顧名思義,納皮爾芯片是壹個叫納皮爾的人發明的計算芯片。
納皮爾作為蘇格蘭著名的數學家,並不太出名。想必大部分人都沒聽說過。但是,他發明的壹個數學概念,就是每個高中生都能掌握的著名對數。看來納皮爾並沒有把對數命名為納皮爾數。這壹波真是虧大了。
納皮爾出生在壹個地主家庭,但他並沒有像往常壹樣成為壹個傻兒子。他的父親不僅是地主、官員,還是蘇格蘭造幣廠的老板。16歲,生了小孩子。他媽也是個合適的官二代;後來這個無良家族還自創了壹個稱號——納皮爾勛爵,這波不虧...
作為壹個貴族,納皮爾從小就被家人私下教導。他沒上過小學。13歲時,他被送到聖安德魯斯大學。大學沒多久就輟學去了歐洲深造,但是沒有人知道他21歲回來之前學的什麽(沒錯,他21歲就完成了大學後的學習);24歲買了壹座城堡,在裏面住了幾十年。父親58歲去世後,我搬到父親的城堡,壹直住到67歲去世。除了顯赫的家世,納皮爾本人的生活真的沒有留下多少有趣的故事。
他似乎花了壹生的時間試圖在數學領域做出壹些貢獻,並在生命的最後三年名垂青史。
1614年,64歲的納皮爾出版了《奇妙對數表的描述》壹書,成為人類從上帝那裏獲得對數的標誌。後人把書中提到的壹種特殊對數稱為納皮爾對數:
PS:第壹次用Markdown寫公式挺好的。希望不會嚇跑和我壹樣害怕數學的讀者...
有了對數,乘除可以簡化為加減,大大減少了當時科學界的計算量。
無獨有偶,納皮爾的發明也旨在將乘法和除法等復雜運算降級為加法和減法。
1617,介紹納皮爾的專著Rabdologi?“[1]在愛丁堡出版,67歲的納皮爾瀟灑地離開了人世,給世界留下了除數字之外的第二份珍貴遺產。
納皮爾芯片由各種材料制成,如木材、金屬和紙板。英文叫納皮爾的骨頭。可能最早使用的是動物骨頭(不是納皮爾的骨頭),所以常被稱為納皮爾骨屑。因為形狀是小棍,所以也常被稱為納皮爾棍。
雖然是計算,但納皮爾在計算中是用“算盤”托住計算的。算盤左邊界自上而下標有1~9,對應每個計算芯片上的9個方塊。籌碼共有10種,籌碼上的方塊用0~9的乘積和左邊界的數字填充。簡而言之,這是壹張99的乘法表。
除了最上面的第壹個方塊,後面的八個方塊都是對角線,用來分隔十位數和個位數。這樣做是為了使用壹種稱為點陣乘法(或者更形象地稱為快門乘法)的算法。例如:
取被乘數6、7、8、5的四個籌碼,再看第八行:
以對角線為界,每壹位相加,超過9:
這是最簡單的乘法,除法的步驟稍微復雜壹點,開方計算比較復雜。還需要引入專門的新芯片,具體的算法在這裏意義不大。有興趣的朋友可以自己搬到維基娘。
《拉伯多洛吉》?”已被翻譯成多種語言(包括中文),納皮爾薯片風靡壹時。後來,出現了許多改進和變體,如將芯片制成可旋轉的圓柱體:
這種圓柱形的納皮爾芯片為後來的機械計算器的問題提供了靈感。許多機械計算的先驅,如德國的威廉·席卡德、意大利的蒂托·布拉提尼、英國的塞繆爾·莫蘭和法國的勒內·熱耶,都是基於納皮爾芯片建造了機械計算器。
在19世紀,為了便於閱讀,納皮爾幹脆被做成斜的:
1628引入中國後,也出現了各種本地化變形。比如清代數學家梅文鼎就把它改成了半圓而不是對角線: