說起人類歷史上的偉大發(fā)明，可以說數(shù)不勝數(shù)，像蒸汽火車就曾是人類在19世紀的主要交通工具，那個時候蒸汽火車就代表著時髦和進步，蒸汽火車開到哪里，就相當于人類的工業(yè)文明走到哪里！不過蒸汽火車在20世紀逐步被內(nèi)燃機車取代，而現(xiàn)在電力機車又取代了內(nèi)燃機車！

今天本文要討論的這個發(fā)明，就和當年的蒸汽火車一樣，曾經(jīng)是人類某個時期重要的發(fā)明，曾經(jīng)得到廣泛的應用，但是現(xiàn)在已被更先進的產(chǎn)品取代了，它就是電子計算器的前身機械計算器！

眾所周知，人類歷史上第一臺電子計算機是美國于1946年制作成功，這臺電子計算機采用真空電子管，重達30噸，耗能巨大，并且因為工作時發(fā)熱嚴重的原因，需要經(jīng)常停機休息！

像這樣的電子計算機，只有像美國這樣的土豪才用得起！實際上直到上世紀70年代，在集成電路出現(xiàn)之后，便攜式計算機才真正的在大眾中得到普及，那么問題來了，在這之前人們尤其是一些科研工程人員或者商業(yè)會計人員一般用什么來完成復雜的運算呢？

這時有些人會回答了：算盤啊！

的確，當時的中國其實主要確實是用算盤！

但當時的西方出現(xiàn)了，比中國的算盤好用的多的，持續(xù)了長達三個世紀的黑科技產(chǎn)品：

機械計算器！

上面兩張圖片都是二戰(zhàn)之后人們常用的機械計算器，也就是末代機械計算器，這種計算器比那種長方形的鐵飯盒大不了多少，已經(jīng)可以說已經(jīng)比較便于攜帶了！

但是人類發(fā)明的最早期的機械計算器與這種后期制品區(qū)別極大！

上圖就是人類歷史上第1臺真正意義上的機械計算器，全名為滾輪式加法器，也稱帕斯卡加法器！

這臺機器由1642年法國哲學家兼數(shù)學家布萊士.帕斯卡發(fā)明！

看到帕斯卡三個字，經(jīng)過九年義務教育并且特別優(yōu)秀的你，是不是感覺有點熟悉？

對了，這個帕斯卡就是我們在物理課上經(jīng)常遇到的壓強單位：帕斯卡！

說起這個帕斯卡，真正算得上是一個少年天才！他1642年出生在法國一位數(shù)學家家庭，他三歲喪母，由擔任著稅務官父親拉扯長大成人，很小他就顯示出對科學研究的興趣！

少年帕斯卡對他的父親可以說是一往情深，他每天都看著年邁的父親費力的計算稅率稅款，很想幫助做點事，可又怕父親不放心，于是這個未來的大科學家想到了為父親制作一臺可以計算稅款的機器，于是19歲那年，他發(fā)明了人類有史以來第1臺機械計算機！

人類歷史上第1臺有劃時代意義的機械計算機，竟是一個大孝子獻給老父親的禮物！

帕斯卡的計算機是一種由一系列齒輪組成的裝置，外形像一個長方盒子！需要用像兒童玩具那樣，用鑰匙旋地發(fā)條后才能轉(zhuǎn)動，并且只能做加法和減法！

這是一種利用了齒輪嚙合原理制作的十進制加法器，當齒輪旋轉(zhuǎn)一周，10個齒中最長的齒會和更高位的齒輪嚙合實現(xiàn)進位，同樣的道理反過來旋轉(zhuǎn)，則是減法計算。

帕斯卡是真正的天才，他在很多領域都有所建樹，后人在介紹他時說他是數(shù)學家、物理學家、哲學家、流體動力學家和概率的創(chuàng)始人，凡是學過物理的人都知道一個關于液體壓強性質(zhì)的“帕斯卡定律”，這個定律就是他的偉大發(fā)現(xiàn)并以他的名字命名的！

他甚至還是文學家，其文筆優(yōu)美的散文在法國曾經(jīng)極富盛名！可惜長期從事艱苦的研究損害了他的健康，1662年英年早逝，死時年僅39歲！

帕斯卡死后10年，一個人類科學史上比帕斯卡知名度還要高的牛人，德國人萊布尼茨，改進了帕斯卡的加法器，并最終成為了機械計算器的奠基人！

經(jīng)過九年義務教育并且特別優(yōu)秀的你，是不是看到萊布尼茨這個四個字是不是又是眼前一亮？

對了，這個萊布尼茨就是人類數(shù)學史上數(shù)得著的幾個大牛人之一，因為他和牛頓分別獨立發(fā)明了微積分！

不過這個萊布尼茨和牛頓有很大的區(qū)別，因為牛頓最善于“空想”，盡管這些空想十分的偉大和超前，但極少發(fā)明和制作實物！

但是這個萊布尼茨就非常善于發(fā)明和制作實體物件，像這個機械計算器就是他的發(fā)明之一！

萊布尼茨的改進，使機械計算器具備了乘法和除法功能，甚至能夠進行開方運算！

這種計算器是用手柄的轉(zhuǎn)動周數(shù)代表被乘的倍數(shù)，長軸不同位置對應齒數(shù)不同，可完成乘法的計算！

萊布尼茨對人類的另一個重大貢獻，就是于公元1700年從一位友人送給他的中國易圖（八卦）里受到啟發(fā)，悟出了二進制中的真諦！

雖然萊布尼茨的乘法器仍然采用十進制，但它率先為計算機的設計，系統(tǒng)提出了二進制的運算法則，為計算機的現(xiàn)代發(fā)展奠定了堅實的理論基礎！

萊布尼茲的機械計算器雖然好用，但是由于長軸太長不利于搬運，有些型號竟然重達幾十公斤，長度達到一米！后來經(jīng)過了100多年，直到1874年，鮑德溫和奧德納在前人的基礎之上用了可變齒數(shù)的齒輪，長長的計算軸才被縮短！

但是這時的計算器還是比較麻煩，其結(jié)果需要人用手工拿筆記在紙上！

不到10年，另一個牛人美國發(fā)明家菲爾特出現(xiàn)了，他將計算器和當時已經(jīng)出現(xiàn)的打字機結(jié)合，讓計算結(jié)果可以直接記錄到紙上！

后來又有人對菲爾特計算器進行了改進，加上電動馬達，結(jié)果出現(xiàn)了電動計算器，而以前的計算器稱之為手搖計算器！

再后來全鍵盤改為九鍵式！

上圖是全鍵盤，下圖是九鍵式！

機械計算器，終于完美了！

機械計算機在二戰(zhàn)期間的應用達到了頂峰，它們是構(gòu)成轟炸機投彈瞄準器的基礎，此外雷達發(fā)現(xiàn)飛機后計算飛機速度，以及艦船作戰(zhàn)時隨時調(diào)整艦炮仰角，都需要用到機械計算機！

機械計算機在電子計算機出現(xiàn)之后還使用了一段時間，主要是因為那時的電子計算機過于昂貴和笨重！但是后來的電子計算機的主要元器件，迅速由真空電子管到晶體管，最后發(fā)展到集成電路！

到了1970年代，使用集成電路的手持式電子計算機推出，這種電子計算機，已經(jīng)非常便宜和便于攜帶了，從此機械計算機逐漸消失，到1980年代徹底絕跡！

機械計算器，結(jié)構(gòu)復雜，一旦出現(xiàn)故障，維修十分麻煩，需要專業(yè)維修人員將其全部拆散，更換零件，重新組裝，再對整臺計算器進行檢驗，確保正常運行，并且常常每隔幾周都會出現(xiàn)一兩次，這也是機械計算機被徹底取代的原因！

盡管有這么多的毛病，但是機械計算器有一個非常大的好處，就是特別耐用，如果保養(yǎng)得當，可以使用上百年！這是現(xiàn)代的電子計算機不可比擬的！

盡管機械計算器已經(jīng)徹底退出了人類歷史的舞臺，但是因為其結(jié)構(gòu)之精妙，運行之復雜，體現(xiàn)了純機械物理運動之美，成為當今工業(yè)品收藏界的絕對寵兒！甚至很多絕版進入了國家博物館，成為許多國家的國寶級文物！