@ 2016.10.19 , 19:00
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诞生于纳粹集中营里的黑科技:科塔计算器

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上世纪60-70年代的美国人,如果关注《科学美国人》或者《新科学家》杂志,就会在一些期的广告页面看到科塔计算器——一种神奇的小东西,长得好像黑椒罐。不过这个东西价格可是逆天,然后据说可以计算加减乘除,精确到7、8位。更神奇的是,这个计算器完全是机械的。如果时间往前推,科塔计算器的历史比这个东西的构造还惊奇。

计算器现在已经简化到几乎没有物理体积了,而且速度和精度都与日俱增,不过有些上了年纪的人还是能回忆起第一代可靠的电子计算器出现的时候,是如何把人类从繁琐的简单计算解放出来的。科学家,工程师,会计,业务员等等,可以花更多时间去考虑真正重要的东西,并且还移除了操作失误的可能。

从17世纪四则运算方法确定下来后,很多辅助计算工具就层出不穷,比如算盘和计算尺。不过计算尺只能精确到2、3位小数;算盘虽然能做很多运算,不过操作复杂,需要很多培训。不过到了19世纪,精确简单的消费性计算器来到了很多计算者的桌面。不过这些计算器手动要时时刻刻摇动手柄,费力不说还贵,只有大公司能负担。另外这玩意儿还死重,“轻型机”都有整整15公斤。到了20世纪初,加入了很多新科技,比如多用途案件,马达驱动,自动加减乘除,但是离“便携便宜”还是差了整整三条街。

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然后天上掉下个科特·赫兹斯塔克。他在1920年代的是一个机械结计算器的推销员,经常在前奥匈帝国的银行公司里面买这些几十公斤东西,所以他就很了解这些东西先天的缺陷。要说这个科特卖计算机就买吧,他还很有抱负。他看到很多公司仅仅只是在原来就有的机械计算器平台上加入很多电子部件,使之更快或者更精确,主要是为了更贵。为了能拯救世界,科特决定要设计出来一种小到可以放进口袋的计算器,不论是工头,建筑师,海关官员或者工程师,直接能一只手操作,立刻知道相对精确的答案。10公斤是不行的,计算尺是不行的。

要说科塔没背景,那是绝对不可能的。科特是维也纳的“奥地利计算器”公司的继承人,这个公司是第一个山寨美国机械计算器的奥地利企业。生于1902年的科塔一直认为他能继承家里的企业,所以他不但受到了销售和管理的训练,还学习了机械设计和制造,方便他了解这些精密仪器是怎么生产的。这样一来,塔克不光是一腔热血想改变世界,对这个产业还是门儿清的。

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后来10年,科特一头扎进计算器的魔障。要缩小现有计算器的尺寸不简单,而且如何能比算盘更好用更,功能更多,还是很需要开脑洞的。当时的就算器之所以很重,是因为机械计算器是极端密集、极端精密的,密度和一块铁差不多了。除此之外,转盘和转轴等等计算器没办法缺失的部件也是工业级的金属车出来的。更加增加重量的原因是,数字的每个数位都是用自己的一套子系统和转盘,然后为了保证精度,8到10个数位子系统都是经常的。每次算减法的时候,还要加上一个特殊的系统来逆转之前所有的计算。种种局限导致机械继计算器在当时的形状下没法儿便携。

科塔智商高的地方在于,他一开始不纠结于计算器的内部机械构造,而是从外形开始设计。因为如果一直考虑内部,就会走入现在设计的死胡同,没有办法突破。他想到,如果是圆柱体,那么一只手就能掌握,案件和控制键在顶部和底部都能安装,侧边加上数字的选择器。最好能让用户选择,是把答案现实到顶部还是底部,更多样。

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不过他很快就遇到问题,按照原来的方法设计,无论如何也绕不过减法计算需要的另一套子系统。这问题困扰了他几年,直到1937年,科特才有突破。与其设计出能加减的机器,不如设计出只能做加法的,然后用一种加法组合算法算减法就好了。具体来说是这样的:要计算A-B,首先设置一个最高数,比如999。A+C=999,C可以在机械计算器上自动找到,然后用C+B=D。E+D=999,E就是A-B的答案。举个例子,计算872-218:872距离999是127,用127+218 = 345,345距离999是654,最终答案就是654。虽然在算法上饶了圈子,但是取消了第二套子系统,计算器的整体可以变的很小。

在整体尺寸上,科特为了能不用数字盘这种体型巨大且笨重还需要精密加工的东西,他设计了一个分步器,分步器上面有一列列的槽,用来表示不同的数字。差不多到这里科塔计算器的总体设计可以说完成了。1938年,科特申请了专利,还用塑料做了一些简单的样机来演示里面的内部构造。

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但是科特能做的工作也就这些。这年是1938年,3月的时候发生了奥德合并,纳粹德国一纸条约就把奥地利并入自己的领土。这对科特是一个大问题,因为他的父亲,原计算器厂掌柜,是犹太人,而纳粹又不允许犹太人掌握生意。为了保证自家厂,科特把厂长的位子给了他妈,一个奥地利新教徒,自己做了经理。

不过到了二战爆发,他的工厂被迅速征集生产军用精密仪器,计算器生意被迫中止。事情还没到最糟,1943年,科特被莫须有的罪名指控,送到了臭名昭著的Buchenwald集中营。这个集中营是主要的V2火箭生产基地,很多犹太还有外国工程师都被各种各样的罪名指控送到这里,有些还是冯·布劳恩亲自挑选的。这个集中营的环境非常恶劣,强劳力随时导致死亡,食物自然也是不够,而且驻军都是党卫军。

科特毕竟还是有能力的,他能通过各种方法增加机器效率,所以脏活累活就不用干了。不过之前是最大计算器厂的一把手,现在还在生产V2火箭的集中营,他还冒着被德国方面专家认出来的危险。有一次,科特被叫到去给几个德国工业头头演示自己修改的车床,他发现其中有个头头一直在看着他,他觉得大事不好。等参观完第四台机器,这个头头走到他面前,绕着他看了几圈,低声问道:“你是赫兹斯塔克?”科特回到:“是。”那个人说,我是瓦尔特。

顺带说一下,瓦尔特,就是那个做手枪的瓦尔特,二战时还做过机械计算器,所以和科特有过交流。瓦尔特接着在科特旁边的一台车床上留下一盒香烟,然后就走了。之后党卫军知道了科特在设计一个划时代的计算器,于是开放了科特的权限,让他能在集中营里继续研究计算器的制作,并且保证,事成之后,如果战争胜利,就可以把科特入籍成雅利安人。

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能不能成雅利安籍先不说,党卫军的保证一直很飘忽,不过毕竟身负重任,暂时还死不了。科特也卖力,在战争后期一直在图纸上改进他的设计。1945年后,他在魏玛金属工厂制造出了三个样机。为了防止这种仪器落入进军的苏联人手中,他把三个仪器拆散,藏在行李箱里,然后贿赂一个火车司机把他带回了奥地利。

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最终量产型的科塔计算器被誉为“胡椒罐”或者“数学手雷”,因为这两个东西也是一手握住,一手操控的。科塔计算器的侧边是一系列滑钮,用来设置输入数字,位于顶部的数字盘显示计算结果。计算过程是这样的:拉动上边的环,把输入清零,输入第一个数字后,转动手柄,把第一个数字放入内置内存,然后输入第二个数字,再转动手柄,顶部就显示答案了。

减法计算前半部和加法一样,清零,输入,转动,再输入,之后把手柄往上拉动,再转一圈,就出来结果了。乘法比较累,输入被乘数,然后转动手柄,手柄转动的圈数就是相乘的数字。如果乘数数字很大,有一个滑钮来增加数位。除法就比较麻烦了,小编也不知道。想想这些机械的东西能不用电池还计算7、8位的数字,也是很惊奇的。

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1949年,科塔计算器正式进入全球市场,售价125美元,主要通过邮购。一出现,科塔计算器就在工程师,会计,技术员之间中流传。在20年来一共有15万台科塔计算器被制造出来。这种计算器看起来很简单,不过异常坚固耐用,大部分维修报告都是由于用户好奇把计算器拆开,结果装不回去了。

相信各位看官到现在也知道这些机械计算器的结局是什么了。科塔计算器专利在1966年被卖给瑞士公司希尔提,希尔提在1972年结束了科塔计算器的生产,因为早期的电子计算器已经在市场上了。不过介于科塔计算器之前的名声,到现在为止还是有很多科塔的死忠粉,他们都成立了自己的流行文化。二手的计算器在美国有些地方可以卖1900美元,有一些发布手册教大家怎么拆装计算器,也有一些技术宅用3D建模重现了科塔计算器的运作,比如这个YACS

电子技术的发展使机械计算器早早夭折,连科特创始人都说科塔计算器还有99%的潜力没有开发。现对于电子计算器的简便,机械计算器所承载的工程设计和精密制造今天也许很难被人充分理解。过去的计算器,融汇的是工程师们的智慧和制表师的精巧,就算不能用,放在那里也是一座实在的纪念。科塔计算器代表的不但是机械结构的顶端,更是说明在人类最黑暗的时刻,人们对于机械的共同尊重也能制造出这如此的珍宝。

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本文译自 Atlas,由译者 小鱼儿 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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  1. 我解我题
    @1 year ago
    3286098

    这个,太牛逼了!

  2. 扬帆大海
    @1 year ago
    3286001

    @sherlock: 这东西用起来其实也不是很方便,各种计算步骤需要一段时间熟练,(反正我是用模拟器研究了好久)不过确实是够小,起码哼随身带,其他的计算器虽然可以无难度上手,但是重的不行。

  3. 3285925

    不是叫库塔吗?

  4. sherlock
    @1 year ago
    3285894

    @嘿咻丸: 算盘只是方便记录而已,还是需要自己记口诀,自己用脑计算,相当于可以反复擦写的草纸完全没有自动计算的动能。和这个根本两码事。

    [16] XX [6] 回复 [0]
  5. 嘿咻丸
    @1 year ago
    3285835

    还是算盘更加简洁

    [3] XX [12] 回复 [0]
  6. 3285831

    各位听说过叫算盘的东西吗?

    [6] XX [16] 回复 [0]
  7. 粪海蛆王
    @1 year ago
    3285754

    @五爷: 开拖拉机试试

  8. 3285703

    @游客: 严格地说是列支敦士登的工艺,因为产品是在那里生产的。

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