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穿越那片迷雾(二)

2017-12-30  本文已影响0人  小宇滴

这是一个系列文章,没有读上一篇的小伙伴,可以先读上一篇《计算机发展史(一)》,文章会在"小宇滴"个人微信公众号进行首发,随后在简书上更新,想提前看连载的小伙伴可以搜索关注公众号。

之前讲到,天才少年帕斯卡发明了加法器,但是其缺点也是很明显,那就是只能计算加减法运算,而不能计算乘除。但西方的哲学思想好就好在,始终是保持着发展的眼光去看问题,认为事物是随时间的推移而向前变化的,但东方思想似乎更偏向于把事物发展的规律看成一个“圆”,说的玄妙一点,就是所谓“轮回”,起点即终点。可能基于此才有了类似于“皇帝轮流坐”这样的俗语吧。

咳咳~~ 似乎有点扯远了。但有一种说法我是举双手赞成的,那就是——欧洲是人类现代科学的“摇篮”。

让历史的车轮继续向前滚动……

继帕斯卡之后,接下来登上历史舞台的这一位,绝对绝对算的上是“科学巨匠”,他的成就对之后的科学发展来说,都是意义重大且影响深远的。

请铭记住这个名字——戈特弗里德·威廉·莱布尼茨

德国“巨匠”——莱布尼茨

先来看一下后人给他封的头衔——德国著名的思想家、哲学家、数学家、物理学家、外交家、著述家以及神学家。莱布尼茨一生所涉及到的领域有法学、力学、光学、语言学、神学、政治学、伦理学、哲学、历史学等40多个范畴,并且在诸多方向上都留下了著作。

扶一扶你惊掉的下巴,下面开始发动时光机,回转时空。

                                             时光机——>启航

时间:1671年; 地点:德国

莱布尼茨本人是一名律师,但似乎天生就对科学或者创造有着强烈的欲望。在帕斯卡逝世之后,一次偶然的机会,他得到了一篇由帕斯卡亲自撰写的“加法器”论文,诚如这台仪器的的名字一样,它只能计算加法(也就是前面所讲过的那台仪器)。看完这篇论文后,勾起了莱布尼茨强烈的发明欲望,他决心把这台机器的功能扩大为乘除运算。终于,1671年,也就是在帕斯卡逝世快十年之后,德国天才莱布尼茨,设计了人类历史上第一台可以进行乘除法,且答案最大可达到十六位的仪器。这也是第一台达到四则运算水平的机械仪器。

图纸变成实物,还需要一个制造的过程,可当时唯一有过制造此类机器经验的地方就是帕斯卡所生活的地区——法国巴黎。但莱布尼茨早年并不富裕,就算有钱制造这台自己亲手改进的机器,也没钱去法国啊!终于,历经坎坷,莱布尼茨获得一次出使法国的机会,从而为实现制造这台自己心目中的“计算器”创造了契机。

来到巴黎之后,莱布尼茨聘请到了当地著名的机械专家和能工巧匠来协助工作,终于,在1674年,这台仪器终于由图纸变为现实,它比帕斯卡发明的仪器更加完善,因为能进行乘除运算,后人把这台仪器叫“莱布尼茨乘法器”。它的基本原理继承了帕斯卡的“加法器”,只不过莱布尼茨给这台机器增添了一种名叫“步进轮”的装置,步进轮是一个有9个齿的长圆柱体,9个齿依次分布于圆柱表面,表示1至9的每个数字;旁边另有个小齿轮可以沿着轴向移动,以便逐次与步进轮啮合。每当小齿轮转动一圈,步进轮可根据它与小齿轮啮合的齿数,分别转动1/10、2/10圈……,直到9/10圈,这样一来,它就能够连续重复地做加减法,在转动手柄的过程中,使这种重复加减转变为乘除运算。

莱布尼茨乘法器

如果说到这里,莱布尼茨的成就算结束了,那绝对算不上是一位“科学巨匠”。其实,莱布尼茨是最早研究中国文化的德国人,他向去过中国的传教士们了解了很多有关中国的情况,包括蚕纺织、造纸印染、冶金矿产、天文地理、数学文字等等,并将这些资料编辑成册出版,他甚至曾经专门研究过中国人的神学,并出版了《论中国人的自然神学》 ,可能这也与当时马克• 波罗留在欧洲的“东方热”有关系。

1679年的3月15日,戈特弗里德•威廉•莱布尼茨(这里再次提到他的全名,以表示对这位“殿堂级”人物的钦佩),发明了一种计算方法,这种方法是之前从来没有过的,他用两位数,替代了原来的十位数,即0和1,没错,莱布尼茨就是二进制的开创者,这为后来的电子计算机进行自动计算提供了强有力的可能性。1701年,他写信给在北京的神父 Grimaldi(中文名字闵明我)和Bouvet(中文名字白晋)告知自己的新发明,希望能引起他心目中的“算术爱好者”康熙皇帝的兴趣。白晋拿到信后非常惊讶,他发现莱布尼茨的计数方式竟然和中国古代建立在两个符号基础上的符号系统惊人的相似,这就是古代中国的《易经》(如果感兴趣的朋友可以稍微了解一下《易经》 ,限于篇幅,这里就不再赘述了)。其实,人们只是习惯了十进制,毕竟人天生就十根手指,若从0开始计数,你掰着手指算也只能数到9,在往后,没有手指可计数了怎么办?那就只能归零重新掰着指头数,或者向前进一位然后继续掰手指数,显然后者才是正确的做法。如果我们向鸭子一样,只有两根指头,也许早早的就学会了二进制,因为当你从0计数,发现数到1,手指就用完了,你不得不进位。这就是二进制。

莱布尼茨的成就仅限于此??大写的NO,他在数学上的造诣可谓深远,他是数理逻辑的创始人和微积分理论的创立者,当然也有人说是牛顿创立了微积分。虽然两者都各自提出了微积分的理论,可小编仍偏向于莱布尼茨,因为当时,英国学者可以说已然陷入到了对牛顿的盲目崇拜之中,作这种论断有失公允;其次,当前微积分领域所使用的符号全部是莱布尼茨所提出的,这与其对哲学和符号逻辑的长期研究是密不可分的,莱布尼茨始终认为:好的数学符号能够节省人的思维劳动。

微积分的理论有着极其重要的应用,也许非工科的一些朋友觉得这个东西很难,其实也比较好理解。

举个例子,假如你手里有一块橡皮泥,接着你拿着这块橡皮泥一掌拍到桌子上,假设你拍出来的这个乱七八糟的图形厚度均匀,然后,后面有小伙伴嘲笑你说:“嘿!! 看你拍出来的这是个什么形状啊,完全不规则,这样,如果你能告诉我这个面积有多大,我给你一百元”。估计你傻看着这个自己都叫不出来是什么形状的“橡皮泥饼”,干着急也没办法,但是莱布尼兹会趴在你耳朵边说:“别急,你别看这个形状乱七八糟,来捡起你脚边的那个树枝,把它竖着切下去,尽你所能,能竖着切多少份,就给它切多少份”。你听话的拿树枝开始仔仔细细地切起来,你尽你所能切的很细很细,突然,你发现,切下来的那些细条,因为足够细,已经看不出它是不规则的了,你惊呼:“哦,天啊,切下的这些长条的不就是一个一个小长方体么,它原本属于‘橡皮泥饼’那一面的面积不就是长方形的面积呀”。然后你计算每个长条的长方形面积,把所有长条的属于“橡皮泥饼”那一面的长方形面积加一起,不就近似的算出原先那个乱七八糟的“橡皮泥饼”的面积了么?至此,你完整的进行了一次“微积分”,“切橡皮饼”的过程就是“微分”,把切完的每个长条算完面积再加一块就是“积分”。看到这里,你也就明白了微积分中的“分”,就是分割的意思。而微分本质上就是“切分”,英文divide的意思是“划分,分离”,故莱布尼茨给它起了个符号——小写的“d”;积分本质上就是“求和”,英文sum的意思就是“求和”,故莱布尼茨给它也起了个符号——把s这个英文字母拉长“”。

最后,你高兴的拿着打赌赢得的100元走了,深藏功与名,留下你的小伙伴满脸惊愕的表情……

讲到现在,似乎离我们现在的计算机还有一些距离,接下来要登场的这位科学家,可谓是将一生都奉献了出来,只为了实现那个终极目标——“自动计算”。

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