Это интересно!

В течение тысячелетий создавали народы легенды и мифы, отражая в них свои мечты и чаяния. Не умея летать как птицы или бежать быстрее лани, люди придумывали сказки о ковре-самолете или сапогах-скороходах. Страдая от голода, они мечтали о скатерти-самобранке. Но больше всего хотелось им облегчить свой тяжелый труд. Так возникали сказки о Емеле и его чудо-печке, лампе Алладина, о чудесных механических и волшебных помощниках и многие другие.

Но, пока поэты писали стихи, а писатели — романы, ученые делали первые шаги по созданию автоматов. Еще в древности были изобретены автоматы, отпускавшие в храмах «святую» воду, когда в них опускали монетку. Другие автоматы открывали двери при приближении жреца и творили другие «чудеса», заставлявшие народ трепетать перед всемогуществом богов. Греческие мастера построили довольно сложные механические игрушки, в том числе механический театр, в котором разыгрывались целые представления. Эти чудесные механизмы были единичны, широкого применения они не получили, т.к. основная часть населения была необразованна. Однако жизнь заставила людей научиться считать и разбираться в механизмах.

Сначала люди считали «в уме», затем начали использовать подручные средства – костяные, глиняные и деревянные бусины, даже собственные пальцы помогали людям.

Самые древние устройства счета появились не сразу. Сначала потребность в счете была небольшой, и людям хватало собственных пальцев и пальцев своих соседей для того, чтобы подсчитать военную добычу, число охотничьих трофеев, ножей, копий, воинов и т.д. Письменность в глубокой древности развита была слабо, а считать необходимо было каждому человеку, поэтому и приходилось употреблять для счёта собственные пальцы, зарубки на костях, камешки, бусы и  другие небольшие предметы.  Но когда люди стали возделывать землю и приручили некоторых животных, им потребовалось гораздо больше предметов для счета и умение выполнять действия с числами.

Чтобы с успехом заниматься сельским хозяйством, необходимы были арифметические знания. Без подсчета дней трудно было определить, когда надо засевать поля, когда начинать полив, когда ждать потомства от животных. Надо было знать, сколько овец в стаде, сколько мешков зерна положено в амбары и т.д.

Несколько десятков лет назад ученые-археологи обнаружили стойбище древних людей. В нем они нашли волчью кость, на которой 30 тысяч лет тому назад какой-то древний охотник нанес пятьдесят пять зарубок. Видно, что, делая эти зарубки, он считал по пальцам. Узор на костисостоялиз одиннадцати групп, по пять зарубок в каждой. При этом первые пять групп он отделил от остальных длинной чертой. Древнейшим артефактом такого рода является «кость Ишанго», найденная в Конго (возраст — около двадцати тысяч лет). Это берцовая кость бабуина, покрытая засечками.

До сих пор в русском языке сохранилосьслово«бирка». Теперь так называют дощечку с номером или надписью, которую привязывают к кулям с товарами, ящикам, тюкам и т. д. А еще двести-триста лет тому назад это слово означало совсем иное. Так называли куски дерева, на которых зарубками отмечалисумму долга или подати. Бирку с зарубками раскалывали пополам, после чего одна половина оставалась у должника, а другая — у заимодавца или сборщика податей. При расчете половинки складывали вместе, и это позволяло определить сумму долга или подати без споров и сложных вычислений.

Древние люди изобрели так называемый «пальцевой счет»- когда не только числа до нескольких сотен изображались на пальцах рук, но даже арифметические действия выполнялись с помощью пальцев (в русском языке слово«пять» напоминает «пясть» — часть кисти руки, производное от него — «запястье» — часто используют и сейчас). Древние египтяне полагали, что в загробном мире душу умершего подвергают экзамену по счету на пальцах. А в одной из древнегреческих комедий герой говорит, что предпочитает вычислять приходящиеся с него налоги на пальцах. Древние люди научились также умножать на пальцах однозначные числа от 6 до 9.

Полное описание пальцевого счета составил ирландский монах Беда Достопочтенный, живший в VII - VIII веках новой эры. Он подробно изложил способы представления на пальцах различных чисел вплоть до миллиона. Кое-где пальцевой счет сохранился даже сегодня. Например, на крупнейшей в мире чикагской хлебной бирже маклеры на пальцах, не произнося ни единого слова, сообщают о предложениях, запросах, ценах на товары. А китайские купцы торговались, взяв друг друга за руки и указывая цену нажатием на определенные суставы пальцев. Не отсюда ли произошли слова «ударить по рукам», означавшие когда-то заключение торговой сделки?

С появлением первых государств Древнего Египта, Междуречья, Китая, Древнего Рима, государств Америки пришлось выполнять вычисления с очень большими числами – ведь приходилось рассчитывать налоги, поступление в казну военной добычи, дань покоренных государств, обсчитывать строительство дорог, храмов. Купцы вели учет товаров, полученной прибыли и т.д. В те времена появилась даже государственная должность для тех, кто вел расчеты – писец. Чем больше были числа и сложнее расчеты, тем больше было шансов запутаться и ошибиться. А наиболее сложные расчеты требовалось проводить сначала жрецам, а затем и ученым для астрономических расчетов – движение луны, звезд, солнца от которых зависело сельское хозяйство, урожай и благосостояние всего государства!

Счетные приспособления.

В древних государствах на писцов – людей, которые выполняли расчеты, – была возложена очень непростая задача – они должны были вести учет государственных доходов и расходов, а это всегда были очень большие числа, которые трудно сосчитать в уме. И вот тут древние люди проявили потрясающую изобретательность – они создали ручные приспособления для счета:

• одним из первых был абак – его изобрели в Древнем Египте, он был также известен и в Вавилоне, затем его заимствовали греки и римляне. Его устройство в разное время и в разных местах менялось, но основная идея, заложенная в это приспособление, состояла в следующем: это была доска с продольными желобками, в которых размещались первоначально камешки, а в более поздние времена — особые жетоны. Так как у римлян камешек называликалькулюс (сравните с русским словом «галька»), то счет на абаке получил название калькуляция. И сейчас подсчет цен на товары называют калькуляцией, а человека, выполняющего этот подсчет,— калькулятором. На абаке крайний правый желобок служил для единиц, следующий — для десятков и т. д.
• Похожее устройство счета применялось в Древнем Китае – суань-пан и Японии – соробан. Только не камушки перекладывались в желобках, а бусины передвигались на проволоках. С помощью китайского суань-пана можно даже было извлекать корни!
• Древние майя также использовали приспособление, похожее на маленькую модель крепости – юпана – где за основу счета было взято число 40, а не 10 как в Европе.
• счетыпоявились на Руси в 16-м веке и вполне эффективно применялись до конца 20-го. Они до сих пор очень удобны для слепых.
• Удивительным приспособлением для астрономических расчетов является Антикитерский механизм. Считается, что изготовлен он был греческими учеными между 150 и 100 гг. до н.э. Реконструкция показала, что деревянный корпус размерами 33х18х10 см, содержал циферблаты, шестерни и стрелки. Он включал в себя 32 миниатюрные шестерни и моделировал движение Солнца и Луны относительно неподвижных звезд, мог также показывать положение всех 5-ти известных древним грекам планет – Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. Отражал также положение планет относительно звезд, вычислял даты солнечных и лунных затмений, а также даты Олимпийских игр.
• Наиболее совершенное приспособление для ручного счета было изобретено только в начале 17-го века с развитием математики. Это логарифмическая линейка. Изобретателями первых логарифмических линеек являются англичане — математик и педагог Уильям Отред и учитель математики Ричард Деламейн. В 1632 была описана круговая логарифмическая линейка, а описание прямоугольной логарифмической линейки Отреда появилось в следующем году. Линейка Ричарда Деламейна представляла собой кольцо, внутри которого вращался круг. А в 1654 году англичанин Роберт Биссакер предложил конструкцию прямоугольной логарифмической линейки, общий вид которой сохранился до нашего времени... Интересно, что идею бегунка – неотъемлемого элемента современной логарифмической линейки – была высказана великим Исааком Ньютоном 24 июня 1675 года. Но физически бегунок появился лишь спустя 100 лет.

В том же 17-м веке ученые задумались над созданием механических счетных устройств. Над этой задачей работал еще Леонардо да Винчи – сохранились его чертежи, но наиболее удачной считается счетная машина Лейбница.

Счетные механические устройства.

Идея полностью механизировать сложные и тяжелые расчеты родилась в умах сразу нескольких ученых.

Одним из первых, кто задумался о механическом счетном устройстве был Леонардо да Винчи (XV в.) – он описал в одном из своих трактатов суммирующее устройство с зубчатыми колесами, которое выполняло сложение 13-разрядных чисел. К сожалению, идея Да Винчи не была реализована, хотя его чертежи были очень похожи на последующие модели механизмов.

Затем Вильгельм Шиккард (XVI в.) изобрел суммирующие «счетные часы», выполняющие сложение и умножение 6-разрядных чисел (машина построена, но сгорела). Реконструкция по чертежам показала, что модель вполне работоспособна.

Блез Паскаль в 1642 году построил машину, которую назвал «Паскалина». Он пытался облегчить работу своему отцу, Этьену Паскалю, который был крупным чиновником по налогам в министерстве Франции. В конструкции «Паскалины» использовались все те же зубчатые колеса, она выполняла сложение и вычитание 8-разрядных чисел.

Машину Блеза Паскаля усовершенствовал Лейбниц Готфрид Вильгельм - немецкий математик, физик и философ. Сконструированная им счетная машина выполняла не только сложение и вычитание, как это было у Б. Паскаля, но и умножение, деление.

Свыше 40 лет Лейбниц посвятил усовершенствованию своего изобретения. Именно поэтому его можно считать идейным вдохновителем современной машинной математики. Эта машина и стала прообразом разнообразных арифмометров, которые стали появляться в 19-м веке, а их массовый выпуск был начат в конце 1890-х годов.

Однако ни машина Паскаля, ни счетные механизмы, построенные потом другими учеными и изобретателями, не получили широкого распространения. Слишком неточны они были, так как слаба была техническая база того времени. Понадобились столетия, чтобы научиться нарезать зубчатые колеса нужного профиля, заменить введение чисел с помощью поворота штифтов нажатием клавиш. С 1818 по 1846 год европейскими и русскими учеными создавались различные модели арифмометров, принцип действия которых заключался в перемещении планок или шестеренок. Лишь после того, как живший в России инженер Однер придумал в конце XIX века зубчатое колесо с изменяющимся в ходе работы числом зубцов, удалось построить удачную модель арифмометра.

Такая модель под названием «Феликс» выпускалась в Советском Союзе вплоть до конца шестидесятых годов нашего века. Многие важные расчеты во время войны делали еще на этих арифмометрах. Он выпускался с 1937 по 1970 годы на заводах счётных машин в Курске, в Пензе и в Москве. 

Во второй половине 19-го века арифмометры стали настолько популярны, что стали неотъемлемой частью оснащения рабочего места бухгалтера, инженера, банковского клерка, товароведа. Но они были довольно громоздки, дороги, а брать их с собой в поездку и вовсе было затруднительно.

Впервые над миниатюризацией арифмометров задумались два изобретателя: учитель музыки Куммер (Россия, 1846г) и немецкий бизнесмен Курт Херцштарк (1938г).

В результате появился первый механический калькулятор, названный счислителем Куммера. Калькулятор Куммера был плоским (5-7 мм), поскольку состоял лишь из подвижных зубчатых реек. Благодаря простоте, высокой надёжности и удобству в работе он приобрел огромную популярность и выпускался в разных странах более 100 лет на заводах России. Другая модель - Курта Херцштарка – появилась зимой 1938 года, однако массовое производство не началось - помешала Вторая мировая война. Он получил название «Курта».

Но самым удивительным было то, что впервые была предложена идея механическогокомпьютера – следующее изобретение Ч.Бэббиджа «Аналитическая машина». Революционность этой идеи состояла в том, что машина предназначалась для решения любых математических задач и предусматривала возможность ввода программы.