开天辟地的计算机器.doc

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资源描述

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)

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