Lukujärjestelmät ja niiden historiaa

Kaikkein vanhinta matematiikkaa on lukumäärän laskeminen. Ilmeisesti varhaisimmat esi-isämme osasivat laskea vain kahteen, sitä suuremmille joukoille oli leima "monta". Tästä voi olla perua nykyisinkin käytetty tapa laskea esineiden lukumääriä järjestämällä ne kahden joukoiksi.

Aluksi lukuja ilmaistiin käsimerkein (kädet ja varpaat), jolloin päästiin jopa kahteenkymmeneen (ovatpa kädet vielä tänäänkin käytössä matematiikan tunneilla). Suurempia lukuja voitiin kuvata kivikasoilla. Kivikasat olivat kuitenkin melko epävakaa tiedonmerkintätapa, joten esihistorialliset ihmiset merkitsivät toisinaan lukuja leikkaamalla puuhun lovia. Tälläisiä esineitä on kuitenkin säilynyt vähän nykypäivään.

Matematiikka on vanhempaa kuin kirjoitustaito ja luvut ovat sivilisaatioitakin vanhempia. Lovettuja luita on säilynyt jopa 30000 vuoden takaa. Esimerkiksi Tsekkosloviasta on löytynyt suden luu, jossa oli 50 syvää lovea.

Tapahtumat ja ajatukset opittiin merkitsemään muistiin vasta 6000 vuotta sitten, vaikka ihmiskunnan kehitys on kestänyt miljoonia vuosia. Egyptiläisten hieroglyfikirjoituksien numeromerkintätapa on vähintään 5000 vuoden takaa. Esimerkiksi yli 5000 vanhassa kuninkaallisessa nuijassa on merkitty 120000 vankia ja 1422000 sotasaaliiksi otettua vuohta.

Babylonialaisten kehittämä nuolenpääkirjoitus noin 2000 eKr. on ehkä varhaisin kirjoitetun viestinnän muoto, luultavasti jopa Egyptin hieroglyfejä vanhempi. Lait, vero, tarinat, koulujen oppimateriaalit ja muut asiakirjat kirjoitettiin pehmeisiin savitauluihin kirjoituspuikoilla, joiden jälkeen taulut kuivattiin auringon valossa tai poltettiin uunissa. Savitaulut ovat kestäneet aikaa paremmin kuin Egyptiläisten papyrukseen kirjatut hieroglyfit. joten tähän päivään asti on säilynyt laajempi materiaali myös matemaattista aineistoa. Babylonialaisilla oli käytössään kuusikymmentälukua käsittävä järjestelmä, josta on edelleenkin jäänteen esimerkiksi ajan mittaamisessa.

Selvin ero ihmisen ja eläinten välillä on kieli. Kielen kehitys on ollut myös matemaattisen synnyn edellytys. Kielen kehityttyä oli johtavaksi lukujärjestelmäksi noussut 10-järjestelmä. Nykyiset kielet perustuvat miltei poikkeuksetta kantalukuun 10, jolloin esimerkiksi lukua kolmetoista ei kuvata lukusanoilla kolme ja viisi ja viisi vaan kolme ja kymmenen. Aiemmin mainittiin, että ihminen on käyttänyt sormia ja varpaita laskemiseen, mitä pidetäänkin 10-järjestelmä lähtökohtana.

Kivikauden ihmiset eivät tarvinneet murtolukuja, mutta pronssikauden kehittyneemmät kulttuurit näyttävät tunteneen murtoluvun käsitteen ja sen merkinnän tarpeen. Egyptiläisessä hieroglyfissä on jo erityinen merkintä yksikkömurtoluvulle eli murtoluvuille, joiden osoittaja on yksi. Nämä kokonaislukujen käänteisluvut merkattiin asettamalla pitkulainen soikio kokonaislukumerkinnän ylle.

Yhteenlasku oli Egyptin aritmetiikan perusoperaatio. Meidän kerto- ja jakolaskujamme vastaavat toimitukset tehtiin peräkkäisillä kahdentamisilla.

Esim. [[$ 69 \cdot 16 \\ \\ 69+69=138 \quad 2 \cdot 69\\ 138+138=276 \quad 4 \cdot 69\\ 276+276=552 \quad 8 \cdot 69\\ 552+552=1104 \quad 16\cdot 69 $]]

Alkujaan matematiikka on syntynyt käytänön tarpeesta. Esimerkiksi kreikkalainen historioitsia Herodes kertoo, että Niilin tulvien hävittämät peltojen rajat loivat maanmittaireiden tarpeet, joka puolestaan on edesauttanut nykyisen geometrian syntyyn. Todellisuudessa geometrian perusta ulottuu kivikautisiin kansoihin, joilla on ollut jo avaruudellisten suhteiden tajua rakennuksissa.

Kauppiaiden ja oppineiden mukana matemaattinen tietotaito kulki Egyptistä ja Babyloniasta Kreikkaan. Antiikin Kreikassa käytettiin 10-järjestelmään ja kirjaimiin perustuvaa numeromerkintää.



Myös roomalaiset ottivat käyttöön järjestelmän, jossa numeroina käytettiin kirjaimia. Euroopassa käytettiin näitä numeroita aina 1500-luvulle, jolloin nykyisin käytössä olevat arabialaiset numerot rantautuivat tänne Intiasta kirjapainotaidon myötä. Roomalaisiin numeroihin voi törmätä vielä nykyäänkin muun muassa järjestysluvuissa. Lopuksi mainittakoon, että tänäpäivänä numero nolla on meille itsestään selvyys, mutta ensimmäinen kiistaton nollan merkintä on peräisin Intiasta vasta vuodelta 876. Aiemmin nolla korvattiin luvussa tyhjällä paikalla, jolla oli oma merkintänsä.