主题：【原创】一台机械计算机 -- 艾义

首先感谢楼主的分享。我对机械计算机很感兴趣。大学计算机课上第一次听说的机械计算机，当时就特别好奇，很想把原理搞清楚。为了这个，还专门买了商务印书馆翻译的《十六十七科学技术史》和《十八世纪科学技术史》，抠里面机械计算机的段落。可惜人家写的太简单了，我左看右看还是搞不明白这东东的原理。

后来就一直对这个有兴趣，但是相关的资料很少。

补充点我知道的吧，一个是十九世纪的时候欧洲人还发明了差分机，这个用纸片打孔做控制，已经有点现代计算机的意思了。到了二十世纪初期，这种纸片控制的差分机功能已经很强大了。连三角函数什么的都能算，还有专门的自动画表机，能把计算结果画成表格。IBM公司在电脑发明之前就生产过这种机器，美国制造原子弹的时候还使用过。后来的诺贝尔奖得主费曼就领导一大堆小孩子用这个大机器计算。根据费曼自己的回忆，他们自发的行程了程序控制的想法，孩子们分成不同的组，每个组负责特定的流程，大大提高了工作效率。这方面的故事，在费曼著名的回忆录《Surly you are joking, Mr. Feynman》里面有记载。

第二个就是，我们在制造原子弹的时候，确实使用了机械计算机和计算尺。这个在邓稼先的传记《两弹元勋邓稼先》里面有明确的记载。书里面说当时的机械计算机是苏联产的，“西瓜大小，做乘法正着摇，做除法反着摇”。这个应该就是楼主和大家讨论的机械计算机，不是刚才说的那种高级差分机。这本书记载，当时科学院也确实有电子计算机，进口的还是自己研制的就不清楚了。当时的电子计算机就在计算所，但是不能由原子弹项目一家独享，他们上机是要排队的。所以很多时候要用机械计算机和计算尺帮忙。在十多年前拍摄的反映两弹一星工程的电视片《中国神火》中，真实再现了当时的原子弹研制者使用手摇计算机工作的场景。在后来的电影《横空出世》中，出现了科学家打算盘的镜头，这个大概就属于编剧的艺术创作。我个人到目前为止没看到过原子弹研制中大规模使用算盘的记载。

原子弹的研制过程中计算条件十分艰苦，这就迫使当时的科学家一方面花大力气精简算法，另一方面绞尽脑汁进行定性分析和数量级估计，以求在计算之前就对问题有很好的定性和半定量的把握。这对科学家的物理基础和感觉的要求很高。当时的领军人物彭桓武，邓稼先等等，都是这方面的高手。《两弹元勋邓稼先》中提到，邓的夫人许鹿希教授曾经问过邓，别人计算机算出的结果，你怎么能凭脑子就判断对不对呢？邓回答我通过数量级估计和物理上的定性把握，能画出一个圈子，他们的结果跑不出这个圈子。无独有偶，后来彭桓武先生接受采访时也曾经说过，“我就是负责检查计算机算的对不对的”。中科院院士贺闲土曾经有一次回忆在跟随彭先生从事两弹研制工作的时候，彭先生曾经说过，拿来一个方程，看到其中两个参数，如果是大小三比一的话，就把小的那个忽略掉。这样三下五除二，这个复杂的方程，就被简化成了一个能精确解的简单方程，然后查查书就知道结果了。这种结果不会很精确，但是物理上重要的东西和趋势都在里面了。

两弹的研制离不开大规模的数值计算。围绕数值计算也有很多动人的故事。除了前面讲的之外，还有一个著名的故事就是，在中苏蜜月时期，苏联专家曾经透露给我们一个原子弹的重要参数，但是后来我们自己的计算结果，却跟苏联人给的结果差的很远。为了保险起见，邓稼先，周光召等人带领大家在半年的时间里，反复改进算法，前后计算了六次，终于确认苏联人给的参数是错的。后来数学家华罗庚曾经说他们的计算是“集数学难题之大成”。在电视片《中国神火》中，这个故事被很真实的再现。我记得有一个镜头，邓稼先坐在一个球场上，跟钱三强说，我要是再算不出确定的结果，就要辞职了。钱三强说你们的计算量太大了，每次几万个网点，每个网点有好几个方程。可笑当时还上初中的我，竟然以为这里的方程，是一元二次方程的意思。。。。

到了研制氢弹的时候，我们的计算条件好像就改善了一些。氢弹的理论方案是于敏院士（当时还不是院士）提出的。方案提出之后，于敏率领手下人到上海进行计算，一行人马在机房打地铺，奋战多日，终于确认并完善了方案，史称“上海会战”。从这个记载上看，在研制氢弹的时候，我们的两弹元勋，应该是可以尽情使用电子计算机了吧。

小时候，我爸有一台，70年代，在一般单位，绝对的高科技，号称全新疆就三台。

我还记得我摇过这玩意儿。我只学会了算加减，乘除好像挺麻烦的。

还和它比过谁算的快，一两位数的加减法，我还真赢过。

除法、开方是怎么运算的

我父亲就用这台——布龙斯维加，我们叫“黑人头”。80年代后期，父亲看我喜欢，就送到首都打字机行花了几十元保养一新后，由所里作价2元买回家给我拆了玩。当初，拆装易如反掌，里面很多零件是镀蓝的，用了几十年还是崭新。现在密封后在床底下呢！

现找的，有关机械式计算机的发展。

中科院计算所的一个页子外链出处

把这段历史浓缩得很厉害，但是有最早的计算机的图片，帕斯卡和莱布尼兹的（都是搞数学的，又这么手巧，大牛啊）。

各种各样的机械计算机外链出处

台大收藏的两台日本制机械计算机，估计源于日据时期外链出处

一个收藏者的贴子，把机械计算机的沿革说了一下外链出处

这个需要注册，我把内容摘出来：

Artstudio收藏——布龙斯维加手摇机械计算机

起初只是觉得这个东西很特别，后来才知道，在电子计算机出现以前，就连制造原子弹都是用这个机器做计算的，而且制造这个东西的厂家是德国的，也是老牌公司，从这东西上，让我联想到德国的“迷”密码机，看来也只有这个机械狂人一般的国家能搞得出来了。下面是我找到的一些描述资料。

19世纪末到20世纪初，先后有一小一大的两类机械式计算机面世。小型的一种，是手摇式计算机，与莱布尼茨的乘法器类似，但扩展了许多功能。

1873年，美国人鲍德温（F.Baldwin）利用自己过去发明的齿数可变齿轮，设法制造出一种小型计算机样机，并立即申报了专利。两年后专利获得批准，鲍德温开始大量制造这种供个人使用的小机器。由于它工作时需要摇动手柄，被人称为“手摇式计算机”。

1878年，寄居俄国的瑞典工程师奥涅尔（W.Odhner）在欧洲也生产出类似的手摇式计算机,这是一种齿数可变的齿轮计算机。奥涅尔计算机的主要特点是，它利用齿数可变的齿轮，代替了莱布尼兹的阶梯形轴。其中，字轮与基数齿轮之间没有中间齿轮，数字直接刻在齿数可变齿轮上，置好的数在外壳窗口中显示出来。它是后来流行几十年的台式手摇计算机的前身。

19世纪末，奥涅尔与企业家合作，在俄国大批量生产这种机器。其他国家的许多公司也纷纷上马，根据奥涅尔计算机的原理生产计算机，其中最著名的是德国布龙斯维加公司，到1912年，该公司手摇式计算机年产量已达2万台，销往世界各地。

在19世纪80年代，各种机械计算机都采用键盘置数的办法。键盘式计算机在进行除法运算时，要注意听信号铃声，当减去除数的次数过头时，就会响铃，提醒操作都将多减的次数补回来。

1905年，德国人加门开始在键盘置数的计算机中，采用“比例杠杆原理”，计算机操作时噪声小，而且在作除法时不用去注意铃响了。这种计算机逐渐成为流传很广的一种机械计算机。

1936年荷兰飞利浦公司制造的一种二进制手摇机械式计算机。手摇式机械计算机由于结构简单，操作方便，曾经普遍使用，并延续了较长的时间

手摇式计算机后来发展成按键式，并且配上了马达，成为名副其实的电动计算机。鲍德温和奥涅尔计算机都属于台式机，在电子计算器发明前一直是办公室和家庭主要的计算装置。

比较先进的“电动机械式计算机”外链出处

也是需要注册的，我把图片贴出来