做“權”的砝碼規范的。
“權”這個東西銅質的,后來有鉛制的,都是為了約定重量。
至于什么“秤桿”之類的不平衡杠桿,要更晚才發明。
一開始的稱重,是用最簡單的天平或者滑輪的等重平衡對比。
我們設想下:如果你流落到了一個荒無人煙的小島上,需要將一大塊打獵到的熏肉分開儲存,來保證至少兩周的食物每天盡可能都是均等的。
你只有一根繩子、木棍和兩個布袋子,你要怎么辦?
聰明的朋友可能有答案了。
1.用繩子、樹枝做一個簡單的定滑輪組天平。
2.然后用布袋一頭裝上肉,另一頭裝上沙子,直到兩邊平衡。
3.利用你的天平,繼續平分沙子,得到1/2的沙子,然后是1/4,1/8,1/16。
這個時候,你可以按照1/16來稱量熏肉,分出來16等份。
當然,如果必須是14天等份的量,你也可以把多余的兩份再各分8份,得到16小等份,將其中14分放入前面的14大份中。
不斷這樣去繼續細分,逼近極限平均重量,直到你的天平無法精準稱量。
這個過程中,您發現了么?
在沒有精密儀器和標準稱量物的前提下,想要將一堆東西盡可能地細分重量,最好用的不是“十進制”,而是“二進制”。
而我們人類的大腦的自然計算能力,一般是8~16為理想進位。
因為我們手指頭有10個,沒有受過系統教育的前提下,這個數字量集是普通人能心算的比較容易的數量級。
再多,最好就用進位或者算盤等輔助記憶的方式來進行結算了。
實際上也的確如此。
我們看看漢代的“官定重量砝碼”。
上面是漢代的一套青銅權:
“五銖、一兩、二兩、四兩、半斤(八兩)、一斤(十六兩)”。
專門用來稱重黃金。
這種砝碼的好處是非常容易去“自對比矯正”。
也就是只要“一斤”的權,重量是符合國家要求的,那么找個鐵匠把一斤的權切成兩個天平等重的權,就是準確的八兩。
如此,每個下級單位是可以盡可能準確的。
在定期檢查中,還可以天平左邊放一個一斤,右邊放2個八兩/4個二兩/8個二兩,互相對比。
這讓整套的稱重系統更容易查驗,規范。
而如果是三進制、五進制,則哪怕“一斤”的“權”是規范的,你也不知道半斤的是不是準確。
在缺少機床精加工標準件的年代,國家的基層監管人員也更難進行市場規范。
古代最常需要稱重的,就是糧食。
因為涉及稅收和戰爭,經常要征收、儲備、分發。
而不同的農作物,顆粒間隙有大有小,依靠體積來確定并不精確,這時候就需要稱重。
糧食的特性,和沙子一樣,依靠簡單的定滑輪、平衡桿系統,無限進行“兩等分”很容易,不像分肉、銀子那么麻煩。
所以,二進制很可能是勞動人民在日常生產活動中的最優選擇。
只要有一個最大的規范重量,就很容易通過重復的兩等分,取得更小的單位。
也因此,“二進制”成為了歷史上,早期所使用的重量計算方法。
一斤十六兩,一兩十六錢,也就成為了對應的換算單位。
至于更重的單位,民間很少日常使用,也不需要去頻繁的對比稱量、檢查砝碼,可以按照官方的規定,來進行定義。