فراتر از محاسبات

اختیاری

سطح ۱۶ — بخش چهارم

فراتر از محاسبات

تا اینجا جمع، تفریق، ضرب، تقسیم، ریشه، منفی‌ها و چند ترفندِ سنتی را دیدی — یعنی تقریباً همه‌چیزی که برای محاسباتِ روزمره و حتی حرفه‌ای لازم است.

این سطح چند موضوعِ فرهنگی و عملیِ دیگر را معرفی می‌کند: نگه‌داشتنِ درستِ چرتکه، جمعِ فهرستی از اعداد، آنزان، رتبه‌بندیِ ژاپنی، و یک ابزارِ کوچکِ جانبیِ دیگر — محاسبه‌گرِ سنّ ماه. سه سطحِ بعدی، برای کسانی که می‌خواهند فراتر بروند، سراغِ چند موضوعِ پیشرفته‌تر می‌روند: محاسبهٔ تقریبی، ترفندهای ویژهٔ ضرب، روشِ نیوتن برای ریشه‌ها، و چرتکهٔ کشندی.

نگه‌داشتنِ درستِ چرتکه

در استفادهٔ حرفه‌ای، چرتکه صاف روی میز می‌نشیند و کمی به سمت خودت کج می‌شود. دست چپ کارش نگه داشتن چرتکه است و کمک به رقم‌های دورتر — برای مثال، وقتی یکانِ یک عدد روی یکی از ستون‌های سمت چپ می‌افتد. کار اصلی روی دوش دست راست است: شست، مهره‌های پایینی را به سمت خط وسط هل می‌دهد، و انگشت اشاره هم آن‌ها را پس می‌زند و هم مهرهٔ بالایی را جابه‌جا می‌کند.

برای پاک کردن سریعِ چرتکه، لازم نیست مهره به مهره پیش بروی. چرتکه را کمی به سمت خودت خم کن تا مهره‌های پایینی زیر وزن خودشان بیفتند، دوباره صافش کن، و با یک حرکتِ انگشت اشاره از چپ به راست، میان خط وسط و مهره‌های بالایی بکش تا همه‌شان دور شوند. با کمی تمرین، این کار فقط چند ثانیه زمان می‌برد.

جمع زدن یک فهرست از اعداد

یکی از کاربردهای رایج چرتکه همین است: جمع زدن چند عدد پشت‌سرهم، درست مثل جمع کردن چند رسید یا چند ردیف از یک صورت‌حساب. فرقش با تمرین‌های قبلی این است که در این مثال مهره‌ها را پاک نمی‌کنی؛ هر عدد جدید را روی همان مجموعِ قبلی اضافه می‌کنی.

برای انجام تمرین این بخش وارد حساب شوید.

ورود

آنزان: محاسبهٔ ذهنی

کسانی که سال‌ها روی چرتکهٔ واقعی تمرین می‌کنند، کم‌کم به جایی می‌رسند که دیگر چرتکه فیزیکی لازم ندارند: فقط تصویرش را در ذهن نگه می‌دارند و مهره‌ها را همان‌جا جابه‌جا می‌کنند. به این مهارت «آنزان» می‌گویند، یعنی محاسبهٔ ذهنیِ چرتکه‌ای، و مسابقات آنزان هنوز هم در ژاپن برگزار می‌شود.

طبقِ قراردادِ رسمیِ ژاپن، تمرین آنزان از همان روز اول با همان مسئله‌های ساده شروع می‌شود، فقط بدون چرتکه واقعی: برای 3 + 5، اول عدد ۳ را در ذهن روی چرتکه تصور می‌کنی، بعد ۵ را به همان تصویر اضافه می‌کنی و جواب — ۸ — را از روی همان تصویرِ ذهنی می‌خوانی. تفریق هم دقیقاً همین‌طور است: ۸ را در ذهن می‌گذاری، ۵ را می‌بری، و ۳ می‌ماند. تنها فرقش با کاری که تا اینجا روی چرتکه واقعی انجام داده‌ای، نبودنِ خودِ چرتکه است — تکنیک مهره‌ها همان تکنیکی است که در سطح‌های قبل یاد گرفتی.

بهترین راه شروع، همان تمرین‌های سطح‌های ۲ تا ۵ است، اما در این مثال چشم‌هایت را ببند یا به یک نقطهٔ خالی نگاه کن و بگذار تصویر چرتکه فقط در ذهنت شکل بگیرد. کسانی که سال‌ها این‌طور تمرین می‌کنند، می‌توانند اعداد چندرقمی را با سرعتی بسیار بیشتر از حالت نوشتاری جمع بزنند.

رتبه‌بندی ژاپنی

در ژاپن مهارت چرتکه با نظامی از رتبه‌ها سنجیده می‌شود، شبیه کمربند در ورزش‌های رزمی، و آزمون‌هایش چند بار در سال برگزار می‌شود. رتبه‌ها از «کیو ۶» (نسبتاً مبتدی) شروع می‌شوند و هرچه عدد کوچک‌تر شود، سطح بالاتر می‌رود؛ رتبهٔ ۱ به‌معنای تسلط کامل است.

رتبهچیزی که باید نشان بدهی
کیو ۶جمع و تفریقِ درست و به‌موقعِ فهرستی از ۱۵ عدد ۳ تا ۴ رقمی، به‌همراه ضرب و تقسیمِ عددهای ۲ و ۳ رقمی.
کیو ۵ تا ۴همان مهارت‌ها با فهرست‌های طولانی‌تر و زمان‌بندیِ سخت‌گیرانه‌تر.
کیو ۳ و بالاترجمع و تفریقِ ترکیبیِ عددهای ۲ تا ۳ رقمی با عددهای ۶ تا ۷ رقمی در یک فهرست، و ضرب و تقسیمِ عددهای ۴ تا ۵ رقمی، حتی با رقم‌های اعشاری — همه زیر فشار زمان.

کسی که از کودکی شروع کند، معمولاً شانس بیشتری برای رسیدن به رتبهٔ ۱ دارد؛ کسی که در بزرگ‌سالی شروع می‌کند هم اغلب می‌تواند به رتبهٔ ۲ یا ۳ برسد — که برای محاسبات روزمره و حتی حرفه‌ای کاملاً کافی است.

محاسبه‌گر سنّ ماه

یکی از کاربردهای عجیب و جالبِ چرتکه، محاسبهٔ زمانِ تقریبیِ جزر و مد از روی «سنّ ماه» (تعداد روز از آخرین ماهِ نو) بوده است. الگوریتمِ ژاپنیِ «اونی، اونی، نیشی» (堀源一郎، برای سال‌های ۱۷۵۰ تا ۲۲۰۰) این را با چند تقسیم و جمعِ ساده تخمین می‌زند: سال منهای ۱۱، باقیماندهٔ تقسیم بر ۱۹، ضرب در ۱۱، به‌علاوهٔ یک تصحیحِ ماهانه، به‌علاوهٔ روزِ ماه، و در پایان باقیماندهٔ تقسیم بر ۳۰.

نامِ الگوریتم از تصحیح‌های ماه‌های اولِ سال می‌آید (صفر، دو، صفر، دو، دو، چهار → «اونی، اونی، نیشی» در تلفظِ ژاپنیِ این ارقام).

برای انجام تمرین این بخش وارد حساب شوید.

ورود

این فقط یک تخمین است (دقتش معمولاً در حدِ یکی دو روز است)، چون حرکتِ واقعیِ ماه و زمین پیچیده‌تر از یک فرمولِ ساده است — اما برای یک ابزارِ کاغذی یا چرتکه‌ای که قرن‌ها پیش طراحی شده، شگفت‌آور دقیق است.

خودسنجی

  1. در نشستنِ درست، دست چپ بیشتر چه‌کاری می‌کند؟
  2. وقتی چند عدد را پشت‌سرهم جمع می‌زنی، بعد از هر عدد باید چه‌کار کنی؟
  3. «آنزان» یعنی چه؟
  4. در نظامِ رتبه‌بندیِ ژاپنی، کدام سمت رتبه‌ها به تسلطِ بیشتر نزدیک‌تر است؟
  5. الگوریتمِ «اونی، اونی، نیشی» چه چیزی را تخمین می‌زند؟