纳皮尔发明了对数,大家在高中肯定学过。大家应该记得这个符号:logN, 那个N不仅仅指代正整数,也指代纳皮尔名字中的N,表示对这位计算先驱的纪念。
后来,拉普拉斯说:对数的发明,以其节省劳力,而使天文学家的寿命增加一倍。伽利略说:给我空间、时间和对数,我就能创造宇宙。对数的本质是降维。
什么意思呢?对数可以把乘法除法转化为加法减法。类似的做法是非常普遍的,傅里叶级数,傅里叶变换,拉普拉斯变换,Z变换,都是如此,降维降级处理。
以常用的傅里叶变换为例,它把卷积运算降维为乘法运算,实现了积分向乘法的转换,使得计算复杂度大大降低,学过《信号与系统》的朋友,应该深有感悟。
再来看看由对数引出的滑尺计算,这个尺子是按照对数来制作的。很容易看出2*3=6,直接用尺子得到了结果,其背后的数学逻辑便是对数,log2 log3=log6, 所以2*3=6
那年国庆节,看了核潜艇之父黄旭华老先生获得了共和国勋章奖,在他的一个视频,有一把计算尺,在那个年代,就是靠类似的计算尺完成核潜艇计算的,挺不容易。
无论是算筹、算盘、纳皮尔筹还是滑尺,都需要人参与具体过程和计算细节。那么有没有这样的工具:输入3和4,让工具自动得到7呢?那就来看自动计算的工具吧。
二. 机械计算机
机械计算机时代是从17世纪初到19世纪末。契克卡德是德国人,他制作了一个计算钟,能实现简单自动计算,当时的工艺肯定没有下图这么精美,下图是后人做的复制品:
法国的帕斯卡,就是搞压强的那个物理学家。著名编程语言Pascal之名,正是取自帕斯卡,以纪念这位计算机先驱。帕斯卡制作了加法器,看着那些齿轮,真想去拧一拧: