人类历史上最伟大的发明之一：机械计算器，精密机械巅峰之作

说起人类历史上的伟大发明，可以说数不胜数，像蒸汽火车就曾是人类在19世纪的主要交通工具，那个时候蒸汽火车就代表着时髦和进步，蒸汽火车开到哪里，就相当于人类的工业文明走到哪里！不过蒸汽火车在20世纪逐步被内燃机车取代，而现在电力机车又取代了内燃机车！

今天本文要讨论的这个发明，就和当年的蒸汽火车一样，曾经是人类某个时期重要的发明，曾经得到广泛的应用，但是现在已被更先进的产品取代了，它就是电子计算器的前身机械计算器！

众所周知，人类历史上第一台电子计算机是美国于1946年制作成功，这台电子计算机采用真空电子管，重达30吨，耗能巨大，并且因为工作时发热严重的原因，需要经常停机休息！

像这样的电子计算机，只有像美国这样的土豪才用得起！实际上直到上世纪70年代，在集成电路出现之后，便携式计算机才真正的在大众中得到普及，那么问题来了，在这之前人们尤其是一些科研工程人员或者商业会计人员一般用什么来完成复杂的运算呢？

这时有些人会回答了：算盘啊！

的确，当时的中国其实主要确实是用算盘！

但当时的西方出现了，比中国的算盘好用的多的，持续了长达三个世纪的黑科技产品：

机械计算器！

上面两张图片都是二战之后人们常用的机械计算器，也就是末代机械计算器，这种计算器比那种长方形的铁饭盒大不了多少，已经可以说已经比较便于携带了！

但是人类发明的最早期的机械计算器与这种后期制品区别极大！

上图就是人类历史上第1台真正意义上的机械计算器，全名为滚轮式加法器，也称帕斯卡加法器！

这台机器由1642年法国哲学家兼数学家布莱士.帕斯卡发明！

看到帕斯卡三个字，经过九年义务教育并且特别优秀的你，是不是感觉有点熟悉？

对了，这个帕斯卡就是我们在物理课上经常遇到的压强单位：帕斯卡！

说起这个帕斯卡，真正算得上是一个少年天才！他1642年出生在法国一位数学家家庭，他三岁丧母，由担任着税务官父亲拉扯长大成人，很小他就显示出对科学研究的兴趣！

少年帕斯卡对他的父亲可以说是一往情深，他每天都看着年迈的父亲费力的计算税率税款，很想帮助做点事，可又怕父亲不放心，于是这个未来的大科学家想到了为父亲制作一台可以计算税款的机器，于是19岁那年，他发明了人类有史以来第1台机械计算机！

人类历史上第1台有划时代意义的机械计算机，竟是一个大孝子献给老父亲的礼物！

帕斯卡的计算机是一种由一系列齿轮组成的装置，外形像一个长方盒子！需要用像儿童玩具那样，用钥匙旋地发条后才能转动，并且只能做加法和减法！

这是一种利用了齿轮啮合原理制作的十进制加法器，当齿轮旋转一周，10个齿中最长的齿会和更高位的齿轮啮合实现进位，同样的道理反过来旋转，则是减法计算。

帕斯卡是真正的天才，他在很多领域都有所建树，后人在介绍他时说他是数学家、物理学家、哲学家、流体动力学家和概率的创始人，凡是学过物理的人都知道一个关于液体压强性质的“帕斯卡定律”，这个定律就是他的伟大发现并以他的名字命名的！

他甚至还是文学家，其文笔优美的散文在法国曾经极富盛名！可惜长期从事艰苦的研究损害了他的健康，1662年英年早逝，死时年仅39岁！

帕斯卡死后10年，一个人类科学史上比帕斯卡知名度还要高的牛人，德国人莱布尼茨，改进了帕斯卡的加法器，并最终成为了机械计算器的奠基人！

经过九年义务教育并且特别优秀的你，是不是看到莱布尼茨这个四个字是不是又是眼前一亮？

对了，这个莱布尼茨就是人类数学史上数得着的几个大牛人之一，因为他和牛顿分别独立发明了微积分！

不过这个莱布尼茨和牛顿有很大的区别，因为牛顿最善于“空想”，尽管这些空想十分的伟大和超前，但极少发明和制作实物！

但是这个莱布尼茨就非常善于发明和制作实体物件，像这个机械计算器就是他的发明之一！

莱布尼茨的改进，使机械计算器具备了乘法和除法功能，甚至能够进行开方运算！

这种计算器是用手柄的转动周数代表被乘的倍数，长轴不同位置对应齿数不同，可完成乘法的计算！

莱布尼茨对人类的另一个重大贡献，就是于公元1700年从一位友人送给他的中国易图（八卦）里受到启发，悟出了二进制中的真谛！

虽然莱布尼茨的乘法器仍然采用十进制，但它率先为计算机的设计，系统提出了二进制的运算法则，为计算机的现代发展奠定了坚实的理论基础！

莱布尼兹的机械计算器虽然好用，但是由于长轴太长不利于搬运，有些型号竟然重达几十公斤，长度达到一米！后来经过了100多年，直到1874年，鲍德温和奥德纳在前人的基础之上用了可变齿数的齿轮，长长的计算轴才被缩短！

但是这时的计算器还是比较麻烦，其结果需要人用手工拿笔记在纸上！

不到10年，另一个牛人美国发明家菲尔特出现了，他将计算器和当时已经出现的打字机结合，让计算结果可以直接记录到纸上！

后来又有人对菲尔特计算器进行了改进，加上电动马达，结果出现了电动计算器，而以前的计算器称之为手摇计算器！

再后来全键盘改为九键式！

上图是全键盘，下图是九键式！

机械计算器，终于完美了！

机械计算机在二战期间的应用达到了顶峰，它们是构成轰炸机投弹瞄准器的基础，此外雷达发现飞机后计算飞机速度，以及舰船作战时随时调整舰炮仰角，都需要用到机械计算机！

机械计算机在电子计算机出现之后还使用了一段时间，主要是因为那时的电子计算机过于昂贵和笨重！但是后来的电子计算机的主要元器件，迅速由真空电子管到晶体管，最后发展到集成电路！

到了1970年代，使用集成电路的手持式电子计算机推出，这种电子计算机，已经非常便宜和便于携带了，从此机械计算机逐渐消失，到1980年代彻底绝迹！

机械计算器，结构复杂，一旦出现故障，维修十分麻烦，需要专业维修人员将其全部拆散，更换零件，重新组装，再对整台计算器进行检验，确保正常运行，并且常常每隔几周都会出现一两次，这也是机械计算机被彻底取代的原因！

尽管有这么多的毛病，但是机械计算器有一个非常大的好处，就是特别耐用，如果保养得当，可以使用上百年！这是现代的电子计算机不可比拟的！

尽管机械计算器已经彻底退出了人类历史的舞台，但是因为其结构之精妙，运行之复杂，体现了纯机械物理运动之美，成为当今工业品收藏界的绝对宠儿！甚至很多绝版进入了国家博物馆，成为许多国家的国宝级文物！