人们在生活中广泛地应用数学,一直以来都希望能从繁重的数学计算中解脱出来。帕斯卡发明了可以做加减运算的加法器后,自然有人会想到:能不能发明一种可以做乘除运算的机器呢?于是,莱布尼茨登场了。
莱布尼茨Ⓦ
帕斯卡去世后不久,德国数学家莱布尼茨发现了一篇由帕斯卡亲自撰写的描述“加法器”的论文,勾起了他强烈的发明欲望,决心把这种机器的功能扩展到乘除运算。
1674年,莱布尼茨在法国物理学家马略特等人的帮助下,制成了一台能进行四则运算的机械式计算器,将它呈交给巴黎科学院审查验收并当众演示。他设计的这种新型机器叫“乘法器”,约1米长,由两个部分组成:第一部分是固定的,用于加减法,与帕斯卡先前设计的加法器基本一致;第二部分用于乘除法,是莱布尼茨首创的,他增添了一种名叫“步进轮”的装置,后人称之为“莱布尼茨轮”。
步进轮是一个长圆柱体,9个齿依次分布于圆柱表面;旁边另有一个小齿轮可以沿着轴向移动,以便逐次与步进轮啮合。小齿轮每转动一圈,步进轮可根据它与小齿轮啮合的齿数,分别转动1/10圈、2/10圈……直到9/10圈,这样它就能够连续重复地做加减法。在转动手柄的过程中,这种重复的加减运算就转变成为乘除运算。
莱布尼茨乘法器Ⓞ
莱布尼茨的乘法器除了可以做四则运算,甚至还能够进行开方运算,其运算结果的最终长度可达16位,在当时是一种非常实用的机器。乘法器中的许多装置成为后来的技术标准,例如“莱布尼茨轮”。