1、开天辟地的计算机器 几乎就在英国牧师奥却德完成计算尺研制的同一时期，欧洲大陆上空显现了计算机发明的第一抹曙光。 人们现在大都把第一台机械计算机的荣誉归功于法国的帕斯卡，但鲜为人知的是，在帕斯卡之前，德国科 学家契克卡德（W. Schickard）曾经制作出一台更出色的计算机器。 契克卡德出生在德国西南部一座小镇，当时在图宾根（Tubingen）大学担任教授职务。他广泛涉猎天 文学、数学和测量学等诸多领域，一生发明过许多机器；同时，这位教授在艺术雕刻，特别是木雕和铜雕 方面也享有盛誉。 1623 年，契克卡德教授为自己的挚友、天文学家克普勒（Kepler）制作了一种机械计算机。据说， 契克卡德只
2、造了两台原型，现在是否还在何处保存着不得而知。人们是在他的一封信里发现了该机器的示 意图，才知道了这个事实。契克卡德计算机能做 6 位数加减法，或许设置了某种“溢出”响铃装置；机器 上部附加一套圆柱型“纳皮尔算筹”，因此也能进行乘除运算。1960 年，契克卡德家乡的人根据示意图 重新制作契卡德计算机，惊讶地发现它确实可以工作。1993 年 5 月，德国为契克卡德诞辰 400 周年举办 展览会，隆重纪念这位被一度埋没的计算机先驱。 17 世纪最值得称颂的计算机发明当然属于法国科学家莱斯帕斯卡（B.Pascal）。在电脑史前史里， 帕斯卡被公认为制造出机械计算机的第一人。自 16 岁开始，帕斯卡就
3、在构思一种计算机。1639 年，帕斯 卡的父亲受命出任诺曼底省监察官，负责征收税款。他看着年迈的父亲费力地计算税率税款，未来的科学 家想到了要为父亲制做一台可以帮助计算的机器。 为了这个梦想，帕斯卡日以继夜地埋头苦干，先后做了三个不同的模型，耗费了整整三年的光阴。他 不仅需要自己设计图纸，还必须自己动手制造。从机器的外壳，直到齿轮和杠杆，每一个零件都由这位少 年亲手完成。为了使机器运转得更加灵敏，帕斯卡选择了各种材料做试验，有硬木，有乌木，也有黄铜和 钢铁。终于，第三个模型在 1642 年，帕斯卡 19 岁那年获得了成功，他称这架小小的机器为“加法器”。 帕斯卡加法器是一种系列齿轮组成的装置，
4、外壳用黄铜材料制作，是一个长 20 英寸、宽 4 英寸、高 3 英寸的长方盒子，面板上有一列显示数字的小窗口，旋紧发条后才能转动，用专用的铁笔来拨动转轮以 输入数字。这种机器开始只能够做 6 位加法和减法。然而，即使只做加法，也有个“逢十进一”的进位问 题。聪明的帕斯卡采用了一种小爪子式的棘轮装置。当定位齿轮朝 9 转动时，棘爪便逐渐升高；一旦齿轮 转到 0，棘爪就“咔嚓”一声跌落下来，推动十位数的齿轮前进一档。 父亲的上司、法国财政大臣来到他家，观看帕斯卡表演“新式的计算机器”，并且鼓励他投入生产， 大力推广这种“人类有史以来第一台计算机”。不久，帕斯卡“加法器”在法国引起了轰动，机器展出时
5、， 人们成群结队前往卢森堡宫参观。就连大数学家笛卡尔听说后，也乘回国探亲的机会，亲自上门观看。帕 斯卡后来总共制造了 50 台同样的机器，有的机器计算范围扩大到 8 位，其中有两台，至今还保存在巴黎 国立工艺博物馆里。 帕斯卡发明的加法器在全世界都有若干仿制品，它至少没有被人遗忘，它第一次确立了计算机器的概 念。 帕斯卡小传 布莱斯帕斯卡，1623 年出生在法国中部克勒蒙市。三岁丧母，由父亲抚育成人。八岁随父迁居巴 黎，显露出对科学研究浓厚的兴趣。12 岁独自发现了“三角形的内角和等于 180 度”后，开始师从父亲 学习数学。1639 年，帕斯卡撰写出一篇出色的数学论文论圆锥曲线，数学家德札尔
6、格非常欣赏帕斯 卡的才华，把这个曲线命名为“帕斯卡神秘六线形”，并亲自担任了帕斯卡的教师。 除了发明第一台计算机外，帕斯卡在诸多领域内都有建树。后人在介绍他时，说他是数学家、物理学 家、哲学家、流体动力学家和概率论的创始人。帕斯卡还发明了注射器，改进了气压计，创造出水压机。 他甚至还是文学家，其文笔优美的科学文章和散文在法国极负盛名。可惜，长期从事艰苦的研究损害了他 的健康，1662 年英年早逝，死时年仅 39 岁。 在他撰写的哲学名著思想录里，帕斯卡留给世人一句名言：“人只不过是一根芦苇，是自然界最 脆弱的东西，但他是一根有思想的芦苇。”科学界铭记着帕斯卡的功绩，国际单位制规定“压强”单位为
7、 “帕斯卡”，是因为他率先提出了描述液体压强性质的“帕斯卡定律”。计算机领域更不会忘记帕斯卡的 贡献，1971 年面世的 PASCAL 语言，也是为了纪念这位先驱，使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。 帕斯卡逝世后不久，德国伟大的数学家、因独立发明微积分而与牛顿齐名的莱布尼茨（G.Leibnitz）， 发现了一篇由帕斯卡亲自撰写的“加法器”论文，勾起了他强烈的发明欲望，决心把这种机器的功能扩大 为乘除运算。 莱布尼茨早年历经坎坷。在获得了一次出使法国的机会后，为实现制造计算机的夙愿创造了契机。在 巴黎，莱布尼茨聘请到一些著名机械专家和能工巧匠协助工作，终于在 1674 年造出一台更完善的机械计 算
8、机。 莱布尼茨发明的机器叫乘法器，约 1 米长，内部安装了一系列齿轮机构，除了体积较大之外，基本原 理继承于帕斯卡。不过，莱布尼茨为计算机增添了一种名叫“步进轮”的装置。步进轮是一个有 9 个齿的 长圆柱体，9 个齿依次分布于圆柱表面；旁边另有个小齿轮可以沿着轴向移动，以便逐次与步进轮啮合。 每当小齿轮转动一圈，步进轮可根据它与小齿轮啮合的齿数，分别转动 1/10、2/10 圈，直到 9/10 圈， 这样一来，它就能够连续重复地做加减法，在转动手柄的过程中，使这种重复加减转变为乘除运算。 莱布尼茨对计算机的贡献不仅在于乘法器，公元 1700 年左右，莱布尼茨从一位友人送给他的中国 “易图”（八卦）里受到启发，最终悟出了二进制数之真谛。虽然莱布尼茨的乘法器仍然采用十进制，但 他率先为计算机的设计，系统提出了二进制的运算法则。在著名的不列颠百科全书里，莱布尼茨被称 为“西方文明最伟大的人物之一”。 （作者：叶平 摘自：赛伯时空）
