第四百零九章 旋转的魅力
洛阳皇宫,处理完政务的宇文温闲来无事,便于书房摆弄起一个装置,这装置方方正正,宛若寻常梳妆盒大小,正面有几个小窗口,还有一排旋钮,侧面则有一个摇把。
前不久,宇文温北巡归来,没有回长安,而是东出潼关到洛阳,准备和家人在这里待到明年春暖花开再西返。
洛阳皇宫不能总是空着,而宇文温没有太多行宫,所以隔一段时间就要在长安、洛阳两地轮换住一下,算是调整心情,顺便节省开支。
他在两京之间走动,不仅家眷跟着,文武百官也得跟着,这本身就会产生大量费用,但比起关东物资输入关中的巨额运输成本,这就算不上什么了。
虽然如今有了火轮船,有了水陆转运避开砥柱之险的轨道,海量物资西运的“物流成本”依旧不小,这就是现实。
当宇文温带着文武百官在洛阳暂居时,自关东汇集的海量物资,只需要运抵洛阳即可,省去了不少运输成本,所以,他时不时到洛阳居住,是个省钱的办法。
当然,这和历史上唐朝皇帝因为关中人口超负荷导致粮食短缺、不得不带着文武百官到洛阳“就食”不一样。
宇文温专心致志操作着那装置,宛若孩童把玩一件宝贝玩具,爱不释手,一旁帮着整理书籍、奏章的萧九娘和尉迟明月见状觉得奇怪。
她们觉得宇文温成日摆弄的这些装置,大多稀奇古怪,好像从来没见实用过,所以都不知道意义何在。
不过宇文温如今拿在手中的装置,大有来头,名为“手摇式机械加减计算器”,可以进行加减法的计算,计算时需要使用者摇动摇把。
此刻,宇文温就时不时摇那摇把,盒子正面上的小窗口不停有数字出现。
这些数字,是“西阳数学”的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,共十个。尉迟明月在一旁看了看,发现这计算器果然有些实用价值。
如果,在频繁进行大量累加、累减的计算作时,用这种计算器计算,比用算盘算数省力。
因为累加、累减实际上是重复计算,计算规则不变,仿佛打铁一般,只要不停的锻打就行。
既然锻打铁器可以用机械替代人力,那么累加、累减有机械装置帮忙,人就不需要反复的拨算盘珠子。
对于尉迟明月的看法,宇文温很认同:“没错,税吏们在收税时,需要进行大量繁杂却重复的累加或者累减,虽然用算筹和算盘也行,但有了计算器,能够提高效率。”
“打算盘,噼里啪啦的十分爽快,可大量繁杂又重复的加减计算,其计算量依旧会让人疲惫,有了加减计算器,替代手指拨算盘,计算速度就上来了。”
“当然,这种计算器的适用场合,目前主要就是税收计税,其他大部分行业,目前来说算盘足矣。”
萧九娘对这种神奇的计算器十分感兴趣,问起其中奥妙,宇文温便让两人坐在身边,开始进行“科普”:“这计算器的运作原理,其实和钟表差不多,靠着旋转的齿轮来实现。”
“一个十齿齿轮,代表着十个数字,齿轮转一圈,拨动另一个齿轮进一位,即为十进制。”
“第一个齿轮代表着个位,第二个齿轮代表着十位,第三个齿轮代表百位,以此类推。”
听到这里,萧九娘问:“可是,齿轮转起来,如何实现转一圈,拨动另一个齿轮动一下?”
“道理很简单,却又不简单。”宇文温提笔在纸上画起来,“一开始,谁也想不出如何实现这个转动、进位,后来嘛,你们看看这个齿轮。”
纸上,宇文温画了一个十齿齿轮,这个齿轮有一个齿略长,旋转一圈后,凸出的长齿刚好拨动相邻的另一个齿轮。
这就代表着“进一位”,萧九娘和尉迟明月看了恍然大悟。
宇文温继续说:“正转累加,反转累减,结构就是这么简单,还有另外一种组合,那就是同轴单齿,原理是一样的,当然,实际应用时会复杂一些。”
“如今,车床、镗床、明轮等旋转加工机械用的转速测量器,靠的就是这个原理来计数,当然,计算行驶里程的里程表,也是靠着记录车轮的转动圈数来实现的。”
“同理,风速表,各种流量计,也是这个结构。”
见着尉迟明月举手,宇文温问:“明月有何疑问?”
“这个计算器,若计算....”尉迟明月提笔在纸上写了个数字,“若计算99999+1,那么就要转动....五...六个代表不同位数的齿轮...摇那摇把要多大力气?”
“会不会因为用力过大,导致这些齿轮被摇坏了?”
尉迟明月管账管了那么多年,经常进行大数字计算,所以对于这种计算十分敏感。
宇文温闻言一愣,看着尉迟明月,赞许的点点头:“明月说得没错,这就是计算器在实际使用时会遇到的问题,如果单纯靠累计进位,计算大额数字时,摇起来吃力不说,万一动作太大,齿轮组崩坏都有可能。”
“所以,需要一个特别的‘擒纵器’,按需要,‘擒纵’各个位数的齿轮,临时构成结构简单的齿轮组进行进位,即省力,又保护齿轮。”
“这个擒纵器原理有些复杂,为夫画不出来,但你们若是看了结构运转,会发现这擒纵器的结构也复杂不到哪里去,但是...”
“这看起来简单的结构,历经二十多年,才由一个钟表匠实现,而采用了这种擒纵器,会导致齿轮组无法反转,也就是只能加不能减,一个问题解决了,却引发新问题。”
“对此,许多工匠的解决思路,是设计更巧妙的装置来切换齿轮组的旋转方向,却引发更多的新问题。”
“工程设计,结构越复杂,出错的几率就越大,可结构越简单,设计的难度就越大。”
“这个问题,工匠们绞尽脑汁都解决不了,后来是一位精于计算的天文学者,巧妙解决了这个问题,你们猜猜,他想出的是什么办法?”
尉迟明月和萧九娘是今天才知道有加减计算器这种装置,所以怎么可能知道那个天文学者是如何解决问题的。
但萧九娘从“精于计算”这四个字里,大概猜出个端倪:“莫非,是改变计算规则?”
“没错。”宇文温点点头,对于萧九娘的思维敏捷表示佩服,“不是大幅增加新结构,而是增加了一个计算规则,原理简单,但解释起来很麻烦,为夫就不多说了。”
“无数人的心血,二十多年光阴,才有了今日这加减计算器的问世,可真是得来不易。”
宇文温摩挲着加减计算器,仿佛摩挲的是一个宝贝,感慨着:
“虽然,目前只有加减计算器,距离实现加减乘除四则计算器还很远,但是,旋转的齿轮组,让精于机械结构的工匠和精于理论计算的学者联系在一起,这样的组合,威力是无穷的。”
“旋转的竹蜻蜓能飞起来,旋转的水车、风车能提水、推动石磨,推动旋转的传动轴能够带动机器,旋转的明轮能够带动船只前进。”
“旋转,可以实现许多匪夷所思的事情,旋转的魅力,真的让人欲罢不能,碧如这个....”
宇文温摆出一个模型,萧九娘和尉迟明月看了,发现是夫君经常鼓吹的“船舶螺旋桨推进器”。
宇文温摇动手柄,以人力驱动让那螺旋桨旋转起来:“当船舶螺旋桨真的旋转起来时,世界,就会变得愈发不一样了。”
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前不久,宇文温北巡归来,没有回长安,而是东出潼关到洛阳,准备和家人在这里待到明年春暖花开再西返。
洛阳皇宫不能总是空着,而宇文温没有太多行宫,所以隔一段时间就要在长安、洛阳两地轮换住一下,算是调整心情,顺便节省开支。
他在两京之间走动,不仅家眷跟着,文武百官也得跟着,这本身就会产生大量费用,但比起关东物资输入关中的巨额运输成本,这就算不上什么了。
虽然如今有了火轮船,有了水陆转运避开砥柱之险的轨道,海量物资西运的“物流成本”依旧不小,这就是现实。
当宇文温带着文武百官在洛阳暂居时,自关东汇集的海量物资,只需要运抵洛阳即可,省去了不少运输成本,所以,他时不时到洛阳居住,是个省钱的办法。
当然,这和历史上唐朝皇帝因为关中人口超负荷导致粮食短缺、不得不带着文武百官到洛阳“就食”不一样。
宇文温专心致志操作着那装置,宛若孩童把玩一件宝贝玩具,爱不释手,一旁帮着整理书籍、奏章的萧九娘和尉迟明月见状觉得奇怪。
她们觉得宇文温成日摆弄的这些装置,大多稀奇古怪,好像从来没见实用过,所以都不知道意义何在。
不过宇文温如今拿在手中的装置,大有来头,名为“手摇式机械加减计算器”,可以进行加减法的计算,计算时需要使用者摇动摇把。
此刻,宇文温就时不时摇那摇把,盒子正面上的小窗口不停有数字出现。
这些数字,是“西阳数学”的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,共十个。尉迟明月在一旁看了看,发现这计算器果然有些实用价值。
如果,在频繁进行大量累加、累减的计算作时,用这种计算器计算,比用算盘算数省力。
因为累加、累减实际上是重复计算,计算规则不变,仿佛打铁一般,只要不停的锻打就行。
既然锻打铁器可以用机械替代人力,那么累加、累减有机械装置帮忙,人就不需要反复的拨算盘珠子。
对于尉迟明月的看法,宇文温很认同:“没错,税吏们在收税时,需要进行大量繁杂却重复的累加或者累减,虽然用算筹和算盘也行,但有了计算器,能够提高效率。”
“打算盘,噼里啪啦的十分爽快,可大量繁杂又重复的加减计算,其计算量依旧会让人疲惫,有了加减计算器,替代手指拨算盘,计算速度就上来了。”
“当然,这种计算器的适用场合,目前主要就是税收计税,其他大部分行业,目前来说算盘足矣。”
萧九娘对这种神奇的计算器十分感兴趣,问起其中奥妙,宇文温便让两人坐在身边,开始进行“科普”:“这计算器的运作原理,其实和钟表差不多,靠着旋转的齿轮来实现。”
“一个十齿齿轮,代表着十个数字,齿轮转一圈,拨动另一个齿轮进一位,即为十进制。”
“第一个齿轮代表着个位,第二个齿轮代表着十位,第三个齿轮代表百位,以此类推。”
听到这里,萧九娘问:“可是,齿轮转起来,如何实现转一圈,拨动另一个齿轮动一下?”
“道理很简单,却又不简单。”宇文温提笔在纸上画起来,“一开始,谁也想不出如何实现这个转动、进位,后来嘛,你们看看这个齿轮。”
纸上,宇文温画了一个十齿齿轮,这个齿轮有一个齿略长,旋转一圈后,凸出的长齿刚好拨动相邻的另一个齿轮。
这就代表着“进一位”,萧九娘和尉迟明月看了恍然大悟。
宇文温继续说:“正转累加,反转累减,结构就是这么简单,还有另外一种组合,那就是同轴单齿,原理是一样的,当然,实际应用时会复杂一些。”
“如今,车床、镗床、明轮等旋转加工机械用的转速测量器,靠的就是这个原理来计数,当然,计算行驶里程的里程表,也是靠着记录车轮的转动圈数来实现的。”
“同理,风速表,各种流量计,也是这个结构。”
见着尉迟明月举手,宇文温问:“明月有何疑问?”
“这个计算器,若计算....”尉迟明月提笔在纸上写了个数字,“若计算99999+1,那么就要转动....五...六个代表不同位数的齿轮...摇那摇把要多大力气?”
“会不会因为用力过大,导致这些齿轮被摇坏了?”
尉迟明月管账管了那么多年,经常进行大数字计算,所以对于这种计算十分敏感。
宇文温闻言一愣,看着尉迟明月,赞许的点点头:“明月说得没错,这就是计算器在实际使用时会遇到的问题,如果单纯靠累计进位,计算大额数字时,摇起来吃力不说,万一动作太大,齿轮组崩坏都有可能。”
“所以,需要一个特别的‘擒纵器’,按需要,‘擒纵’各个位数的齿轮,临时构成结构简单的齿轮组进行进位,即省力,又保护齿轮。”
“这个擒纵器原理有些复杂,为夫画不出来,但你们若是看了结构运转,会发现这擒纵器的结构也复杂不到哪里去,但是...”
“这看起来简单的结构,历经二十多年,才由一个钟表匠实现,而采用了这种擒纵器,会导致齿轮组无法反转,也就是只能加不能减,一个问题解决了,却引发新问题。”
“对此,许多工匠的解决思路,是设计更巧妙的装置来切换齿轮组的旋转方向,却引发更多的新问题。”
“工程设计,结构越复杂,出错的几率就越大,可结构越简单,设计的难度就越大。”
“这个问题,工匠们绞尽脑汁都解决不了,后来是一位精于计算的天文学者,巧妙解决了这个问题,你们猜猜,他想出的是什么办法?”
尉迟明月和萧九娘是今天才知道有加减计算器这种装置,所以怎么可能知道那个天文学者是如何解决问题的。
但萧九娘从“精于计算”这四个字里,大概猜出个端倪:“莫非,是改变计算规则?”
“没错。”宇文温点点头,对于萧九娘的思维敏捷表示佩服,“不是大幅增加新结构,而是增加了一个计算规则,原理简单,但解释起来很麻烦,为夫就不多说了。”
“无数人的心血,二十多年光阴,才有了今日这加减计算器的问世,可真是得来不易。”
宇文温摩挲着加减计算器,仿佛摩挲的是一个宝贝,感慨着:
“虽然,目前只有加减计算器,距离实现加减乘除四则计算器还很远,但是,旋转的齿轮组,让精于机械结构的工匠和精于理论计算的学者联系在一起,这样的组合,威力是无穷的。”
“旋转的竹蜻蜓能飞起来,旋转的水车、风车能提水、推动石磨,推动旋转的传动轴能够带动机器,旋转的明轮能够带动船只前进。”
“旋转,可以实现许多匪夷所思的事情,旋转的魅力,真的让人欲罢不能,碧如这个....”
宇文温摆出一个模型,萧九娘和尉迟明月看了,发现是夫君经常鼓吹的“船舶螺旋桨推进器”。
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