[Перевод] Механический ручной калькулятор, изобретённый узником концлагеря
Размером не больше стакана, легко помещается в ладонь. Внешне напоминает мельницу для перца… или ручную гранату.
Крошечный Curta — потрясающая машина, механический калькулятор, сочетающий в себе сложность парового двигателя и прецизионную точность качественных карманных часов. Он появился в 1948 году, и на протяжении двух следующих десятилетий, пока его не заменил электронный калькулятор, он был лучшим портативным калькулятором на Земле. А его история ещё более интригует в свете необычных обстоятельств, в которых он был изобретён.
Идея Curta пришла к его австрийскому изобретателю в темноте концентрационного лагеря Бухенвальд.
«А нет ли чего-то поменьше?»
Сегодня вычисления больших чисел кажутся нам чем-то привычным. В смартфонах есть приложение-калькулятор, а у большинства из нас дома или в офисе валяется карманный калькулятор. Но так просто всё было не всегда. В течение веков любые операции, за исключением простого сложения, оставались мучительно медленным занятием. Первые счётные линейки появились в 17-м веке, незадолго до изобретения Джоном Непером логарифма, но они могли работать только в пределах трёх десятичных разрядов. Также существовали различные механические сумматоры, однако большинство из них было изготовлено очень грубо и не подходило для научной работы. К концу 19-го века начали появляться более надёжные настольные калькуляторы, однако они были тяжёлыми и дорогими.
Недостатки этих механизмов занимали разум молодого Курта Херцштарка, семья которого занималась изготовлением и продажей счётных машин и другого офисного оборудования. Родившийся в 1902 году в Вене Херцштарк к 1930-м начал управлять семейным бизнесом. Он много ездил по Австрии, Венгрии и Чехословакии, продавая механические калькуляторы банкам и фабрикам.
Благодаря подробному интервью, много лет спустя проведённому Институтом Чарльза Бэббиджа, у нас сохранились собственные воспоминания Херцштарка об этих годах активной работы. Он вспоминал, что, какими бы сложными ни были механизмы его компании, «на мировом рынке как будто чего-то не хватало». Он вспоминал встречи с архитекторами, прорабами и таможенниками, которым нужны были вычислители не только точные и надёжные, но и портативные.
«Люди постоянно мне говорили: «Да, эти машины замечательные, но нет ли чего-то поменьше?», — вспоминал Херцштарк. Логарифмические линейки были недостаточно хороши; его клиентам требовались точные числа, а не приближённые. Простое уменьшение существовавших конструкций не решило бы проблему: кнопки и ручки оказались бы слишком маленькими. Требовалась радикальная реконструкция.
«Как должна выглядеть подобная машина, чтобы ею могли пользоваться? Это не может быть куб или линейка; это должен быть цилиндр, который можно держать одной рукой. И если его можно держать одной рукой, тогда если он уменьшен в размерах, можно работать с ним другой рукой…», — рассуждал Херцштарк. «Я начал проектировать идеальную машину снаружи, а потом уже придумал внутренности».
Херцштарк начал экспериментировать с «ползунками», вращающимися по цилиндру так, чтобы числа можно было вводить большим или указательным пальцем. Ещё он подумал о том, что необходим только единый вычислительный механизм, чтобы при этом к нему имела доступ каждая введённая цифра. Сердцем устройства должен был стать простой поворотный «шаговый барабан», имеющий два набора зубцов, один для сложения, другой для вычитания. Центральная рукоятка будет вращать барабан, перемещения барабана на несколько миллиметров достаточно, чтобы переключаться между сложением и вычитанием. С умножением и делением всё было чуть сложнее, но для них всё равно требовалось лишь несколько щелчков ползунков и несколько поворотов рукоятки.
К 1937 году Херцштарк уже проработал основы конструкции; дело оставалось лишь за изготовлением деталей и сборкой прототипа.
И тут к власти пришёл Гитлер.
Пережить войну
12 марта 1938 года Австрия была аннексирована нацистской Германией (это событие называлось «аншлюс»). Херцштарк, как потомок отца-еврея и матери-католички, опасался худшего, но в течение следующих нескольких лет фабрика продолжала работать, потому что изготавливала машины и инструменты для немецкой армии. Однако ситуация быстро ухудшалась. Двух коллег арестовали за прослушивание британских радиостанций, а когда Херцштарку предложили свидетельствовать в их пользу, он также был арестован.
«Меня обвинили в поддержке евреев, вредительстве и сексуальной связи с арийской женщиной… все обвинения были сфабрикованы», — рассказывал Херцштарк. Его отправили в тюрьму Панкрац в Праге, а позже перевели в концентрационный лагерь Бухенвальд в центральной Германии.
Условия там были ужасными. «Когда кого-то вешали, мы должны были наблюдать, пока он не умрёт окончательно. Ужасно. Они вешали людей, чтобы те умирали медленной и мучительной смертью», — вспоминает Херцштарк. Его заставили работать на близлежащей фабрике, изготавливавшей детали для ракет «Фау-2». Однажды его отвёл в сторону старший немецкий инженер.
«Херцштарк, насколько я понимаю, вы работали над новым изобретением, маленькой вычислительной машиной. Я дам вам шанс. Мы позволим вам делать и чертить что угодно. Если это действительно чего-то стоит, то мы подарим эту машину фюреру после того, как выиграем войну. Затем, разумеется, вас признают арийцем».
Впервые за всё это время у Херцштарка появилась надежда, что он может пережить войну. «Именно так и тогда я начал чертить Curta таким, каким его представлял».
11 апреля 1945 года Бухенвальд был освобождён войсками США. Несколько дней спустя Херцштарк пешком добрался до Веймара, расположенного примерно в шести километрах от лагеря, неся в кармане чертежи вычислительной машины. Он основал фабрику, работающую и по сей день, и вскоре создал прототип устройства.
Однако вскоре пришла советская армия. Херцштарк вернулся в Вену, взяв с собой только коробку с деталями машины в разобранном виде. Промышленность Европы в послевоенные годы испытывала большие проблемы, поэтому Херцштарк был рад узнать, что его машиной заинтересовалось правительство крошечного Лихтенштейна. Была учреждена компания Contina AG Mauren, в которой Херцштарк получил должность технического директора. Первую партию Curta выпустили в продажу в 1948 году. В 1954 году появилась модель чуть большего размера Type II Curta, способная отображать больше разрядов.
Curta был популярен у бухгалтеров, инженеров и геодезистов. Штурманам раллийных гонок он нравился тем, что им можно было пользоваться тактильно; опытному пользователю почти не требовалось смотреть на устройство. Бывший астроном Питер Бойс, много лет проработавший в обсерватории Лоуэлла в Аризоне, пользовался Curta, будучи аспирантом Университета Мичигана в 1960-е. Он вспоминает о нём как о «чудесной, прецизионной машине», особенно полезной вне кабинета. «Я брал его с собой к телескопу, где пользовался им вместо карандаша и бумаги, когда нужно было вычислить что-то в два часа ночи».
Поворот Curta
Маленький, но мощный
Сегодня Curta достаточно раритетны. Их можно найти в научных и технологических музеях, а также в частных коллекциях. Приличное количество устройств валяется позабытыми в подвалах и на чердаках. (Потерянные Curta вполне стоят поисков: на eBay их продают по цене от $1400 до $3000.)
Мне посчастливилось прикоснуться к Curta, хранящемуся в Коллекции научных инструментов Университета Торонто. Помощник куратора коллекции Виктория Фишер привела меня в подвальное хранилище и там, среди полок со старыми спектрометрами, магнитометрами и калориметрами, лежал Type I Curta, временно позаимствованный у бывшего сотрудника факультета. Я попробовал выполнить простые вычисления. Как фанат Дугласа Адамса, я ввёл »42» (2 на ползунке единиц и 4 на ползунке десяток) и повернул рукоятку; на верхней панели появилось число 42. Повторный поворот рукоятки прибавляет число 42 к самому себе; на панели появилось число 84. Повернув рукоятку снова, я посмотрел, достаточно ли устройство умное для переноса единицы. Разумеется, так и оказалось, на панели отобразилось 126.
Это было просто, поэтому я решил проверить умножение. Сначала я повернул «кольцо сброса», из-за которого Curta так похож на гранату, что сбросило показания на панели до нулей. Я решил умножить 157 на 13. Оказалось, для этого не нужно поворачивать рукоятку 13 раз. Установив ползунки на 1–5–7, тремя поворотами рукоятки я получил первую часть ответа (471); затем (это хитрое техническое решение) нужно немного поднять верхнюю панель, слегка её повернуть и отпустить; так выполняется переключение на десятки. Одним поворотом рукоятки я прибавил к произведению 1570, и на верхней панели появился готовый ответ: 2041.
Фишер рассказала мне, что на самом деле Curta выполняет умножение именно так, как мы научились выполнять его в школе, однако гораздо быстрее и точнее (по крайней мере, после того, как вы разберётесь, как с ним работать). Она описала Curta как «достаточно изящный механизм» и я склонен с ней согласиться. Его изготавливали почти с той же тщательностью, как, например, однообъективный зеркальный фотоаппарат той эпохи. Вращение верхней рукоятки напоминает «сматывание» плёнки; установка значений на ползунках похожа на установку f-stop объектива или на вращение лимба скорости затвора.
Curta был «одной из самых сложных и успешных вычислительных машин, изобретённых в 20-м веке», — рассказывает Ина Принц, директор математического музея Arithmeum, входящего в состав Боннского университета. По словам Принц, Curta практически достигла минимально возможных размеров механической вычислительной машины.
«Если внимательно изучить вычислительную машину Курта Херцштарка, то можно понять, что механически в ней практически ничего нельзя уменьшить, при условии, что управлять ею нужно пальцами». (Curta состоит примерно из 600 деталей; в Википедии говорится, что «небольшое, но существенное количество покупателей возвращало свои Curta разобранными», не поняв, как снова собрать устройство.)
Конец эпохи
В течение двух десятилетий продажи Curta были хорошими. Всего было изготовлено около 150 тысяч Curta, и последние из них выпустили на фабрике в 1972 году. К тому времени доступными по цене стали маленькие электронные калькуляторы, быстро заменившие и Curta, и логарифмическую линейку. На какое-то время Херцштарк потерял доходы, которые приносило его изобретение, потому что его финансисты реорганизовани фирму и аннулировали его долю. К счастью, Херцштарк по-прежнему владел патентами и сумел договориться о возвращении к руководству Contina. Наконец-то ему удалось получать деньги от своей машины. Херцштарк остался в Лихтенштейне, который стал его новым домом. Он умер в 1988 году в возрасте 86 лет.
Когда я сказал, что теперь мы смотрим на Curta с долей ностальгии, Принц заметила, что это не совсем подходящее слово. Скорее, она считает Curta важнейшей главой в истории вычислений; в истории, которая продолжает разворачиваться и сегодня. Изучая различные машины из коллекции музея, в том числе и Curta, она ощущает «уважение к духу изобретательности, создавшему их».
Удивительно, что дух изобретательности сиял даже в самые тёмные времена человечества.
