Бизенц Торра - Том 15. От абака к цифровой революции. Алгоритмы и вычисления

Математики ал-Кашии Людольф ван Цейленвычислили новые, ранее неизвестные знаки числа π.

Профессор Лейденского университета Людольф ван Цейлен последовал путем ал-Каши и в 1596 году вычислил 20 верных знаков Я, использовав многоугольник с 515396075520 = 60·2 33сторонами. Позднее, в 1615 году, он вычислил 35 верных знаков, использовав многоугольник с числом сторон, равным 4611686018427387904 = 2 62.

Метод вычисления числа Я с помощью многоугольников позволял получить точные результаты, однако многие математики считали, что существуют более эффективные алгоритмы. Они рассматривали возможность вычисления π как суммы или произведения бесконечного числа членов. Первым европейским математиком, который нашел подобное выражение, был Франсуа Виет, один из создателей современной алгебры. Тем не менее ему был неизвестен ряд, полученный Мадхавой из Сангамаграма, о котором мы упоминали в предыдущей главе. Выражение, полученное Виетом, представляло собой произведение бесконечного числа членов, в котором использовался квадратный корень из 2. Это выражение было не слишком удобно, однако оно открыло новый путь к вычислению множества знаков π .

Впервые в истории математики число π было выражено в виде произведения бесконечного числа членов. Это произведение выглядело следующим образом:

* * *

ФРАНСУА ВИЕТ(1540–1603)

Виет был адвокатом, государственным чиновником, но прежде всего авторитетным математиком, который первым стал обозначать члены уравнений буквами. Он славился блестящим умением взламывать шифры с помощью статистических методов. Ему удалось расшифровать переписку испанских агентов, что позволило французам получить преимущество в войне с Испанией. Незадолго до смерти он написал статью по криптографии, где изложил методы шифрования своего времени и алгоритмы их взлома.

Появление арабских цифр ознаменовало прогресс в вычислениях и новый виток эволюции науки. В XVII веке в ходе длительного процесса значительно изменились представления о Вселенной, а также метод и сама концепция западной науки. Этот период, который часто именуется революцией в науке, открыл путь к эпохе Просвещения, начавшейся в XVIII веке. Развитие человеческой мысли происходило очень быстрыми темпами. Появлялись новые методы исчисления, которые требовали новых, более мощных, сложных и точных инструментов. Расчеты, выполняемые вручную, неизбежно становятся источником ошибок. Чтобы избежать этого, ученые стремились свести к минимуму участие человека в расчетах, что стимулировало создание механических вычислительных машин. В период, охватывающий XVII, XVIII и XIX века, были сконструированы первые механические вычислительные машины.

В 1617 году шотландский математик Джон Непер создал одну из первых вычислительных машин — абак, известный под названием «палочки Непера». Эта машина была столь эффективной, что в некоторых регионах она использовалась вплоть до начала XX века.

* * *

ДЖОН НЕПЕР (1550–1617)

Математик Джон Непер создал теорию логарифмов, которые он называл искусственными числами. В его честь были названы неперовы (натуральные) логарифмы. Он очень интересовался богословием: применив математические методы для толкования «Откровений» святого Иоанна Богослова, он вычислил, что конец света наступит в период с 1688 по 1700 год.

* * *

Палочки Непера представляют собой не что иное, как разновидность таблицы умножения. Это десять деревянных палочек квадратного сечения, пронумерованных от 0 до 9. На них отмечены девять промежутков, на которых записаны девять чисел, кратных данному. Разряды двузначных чисел разделены наклонной чертой, как показано на рисунке.

Современная реконструкция палочек Непера.