康熙年间,皇家已经用上了计算机

  人们日常生活和生产实践离不开计算。我国古代计算工具主要为算筹和算盘。17世纪,欧洲机械制造技术的发展,使得计算机开始出现,其制作技术由传教士引入了我国。曾经是明清皇宫的故宫博物院,珍藏有世界上极为罕见的原始手摇计算机数台。这些计算机是我国科学史上的珍贵文物。它们在清康熙时期由宫廷造办处制作,包括盘式和筹式两种,可开展多种数学计算。

  盘式计算机是依据帕斯卡计算机原理制作的。1642年,法国数学家布莱士·帕斯卡利用钟表制造技术,发明了拨盘式计算器。这种加法器与算盘的区别在于,它可以利用齿轮的转动来实现进位:用齿轮表示数字,齿轮之间有啮合装置,当低位的齿轮转动一圈时,高位的齿轮就旋转一个数位。这种计算器经过改进后,由传教士介绍给康熙皇帝,深受康熙皇帝的喜爱。

  故宫博物院收藏的一款盘式计算机为黄铜制作,长55厘米,宽11.5厘米,高4.8厘米,由10个圆盘组成。每个圆盘由面盘、底盘及最底部的齿轮组成。面盘大部分位置是固定的,仅下部的铜制拨挡片可移动。面盘直径为3.6厘米,中央刻有表示数位的汉字,从左到右分别为拾万、万、千、百、十、两、钱、分、厘、毫,分别表示从十万到十万分之一的数位,周边是一至九的刻度。

  面盘上、下对称布置了方形小孔及扇形孔A、扇形孔B,铜挡片旁亦有扇形孔C。其中,方形小孔用于插入拨针,扇形孔A、扇形孔B用于显示已知数,扇形孔C用于显示计算结果。底盘直径为4.8厘米,可以通过齿轮带动转动。底盘包括内外两圈数字,均为空格(表示0)至九,仅在上述扇形孔内显示,其余位置被面盘遮挡。在进行计算时,将拨针插入方形小孔内,顺时针转动底盘,可在扇形孔A、扇形孔B内分别显示两个即将运算的已知数;将拨针插入面盘周圈10个小孔之一内,顺时针转动底盘,则可在扇形C内显示计算结果。铜挡片上拨时,扇形孔C显示相乘(相加)结果;下拨则显示相除(相减)结果。当计算结果超过9时,扇形孔C显示为空格,且圆盘的齿轮带动其左侧圆盘的齿轮转动一格,使得左侧圆盘对应的扇形孔C增加或减少数值1,即结算结果进或退一位。盘式计算器可做加减乘除计算。

  清廷造办处制作的筹式计算机,主要通过纳皮尔算筹对帕斯卡计算机进行改造实现。纳皮尔算筹是由英国数学家纳皮尔发明的一种乘法计算工具,由明朝传入我国。纳皮尔算筹的计算原理是格子乘法,即把两位单数相乘的结果放在一个格子里,然后对所有格子的结果进行相加汇总。纳皮尔算筹由10根木条构成,每根木条上均刻有数字,除了右边第一根木条是固定的外,其他的木条可根据需要调整或进行拼合。在进行相乘时,每个格子的结果均不超过九九乘法表的最大值(81),且每个格子的值分别写在格子对角线两侧。将各个格子的计算结果沿着对角线相加,可获得总结果。以425×9为例进行说明:首先选出4、2、5与9对应的算筹,然后分别相乘,得36、18、45,再沿着对角线将各个格子里的数相加,超过9时进位,即“5、4+8(进一位)、1+6+1、3”可获得结果为3825。筹式计算机不仅可开展加减乘除运算,还可开展平方、立方及开方计算。

  故宫博物院藏的一款纸筹式计算机,长17厘米,宽9厘米,高5厘米,主要构造包括高丽纸制算筹、铜轴、齿轮、钥匙等。铜轴共有10对,每对可用于一位数计算,因而该计算机可用于十位数计算。每对铜轴上下排列,轴一端均有六齿齿轮,且上下齿轮之间,还增设一个六齿齿轮,与上下齿轮啮合。上、中、下的齿轮啮合,使得转动任一铜轴齿轮后,可带动另一个铜轴的齿轮同向转动。纸筹是贴在铜轴上的,因而转动齿轮后,一个铜轴上的纸筹收起来,另一个铜轴上的纸筹展开,使得纸筹在计算机上移动。使用时,用钥匙插入计算机前立面的小孔内,旋转一个铜轴的齿轮,带动两个铜轴转动,则纸筹的数字不断变化。当各个铜轴上的纸筹转动到已知数后,就可以按照纳皮尔算筹方法读出对应的结果。

  故宫博物院藏清代皇家计算机不仅是我国古代能工巧匠的智慧结晶,还包括了外国传教士的贡献,因而是东西方科技文化交流的产物。不仅如此,它们对于研究我国古代数学、机械制造等相关学科的发展史,亦有着重要的参考价值。(作者系故宫博物院研究馆员)

  来源:科技日报

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三星初现

四川盆地自有人类活动以来,经历了漫长的发展后,不同族群的人们在成都平原汇聚,到宝墩文化时期出现了盆地最早的古城址群,并成为长江上游独具地方特色的史前文化中心。宝墩文化从早期聚落到古城址群的演变,拉开了文明的序幕,象征着权力的礼仪性建筑和礼器使祭祀成了当时重要的社会集体活动,人群之间逐渐有了阶层的分化,古蜀文明的曙光初现。

随着不同聚落、城址之间的交流融合,三星堆文明继宝墩文化之后在成都平原崛起,特殊阶层的权力更加强化,城址规模更加宏大,社会复杂化进程加快,诞生了真正意义上的早期城市,使古蜀文明在青铜时代最终成为长江上游的文明中心,与黄河流域的其他早期文明并辉,成了中华文明多元一体的重要组成部分。

图1⃣️
豆形器(左一)镂孔圈足(右一)
新石器时代
四川省广汉市三星堆遗址一期出土
四川省文物考古研究院藏

图2⃣️
涡旋状器
新石器时代
四川省广汉市三星堆遗址一期出土
四川省文物考古研究院藏 https://t.cn/R2WxuoH

【#江西18家单位入选国家级非遗保护单位#】8月2日,文化和旅游部公布第五批国家级非物质文化遗产代表性项目保护单位,全国447家单位入选,江西18家单位榜上有名。据悉,江西省入选第五批国家级非物质文化遗产代表性项目保护单位为:萍乡市艺术研究所、吉水县文化馆、吉安市采茶歌舞剧院、修水县文化馆、南昌市东湖区文化馆、都昌县文化馆、萍乡市文化馆、江西中鼎金属工艺有限公司、修水县品升砚台有限公司、石城县文化馆、婺源县文化研究所、江西省宁红有限公司、进贤县文港文房四宝协会、浮梁县文物管理所、赣州市南康区文化馆、吉安市青原区非遗保护中心、德安县江州义门陈文化研究会、定南县文化馆等18家单位。#这里是江西##发现南昌遇见南昌#


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