對(duì)數(shù)計(jì)算尺

時(shí)間：2024-01-21 22:40:01 | 來源：信息時(shí)代

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對(duì)數(shù)計(jì)算尺：
本世紀(jì) 70 年代前，廣大的工程技術(shù)人員幾乎人人都有一把模樣奇特、精致美觀的“尺”。這把奇妙的“尺”既不用來繪圖，也不用來測(cè)量長(zhǎng)度，而
是用作計(jì)算，這就是計(jì)算尺。利用計(jì)算尺可以方便地進(jìn)行乘除、乘方、開方及有關(guān)三角函數(shù)的運(yùn)算。在電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以前的百余年里，它一直是工程師們的忠實(shí)助手。
這種計(jì)算尺是利用對(duì)數(shù)原理制成的，全稱應(yīng)該是對(duì)數(shù)計(jì)算尺。下面，讓我們介紹一下它是如何發(fā)明的。
對(duì)數(shù)的創(chuàng)始人是英國(guó)著名的數(shù)學(xué)家耐皮爾。
1550 年，耐皮爾出生在背山面海、景色秀麗的蘇格蘭愛丁堡。孩提時(shí)代的耐皮爾興趣廣泛、勤學(xué)好問、聰慧過人。他酷愛閱讀自然科學(xué)方面的書，對(duì)數(shù)學(xué)的探求精神尤為突出。9 歲時(shí)，父親常給他做航海方面的計(jì)算題，培養(yǎng)他的運(yùn)算能力和靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。1563 年，耐皮爾剛滿 13 歲，就以優(yōu)異的成績(jī)讀完中學(xué)全部課程，直接進(jìn)入著名的圣安得魯斯大學(xué)學(xué)習(xí)。17 歲那年，他以優(yōu)等畢業(yè)生的資格被推薦派往歐洲大陸留學(xué)深造。
回國(guó)后耐皮爾致力于航海學(xué)和天文學(xué)方面的研究。在多年的工作中，他發(fā)現(xiàn)了對(duì)航海十分有用的球面耐皮爾比擬式，發(fā)明了作乘除運(yùn)算的耐皮爾算籌。
耐皮爾一生與數(shù)字打交道，深深地感到計(jì)算是一項(xiàng)十分艱巨而繁難的工作，迫切需要找到一種能夠簡(jiǎn)化運(yùn)算的手段。經(jīng)過數(shù) 10 年不懈努力，已進(jìn)入晚年的耐皮爾終于在 1614 年創(chuàng)立了對(duì)數(shù)理論，對(duì)人類做出了巨大的貢獻(xiàn)。在他之后，英國(guó)數(shù)學(xué)家布里格斯對(duì)耐皮爾的對(duì)數(shù)進(jìn)行了深入的研究，最終在 1624 年將它轉(zhuǎn)換成實(shí)用價(jià)值很高的常用對(duì)數(shù)，并重新制作了常用對(duì)數(shù)表。
利用對(duì)數(shù)，可以將乘方、開方運(yùn)算化為乘除運(yùn)算，將乘除運(yùn)算化為加減運(yùn)算，這就大大地減輕了廣大科技工作者的負(fù)擔(dān)。從一定意義上講，對(duì)數(shù)延長(zhǎng)了他們的生命。伽利略曾經(jīng)說過：“給我空間、時(shí)間和對(duì)數(shù)，我就可以創(chuàng)造出一個(gè)宇宙?！?br /> 對(duì)數(shù)能夠簡(jiǎn)化運(yùn)算，但有一個(gè)缺點(diǎn)，就是必須經(jīng)常查閱對(duì)數(shù)表。如何克服這一不足之處，使運(yùn)算更為快捷呢？許多科學(xué)家又為此付出了艱辛的勞動(dòng)。
英國(guó)科學(xué)家 E·岡特首先在這方面取得了突破。他在 1620 年利用對(duì)數(shù)制作出世界上第一把能進(jìn)行乘除等運(yùn)算的計(jì)算尺。
計(jì)算尺是如何進(jìn)行計(jì)算的呢？讓我們先看一個(gè)最簡(jiǎn)單的，能算加減法的“計(jì)算尺”的“工作原理”吧！取兩根刻度一樣的學(xué)生用尺。如果要計(jì)算 2 ＋3＝？只需將一根尺上的 0 對(duì)準(zhǔn)另一尺的 2，這時(shí)這根尺的 3 在另一根尺上所對(duì)的刻度就是答案。
岡特的計(jì)算尺也由兩根尺構(gòu)成，只是它們上面的刻度是按照對(duì)數(shù)規(guī)律刻制而成的。1 與 2 之間的間隔最大，2 與 3 之間的間隔長(zhǎng)度要小一些，越往后間隔越小。現(xiàn)在我們要計(jì)算 2×3＝？只需將一根尺的 1 對(duì)準(zhǔn)另一尺的 2，這根尺上的 3 在另一尺上所對(duì)的刻度就是答案。大家對(duì)此可能會(huì)感到驚奇，明明是兩個(gè)長(zhǎng)度相加，似乎該是求和，怎么會(huì)像變魔術(shù)似的變成了求積呢？原來，它的奧妙之處正是利用了對(duì)數(shù)的特性——將乘除運(yùn)算簡(jiǎn)化為加減運(yùn)算。
自從岡特制成第一根對(duì)數(shù)計(jì)算尺以后，計(jì)算尺又經(jīng)歷了許多改進(jìn)，隨著社會(huì)實(shí)踐的需要和工藝的革新，人們還研制出一些能用于水文、地質(zhì)、土木工程等方面的專用計(jì)算尺。利用計(jì)算尺大大地減輕了工程技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在精度要求不很高的場(chǎng)合，它幾乎取代了人們的手工乘除運(yùn)算，帶來了很大的方便，直到本世紀(jì) 80 年代初才逐漸被使用更方便、運(yùn)算速度更快、精
度更高的電子計(jì)算器所取代。