Блез Паскаль та Вільгельм Шиккард Перші конструктори механічних калькуляторів
Блез Паскаль та Вільгельм Шиккард
Перші конструктори механічних калькуляторів
Від покоївки до герцогині
До математичної машини
Виявлено всіма інтерес.
І ось одного разу хтось Блез Паскаль
З великим проникненням
Їм розповів про обчислення
І логіку. І тим виторг
Глибоке щире захоплення.
І на подяку за бесіду
Був уподібнений до Архімеда.
Портрети, що збереглися, дозволяють уявити зовнішній вигляд Блеза Паскаля: він тендітний і невисокий на зріст; Кучеряве волосся спадає на плечі; білий відкладний комір підкреслює нездорову блідість обличчя, риси якого швидше негарні, ніж привабливі: похилий лоб, ніс з горбинкою, пухкі губи ... мабуть, чудові лише темні, уважні очі ...
Блез Паскаль — один із трьох дітей, які залишилися живими Етьєнна Паскаля, другого президента суду помічників у Клермоні, та його дружини, Антуанетти Бегон. Дідусь Блеза, Мартін Паскаль, був скарбником Франції. У віці одного року Блез серйозно захворів на туберкульоз, який супроводжувався деякими ускладненнями. Треба сказати, що погане здоров'я залишилося на все життя.
Коли Блез був чотири роки, померла його мати. Етьєн Паскаль все рідше займається роботою і все більше приділяє увагу освіті свого сина. У 1631 році Етьєнн передав свою роботу колезі, заклав більшість власності в урядові облігації і переїхав до Парижа з сином та двома дочками. Він безперервно займався з сином, що поступово призвело Блеза до його приголомшливим досягненням у фізиці та математиці.
Свої геніальні здібності Паскаль виявив рано, вже в 11 років він проводив експерименти із запису на папір звуків, викликаних торканням об'єктів, що вібрують. У той час як природнецікавість дитини тягнула його до предмета геометрії, неортодоксальні методи навчання його батька вимагали вивчення спочатку латинської та грецької мов. Етьєнн Паскаль намагався сховати всі його підручники з математики і просив своїх друзів не згадувати математику у присутності його сина. Однак він залишив Блезу одну область математики – геометрію.
Займаючись тільки цією областю, Блез став виводити кола та лінії та записувати спостереження щодо їхніх зв'язків. Без допомоги викладача молодий Блез виявив собі базові аксіоми геометрії. Все також без допомоги викладача молодий Блез пішов далі і довів 32 аксіому Евкліда, яка говорить, що сума кутів трикутника дорівнює двом прямим кутам.
Коли Блезу виповнилося 16 років, сімейні обставини змінилися і стали приводом для розробки Блезом механічного калькулятора. У цей час він пише трактат «Досвід про конічних перерізах». Одна з теорем, наведених у даному трактаті, досі залишається серед основних теорем проективної геометрії і так і називається – теорема Паскаля.
Урядові облігації, в які Етьєнн Паскаль вклав свої заощадження, раптово знецінилися, і фінансові втрати, що виникли, змусили сімейство виїхати з Парижа.
У Руані, куди прибуло сімейство, Етьєн Паскаль був призначений королівським спеціальним уповноваженим у Верхній Нормандії для податкових зборів, які вимагали великих арифметичних обчислень. У цей час Блез готувався писати короткий виклад всіх галузей математики, та його батько постійно вимагав, щоб син допоміг йому у підсумовуванні нескінченних стовпців чисел. Це створювало значні проблеми молодій людині і водночас призвело до створення концепції калькулятора.
У 19 років, сформулювавши свою концепцію, БлезПаскаль починає розробляти різні моделі калькулятора. І в 1645 він здивував всю Європу своєю вдосконаленою, робочою моделлю автоматичного, механічного калькулятора.
«Паскаліна», або «Паскальове колесо», подібно до механічних калькуляторів XX століття, ідентифікувала цифри в коліщатках. Коли кожне колесо закінчувало своє обертання, воно у свою чергу зрушувало сусіднє коліщатко на десяту частину обертання, таким чином, відбувалося підсумовування кожної підрахованої цифри. Одна з вершин блоку була рядом вікон, через які можна було зчитувати результат.
Наступний диск зліва, для десятків, запускається і обертається до 3, доки зупиниться. І нарешті, останній зліва диск, що представляє сотні, обертається до 2, доки теж не зупиниться. У цей час числа 2, 3 та 6 з'являються у вікнах і читаються зліва направо. Якщо повторити процес для 422, у вікнах читалася сума 658.
Для віднімання металева смужка, зафіксована вище вікон, переміщається вперед, розкриваючи другий набір вікон, які є продовженням першого набору. Для віднімання числа 1 від 3 користувач повертає диски, поки число 3 не з'явиться у вікні. Після набору 1 залишковий член 2 автоматично з'являється на індикаторі.
«Паскаліна» почала використовуватися лише після того, як було сконструйовано понад 50 моделей, деякі були виготовлені з деревини, інші зі слонової кістки, ебенового дерева та міді. Принаймні 10 із них, як відомо, існують досі. Сполучні стрижні, плоскі металеві смуги та плоскі та вигнуті ланцюжки, конуси та концентричні та ексцентричні колеса – все це використовувалося протягом багатьох спроб, які закінчилися, нарешті, легким полірованим мідним блоком, розміром приблизно 14x5x3дюймів.
Машина, яка могла тільки складати та віднімати, була заснована на надзвичайно точних, пов'язаних між собою, механізмах. Найбільш складним механізмом з'єднання було пристрій перенесення десятків, яке одним обертанням одного колеса рухало одну цифру на наступному колесі вищого розряду. Наявність такого механізму, що дозволяє обчислювачу не витрачати увагу на запам'ятовування перенесення з молодшого розряду до старшого, — ось концепція Паскаля, на основі якої створювалися механічні калькулятори всі наступні 300 років.
Винахід Паскаля здивував Європу і приніс його творцю величезну славу та невелике багатство, якого він та його батько прагнули.
Хоча Паскаль зробив машину дуже простою в експлуатації, потенційні покупці відчували, що вона надто складна і може бути використана лише самим Паскалем. І водночас обивателі занепокоїлися — чи не призведе використання «паскалевого колеса» до безробіття серед бухгалтерів та інших клерків? На це питання за життя Паскаля не знайшлося відповіді. І навіть незважаючи на те, що машину увічнили у прозі та у віршах, вона не мала великого попиту.
У віці 30 років, коли багато його наукових досягнень вже відбулися, Паскаль оцінював їх як «ігри та відхилення його юності», писала його сестра Жільберта. Решта дев'яти років свого життя він присвятив Богу, писав різні трактати на релігійні теми. У 1658 році його здоров'я сильно погіршилося, але він продовжував працювати над релігійними творами, не повертаючись більше до математики та калькулятора.
У 1662 році, у віці 39 років, Блез Паскаль помер від крововиливу в мозок. Великий математик, який поховав свої таланти з поваги до того, що, як він розцінив, було реальною метою його життя, вимовивостанні слова: Бог ніколи не зможе відмовитися від мене!
«Працюючи в міській бібліотеці Штутгарта, директор Кеплерівського наукового центру доктор Гаммер виявив фотокопію ескізу невідомої раніше лічильної машини (оригінал зберігався в архіві Кеплера, що знаходиться в Пулковській обсерваторії поблизу Петербурга).
Гаммеру вдалося виявити ще один чорнильний начерк машини Шиккарда і письмові вказівки механіку Вільгельму Пфістер, який виготовляв машину, а також зібрати деякі біографічні відомості про вченого.
Вільгельм Шиккард (1592-1636) з'явився в Тюбінгені в 1617 як професор кафедри східних мов місцевого університету. У тому ж році він листується з Кеплером і рядом німецьких, французьких, італійських та голландських учених з питань астрономії. Помітивши в 25-річному вченому неабиякі математичні здібності, Кеплер настійно радить йому зайнятися математикою. Наслідувавши цю пораду, Шиккард досяг великих успіхів на новій ниві і в 1631 році зайняв кафедру математики та астрономії. У 1636 році Шиккард та його родина загинули від чуми. Праці вченого були забуті у смутні часи Тридцятирічної війни.
Слідуючи знайденим Гаммером матеріалам, вчені Тюбінгенського університету на початку 60-х років побудували модель машини Шиккарда, що діє.
Крім підсумовуючого механізму, в машині Шиккарда був розмножувальний пристрій, розташований у верхній, вертикальній частині машини і що представляв собою неперівські палички, згорнуті в циліндр.
На питання, чи використовував Паскаль у своїй "паскаліні" ідеї Шиккарда, слід відповісти негативно. Документи говорять про те, що ніяких відомостей про лічильну машину 1623 не дійшло до наукових кіл Парижа, і, отже, Паскаль був повністю незалежним у своємувинахід. Деякі елементи (зокрема спосіб введення чисел у машину) у Шиккарда і Паскаля в принципі ідентичні, проте основний вузол машини — механізм передачі десятків — виконаний у Шиккарда значно простіше і надійніше».
Ймовірно, Вільгельма Шиккарда слід вважати одним із попередників механізації рахунку, але не винахідником лічильної машини, тому що його машину ніхто не бачив, поширення вона не отримала і, на відміну від калькулятора Паскаля, впливу на подальший розвиток калькуляторів не справила.