КТО ИЗОБРЕЛ КОЛЕСО?

В середине ноября 1653 г. к причалам Гетеборга пристала маленькая флотилия, состоявшая из двух торговых судов и двух военных кораблей сопровождения. Флотилия доставила в Швецию посольство республиканской Англии, которому предстояли нелегкие переговоры с королевой Христиной и ее многоопытным канцлером Акселем Оксеншерной об установлении политического и торгового союза между двумя странами. Возглавлял посольство Бальстрод Уайтлок, известный юрист и дипломат, лорд — хранитель большой печати Англии. Его сопровождала многочисленная свита, в которую входили разносторонне образованные люди, способные произвести благоприятное впечатление на Христину, ибо юная королева, хотя и была искренней протестанткой, терпеть не могла сухой теологии лютеранских богословов и увлекалась поэзией, театром, музыкой.

Одним из членов свиты посла был Сэмюэл Морленд, высокий молодой человек 28 лет, с темно-голубыми глазами, темно-русыми волосами и решительно выставленным вперед подбородком. Он был, наверное, очень взволнован, сходя с корабля на пристань, поскольку начинал новую жизнь и делал свои первые шаги на государственной службе. В прежней жизни остались детские годы, проведенные в доме отца — скромного пастора англиканской церкви, годы учебы в грамматической школе и в кембриджском колледже Cв. Магдалины, где он получил степень магистра и в совершенстве овладел латынью, греческим, древнееврейским и французским языками, а затем почти три года трудился в скромной должности репетитора. Эти унылые, безденежные годы скрашивало лишь общение с одаренными учениками, одним из которых был сын лондонского портного Сэмюэл Пепис — будущий член парламента, секретарь адмиралтейства и президент Лондонского королевского общества...

Определенных обязанностей в посольстве Морленд не имел. Очевидно, «эксплуатировалось» его знание языков и умение вести ученые беседы для создания своеобразного «интеллектуального климата» переговоров. А они протекали неторопливо и завершились (успешно) лишь весной следующего, 1654 г. И в течение всей долгой северной зимы, которую посольство провело в Швеции, «ученые молодые люди,— как писал в «Журнале шведского посольства» Уайтлок,— упражнялись в диспутах, беседуя между собой на латыни».

Почти наверняка можно утверждать, что предметом одного из диспутов была арифметическая машина Паскаля, которую «французский Архимед» в 1652 г. преподнес Христине. И, конечно же, активным участником этого диспута был Морленд, которого Уайтлок характеризовал как «очень воспитанного человека и превосходного ученого, скромного и почтительного, в совершенстве знающего латынь, и к тому же искусного механика».

Вернувшись вместе с посольством в Англию, Морленд становится сотрудником государственного секретаря Джона Терло, выдающегося организатора и человека необычайного трудолюбия, стремившегося в каждой из многочисленных сфер своей деятельности окружить себя энергичными и предприимчивыми помощниками. В течение года Морленд проходил «обкатку» в ведомстве Терло, а в мае 1656 г. в ранге чрезвычайного посла отправился с поручением Кромвеля к герцогу Савойскому. Морленд должен был убедить герцога-католика отменить религиозные гонения на членов протестантской секты вальденсов в долине Пьемонта.

Дипломатическая миссия Морленда успешно завершилась в конце 1656 г., и Терло, убедившись в лояльности и исполнительности своего помощника, решил переместить его с дипломатического фронта в более деликатную сферу деятельности — секретную разведывательную службу. Основным ее назначением была борьба с бесчисленными заговорами роялистов, пытавшихся убить Кромвеля и восстановить в Англии монархию. Морленд курировал в этой службе перлюстрацию писем, проходивших через лондонский почтамт, и поддерживал связь с многочисленными осведомителями шефа, держа в своих руках обширные сведения о шпионской сети Терло. Трудился он почти круглосуточно, часто с опасностью для жизни, однако эта хлопотливая служба приносила ему весьма скромный доход. К тому же у него появились дополнительные расходы: в середине 1657 г. он женился и приобрел дом в предместье Лондона, где вскоре один за другим родились трое его детей. Он непрерывно, хотя и безрезультатно, обращался к Терло, выпрашивая повышение заработной платы и иные материальные блага.

Работа Морленда в секретной службе прекратилась в 1659 г., после того как власть в стране перешла в руки парламента. Терло получил отставку, а Морленд остался на государственной службе, получив скромное место секретаря Комитета по досмотру.

Перейдя на службу в правительство парламента, Морленд не стал, разумеется, искренним республиканцем. Он принадлежал к числу тех государственных служащих, которые не разделяли ни предрассудков роялистов, ни фанатизма пуритан. Главную свою цель они видели в лавировании между партиями, позволявшем удержаться на поверхности бурных течений и круговоротов эпохи «великого мятежа». Поэтому Морленд начинает опасную двойную игру, предлагая свои услуги королевской партии.

История предательства Морленда связана с так называемым делом Ричарда Уиллиса, которое началось еще в 1657 году. Тогда Кромвель, Терло и один из авторитетнейших роялистов, Ричард Уиллис, составили тайный план, цель которого состояла в том, чтобы заманить Карла II в Англию, где его убили бы агенты Терло. Подробности заговора обсуждались в кабинете госсекретаря. После совещания Кромвель обнаружил в примыкающей к кабинету комнате дремлющего за столом Морленда. Лорд-протектор выхватил кинжал, намереваясь убить шпиона, но Терло убедил Кромвеля, что его помощник не подслушивал заговорщиков, а, проведя две бессонные ночи за подготовкой срочных документов, заснул от усталости за своим столом. Как ни странно, подозрительный Кромвель поверил такому объяснению.

Король остался верен своим привычкам, и его поведение заслужило осуждение благочестивого мемуариста: «Карл, увы! Вместо того чтобы возносить молитвы и благодарения небесам за свою чудесную Реставрацию, провел ночь своего возвращения с миссис Пальмер в доме сэра С.Морленда». Оказывая подобные услуги королю, Морленд мог рассчитывать на более значительные милости, чем те, что были дарованы ему в Бреде. И действительно, через месяц он получил очередное повышение, став баронетом и «джентльменом королевских покоев».

Дворянские титулы, хоть и льстили тщеславию сэра Сэмюэла, ни фартинга ему не принесли. Поэтому он униженно обращается к королю, выпрашивая у него денежную компенсацию за свое предательство. Просьба новоиспеченного дворянина была услышана, и ему даровали пенсию в 500 фунтов стерлингов годовых из доходов почтового ведомства. Увы! Пытаясь жить на широкую ногу, как и подобало «рыцарю и баронету», он запутался в долгах и вынужден был продать пенсию (вполне в традициях того времени).

Оказавшись на мели, Морленд не сделал попытки вернуться на государственную службу. Может быть, тщеславие не позволило ему вновь стать в ряды чиновников, может быть, двери государственных учреждений были закрыты для него, как для человека, безжалостно продавшего своих хозяев. «И тогда,— пишет сэр Сэмюэл в автобиографии,— я посвятил себя математике и таким экспериментам, которые могли доставить удовольствие королю».

Были ли у Морленда основания надеяться на успех на новом поприще?

То немногое, что нам известно о его «научном прошлом», позволяет предположить, что, оставляя государственную службу, он совершал весьма рискованный шаг. К тому же ему было уже 35, а у большинства изобретателей творческий период начинается, как правило, на 10–15 лет раньше и заканчивается примерно к 50 годам. Словом, только отчаянное положение могло заставить Морленда искать пропитание в «математике и экспериментах», точнее, в «удовольствии», которое они могли доставить Карлу II, поскольку королевская благосклонность — это или солидное вознаграждение, или титул, сопровождаемый какой-либо недвижимостью, или доходная и необременительная королевская служба, т. е. те самые материальные блага и почести, которые сэр Сэмюэл теперь надеялся получить у короля иным, чем он это делал ранее, способом. Надежда Морленда была вполне обоснованна, так как Карл II ожидал от науки практической выгоды для государства и сам немного «развлекался» ею: в своей придворной лаборатории наблюдал и проводил химические опыты, интересовался анатомированием трупов, неплохо разбирался в навигации и судостроении. 15 июля 1662 г. он подписал хартию, объявлявшую о создании «Лондонского королевского общества для дальнейшего развития, посредством опытов, наук о природе и полезных искусств», и «соизволил предложить себя в качестве одного из членов Общества».

Трудно сказать, что конкретно имел в виду Морленд, говоря о своих занятиях математикой (в XVII в. этим термином обозначали также целый ряд прикладных дисциплин: навигацию, фортификацию, механику и т. п.). Во всяком случае следов Морленда в истории собственно математики не обнаружилось. Успеха Морленд добился в области математики прикладной, как инженер — «хитроумный изобретатель».

Вспомнив прошлое, он прежде всего попытался «механизировать» процесс перлюстрации и подделки письменной корреспонденции и не без успеха внедрил его (как мы сказали бы сейчас) на Лондонском почтамте, а затем начал заниматься механизацией вычислений. В 1663 г. он изобрел аналоговое вычислительное устройство, предназначенное для решения треугольников и нахождения значений тригонометрических функций; тремя годами позднее создал первые английские счетные машины — суммирующую и множительную.

Об этих машинах 16–20 апреля 1666 г. писала «Лондонская газета»: «Сэр Сэмюэл Морленд изобрел два очень полезных инструмента: один служит для сложения и вычитания фунтов, шиллингов, пенсов и фартингов или любых других монет, весов и мер... другой для быстрого выполнения умножения и деления, а также извлечения квадратного и кубического корней с любой требующейся точностью».

Воодушевленный вниманием прессы, Морленд через несколько лет опубликовал маленькую брошюру «Описание и применение двух арифметических инструментов», посвятив ее (естественно!) «Его Сиятельнейшему Величеству Карлу II, Королю Британии, Франции и Ирландии». Свою суммирующую машину он представлял читателю как «новый и исключительно полезный инструмент для сложения и вычитания фунтов, шиллингов, пенсов и фартингов, не требующий затрат памяти и беспокойства ума и не подвергающий вычислителя (operator) какой-либо неопределенности»*. Рассчитывая извлечь некоторую финансовую выгоду из своих изобретений, в конце брошюры Морленд поместил «Уведомление всем, кто пожелает использовать любой из этих инструментов»:

«Если кто-нибудь захочет приобрести любой из этих инструментов, тщательно изготовленный и поэтому пригодный для использования в течение многих лет, он может обратиться к мистеру Хэмфри Адамсону, живущему в настоящее время в доме Йонаса Мура, эсквайра, в Тауэре. Это единственный мастер, которого автор нашел способным изготовить указанные инструменты с точностью, совершенно необходимой для выполнения таких операций». (Напомним, что Тауэр был не только узилищем — в нем располагались оружейные и другие «механические» мастерские и жили мастера и подмастерья).

В свою очередь, Йонас Мур, лондонский картограф, механик и преподаватель, так рекомендовал в написанном им «Математическом компендиуме» (1674) машины Морленда: «Если джентльмены или иные лица, особенно леди, не имевшие ранее времени упражняться в цифрах, пожелают разобраться в своих оплатах или расходах, они смогут получить от мистера Хэмфри Адамсона, проживающего около Турнстайла в Хоулборне, ни с чем не сравнимые инструменты, которые покажут им, как выполнить сложение и вычитание фунтов, шиллингов, пенсов и целых чисел без пера, чернил и затрат памяти; эти инструменты являются изобретением достойнейшего человека, украшения своей страны, сэра Сэмюэла Морленда, баронета».

Неизвестно, насколько успешно «сработала» эта реклама и как много лондонцев пожелало заказать машину Адамсону. Во всяком случае до наших дней сохранилось несколько экземпляров «арифметического инструмента». Два из них находятся в Музее науки в Южном Кенсингтоне (Лондон), один — в Оксфордском музее. «Инструмент» представляет собой выполненное из меди компактное устройство размером 4х3х1/4 дюйма. Лицевая плата машины посеребрена, и на ней выгравирована надпись: «Сэмюэл Морленд, изобретатель, 1666 г.».

«Ни с чем не сравнимый инструмент» был устроен следующим образом.

Под каждым отверстием расположен диск, градуированный аналогичным образом и вращающийся на оси, укрепленной на нижней крышке машины. Напротив каждой цифры на диске имеется отверстие; вставив в него ведущий штифт, можно повернуть диск на определенный угол и установить таким образом в данном разряде машины нужную цифру. Эта цифра наблюдается в окошке в верхней части каждой шкалы. Под окошком, несколько несимметрично относительно его центра, расположен упор, который служит стопором для штифта при вводе чисел.

Над каждым диском есть еще один малый диск, который служит счетчиком оборотов нижнего. Это достигается с помощью однозубой передачи: нижний диск имеет один зуб, верхний — десять, поэтому при полном повороте нижнего диска верхний поворачивается на 1/10 своего оборота. Для регистрации этого поворота на ось, поверх верхнего диска, насаживается гладкий диск с десятичной шкалой.

В начале счета все диски с помощью штифта выставляются на нуль. При сложении нижний диск вращается по часовой стрелке, при вычитании — против нее, причем в последнем случае штифт вставляется в отверстие, находящееся под окошком, а диск вращается до совпадения с цифрой вычитаемого.

Полученные в каждом разряде результаты соответствующим образом суммируются. Например, число «зарегистрированных» счетчиком полных оборотов разряда фартингов добавляется к разряду пенсов путем поворота нижнего диска разряда пенсов на соответствующий угол.

Нетрудно видеть, что основным недостатком «инструмента» было отсутствие в нем механизма межразрядного переноса. Это, может быть, стало главной причиной скептического отношения лондонских любителей наук и ученых к изобретению Морленда.

Пепис, например, 14 марта 1668 г. записал в дневнике: «...среди множества других вещей у милорда имеется последнее изобретение сэра Сэмюэла Морленда для подсчета сумм фунтов, шиллингов и пенсов; очень красивое, но не очень полезное».

Еще категоричнее выразился Роберт Гук, познакомившийся с «арифметическим инструментом» в январе 1673 г.: «Видел арифметическую машину сэра С. Морленда. Очень глупая». Впрочем, сочувственно относящийся к Морленду английский историк считает, что определение «глупая» употреблено здесь в смысле «простая», «несложная», «незамысловатая».

Кроме того, надо иметь в виду, что Гук, великий механик, оптик, естествоиспытатель, изобретатель, приборостроитель et cetera, любое чужое изобретение или открытие воспринимал как личное оскорбление и либо уничижительно о нем отзывался и пытался придумать нечто лучшее, либо ввязывался в утомительную борьбу за приоритет. Поэтому, заклеймив морлендов «инструмент», он немедленно принялся конструировать собственный вариант машины. С помощью механика Королевского общества Гук изготовил действующую модель и 5 марта того же года продемонстрировал ее работу членам Общества. К сожалению, сведений об этой машине не сохранилось.

Но вернемся к «арифметическому инструменту» Морленда.

Разумеется, он был примитивнее «паскалева колеса». Однако, по-видимому, у Морленда были иные, чем у великого француза, цели. Паскаль пытался сконструировать надежное и точное средство для коммерческих и научных вычислений, не стремясь при этом к конструктивной простоте и удобству общения с машиной. Для сэра же Сэмюэла, надо полагать, основным критерием была простота устройства и наглядность произведения на «инструменте» арифметических операций.

Выскажем предположение, что, конструируя суммирующую машину, Морленд выполнял, так сказать, социально-экономический заказ своей эпохи: уровень математического образования в английских школах и университетах был крайне низок, поэтому и мастеровые, и джентльмены 60—70-х годов нуждались в простом и в то же время оригинальном средстве, заменяющем скучные, да и не совсем понятные письменные вычисления, и не требующем, как писал Морленд, «затрат памяти и беспокойства ума».

Возьмем, к примеру, того же Пеписа. Запись в его дневнике от 4 июля 1662 г. свидетельствует о том, что обладателю кембриджского диплома приходилось «бороться» с таблицей умножения, чтобы осилить простые вычисления, необходимые при закупке адмиралтейством пеньки или древесины: «К пяти часам утра, приведя в порядок свой журнал, я отправляюсь в контору. Вскоре туда приходит мистер Купер ... с помощью которого я пытаюсь изучить математику (прежде всего я стараюсь выучить таблицу умножения)»*. Что же говорить о необразованных землемерах, плотниках, каменщиках, моряках, профессиональное искусство которых все в большей степени начинало зависеть от умения быстро и правильно вычислять!

В подтверждение высказанной гипотезы приведем краткие (за неимением иных) сведения о двух других счетных устройствах, предложенных в Англии в 60-х годах.

О изобретателе первого устройства, королевском церемониймейстере Ч. Коттереле, ничего, кроме его высокой должности, неизвестно. Устройство, названное им «Инструмент для арифметики», описано в анонимной брошюре, которая была издана в 1667 г. в Лондоне. Оно состоит из палочек Непера и модификации русских счетов (в отличие от последних, в нем стержни, несущие кости, располагались вертикально). Для нас существенный интерес представляет замечание автора брошюры о том, что использование «Инструмента для арифметики» является «легким способом изучения и применения этого искусства (арифметики.— Ю. П.), так что даже те, кто не умеет ни писать, ни считать, смогут изучить с его помощью все главные части искусства».

О втором счетном устройстве сведений вообще не сохранилось, но о нем упоминает в широко известной в XVII в. книге «Век тех имен и образы тех изобретений, которые приходят мне на память» (издана в 1663 г.) не менее известный в том же веке автор Эдуард Сомерсет, маркиз Вустерский: «Инструмент, с помощью которого люди, не сведующие в арифметике, могут с успехом следить за вычислениями (numerations) и вычитаниями всех сумм и дробей». Увы, это все, что известно о изобретении достославного маркиза.

Что же касается Сэмюэла Морленда, то он больше никогда не возвращался к работе над счетными машинами, хотя еще несколько десятилетий успешно трудился на ниве «математики и экспериментов». Он с замечательной точностью определил соотношение между объемом воды и получаемого из нее пара при атмосферном давлении, изобрел весовой и диагональный барометры, рупор-громкоговоритель и «отакаустикон» — прообраз звукового локатора и многое другое.

Но, конечно, наибольшей известности Морленд добился как «водяных дел инженер» (water-work engineer), на высшем (естественно, для своего времени) уровне решив задачу подъема воды. В течение ряда лет он работал над усовершенствованием плунжерного насоса и добился столь впечатляющих результатов, что Карл II поручил ему перестроить систему водоснабжения своей резиденции — Виндзорского замка. После того как проект Морленда был завершен и система успешно испытана, король в торжественной обстановке провозгласил его своим «мастером механики» (magister mechanicorum) и вручил «золотую медаль на зеленой ленте». Неизвестно, сопровождался ли этот почетный титул денежным вознаграждением, а что касается золотой медали, то злые языки утверждали, что «рыцарь и баронет» сам оплатил ее стоимость, хотя денежные затруднения по-прежнему осложняли его жизнь.

Вообще говоря, через руки Морленда проходили довольно большие суммы, но деньги эти он слишком часто расходовал соответственно своему тщеславию: арендовал огромный дом в центре Лондона, обзаводился роскошной мебелью и не менее роскошной каретой, выписывал для своей леди наряды из Парижа, нанимал двух лакеев для выезда и пр., и пр. Конечно, немалые средства ему приходилось затрачивать на эксперименты и реализацию «в металле» своих изобретений, тем более что его труды вознаграждались poste priori: Морленд на свои деньги приобретал необходимые материалы, платил рабочим, а после сдачи работы высокому заказчику представлял соответствующие счета в казначейство.

Естественно, его точка зрения на понесенные им расходы и мнение по этому поводу казначейских чиновников редко совпадали, и это являлось причиной многочисленных жалоб и новых прошений «мастера механики». Поэтому Морленд брался за любую работу, лишь бы приносила доход: вставлял зеркала в оливковые рамы, поддерживал в рабочем состоянии печатный пресс, занимался переводами с французского, публиковал популярные брошюрки о криптографии и вычислении сложных процентов, одно время даже вернулся на государственную службу.

Положение сэра Сэмюэла стало совершенно неопределенным после скоропостижной смерти Карла II. Лишившись высокого патрона, Морленд лишился и работы, и той финансовой поддержки, которая позволяла ему в общем-то безбедно существовать в течение почти четверти века.

Не обрел он счастья и в личной жизни. Из пяти его жен четыре умерли, а от пятой, «женщины дурного нрава и скверной репутации», он и сам с трудом избавился с помощью развода. Четверо его детей умерли в младенчестве, единственный же доживший до зрелых лет сын не поддерживал с ним отношений.

Конец жизненного пути Сэмюэла Морленда был печальным: он ослеп и в полном одиночестве, мучимый раскаянием в своем предательстве, умер 30 декабря 1695 года.

Душевные качества сэра Сэмюэла не вызывают уважения. Был он настойчивым и беспринципным искателем «доходных мест». Слабохарактерный, легко подчинявшийся воле других, он был удивительно последователен в своих эгоистических устремлениях. Сугубо меркантильные интересы, а не «священный огонь творчества» заставили Морленда обратиться к «математике и экспериментам». Но, оказавшись «инженером поневоле», он проявил завидное трудолюбие и замечательный изобретательский дар, заметный даже в богатом талантами XVII веке.

Суммирующая машина Морленда занимает почетное место в ранней истории вычислительной техники. Ее достоинствами являются простота и малые габариты. Он изобрел однозубую передачу (хотя и использовал это изобретение в упрощенном варианте: не для межразрядной передачи десятков, а лишь для автоматического подсчета полных оборотов счетных дисков). Он первым перенес цифровую индикацию с барабана на периферию плоского диска, сделав тем самым устройство отсчета результатов вычислений более компактным и удобным. Но, наверное, самым главным достижением сэра Сэмюэла явилось использование для целей счета не корончатых (как в машине Паскаля), а зубчатых колес, ставших впоследствии основной «элементной базой» механической счетной техники.

Поэтому в известном смысле можно утверждать, что колесо (арифметическое) вслед за Блезом Паскалем изобрел Сэмюэл Морленд!

Но были ли они первыми?..