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紫禁城中的红匣子

北京故宫是中国乃至世界占地面积最大、历史最悠久的古建筑群之一。它曾是中国封建社会明、清两朝皇帝的工作和居住中心,旧称紫禁城。从1420—1911年,这里共住过25位皇帝。这些皇帝不惜动用国库银两,把他们的皇宫修筑得富丽堂皇,以显示封建帝王万乘之尊、富有四海的气派。谁都不知道这里曾收藏过多少奇珍异宝,难怪最后一个清朝宣统皇帝在被迫“辞位”后,仍迟迟不肯离去,直到13年后的1924年11月,在大炮的威逼和荷枪实弹的士兵包围下,才不得不仓促逃出紫禁城,将故宫交还给人民。1925年9月29日故宫正式改名为故宫博物院,从此中国数千年来的奇珍异宝才得以向世人开放。

在故宫近百万件的珍贵文物中,你可能不会注意其中一个红木匣子,可它却是中外专家和学者关注的对象。这个古色古香的红木匣子呈矩形,大小尺寸与装在它里边的器具刚好一致。掀开匣盖,里边是一个表层镀金、边角镶银,大约有40厘米长,15厘米宽,10厘米高的黄铜盒子。这个珍贵的盒子到底是什么呢?它就是世界上现存最完整、时间最早的计算器,发明它的人是法国数学家、物理学家B·帕斯卡(B·Pascal,1623—1662)。世界上现存的帕斯卡计算器样机已经屈指可数了,巴黎艺术和手工艺品博物馆有5台,德累斯顿物理数学沙龙会保存着一台,北京故宫有两台。帕斯卡计算器是有文字记载的、保存完整的世界上第一台机械式加法计算器,因此格外珍贵。帕斯卡计算器是以它的发明人帕斯卡的名字命名的,发明它的时候帕斯卡只有19岁。

帕斯卡生来就是一个体质孱弱的孩子,3岁丧母,是在父亲的精心照料和教育下长大的。他的父亲E·帕斯卡是一位受人尊敬的数学家,供职于诺曼底地方税务署。繁重的税收工作需要大量的数字计算,老帕斯卡整天长时间伏案疾书、全神贯注地算呀,算呀!抽空还要照料他体弱多病的孩子,这种既当爹又当妈的生活使老帕斯卡不堪重负,苦不堪言。父亲所做的一切都深深印在小帕斯卡幼小的心灵里,他立志要用自己的力量来帮助父亲,减轻父亲繁重的计算工作。

一天,工作到深夜的父亲走到小帕斯卡的床前,用手抚摸着他的前额,小帕斯卡突然睁开眼睛,急切地问:“父亲,数学究竟是什么?”老帕斯卡透过儿子睁得大大的、充满好奇的眼睛,猜到这是个在他脑海里思考了很久的问题。他叹息了一声说:“唉!孩子,数学是一门计算科学,而计算需要大量的持续不断的思考,过度紧张的思考会损害健康,你的身体不适合做计算工作。”从此老帕斯卡把家中一切与数学有关的书籍全都收藏起来,他不允许儿子涉足苦海。

这次深夜谈话强烈地震撼了帕斯卡的心灵,是呀!父亲被计算和思考弄得太累了,如果把这种“思考”移植到某种器具上,那么这种器具能不能像人一样计算呢?就像看家犬那样,把区分家里人和外人的“思考”交给它,它就可以为人类看家护院……对呀,想办法制造一个会“思考”的计算工具吧!父亲的禁令激起了帕斯卡无限的遐想和好奇心。他开始偷偷地学习数学,并从10岁起就开始寻找制造会“思考”的机器的途径。

在帕斯卡12岁那年,有一天,父亲心情格外好,他满脸笑容,眼中闪着慈爱的光芒。帕斯卡不失时机地问道:

“几何学到底是什么?”

“几何学是使作图正确无误的方法,并找出各种图形间的相关联系。”父亲简短地作了回答,示意不准帕斯卡再追问下去。

时隔不久,当帕斯卡拿着用自立定义,自作证明方法,创造性地推导出三角形内角和等于二直角的公式给父亲看时,父亲惊呆了。随即惊喜若狂,他发现儿子原来是个数学天才,他取消了对儿子的一切禁令,并开始亲自教儿子数学。帕斯卡非常高兴,因为终于可以在科学的海洋中自由地遨游了。

寻找一个切实可行的制造计算工具的途径,在帕斯卡的脑海中,已经冥思苦想了10个春秋了,许多方法都已经试验过了。把“思考”强行塞进一个金属盒子里谈何容易,那些试验用过的黄铜盒子呆板僵硬得没有半点儿灵气,它们不知道怎样进位,何时进位,实在叫人扫兴!

如果能让它们在做加法时自动进位、做减法时自动借位,那么不就是相当于教会它们思考了吗!帕斯卡在这个关键问题上一遍一遍地想着,反复地设计着,可惜仍没有成功。一天晚上,帕斯卡还在设计草图前思索着,房间里静悄悄的,只能听到座钟“滴答”“滴答”的摇摆声。忽然钟声响了10下,时针在一种力的牵引下,微微地弹了一下准确地指到l0的位置上。这短暂的一瞬就像黑夜中射来了一道强光,使帕斯卡感到眼前为之一亮,对呀!逢10进l,低位齿轮转动10圈,高位齿轮恰好转动l圈,这不就是自动进位吗?

1642年,一台机械式加法计算机在卢森堡宫展出了,整个欧洲为之轰动,许许多多的人涌进卢森堡宫,来观看世界上第一台计算机是怎样代替人来计算的。有人用洋洋洒洒的文章来宣传它;有人用诗的语言来歌颂它。大家都为帕斯卡能用纯粹的机械装置来代替人们的部分思考和记忆的非凡智慧和勇气赞叹不已。卢森堡宫展览大厅人头攒动、比肩接踵,人们尽量地走近它,仔细观察着这个神奇的黄铜盒子:计算器表面有一排窗口,每一个窗口下都有一个刻着0—9这10个数字的拨盘(与现在电话拨盘相似);拨盘通过盒子内部齿轮相互咬合,最右边的窗口代表个位,对应的齿轮转动10圈,紧挨近它的代表l0位的齿轮才能转动一圈,以此类推。在进行加法运算时,每一拨盘都先拨“0”,这样每一窗口都显示“0”,然后拨被加数,再拨加数,窗口就显示出和数。在进行减法运算时,先要把计算器上面的金属直尺往前推,盖住上面的加法窗口,露出减法窗口,接着拨被减数,再拨减数,差值就自动显示在窗口上。

帕斯卡聪颖过人,他16岁就出版了《圆锥曲线论》一书。这本书在世界数学史中占有重要的地位。帕斯卡博学多才,他在微积分、几何学、概率论、流体力学等许多领域都作出了杰出的贡献,像物理学中流体对压强的传递原理(现在人称帕斯卡原理)就是他发现的。然而,在帕斯卡众多的成果中最让他感到满意和自豪的还是这台计算器。因为它不仅圆了帕斯卡童年的梦想,而且“这种计算器所进行的工作,比起动物的行为,更接近人类的思维”。企图用机械来模拟人的思维,在今天看来是十分落后的,然而这种想法正是现代计算机发展的出发点。为此,帕斯卡在计算机史上功不可没。不幸的是帕斯卡终身被病魔困扰,在39岁时便英年早逝了。故宫里的红木匣子已经成为世界科技发展史上的一座丰碑。 bb7kQtl5SguwMDjqZT7mo1WDv9hiDdpZDT3leChDzZxKjwXBLs4D+8qR5nrzfxB7

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