![]() |
|
САЙТ ученицы 11 класса МОУ СОШ №11 города Свободного Амурской области Артемьевой Марины | |||||||||||||
|
|||||||||||||||
![]() |
![]() |
![]() |
|||||||||||||
СПИСОК СТАТЕЙ Магнитные носители информации. Вильгельм Шиккард и его вычислительная машина. Вычислительная машина Якобсона.
|
Вильгельм Шиккард и его вычислительная машина В течение трех столетий ни ученые, ни историки, ни просто читающая публика не сомневались в том, что первую суммирующую машину с корончатыми колесами изобрел и изготовил Блез Паскаль, а суммирующую машину с зубчатыми колесами – Сэмюэл Морленд. Однако открытие, которое сделал в 1957 году директор Кеплеровского научного центра в г. Штутгарт (Германия) Франц Гаммер, заставило по-новому взглянуть на раннюю историю механической вычислительной техники. Цепь событий, приведших доктора Гаммера к сенсационному результату, связана с именами Иоганна Кеплера, Леонарда Эйлера и… Екатерины II, ибо именно Екатерина Великая по рекомендации действительно великого математика, механика и астронома Леонарда Эйлера распорядилась приобрести для Российской академии наук собрание рукописей Кеплера, которое, после смерти ученого долгое время оставалось невостребованным, переходя от одного дилетанта к другому. Бесценные манускрипты (за которые, кстати, императорская казна расплатилась не деньгами, а ювелирными изделиями) были доставлены в Академию наук в июне 1774 года, в 1839 году были переданы в Главную астрономическую обсерваторию в Пулкове, а незадолго да начала Великой Отечественной войны поступили на постоянное хранение в ленинградское отделение Архива АН СССР. Фотокопии этих рукописей, сохраненных для потомков заботами русских ученых и архивистов, послужили основой для 22-томного собрания сочинений Иоганна Кеплера. История открытия доктора Ф. Гаммера напоминает завязку приключенческого романа, герои которого, сопоставив две отдельные части одного и того же документа, начинают поиск спрятанного клада. Готовя к публикации очередной том собрания сочинений Кеплера, в котором предполагалось собрание его переписки за 1620-1630 гг., и систематизируя огромное число фотокопий писем ученого и его корреспондентов, Гаммер обнаружил фотокопию эскиза неизвестной ранее счетной машины. Однако описание машины к эскизу приложено не было, и лишь путем длительной и напряженной работы Францу Гаммера удалось обнаружить его в письме к Кеплеру тюбингенского профессора Вильгельма Шиккарда (от 25 февраля 1624 г.).
Ссылаясь на чертеж, Шиккард описывает внешний вид придуманной им счетной машины, которую он назвал “часами для счета”: “…ааа – верхние торцы вертикальных цилиндров, на боковых поверхностях которых нанесены таблицы умножения; цифры этих таблиц при необходимости могут наблюдаться в окнах bbb скользящих платок. К дискам ddd крепятся изнутри машины колеса с десятью зубьями, каждое из которых находится в таком зацеплении с себе подобным, что если любое правое колесо повернется десять раз, то находящееся слева от него колесо сделает один поворот, или если первое из упомянутых колес сделает 100 оборотов, третье слева колесо повернется один раз. Для того чтобы зубчатые колеса вращались в одном и том же направлении, необходимо иметь промежуточные колеса… Цифры, которые имеют на каждом колесе, могут наблюдаться в отверстиях ccc среднего выступа. Наконец, на нижнем выступе имеются вращающиеся головки еее, служащие для записи чисел, которые появляются при вычислениях, - они видны в отверстиях fff…” Машина Шиккарда состояла из трех частей: суммирующего устройства (для выполнения сложения и вычитания), множительного устройства и механизма для записи промежуточных результатов. Суммирующее устройство – 6-разрядная суммирующая машина – представляло собой соединение зубчатых передач. На каждой оси было по одной шестерне с десятью зубцами и по вспомогательному однозубому колесу (палец). Этот палец служит для того, чтобы дискретно передать десяток в следующий разряд: чтобы поворачивать шестеренку следующего разряда на 1/10 оборота, после того как предыдущая шестерня сделает полный оборот. Вычитание достигалось вращением шестеренок в обратную сторону. В окошках машины (окошках считывания) было видно выбранное число (слагаемое или уменьшаемое), а также все последующие результаты. Вычисление суммы (и разности) состояло только в наборе слагаемых (уменьшаемого и вычитаемого) и считывания результата. Далее заменялось повторным вычитанием делителя из делимого.
Умножение производилось следующим образом. На параллельных шести осях были навернуты таблицы умножения. В развернутом виде каждая таблица выглядела следующим образом: Перед осями с навернутыми на них таблицами была устроен панель с девятью рядами окошек (шесть в каждом ряду – по числу навернутых таблиц умножения). Каждый ряд мог открываться и закрываться при помощи специальных задвижек, ручки которых расположены справа. Рассмотрим на примере, как производилось умножение. Пусть необходимо умножить 387 на 27. Все таблицы устанавливаются вращением при помощи ручек, расположенных вверху, в такое положение, чтобы в верхнем ряду окошек появилось множимое 387 (000387). Произведение 387 х 7 получается открыванием окошек седьмого ряда считыванием результата. В этой строке будет запись.
что означает 2709. Произведение 387 х 20 получается открыванием второго ряда.
что означает 774; приписываем 0 (так как мы умножали на 20) и оба произведения складываем (2709 +1140) на суммирующем устройстве. Таким образом, мы получаем окончательный результат: 10 449. Третья часть машины Шиккарда состояла из шести осей с нанесенными на них цифрами 0, 1, 2, …, 9 и панели с шестью окошками. Поворотом осей в окошках можно было поставить число, которое необходимо запомнить (например, какой-нибудь промежуточный результат). Была ли построена машина Шиккарда при жизни ее изобретателя? Из упоминавшегося письма Шиккарда от 25 февраля 1624 года следует, что оба изготовленных экземпляра машины (один предназначался Кеплеру) сгорели во время трехдневного пожара: “… поэтому я пишу тебе, чтобы отвести душу, так как переживаю потерю очень тяжело и не имею времени быстро создать новую машину”. Таким образом, по-видимому, никто, кроме Шиккарда и Пфистера, не видел изготовленные машины, во всяком случае, свидетельств их работоспособности не сохранилось. Однако все, что нам известно об ученом, не позволяет усомниться в его правдивости. Ф.Гаммеру удалось обнаружить в библиотеке Штутгарта ещё один чернильный набросок машины Шиккарда и письменные указания механику Вильгельму Пфистеру , изготовлявшему машину. Следуя найденным Гаммером материалам, учёные Тюбингенского университета в начале 60-х годов построили действующую модель машины Шиккарда. Вильгельм Шиккард, родившийся 22 апреля 1592 года в небольшом городке Геренберг, был блестяще одарённым человеком. Уже в 17 лет он получил в Тюбингенском университете степень магистра, через два года стал бакалавром наук. Он оставался в университете до 1613 года, продолжая изучение теологии и восточных языков, а затем в течение четырёх лет служил пастором и дьяконом в близлежащих городках. В 1617 году Шиккард вступает в переписку с Кеплером и рядом немецких, французских, итальянских и голландских учёных по вопросам астрономии. Кеплер, заметив в молодом теологе незаурядные способности, настоятельно советует ему обратиться к занятиям точными науками. Весьма вероятно, что именно по рекомендации Кеплера, остро ощущавшего необходимость разработки новых вычислительных средств, Шиккард начал изучать возможность механизации счётных операций. В 1619 году Шиккард возвращается в университет и становится профессором восточных языков, ряд которых он изучил самостоятельно, а в 1631 году после смерти своего учителя Михаила Местлина, занимает кафедру математики и астрономии. Поражает широта интересов Шиккарда. Он был опытным механиком, картографом, гравёром по дереву и металлу, проводил астрономические наблюдения, писал трактаты о семитских языках, астрономии, математике, оптике, метеорологии. Остаётся только сожалеть, что такой замечательный изобретатель, как Шиккард, больше не возвращался к вопросам механизации счёта. В 1636 году Шиккард и его семья погибли от холеры, а труды учёного были забыты в смутное время Тридцатилетней войны. Использовал ли Паскаль в своей “арифметической машине” идеи Шиккарда? На этот вопрос следует ответить отрицательно. Документы говорят о том, что никакие сведения о “часах для счета” не дошли до научных кругов Парижа и, следовательно, Паскаль был полностью независим в своём изобретении. Некоторые элементы ( в частности, способ ввода чисел в машину ) у Шиккарда и Паскаля в принципе идентичны, однако основной узел машины – механизм передачи десятков – выполнен у Шиккарда значительно проще и надёжней. Впоследствии шиккардовский способ передачи был вновь изобретён Сэмюэлом Морлендом; он встречается в счётных машинах значительно чаще, нежели паскалевский.
|
||||||||||||||
|
|||||||||||||||
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
||||||||||||
Наш адрес: Амурская область, г.Свободный, ул.Каменчука, 27. Е-mail: msosh11@mail.ru |