chaim zelig slonimski的肖像。
关键点:
- slonimski开发了三种发明,一种用于加法和减法,一种用于对数计算,一种用于乘法。
- 他的加法器设计的一个主要问题是,在进位时需要手动传输每个位置的十位数,因此存在用户错误的可能性。
- slonimski的发明对未来的滑动式加法器产生了很大的影响,这种加法器被称为kummer或troncet类型的加法器,并且在近一个世纪内一直使用。
chaim zelig slonimski
波兰/俄罗斯犹太人chaim zelig slonimski(见chaim zelig slonimski的传记)是一位希伯来语出版商、天文学家、发明家和科学作家,是这个谦卑的网站上的一位重要人物,因为他的发明的计算机。
slonimski于1810年3月31日出生于俄罗斯帝国格罗德诺州的byelostok。他的家人给了他传统的教育,他自学数学、天文学和希伯来语。
在19世纪30年代末,chaim zelig slonimski以abraham jakub stern的家庭客人的身份永久定居在华沙,stern是一位著名的数学家和各种机器(包括计算机)的发明家。这对于这位年轻的作家和学者来说是一个幸运之事,他最近刚刚离婚,多亏了stern,他想要他成为他最小的女儿sara gitel的女婿。这桩婚事在1842年初最终敲定,也就是stern去世前一个月。毫无疑问,slonimski受到了他的导师和岳父stern的极大影响,但除了这个宝贵的遗产外,从他的余生来看,slonimski一定是非常聪明的人。
在1843年之前,slonimski发明并生产了三台计算机,一台用于加法和减法,一台对数计算机,一台用于乘法。关于他的计算设备的第一个说明是在1839年9月,当时他写信给一位朋友,称他已经制造了一台计算机,并且他正在研制一台20位数的对数计算机。
似乎slonimski首先展示了加法机器,因为在1840年6月的维尔纽斯报纸《库里尔·里特夫斯基》中宣布了这一消息(当时slonimski正好在维尔纽斯出版他的数学手册):
一位出生于bialystok的犹太人slonimski最近发明了一台小型计算机,由于其尺寸(长度10英寸,宽度3英寸,高度1英寸),便利性和低价值,值得广泛使用。只要了解数字,每个人都可以在这台机器的帮助下轻松、快速地进行计算,而无需思考。这台机器可以在发明者的住所看到,他正在研发一种新的对数计算机。借助这台机器,人们可以简单、舒适地计算出bruguet对数的差异以及高达14位小数的自然对数。
这个加法机器也在1841年在königsberg展示,那里通过大天文学家贝塞尔的推荐,邀请了斯洛尼姆斯基。斯洛尼姆斯基获得了在大学建筑物中展示他的计算机并亲眼见到整个教职员高度认可的机会。斯洛尼姆斯基显然也描述(或演示)了他的对数设备,因为有卡尔·古斯塔夫·雅可比写给他兄弟的一封信,要求支持斯洛尼姆斯基在圣彼得堡展示它。
乘法机器基于一项新发现的数论定理,称为斯洛尼姆斯基定理。这个更重要的乘法机器的操作是由斯洛尼姆斯基本人用俄语描述的。原则上,它是通过应用该定理得出的乘法表的实现。由于相关数字的数量不是很大,所以它们放在滚筒上,当适当移动时,它们会在小窗口中显示乘法结果。
斯洛尼姆斯基的机器在他的一生中得到了高度认可。1844年8月,他把他的机器带到柏林,在那里他首先向一些著名科学家如亚历山大·冯·洪堡、弗里德里希·贝塞尔、约翰·恩克等人展示了它们,然后向皇家普鲁士科学院展示,他的工作得到了高度赞赏。他的机器的准确结果使他在这里获得了同样的认可,尽管他没有传达整个机器的理论原则,但洪堡还是推荐他给普鲁士国王腓特烈·威廉四世,在他的推荐下,他的机器得到了高度赞扬。洪堡甚至打算提供他物质上的支持,使他能够在柏林安家,并在普鲁士的一所大学担任数学教授,但家庭情况阻止了斯洛尼姆斯基利用这个提议。
在同一年的1844年,斯洛尼姆斯基在《纯粹和应用数学杂志》(journal für die reine und angewandte mathematik)第26卷(1844年),第184-190页上发表了一篇关于计算机的文章(参见斯洛尼姆斯基的文章)。1845年,《列兹兴插图报》(illustrierte zeitung)第5卷第110期(1845年),第90-92页上发表了一篇“塞利格·斯洛尼姆斯基及其计算仪器”的文章(参见斯洛尼姆斯基的文章)。
次年,即1845年4月,他将乘法机器展示给圣彼得堡的科学院,并获得了该机构对德米多夫奖二等奖的推荐。二等奖金额为2500卢布。作为对比,一个每月20卢布的大学奖学金可以轻松支付学生的生活和教育费用。这个奖项于1845年6月24日授予了他。此外,科学院院长、乌瓦罗夫部长还在几天后将发表了以下法令:
“给参议院的法令。
“希伯来人谢利格·斯洛尼姆斯基出生于比亚韦斯托克市,因其在数学领域中的学术和有用的工作所获得的高度功绩,特此提升为荣誉市民。
“尼古拉一世。
“彼得霍夫,1845年7月26日。”
在1847年,斯洛尼姆斯基在美国申请了一项专利(参见斯洛尼姆斯基的申请),称有一家位于纽约的公司——neustadt and barnett(由来自华沙的两位犹太人samuel j. neustadt和david barnett)对他的发明有兴趣,他们显然支付了300美元——那时是一笔很大的金额——以获得专利。由于未知原因,这个申请没有成功。然而,巴内特成功代表斯洛尼姆斯基获得了一项英国专利,该专利涉及加法器和他的乘法器的第三个模型(1847年的英国专利号11441)。幸运地,斯洛尼姆斯基设法将他的加法机的制造权卖给了英国,售价为400英镑。他用这笔钱购买了托马舍夫镇的一个果园。
斯洛尼姆斯基的定理源于费雷数(一个不可约的无理数序列a/b,其中b≤n,属于/0, 1/区间并按递增顺序排列)。利用这个定理,斯洛尼姆斯基制作了一张表格,共有280列,每一列有9个数字。该表格被刻在圆柱上;作为设备的主要组件,这些圆柱既可以围绕轴线旋转,又可以在轴线上移动(往复运动)。除了主要的圆柱外,还有2个小圆柱,一个上面有数字0到9,另一个上面有字母a、b、c、d和数字1到7。圆柱通过固定在轴端的手柄驱动。小圆柱不动,主要圆柱通过齿轮传动螺旋丝杆,沿着它们的轴线移动。盖子上还有手柄,可以设置数字(被乘数)。
斯洛尼姆斯基的乘法机。
斯洛尼姆斯基的乘法机(右侧显示了乘法器中的一个单独的圆柱)。
整个仪器是一个平板木盒,类似于国际象棋棋盘,长40厘米,宽33厘米,高5厘米。在机器的盖子上,有11行窗口。第一个(下方)的窗口显示被乘数。当数字设置在第一行时,第二行和第三行的窗口都会显示字母和数字。它们的组合是一个代码,告知操作员应该旋转哪个螺丝(以及哪个圆柱应该移动)。之后,窗口4-11显示结果数字。第四行显示乘以2的乘积,第五行显示乘以3的乘积,第六行显示乘以4的乘积,依此类推。最后,显示所有位数的乘积。在纸上将它们相加,即可得到所需的乘积。显然,这种方法的方便性相当可疑,难怪没有证据表明它有系统性的实际应用。
更重要的是,这台机器是唯一可用的离散计算设备。其工作的基本原理是数字理论,而不仅仅是复杂的机械部分。正是该设备的数学艺术受到了学院的高度赞赏,以及著名数学家奥斯特罗格拉茨基的个人赞赏。正如学院的报告指出的那样:“多数字的基本特征的发现是构建这台计算机的原则,但不是唯一的条件……发明者还应该安排上述280种类型的适当顺序,并发明幻影键(代码)。最后,每个六个圆筒的表面都覆盖着复杂的2280个数字和600个带指示器的字母的系统。这种人为的排序展示了作者聪明才智,将斯洛尼姆斯基先生的设备提升到了分析数学仪器的水平。它不仅仅是一个计算器,其主要思想是由齿轮的数字表示出来的。”
学院委托斯洛尼姆斯基用俄语出版他的定理的证明,以及该机器的详细描述。这项任务在短时间内完成,该书于1845年出版。
后来,其他发明家制造了类似的设备,如奥古斯特·利奥波德·克雷勒、亨利·奈特、赫舍尔·菲利波夫斯基。1881年,一位名叫齐比·赫什·约费的俄国犹太数学家根据斯洛尼姆斯基的定理创造了一种流行的计数工具(一套由70个矩形条组成,共有280列),名为约费计数条。
对于他的加减计算机,即所谓的算术机(见下面的专利图),斯洛尼姆斯基还获得了一项专利(Привилегия Слонимскаго),于1845年11月24日,有效期十年(参见斯洛尼姆斯基的专利ru1845-11)。
斯洛尼姆斯基加法机的专利图。
斯洛尼姆斯基加法机的专利图。
一台由华沙机械师和光学师雅各布·皮克制造的斯洛尼姆斯基加法机的实物示例保存至今,收藏在波兰雅盖隆大学博物馆中(见下面设备的照片)。
这个加法设备由两个矩形黄铜板组成,板上有显示轮盘的弧形切口。它有七个24齿轮,可以通过一根笔尖旋转,每个齿轮对应一位十进制数。切口上方的窗口可以显示结果。一侧用于加法(上方板),另一侧用于减法(背面板)。
圆周上钻有24个孔,横跨数字,允许操作员使用笔尖将齿轮向前推进1到9个单位。每个齿轮上方的带状弹簧由一条带组成,阻止齿轮的无控制推进。位于齿轮之间的齿部分部分重叠,这是传递进位的重要细节。它们根据使用的一侧交替放置在彼此上方或下方。
斯洛尼姆斯基的设计存在一个重大缺陷——每个位置的十位进位需要手动传输,如果操作员不小心,可能会出错。
斯洛尼姆斯基的加法机。
斯洛尼姆斯基的加法机(©波兰克拉科夫大学博物馆)。
尽管存在一些缺陷,但斯洛尼姆斯基的加法设备似乎对计算设备的发展产生了重大影响,因为仅仅一年后,斯洛尼姆斯基在圣彼得堡获得了他的加法设备的专利后,海因里希·库默在同一地点设计了一种滑动加法器,或者现在被称为库默或特龙塞特类型的加法器。这种类型的滑动加法器成为最流行的加法设备,并在20世纪70年代中期以前制造了一个多世纪。
看来,在1847年出售了他的计算设备的权利后,斯洛尼姆斯基不再开发它们,并将自己的努力转向其他发明。