Германският астроном създаде устройство, което посредством зъбна система дава възможност да се извършват механични аритметични изчисления

Виктор Гуджаро Мора

първият

4 март 2019

Калкулаторът на Шикард

През 1623 г. Вилхелм Шикард изобретява устройство, което дава възможност да се правят аритметични операции напълно механично, Rechenuhr или изчислителен часовник. Този калкулатор използва сложна система от пръти и зъбни колела, които механизират операции, които преди това трябваше да се извършват ръчно. Не е запазен оригинален модел на тази машина; съвременни реплики (като тази) са създадени благодарение на запазените дизайни на автора.

Вилхелм Шикард

Вилхелм Шикард е професор по иврит и астрономия в университета в Тюбинген (към който принадлежи този портрет от 1632 г.). Той поддържа интензивна кореспонденция за методите за изчисление с Йоханес Кеплер и дизайнът на неговата машина произтича от този интерес.

Костите на Нейпир

Костите на Нейпир (над тези редове в кутия от средата на 17 век) е името, с което е известен изчислителният метод, изобретен от Джон Нейпир. Това е поредица от пръчки с резултатите от таблиците за умножение от 0 до 9, разложени на десетки и единици. С тях трябваше ръчно да направите сложна поредица от добавяния и изваждания, които калкулаторът на Schickard механизира напълно.

Оригинален дизайн

Моделът на Schickard за неговия Rechenuhr се изгубва в огъня в семейния дом и не се чуват повече новини за апарата, докато още през 20-ти век не се появява негова рисунка сред кореспонденцията на Йоханес Кеплер. Този чертеж, възпроизведен по-горе, и указанията, дадени от Шикард на английския астроном, са използвани за изработване на съвременни копия на измислицата и за проверка на нейната работа.

The първо механично устройство, посветено на изчисление възникнали в резултат на досадната и рутинна работа, която свършили астрономи, докато попълваха безкрайни таблици с позициите на различни небесни тела. Тези, които са били посветени на тези задачи, вече са били запознати с използването на различни инструменти, като астролабията, използвана за определяне на географската дължина и ширина на звездите, както и времето, наред с други приложения. За да се улесни завършването на операции, извършени ръчно както добре имаше акаци и "кости на Нейпир", устройство, създадено от шотландския математик Джон Нейпир в началото на 17 век. Но всички изискват елементарно командване на изчислението и непрекъсната намеса на човека, който го е обработвал. Никой нямаше автономен механизъм за решаване на аритметични операции.

Процесът на инквизицията срещу Галилей

Беше през 1623 г., когато Вилхелм Шикард (1592-1635), професор по иврит, а по-късно и по астрономия в университета в Тюбинген (Германия), предложи този механизъм за първи път. Шикард също е бил опитен механик и гравьор, умения, които са му позволили да измисли т.нар изчислителен часовник или Rechenuhr. Дизайнът му е известен едва през 20-ти век, когато се появи случайно, в кореспонденцията на известния астроном Йоханес Кеплер, рисунка използван от него като разделител в неговите таблици „Рудолфин“ (1627), неговият нов звезден каталог. От тази схема е направен опит за реконструкция и обяснение на дизайна и действието на предложението на Шикард.

Дизайнът на калкулатора на Sickard е намерен в чертеж сред кореспонденцията на Йоханес Кеплер

Шикард и Кеплер имали общи интереси, особено тези, свързани с техниките за изчисление. Изглежда, че това беше една от темите за разговор, когато се срещнаха в Германия. При раздяла, Шикард се фокусира върху дизайна на часовника си с калкулатор. През 1623 г. той ентусиазирано пише писмо до Кеплер, в което казва: „Това, което сте направили чрез изчисление, опитах с помощта на механика. Измислих машина, състояща се от серия от единадесет зъбни колела пълни и шест непълни. Извършвайте изчисления незабавно и автоматично от предоставените номера, като може добавяне, изваждане, умножаване и разделяне ". През 1624 г. Шикард отново информира астронома за подробностите на своето изобретение и му изпраща няколко рисунки, от които е разположена само вече споменатата.

Колела и зъбни колела

Според тези бележки, часовникът на калкулатора е съставен от две части. В горната част с помощта на пръти, които се движат хоризонтално, възпроизведена е системата Napier за решаване на умножение, деление и корени. В дъното беше настанен напълно механизираната процедура, чрез която бяха решени генерираните вериги на събиране и изваждане. Трябва да се вземе предвид, че с метода на Нейпир, ако числото се умножи по друго, съдържащо три цифри, след като пръчките са избрани и резултатите са прочетени, се получават три числа, чиято сума трябва да се извърши по норма процедури, помощ. Именно това механично е разрешил моделът на Шикард.

По принцип, Тази процедура даде възможност да има система за записване „какво се носи“ когато правите сума. Използвайки различни колела и предавки, когато например бяха добавени 7 и 8, резултатът, който е 5 и 10, трябва да бъде отразен с 5 в първия блок и 1 във втория блок.

1611, Санторио изобретява клиничния термометър

А) Да, когато първото зъбно колело направи един пълен оборот, отиде от 0, 1, 2. до 0, вторият (съответстващ на десетките) направи крачка и премести само един зъб. Процесът беше сложен, когато стигна до стотици, след това до единици хиляди и т.н.

Според кореспонденцията, Шикард построи тестов модел, но той трябва да е изгубен при пожар. Появата му е известна само от реплика, извършена през 1960 г. До 1642 г., когато философът и математикът Блез паскал проектира и контролира развитието на неговите "паскалина", на първата изчислителна машина, чийто оригинал е запазен. Въпреки че бяха създадени няколко прототипа, оттогава това не надхвърли фазата на тестване и самореклама устройството страда от дисфункции, които го правят нежизнеспособно на практика. Тези опити не бяха напразни, а съществен принос към технологичните иновации. С всичко, Едва през 1851 г. Томас де Колмар създава първия калкулатор с практическа и ежедневна употреба.