Вычисляющие часы

Вычисляющие часы – первое механическая счетная машина, позволяющая складывать, вычитать, делить и умножать числа. Однако, она была известна довольно узкому кругу лиц, и поэтому долгое время (почти 300 лет со дня ее изобретения) первой счетной машиной считалось изобретение Блеза Паскаля (Пасклин).

История «вычисляющих часов» трагична. Два изготовленных экземпляра машины, один из которых предназначался Кеплеру, сгорели во время пожара. О самом проекте забыли на долгие годы, и чертежи устройства были утеряны из-за бушующей в тот период Тридцатилетней войны (1618-1648 гг), и только в 1935 году они были найдены. Найдены только для того, чтобы быть потерянными снова по причине второй мировой войны (1941-1945 гг).

И только спустя 21 год, в 1956 году в городской библиотеке Штутгарта была найдена фотокопия эскиза «вычисляющих часов», и в 1960 группа энтузиастов, на основе этой фотокопии и писем Шиккарда, сумели построить действующую модель «вычисляющих часов».

Вычисляющие часы состояли из трех частей: верхней – множительной части (для умножения и деления), средней – суммирующей части (для вычитания и сложения) и нижней части - механизма для сохранения промежуточных результатов счета.

Суммирующее устройство состояло из шести осей, на каждую из которых крепился барабан, на боковую сторону которого наносились числа от нуля до девяти, шестеренка с десятью зубьями и вспомогательная однозубая шестеренка. Однозубая шестеренка использовалась для передачи переполнения в старший разряд (для поворота десятизубой шестеренки старшего разряда на 1/10 оборота после того, как предыдущая десятизубая шестеренка совершит полный оборот).

Для того, чтобы при переносе разряда переполнения все десятизубые шестеренки вращались в одном направлении, использовалась вспомогательная десятизубая шестеренка.

Всего в суммирующем устройстве использовалось 11 десятизубых шестеренок и шесть однозубых.

Для ввода слагаемых использовалось шесть тумблеров, результаты ввода отображались в окошках над этими тумблерами.

Вычисление суммы состояло в последовательном вводе слагаемых с помощью тумблеров и считывания результата. Для вычитания сначала вводили уменьшаемое, а затем обратным вращением тумблеров вводилось вычитаемое. Деление заменялось повторным вычитанием делителя из делимого.

Поворотом цилиндров с помощью специальных ручек, располагающихся сверху «Вычисляющих часов», устанавливалось множимое. В результате в окошках устройства отображалась таблица для умножения по технологии «палочек Непера». Для удобства использования полученной таблицы применялась панель с девятью рейками с окошками (на каждой рейке было 6 окошек). На рейках были нанесены числа от 1 до 9. Рейка с цифрой 1 располагалась сверху на панели, за ней шла рейка с цифрой 2 и так далее до 9.

Сдвигая рейки, соответствующие разрядам множителя, открывались строки таблицы, используемые при умножении. Остальные строки (ненужные для умножения) оставались скрытыми и не отвлекали от вычислений.

Рассмотрим пример работы устройства при умножении 564 на 37 (564х37=20868):

1. Вводим множимое (564) с помощью тумблеров, располагаемых в верхней части «Вычисляющих часов».

2. Выдвигаем планку с цифрой 3, открывая строку с результатом умножения 564 на 3.

4. Водим полученный результат (16920) в суммирующее устройство вычисляющих часов.

5. Задвигаем планку с цифрой 3 и выдвигаем планку с цифрой 7, открывая строку с результатом умножения 564 на 7.

7. Вводим полученный результат (3948) в суммирующее устройство вычисляющих часов.

8. Считываем из окошек результата сложения искомое произведение: 20868

Третья часть вычисляющих часов Шиккарда предназначалась для хранения промежуточных результатов вычислений, и состояла из шести осей с нанесенными на них цифрами от 0 до 9, шести тумблеров для ввода чисел и шести окошек, в которых отображалось сохраненное число.

В доме-музее Иоганна Кеплера, на его родине в городе Вайле, хранится действующая модель «Вычисляющих часов», изготовленная по чертежам, найденным в письмах Шикарда.