大话计算机的源头:织布机和八卦
看到这个题目,很多人一定不相信自己的眼睛,脑海中蹦出两个单词:NO WAY。的确,现代计算机的诞生,宣告了信息时代的到来。我们的身边也早已被纷繁多彩的信息数字产品包围,什么计算机呀,手机呀,电视呀,还是IPHONE,等等等等。那现代计算机和那个织布机、八卦能有毛关系?那些东西还不是用来织布和算命的吗?呵呵,且听我细细道来。
一般认为,第一台现代电子计算机是ENIAC,诞生在1946年美国的宾夕法尼亚大学。但现代计算机的历史绝不是从这时才开始的。在此之前已经存在一大堆理论储备或先驱。如维纳的控制论,阿坦那索夫的ABC,香家的信息论, “图灵机”,制表机,布尔函数,巴比奇的分析机……再接着往前追溯,我们的第一个主角织布机就闪亮登场了。
此君全名“雅卡尔织布机”。19世纪早期法国里昂是世界闻名的丝织之都,那里出产的绸锦缎图案绚丽,精美绝伦。但美丽的背后,却是织工们使用老式手工提花机,辛辛苦苦地将一根根丝线提起、放下。终于,一个叫雅卡尔的英雄带着它的最新发明诞生了。他的织布机革命性地用预先打孔的卡片来控制织物的编织式样,速度比老式手工提花机快了25倍。法国皇帝拿破仑龙颜大悦,特别嘉奖了这位发明英雄,还允许他收取专利费!
有人又问了,这确实是世界织布史上的里程碑,那怎么和计算机扯上关系了。别急,这是连雅卡尔这个发明者都意想不到的。正是他革命性地运用了打孔卡控制机器,立刻就被许多敏锐的科学家察觉。他们觉得,打孔卡不仅仅只能用来织布,而且打开了一扇信息控制的大门。
很快地,英国著名的计算机先驱巴比奇于1836年制造了一台机械计算机,正是利用了雅卡尔打孔卡片的原理为这台计算机编程。这位老兄后来野心越来越大,设计的计算机越来越先进。据说接近现代机算机,只不过都靠机械完成而已。他的助手兼好友阿达是大诗人拜伦的女儿,也是巴比奇最大的支持者和粉丝。不过最后两人耗费了所有的经费,先后悲惨死去。巴比奇就成为了计算机的先驱甚至鼻祖。阿达竟然也被认定为世界上第一个软件工程师,美国国防部的标准程序语言即以她命名:ADA。
还有另一条线索。19世纪末,美国调查局的霍尔瑞斯为人口统计头痛不已。他和同事们用手摇计算机“摇”得满头大汗,一天下来,也统计不出几张表格的数据。后来他离开了调查局,决心发明一种机器协助统计。正是雅卡尔的打孔卡片,给了他决定性的灵感。他用发明出来的打孔制表机,用1年时间就完成了原来至少需要十年才能完成的统计任务。这就是科技的力量!大名鼎鼎的IBM公司就是1924年靠销售这种机器起家的。
说到这里事实已经很明显了,现代计算机和雅卡尔织布机的原理几乎是一样的。两者都是事先编好程序,然后让机器自动去完成。只不过前者靠机械,后者靠电子,仅此而已。那么,来自中国的古老的《易经》也当作源头似乎就没有那么意外了。
这就得提到一位大名鼎鼎的科学家了。如果你去问德国人,你们国家最伟大的科学家是谁?得到的答案一定是莱布尼茨。此君最为人熟知的,大概就是作为微积分的发明者之一吧。他和牛顿争夺微积分的发明权,也成为科学史的一段著名的公案。公说公有理,牛顿最后干脆自己请了个“调查团”,认定莱氏是对他无耻的剽窃。
闲话少说。莱氏是个在计算机史上举足轻重的人物,这也是连他自己都万万不会想到的。他亲自设计了当时更先进的机械计算机,最先创立了计算机程序数学基础的数理逻辑,还被维纳认定为控制论的“守护神”。最重要的,就是发明了这篇文章的主题之一二进制。遗憾的是,莱布尼茨从来也没想过将这些发明整合到一块。
据李约瑟考证,莱布尼茨几乎一生都对中华文化保持着莫大的兴趣,《中国科学技术史》中还专门有一篇《朱熹、莱布尼茨和有机哲学》。莱氏的数理逻辑,据说也是因为看到一本书介绍中国的书,受到中国汉字象形文字的特征的影响而创立的。更著名的一个传闻,是他又从神秘的易图中得到启发,发明出二进制!
当然这个传闻更多的带有猜测和想当然。更可靠的历史,是莱布尼茨于1679年前就发明了二进制算术,后来写信告知身在中国的好友白晋。白晋可是著名的传教士,正是他和张诚两人进献的奎宁治愈了康熙皇帝的疟疾,可知绝不是等闲之辈。果不其然,白晋凭着学贯中西的才识,立刻发现了二进制与先天六十四卦的一致性,并将自己的发现回信给莱布尼茨。莱氏十分兴奋,认为解开了中国易经的奥秘。
什么情况?原来《易经》中的阴阳二爻,用一横和断横表示。如果将阴看成0,阳看成1,那么在伏羲先天六十四卦方圆图中,正好就是二进制的1到63完全对应的排列!几天后,莱布尼茨就写了论文《二进位算术的阐述—关于只用0和1兼论其用处及伏羲氏所用数字的意义》,发表在法国《皇家科学院院刊》上。
正是这篇论文,标志着二进制的诞生。在当时二进制几乎毫无用处,但是后来成为了计算机的基础,莱布尼茨也被追认为现代计算机先驱。也许在冥冥之中,莱氏已经预感到将来二进制将大行其道吧。
好了,两个故事都讲完了。你可以将这篇文章看作科学史论文,也可以当作无稽之谈,随便啦。万物都是由简单到复杂的过程,这一点是亘古不变的。还要一分为二地看待事物,犹其是对待传统文化。明白了这两个道理,那我这篇文章就不算白写了。
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