Паскаль
1623—1662

Начало работы над счетной машиной (1640)

Пока финансовое бюро и палата сборов не восстановили своих прежних функций, Этьен Паскаль чрезвычайно обременен переформированием налогов и их распределением между приходами руанского округа. Блезу приходится не просто помогать отцу, но и принимать активное участие в этой работе. Взяв часть работы на себя, Блез находит неудовлетворительными традиционные методы вычислений и решает упростить их.

И вот тут родилась у него идея облегчения счета с помощью его автоматизации. Это была уже не только личная проблема, волновавшая Блеза, но задача государственной важности. Проблема механизации счета была одной из актуальнейших научных проблем XVII столетия. Ее пытались решить многие и разными способами: для умножения и деления многозначных чисел Дж. Непер, И. Бюрги и др. предложили логарифмические таблицы; для менее сложных операций Непер создает свои «счетные палочки»; появляются первые варианты логарифмической линейки (Э. Гунтера, У. Уотреда, С. Пертриджа).

В середине XVII века считали обычно либо, так сказать, с пером в руках, осуществляя все операции в уме, либо с помощью жетонов, заменявших запоминание цифр: например, если при сложении достигали десятка, то в сторону откладывали специальный жетон, и счет начинался с единицы. В конце всего процесса вычисления жетоны различных цветов и достоинства (20, 50, 100 единиц и т. д.) складывались вместе и подсчитывались. Однако этот способ, отмечает Паскаль, имеет существенный недостаток, связанный с потерей времени на отбор и распределение жетонов; что же касается вычислений с помощью пера, то они напрягают внимание, загромождают память, утомляют ум, и в них, следовательно, легко допустить ошибку. (К слову сказать, потребность в упразднении и убыстрении вычислений стала весьма насущной в XVII веке, и уже в начале столетия создана логарифмическая линейка.)

Мысль Паскаля работала в другом направлении, ибо он задумал создать счетную машину. Любопытно, что в год рождения Паскаля немецкий профессор ориенталистики в Тюбингене, любитель астрономии и математики ученый В. Шиккард (друг И. Кеплера), безвременно скончавшийся в одну из чумных эпидемий, нередко поражавших Европу, создал первый в мире экспериментальный экземпляр счетной машины, к несчастью сгоревший в 1624 году и оставшийся неизвестным для XVII столетия.

Нет никаких данных, позволяющих считать, что сведения о немецкой машине дошли до французских любителей науки. Поэтому Паскаль — подлинный и вполне самостоятельный изобретатель арифметической машины, вложивший в ее создание много тяжелого и последовательного труда, сил и здоровья. Создать ее проект, замечает Блез, ему позволили те знания в геометрии, физике и механике, которые он приобрел в отроческие годы.

Паскаль отдал счетной машине 5 лет (1640—1645) своей хрупкой и короткой жизни. Он вложил в нее все свои знания по математике, механике, физике, талант изобретателя, природную сноровку мастера и пылкие надежды юности. Надо сразу же сказать: усилия его не пропали даром. По замыслу Блеза счетная машина должна была облегчить сложные расчеты «без пера и жетона» любому человеку, не знакомому с математикой. В теоретическом плане принцип ее действия довольно прост: автоматический перенос десятков с помощью вращательного движения зубчатых колес, замена десятков нулем в одном разряде и автоматическое прибавление единицы в следующем. Но для низкой техники того времени реализация этого простого замысла была сопряжена с невероятными трудностями, через которые пришлось пройти Паскалю. На этом пути он в полной мере изведал и очарование надежд, и тяжкое бремя их крушения. С помощью нанятых им рабочих и мастеров Паскаль создал более 50 разных моделей машины, прежде чем остановился на окончательном варианте. По принципу действия это был сумматор, потому машина считала медленно, но надежно.

Эта машина, состоящая из сложной системы зацеплений зубчатых колес, совершает сложение и вычитание. Ее существенная и принципиальная особенность заключается в том, что с помощью своеобразного рычажка каждое колесо того или иного разряда (единиц, десятков, сотен), «совершая движение на десять арифметических цифр, заставляет двигаться следующее только на одну цифру». (Этот принцип счетчика оборотов используется в настоящее время в таксометре.)

Подобный инструмент из-за сложности и тонкости своих конструктивных элементов требовал большой точности и мастерства в исполнении задуманной модели. «...С применением любой вообразимой теории, — пишет Паскаль, — я был бы не в силах сам осуществить мой собственный замысел без помощи работника, который в совершенстве владел бы токарным станком, напильником и молотком, чтобы отделать детали машины в соответствии с теми размерами и пропорциями, которые я назначил для них согласно теоретическим правилам...» Но вот здесь-то и начинаются существенные трудности. «У ремесленников было больше знаний в практике своего искусства, нежели в науках, на которых оно основано», и поэтому Блезу приходится постоянно присутствовать самому при изготовлении тех или иных деталей, объяснять схемы и чертежи, направлять работу мастеров, заставляя их переделывать формы, пропорции и расположение неверно обработанных блоков.

Первая модель не приносит удовлетворения молодому изобретателю, во второй тоже есть существенные неполадки, вызванные шероховатыми движениями зубчатых зацеплений, что толкает Блеза на мучительные поиски новых решений.

Во время этих поисков на долю Паскаля выпадает серьезное испытание, связанное с подделкой арифметической машины и, следовательно, с его приоритетом и славой в данной области. В Руане нашелся один рабочий, пишет он двумя годами позже, часовщик по профессии, который по простому рассказу о его первой модели дерзнул сделать свою, действовавшую через особый вид движения; но так как простак не имел иного таланта, кроме искусного манипулирования своими инструментами, и не имел никакого понятия о том, существует ли вообще в мире математика и механика, то он сделал отшлифованный и внешне красивый, но совершенно непригодный для работы механизм.

Паскаль болезненно воспринимает неожиданное соперничество смекалистого и ловкого часовщика и не помышляет более о возобновлении попыток осуществить свой замысел, но его старшие друзья-математики считают, что работу необходимо продолжить, и ищут удобного случая, чтобы рассказать об арифметической машине канцлеру Сегье.

Канцлер подробно знакомится с проектом Паскаля и одобряет его, призвав молодого ревнителя математики непременно продолжать начатую работу. Призыв этот возбуждает затухший было энтузиазм: по словам самого конструктора, Монсеньёр, соблаговоливший говорить о простом наброске в хвалебных тонах, позволил ему переменить прежнее решение и сделать новые усилия на избранном поприще. Действительно, забыв о всяких других занятиях, Блез думает только о своей «маленькой машине». Он снова нанимает ремесленников и, пробуя различные варианты, с их помощью изготовляет множество образцов машины, «сделанных — одни из прямых стержней или пластинок, другие из кривых, иные с помощью цепей; одни с концентрическими зубчатыми колесами, другие с эксцентриками; одни движущиеся по прямой линии, другие — круговым образом; одни в форме конусов, другие в форме цилиндров, а иные — совсем отличные от этих либо по материалу, либо по фигуре, либо по движению». [an error occurred while processing this directive]

предыдущая / главная /  следующая страница

© Все права сохранены. Initeh.ru