一、我们为什么用十进制?因为我们有十根手指
数数这件事,在人类历史上几乎是和语言一样古老的能力。
小时候学数学,你是不是也曾用过“手指数数”?这看似稚嫩的动作,其实藏着人类文明的“默认设置”:十进制。
🖐 一只手5根手指,两只手加起来就是10个“单位”。
👣 有些古文明甚至用手指+脚趾数数,发展出二十进制。
十进制,并不是宇宙规定的数学规则,而是我们生理结构“默认”形成的习惯。它符合我们的认知直觉,也被写进了几乎所有语言、度量衡、货币体系中。
二、计算机为什么用二进制?因为电路只能“通”或“不通”
然而,当我们造出第一台电子计算机时,却不得不放弃十进制,改用二进制。
为什么?
因为电子世界讲的是另一套语言:电有没有通。
在计算机的最底层,信息是通过成千上万个晶体管来传递的,而晶体管这种元件,本质上只有两个稳定状态:
⚡ 与其让电路“理解”0~9这10种电压等级,不如只判断“有没有电”更稳妥。
这就构成了机器的语言基础:二进制系统。
它不是更聪明,而是更稳定、更简单、更便宜。
三、人类与机器:从“十指思维”到“二值逻辑”
十进制和二进制,是两种不同的“认知结构”:
我们之所以需要“编程语言”“操作系统”,其实正是为了搭建一座沟通这两种结构的桥梁。
四、那量子计算呢?它连“通不通”都不要了
如果说二进制是一种“0或1”的确定结构,那量子计算就是“0和1的叠加态”。
听起来像玄学?其实是物理。
量子比特(qubit)和经典比特(bit)的最大区别在于:
类型
表达状态
经典比特
要么是 0,要么是 1
量子比特
可以同时是 0 和 1(叠加态)
比如一个传统的CPU只能一次处理一种状态,而量子芯片在理论上可以同时处理多个状态的“并行计算”。
💡 举个例子:如果你要在一个巨大的迷宫中找到出口,经典计算机是一个个尝试;量子计算则是“同时”走所有路径。
当然,量子计算目前还不适合取代我们每天用的电脑,但它在密码学、材料模拟、AI模型训练等方向,已经开始显露威力。
五、从结构出发,重新理解“计算”的未来
你可能发现了,从十进制、二进制再到量子比特,“计算”这件事,其实一直都不是“绝对合理”的选择,而是“受限于结构”的权衡。
所以,未来我们还会用什么样的“进制”?
我们还会怎么告诉机器,“去思考”?
这不是数学问题,而是一个哲学问题:
“我们选择怎样的结构,就选择了怎样的世界。”