Вильгельм Шиккард

Кеплер был бы приятно удивлен, если бы увидел, как машина сама накапливает и переносит влево десяток или сотню и как она вычитает то, что держит в уме.

Вильгельм Шиккард

Вильгельм Шиккард (22 апреля 1592 – 23 октября 1635) – немецкий учёный, астроном, математик и востоковед, создатель первого, после антикитерского механизма, механического калькулятора, профессор кафедры восточных языков в университете Тюбингена, одного из старейших университетов Германии, основанного в 1477 году.

Шиккард родился в городе Херренберг, на юге Германии. Его матерью была Маргарет Гмелин, дочь лютеранского пастора. Отец – Лукас Шиккард. Предки Шиккарда были родом из графства Нассау но переехали на юг в середине XV века. Лукас Шиккард и его родной брат Вильгельм были архитекторами, причём второй, – одним из ведущих архитекторов Германии эпохи Возрождения.

Вильгельм Шиккард был воспитан в Херренберге но, в раннем возрасте, заслужил стипендию для учёбы в монастырской школе к северу от Тюбингена, после окончания которой поступил в университет, получив первую степень, степень бакалавра в 1609 году и степень магистра в 1611 году.

Он изучал богословие и восточные языки в Тюбингене до 1613 года. Шиккард был универсальным ученым и изучал библейские языки, такие как арамейский, а также иврит. Кроме всего прочего Шиккард был известен современникам как мастер гравюры по дереву и меди.

В 1613 году Шиккард стал лютеранским священником, и продолжал свою деятельность в лютеранской церкви до 1619 года.

В 1619 году Шиккард оставляет церковную деятельность и становится профессором кафедры восточных языков университета в Тюбингене. Его усилия по улучшению преподавания своего предмета включают в себя замечательные инновации. Он твердо верил, что, как профессор, должен предпринимать все меры, чтобы упростить для своих учеников изучение иврита. Одно из его изобретений, – механическое устройство, предназначенное для отображения спряжений глаголов иврита. Устройство включало в себя два вращающихся диска, расположенные поверх друг друга, при вращении которых соответствующие формы спряжения глаголов появлялись в специальном окошке.

Ещё будучи лютеранским пастором Шиккард впервые встретил Иоганна Кеплера, который приехал в Тюбинген, чтобы поддержать свою мать, которая была обвинена в колдовстве. Кеплер попросил Шиккарда сделать некоторые гравюры и ксилографии для книги, а также попросил его помочь в расчете некоторых таблиц. Заметив в 25-летнем ученом незаурядные математические способности, Кеплер настоятельно советует ему заняться математикой. Последовав этому совету, Шиккард достиг больших успехов на новом поприще. Он вступает в переписку с Кеплером и рядом немецких, французских, итальянских и голландских ученых по вопросам астрономии.

Его исследования касались многих вопросов астрономии, математики и инженерного проектирования. Шиккард занимался расчётом астрономических дат, добился значительных успехов в картографии.

В 1631 году Вильгельм Шиккард занял кафедру математики и астрономии. Он читал лекции на тему картографии и геодезии, проводил исследования движения Луны. Кроме этого читал лекции по архитектуре, фортификации, и гидравлике.

Более 300 лет считалось, что автором первого механического калькулятора является Блез Паскаль. Правда, иезуит Иоганн Цирман в своей книге "Дисциплина математика" в 1640 году писал о счетной машине, которую он якобы изобрел и успешно демонстрировал во время своих лекций в Амстердаме и Левене. Однако машину отца Иоганна никто никогда не видел, и пальма первенства осталась за Паскалем.

Но только до тех пор, пока в 1957 году ни произошло событие, которое поколебало первенство "паскалева колеса". Вот что пишут по этому поводу авторы книги "От абака до компьютера" Р.С. Гутер и Ю.Л. Полунов

Работая в городской библиотеке Штутгарта, директор Кеплеровского научного центра доктор Гаммер обнаружил фотокопию эскиза неизвестной ранее счетной машины (оригинал хранился в архиве Кеплера, находящемся в Пулковской обсерватории близ Петербурга).

Ему удалось установить, что этот эскиз представляет собой отсутствующее приложение к опубликованному ранее письму, адресованному Кеплеру, от профессора университета в Тюбингене Вильгельма Шиккарда. В письме от 25 февраля 1624 года Шиккард, ссылаясь на чертеж, описывает внешнее устройство придуманной им счетной машины, которую он назвал "часами для счета":

AAA – верхние торцы вертикальных цилиндров, на боковых по­верхностях которых нанесены таблицы умножения; цифры этих таблиц при необходимости могут наблюдаться в окнах BBB, скользящих пластинок. К дискам DDD крепятся изнутри машины колеса с десятью зубьями, каждое из которых находится в таком зацеплении к себе подобным, что если любое правое колесо повернется десять раз, то находящееся слева от него колесо сделает один поворот или, если первое из упомянутых колес сделает 100 оборотов, третье слева колесо повернется один раз. Для того чтобы зуб­чатые колеса вращались в одном и том же направлении, необходимо иметь промежуточные колеса... Цифры, которые имеются на каждом колесе, могут наблюдаться в отверстиях CCC среднего выступа. Наконец, на нижнем высту­пе имеются вращающиеся головки EEE, служащие для записи чисел, которые появляются при вычислениях – они видны в отверстиях FFF.

Теперь стало более понятным другое письмо Шиккарда Кеплеру от 20 сентября 1623 года, на которое прежде исследователи почти не обращали внимания. В нём говорилось:

То, что вы делали с помощью математических расчётов, я только что научился делать с помощью механики.

Шиккард сконструировал машину, состоящую из 11 полных и 6 неполных колес. Машина сразу и автоматически проделывает сложение и вычитание, умножение и деление. Шиккард писал:

Кеплер был бы приятно удивлен, если бы увидел, как машина сама накапливает и переносит влево десяток или сотню и как она вычитает то, что держит в уме.

Гаммеру удалось обнаружить еще один чернильный набросок машины Шиккарда и письменные указания механику Вильгельму Пфистеру, изготовлявшему машину, а также собрать некоторые биографические сведения об ученом.

Следуя найденным Гаммером материалам, ученые Тюбингенского университета в начале 60-х годов ХХ века построили действующую модель машины Шиккарда.

Кроме суммирующего механизма, в машине Шиккарда имелось множительное устройство, расположенное в верхней, вертикальной, части машины и представлявшее собой неперовские палочки, свернутые в цилиндр.

Была ли построена машина Шиккарда при жизни её изобретателя? К сожалению, на этот счет нет достоверных сведений. Из упоминавшегося выше письма Шиккарда от 25 февраля 1624 года следует, что один наполовину готовый экземпляр машины, находившейся у механика Пфистера, сгорел во время трехдневного пожара.

На вопрос, использовал ли Паскаль в своей "паскалине" идеи Шиккарда, следует ответить отрицательно. Документы говорят о том, что никаких сведений о счетной машине 1623 года не дошло до научных кругов Парижа, и, следовательно, Паскаль был полностью независимым в своем изобретении. Некоторые элементы, в частности, способ ввода чисел в машину, у Шиккарда и Паскаля в принципе идентичны, однако основной узел машины – механизм передачи десятков – выполнен у Шиккарда значительно проще и надежнее.

Справедливости ради, необходимо отметить, что и машина Шиккарда была не первой. Это обнаружилось в 1967 году, когда в Национальной библиотеке Мадрида были найдены два тома неопубликованных рукописей Леонардо да Винчи. Среди чертежей первого тома имелся эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с 10 зубчатыми колесами. Построенная в наше время по найденному эскизу машина оказалась работоспособной.

К наиболее раннему примеру счётной техники следует отнести и Антикитерский механизм. Это механическое устройство, обнаруженное в 1902 году на затонувшем древнем судне недалеко от греческого острова Антикитера. Датируется приблизительно 100 годом до нашей эры. Хранится в Национальном археологическом музее в Афинах.

Механизм содержал 37 бронзовых шестерён в деревянном корпусе, на котором были размещены циферблаты со стрелками и, по реконструкции, использовался для расчёта движения небесных тел. Другие устройства подобной сложности неизвестны в эллинистической культуре. В нём используется дифференциальная передача, которая, как ранее считалось, изобретена не раньше XVI века, а уровень миниатюризации и сложность сопоставимы с механическими часами XVIII века. Ориентировочные размеры механизма в сборе 33×18×10 см.

Вероятно, Вильгельма Шиккарда следует считать одним из предшественников механизации счета, но не изобретателем счетной машины. Действительно, хотя Шиккард сконструировал свою машину на двадцать лет раньше Паскаля, его машину никто не видел, распространения она не получила и, в отличие от калькулятора Паскаля, влияния на последующее развитие арифметических механических устройств не оказала, что нисколько не умаляет восхищение математическим и инженерным даром её создателя.

Труды, да и сама фигура Шиккарда, видного учёного эпохи Возрождения, были забыты в смутное время Тридцатилетней войны (1618–1648). После битвы близ баварского городка Нёрдлингена в сентябре 1634 года, когда католическая армия одержала решающую победу над протестантской армией, победоносные войска заняли Тюбинген. Войска принесли с собой бубонную чуму.

В течение следующего года от болезни скончались жена и дети учёного, которых ему суждено было пережить. 23 октября 1635 года от чумы умер и сам Вильгельм Шиккард.

Именем Шиккарда названы:

• кратер на Луне
• Институт компьютерных наук Вильгельма Шиккарда при университете Тюбингена
• школа Вильгельма Шиккарда в Тюбингене.

По материалам книги А. Частикова «Архитекторы компьютерного мира» (Санкт-Петербург, «БХВ-Петербург», 2002) и сайта www-history.mcs.st-andrews.ac.uk.