Арифмометр Лейбніца: історія створення, особливості, опис, фото
Опубликованно 02.12.2018 01:50
Одним з найбільших винаходів XVII століття стало створення німецьким математиком Готфрідом Вільгельмом Лейбніцем арифмометра (фото наводиться в статті), здатного здійснювати в десятковій системі всі чотири основні математичні дії. Саме цей обчислювальний апарат можна в повній мірі назвати прообразом сучасного калькулятора.
Юний геній
Майбутній винахідник народився 1 липня 1646 року в Лейпцігу і вже у віці 14 років вступив до університету рідного міста, де вивчав гуманітарні науки – історію, філософію та юриспруденцію. Згадуючи про цей період свого життя, вчений завжди підкреслював, що знайомство з працями видатних мислителів минулого розвинуло в ньому здатність творчо підходити до вирішення суто технічних проблем, уникаючи при цьому повторення шляхів, пройдених раніше іншими дослідниками.
Математикою Лейбніц серйозно зайнявся лише двома роками пізніше, покинувши Лейпциг і ставши студентом Єнського університету. Відвідуючи лекції свого видатного сучасника – німецького математика Ерхарда Вайгеля – він, тим не менш, продовжував заняття юриспруденцією і в 17-річному віці опублікував кілька власноруч написаних трактатів.
На шляху до винаходу
Поштовхом до створення Готфрідом Лейбніцем арифмометра стала його зустріч з голландським астрономом Християном Гюйгенсом, яким за родом його занять, постійно доводилося виконувати громіздкі і досить складні математичні обчислення. Бажаючи допомогти своєму новому знайомому, геніальний німець і задався метою винайти якийсь механічний пристрій, здатне взяти на себе цей рутинна праця.
Створюючи механічний арифмометр, Лейбніц мав можливість спиратися на досвід свого попередника – французького вченого Блеза Паскаля, який до того часу вже винайшов досить примітивну лічильну машину і навіть намагався, хоча й безуспішно, налагодити її комерційне виробництво. Зауважимо принагідно, що француза спонукало до цього бажання допомогти своєму батьку, який займався збором податків і постійно обтяженому безліччю обчислень.
Презентація нового арифмометра
У чому переробивши і удосконаливши рахунковий апарат Паскаля, німецький математик в 1673 році представив громадськості Німеччини абсолютно нову модель арифметичного пристрою, заявивши при цьому, що має намір і далі продовжувати роботу над нею. На відміну від свого французького колеги, конструюючи арифмометр, Лейбніц використав у ньому особливу ступеневу колесо, що дозволяє спростити і багато в чому прискорити багаторазові додавання чисел, необхідні для виконання операцій, пов'язаних з множенням і діленням. Було внесено також і деякі інші удосконалення, що дозволяли автоматично здійснювати цей процес.
В наступний період винахідник вів наполегливу роботу по модернізації свого дітища, після чого організував його презентацію перед членами Лондонського королівського наукового товариства. Вона відбулася в березні 1676 року. Створення арифмометра Лейбніца - вдосконаленого і дозволяє без особливих зусиль робити складні математичні обчислення - стало подією, інтерес до якого вже тоді був виявлений у багатьох європейських країнах.
Завершення роботи над винаходом
Не зупиняючись на досягнутому і продовжує вдосконалювати свій арифмометр, Готфрід Лейбніц в середині 90-х років представив публіці оновлену модель, яка і стала класичним зразком, який увійшов згодом у всі довідники світу і отримав ім'я свого творця.
Цікаво, що одна з створених ним лічильних машин пізніше була привезена в Росію і потрапила до Петра I, що був, як відомо, великим любителем і поціновувачем різних дивовиж. Однак на берегах Неви вона довго не затрималася і була передана государем в дар китайському імператору як свідчення надзвичайного технічного прогресу, досягнутого Європою.
Подальші роботи за вдосконалення свого винаходу вчений вів аж до 1710 року, після чого змушений був перервати їх з-за вкрай високих накладних витрат. Досить сказати, що в ті часи, коли Лейбніц винайшов арифмометр, річний оклад міністра не перевищував 2 тис. талерів, тоді як математик вклав у своє дітище суму в 12 разів більшу. Остаточна модель була створена їм в двох примірниках, з яких до цього часу зберігся лише один, представлений в експозиції Мюнхенського національного музею. Особливості нової конструкції
Як згадувалося вище, кардинальним відзнакою створеного Лейбніцем арифмометра від розробок, зроблених Паскалем, є наявність в ньому ступінчастого вала ? особливого циліндра, забезпеченого з боків зубцями різного розміру. Це пристосування рятувало від необхідності при множенні багаторазово набирати множене число. Для отримання відповіді достатньо було лише повернути ручку, приводить циліндр в рух, потрібну кількість разів. Навіть якщо доводилося множити великі числа і вироблена операція займала багато часу, то і в цьому разі перевага перед арифмометром Паскаля не викликало сумніву. В конструкцію були введені також і інші елементи, що дозволяють спростити і прискорити обчислювальний процес.
Етапи наукової діяльності
Розповідаючи про арифмометрі Лейбніца, не можна не згадати і про інших заслуги цього геніального вченого, який здійснив на рубежі XVII і XVIII століть потужний прорив в самих різних областях математики. Так, почавши в 1667 році службу при дворі Мейнцкого курфюрста, він багато часу присвятив створенню основ математичного аналізу, який здійснювався їм на інших принципах, ніж ті, що були сформульовані Ньютоном. Тоді ж Лейбніцем був написаний і капітальний наукова праця, в якій він виклав розроблені ним основи диференціального обчислення.
Справжньою революцією в математиці стала запроваджена Лейбніцем в середині 80-х років класифікація речових чисел, при яких вони поділялися на трансцендентні і алгебраїчні. То ж йому вдалося виконати і при вивченні кривих ліній. Крім того, в число найбільш значущих досягнень вченого увійшло введення їм в математику такого поняття, як інтеграл, яким він позначив операцію, протилежну диференціювання.
Паралельно з розробкою арифмометра, Лейбніц займався і питаннями, що входять в коло лінійної алгебри. Однак результати його робіт були по достоїнству оцінені лише через півстоліття. Досліджуючи лінійні системи, він ввів в науку невідоме до тієї пори поняття «визначника», яке тоді пройшло непоміченим в наукових колах, але з часом помножило його славу. Як би це не здалося дивним, але Готфрід Лейбницу належить внесок у створення сучасної комп'ютерної техніки. Саме він, оперуючи значеннями нуля та одиниці, розробив широко використовується сьогодні двійкову систему числення. Роль Лейбніца в історії Німеччини
Досягнення вченого, який пішов з життя в 1716 році, багато в чому допомогли Німеччині не тільки зробити значний крок у своєму технічному розвитку, але і подолати той економічний і політичний занепад, в якому вона перебувала після поразки у Тридцятилітній війні, що охопила Європу в період 1618-1648 рр. Автор: Сергій Спінул 22 Жовтня, 2018
Категория: Студентам