Архитекторы компьютерного мира

Машина, которая могла только складывать и вычитать, была основана на чрезвычайно точных, связанных между собой, механизмах. Наиболее сложным механизмом соединения было устройство переноса десятков, которое одним вращением одного колеса двигало одну цифру на колесе следующего более высокого разряда. Наличие такого механизма, позволяющего вычислителю не тратить внимание на запоминание переноса из младшего разряда в старший, — вот концепция машины Паскаля, на основе которой создавались механические калькуляторы все последующие 300 лет.

Изобретение Паскаля удивило Европу и принесло его создателю огромную славу и небольшое богатство, к которому он и его отец стремились.

Хотя Паскаль сделал машину очень простой в эксплуатации, потенциальные покупатели чувствовали, что она слишком сложна и может быть использована только самим Паскалем. И в тоже время обыватели забеспокоились — не приведет ли использование «паскалева колеса» к безработице среди бухгалтеров и других клерков? На этот вопрос при жизни Паскаля не нашлось ответа. И даже несмотря на то, что машину увековечили в прозе и в стихах, она не пользовалась большим спросом.

В возрасте 30 лет, когда многие его научные достижения уже состоялись, Паскаль оценивал их как «игры и отклонения его юности», писала его сестра Жильберта. Оставшиеся девять лет своей жизни он посвятил Богу, писал различные трактаты на религиозные темы. В 1658 году его здоровье сильно ухудшилось, но он продолжал работать над религиозными сочинениями, не возвращаясь больше к математике и калькулятору.

В 1662 году, в возрасте 39 лет, Блез Паскаль умер от кровоизлияния в мозг. Великий математик, похоронивший свои таланты из уважения к тому, что, как он расценил, было реальной целью его жизни, произнес свои последние слова: «Бог никогда не сможет отказаться от меня!»

Более 300 лет считалось, что автором первого калькулятора является Блез Паскаль. Правда, иезуит Иоганн Цирман в своей книге «Дисциплина математика» (1640 год) писал о счетной машине, которую он якобы изобрел и успешно демонстрировал во время своих лекций в Амстердаме и Левене. Однако машину отца Иоганна никто никогда не видел, и пальма первенства осталась за Паскалем.

Но только до тех пор, пока в 1957 году ни произошло событие, которое поколебало первенство «паскалева колеса». Вот что пишут по этому поводу авторы книги «От абака до компьютера» Р. С. Гутер и Ю. Л. Полунов.

«Работая в городской библиотеке Штутгарта, директор Кеплеровского научного центра доктор Гаммер обнаружил фотокопию эскиза неизвестной ранее счетной машины (оригинал хранился в архиве Кеплера, находящемся в Пулковской обсерватории близ Петербурга).

Ему удалось установить, что этот эскиз представляет собой отсутствующее приложение к опубликованному ранее письму, адресованному Кеплеру, от профессора университета в Тюбингене Вильгельма Шиккарда. В письме от 25 февраля 1624 года Шиккард, ссылаясь на чертеж, описывает внешнее устройство придуманной им счетной машины, которую он назвал „часами для счета“: „ааа — верхние торцы вертикальных цилиндров, на боковых поверхностях которых нанесены таблицы умножения; цифры этих таблиц при необходимости могут наблюдаться в окнах ввв. скользящих пластинок. К дискам ddd крепятся изнутри машины колеса с десятью зубьями, каждое из которых находится в таком зацеплении к себе подобным, что если любое правое колесо повернется десять раз, то находящееся слева от него колесо сделает один поворот или, если первое из упомянутых колес сделает 100 оборотов, третье слева колесо повернется один раз. Для того чтобы зубчатые колеса вращались в одном и том же направлении, необходимо иметь промежуточные колеса… Цифры, которые имеются на каждом колесе, могут наблюдаться в отверстиях ссс среднего выступа. Наконец, на нижнем выступе имеются вращающиеся головки еее, служащие для записи чисел, которые появляются при вычислениях — они видны в отверстиях fff…“

Теперь стало более понятным другое письмо Шиккарда Кеплеру (от 20 сентября 1623 года), на которое прежде исследователи почти не обращали внимания. В нем Шиккард сообщал, что осуществил механически то, что Кеплер делал алгебраически. Он сконструировал машину, состоящую из 11 полных и 6 неполных колес. Машина сразу и автоматически проделывает сложение и вычитание, умножение и деление. Кеплер был бы приятно удивлен, пишет Шиккард, если бы увидел, как машина сама накапливает и переносит влево десяток или сотню и как она вычитает то, что держит в уме…

Гаммеру удалось обнаружить еще один чернильный набросок машины Шиккарда и письменные указания механику Вильгельму Пфистеру, изготовлявшему машину, а также собрать некоторые биографические сведения об ученом.

Вильгельм Шиккард

Вильгельм Шиккард (1592–1636) появился в Тюбингене в 1617 году как профессор кафедры восточных языков местного университета. В том же году он вступает в переписку с Кеплером и рядом немецких, французских, итальянских и голландских ученых по вопросам астрономии. Заметив в 25-летнем ученом незаурядные математические способности, Кеплер настоятельно советует ему заняться математикой. Последовав этому совету, Шиккард достиг больших успехов на новом поприще и в 1631 году занял кафедру математики и астрономии. В 1636 году Шиккард и его семья погибли от чумы. Труды ученого были забыты в смутное время Тридцатилетней войны.

Следуя найденным Гаммером материалам, ученые Тюбингенского университета в начале 60-х годов построили действующую модель машины Шиккарда.

Кроме суммирующего механизма, в машине Шиккарда имелось множительное устройство, расположенное в верхней, вертикальной, части машины и представлявшее собой неперовские палочки, свернутые в цилиндр.

Была ли построена машина Шиккарда при жизни ее изобретателя? К сожалению, на этот счет нет достоверных сведений. Из упоминавшегося выше письма Шиккарда от 25 февраля 1624 года следует, что один наполовину готовый экземпляр машины, находившейся у механика Пфистера, сгорел во время трехдневного пожара, „поэтому я пишу тебе, чтобы отвести душу, т. к. переживаю потерю очень тяжело и не имею времени быстро создать новую машину“, — добавляет Шиккард.

На вопрос, использовал ли Паскаль в своей „паскалине“ идеи Шиккарда, следует ответить отрицательно. Документы говорят о том, что никаких сведений о счетной машине 1623 года не дошло до научных кругов Парижа, и, следовательно, Паскаль был полностью независимым в своем изобретении. Некоторые элементы (в частности, способ ввода чисел в машину) у Шиккарда и Паскаля в принципе идентичны, однако основной узел машины — механизм передачи десятков — выполнен у Шиккарда значительно проще и надежнее».

Машина Шиккарда

Вероятно, Вильгельма Шиккарда следует считать одним из предшественников механизации счета, но не изобретателем счетной машины, т. к. его машину никто не видел, распространения она не получила и, в отличие от калькулятора Паскаля, влияния на последующее развитие калькуляторов не оказала.

Справедливости ради, необходимо отметить, что и машина Шиккарда была не первой. Это обнаружилось в 1967 году, когда в Национальной библиотеке Мадрида были найдены два тома неопубликованных рукописей Леонардо да Винчи. Среди чертежей первого тома имелся эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с 10 зубчатыми колесами. Построенная в наше время по найденному эскизу машина оказалась работоспособной.

Готфрид Лейбниц

Создатель арифметической машины и проекта двоичного вычислителя