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首都科学讲堂第679期《运筹·机巧:机械计算机发明史》_发动机电子防盗

发布时间:2021-01-28    信息来源:webegoo.com.cn    作者:儒安机械

24k88的注册送38-龙成国际注册送38元-注册送38金游戏平台  2021年1月23日,首都科学讲堂线上开讲,本次首都科学讲堂邀请了清华大学科学史系助理教授王哲然,为大家带来题为《运筹·机巧:机械计算机发明史》的精彩讲座。

  

首都科学讲堂第679期《运筹·机巧:机械计算机发明史》_发动机电子防盗

  运筹·机巧:机械计算机发明史

24k88的注册送38-龙成国际注册送38元-注册送38金游戏平台  机械计算机是利用齿轮、弹簧等机械装置进行数字运算的机器。如今,随着电子计算器和个人电脑的普及,我们已经很难在生活中见到它们。然而在历史上,从17世纪初机械计算构想的产生,到20世纪70年代走向没落,机械计算机始终是实现精确高效计算的主要途径,是计算方式从手动走向自动的重要过渡环节,也为20世纪电子计算机的出现奠定了基础。

  第一讲 酝酿:古代计算与机械工具

  今天讲座的题目叫做:“运筹 · 机巧:机械计算机发明史”。背景很特殊,我并不是在教室里,而是在清华大学博物馆“神机妙算——计算器具历史展”的展厅里。这个展览主要是来展现人类计算器具的发展史,今天我将结合展厅的第一部分和第二部分,来为大家介绍机械计算机发展的历史。

  计算机是现代生活中最常用的办公工具,今天要讲的机械计算机,前面加了“机械”二字,可能会让大家觉得很惊讶:机械的东西也可以用来计算吗?

24k88的注册送38-龙成国际注册送38元-注册送38金游戏平台  事实上,机械计算机有200多年的历史,只不过由于在中国,算盘的使用量非常普遍,导致只有20世纪的少数科研工作者才接触过机械计算机。新中国成立后,我国自行生产过飞鱼牌、文化牌的手摇式机械计算机,在“两弹一星”这样的大工程里,也有它们的身影。但是,机械计算机始终未被大规模地使用在商业领域。

  我们今天第一个部分讲古代的计算和机械工具。

  计算历史可以说一直伴随着我们人类的文明发展,大家回想一下小的时候,开始数数的时候,我们最简单的工具是不是就是我们的手指?其实,在很长的一段时间里,手指一直是最重要的一种计数和计算的工具,手指计算流行于阿拉伯和欧洲地区。

  我们中国人则在很早的时候就抛弃手指计算,开始使用算筹——一种用竹滚、木棍或象牙来表示数,并用它来进行计算。传统上,算筹有两种表示数的方法,都是十进制的。

  其中“纵式”是这样表达:1、2、3……把算筹的小棒竖着摆放。然后逢5进1,用横杠表示5,然后再用“一竖”表示1,加起来就是6,依此类推。除了纵式,“横式”是这样表达: 1、2、3……放横的算筹,使用横式中的“一竖”代表5,以此类推。一般以横式和纵式组合的方式,来表示更大的数。比如231这个数,古人的表达规则是:个位用纵式,十位用横式,百位再用纵式。使用横纵交错的方法排列数,基本上不容易搞混每个数字,所以能够非常清晰地表示大数。

  此外,算筹每一位都是一个十进制,而且它每一个位都占据了一个数位,我们叫它十进制的位值系统,这个方法为后来计算的机械化,起着巨大的思想铺垫作用。

  利用算筹,中国古代数学家能计算大量位数极多的加减乘除法,甚至可以用它来解方程,中国古代、特别是宋代以前的数学成就,和中国人善用算筹是密不可分的。

24k88的注册送38-龙成国际注册送38元-注册送38金游戏平台  当然算筹也有不足之处,比如它需要学习使用才能掌握;有的时候,如果数字中间空了很多零位,它可能也表达不清楚。然后,我们在算筹的基础上发明了算盘,北宋时期的《清明上河图》中,赵太丞家中的算盘,是最早的一个有关图像的记载。

  算盘可以自由地在十进制和十六进制之间切换,非常方便,易于商业计算,基本上覆盖了普通人日常的计算问题。一方面体现了中国古代劳动人民的智慧,另一方面,也一定意义上阻碍了中国古代劳动人民去发明更高级的机械工具。

24k88的注册送38-龙成国际注册送38元-注册送38金游戏平台  再给大家介绍一个更为超前的计算工具:清华简《算表》。这个《算表》是清华大学于2008年7月购入,大概是完成于战国晚期。这批简中有21支简非常特殊:比其他简要宽,上面写着很多数字。

  经过专家考证,这批竹简的主体部分就是一个九九乘法表,它甚至还可以做一些平方和开方的计算——使用两个横纵交叉的线来确定计算的位置。而这样的计算方式,在欧洲17世纪左右才出现类似的计算工具,可以说中国古人的数学思想是大大超前的。

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