Ученый Вильгельм Шиккард и его вклад в информатику

Ученый Вильгельм Шиккард (фото его портрета приведено далее в статье) – немецкий астроном, математик и картограф начала XVII века. В 1623 г. изобрел одну из первых счетных машин. Предложил Кеплеру разработанные им механические средства вычисления эфемерид (позиций небесных тел через равные промежутки времени) и внес вклад в повышение точности карт.

Вильгельм Шиккард: биография

Фото портрета Вильгельма Шиккарда, помещенное ниже, демонстрирует нам импозантного человека с проницательным взглядом. Родился будущий ученый 22 апреля 1592 года в Херренберге, небольшом городке, расположенном в Вюртемберге на юге Германии примерно в 15 км от одного из старейших университетских центров Европы Тюбингер-Штифта, основанного в 1477 г. Он был первым ребенком в семье Лукаса Шиккарда (1560-1602), плотника и мастера-строителя из Херренберга, который в 1590 г. женился на дочери лютеранского пастора Маргарете Гмелин-Шиккард (1567-1634). У Вильгельма был младший брат Лукас и сестра. Его прадед был знаменитым резчиком по дереву и скульптором, чьи работы сохранились до сегодняшнего дня, а дядя – одним из самых выдающихся немецких архитекторов эпохи Возрождения.

Вильгельм начал свое образование в 1599 г., в начальной школе Херренберга. После смерти его отца в сентябре 1602 г. о нем позаботился дядя Филипп, служивший священником в Гюглингене, и в 1603 г. Шиккард учился там. В 1606 г. другой дядя устроил его в церковную школу в монастыре Бебенхаузен недалеко от Тюбингена, где работал учителем.

Школа имела связи с протестантской духовной семинарией в Тюбингене, и с марта 1607 г. по апрель 1609 г. молодой Вильгельм учился на бакалавра, изучая не только языки и теологию, но и математику и астрономию.

Магистратура

В январе 1610 г. Вильгельм Шиккард отправился в Тюбингер-Штифт, чтобы учиться на магистра. Учебное заведение принадлежало протестантской церкви и предназначалось для желающих стать пасторами или учителями. Студенты получали стипендию, которая включала питание, проживание и 6 гульденов в год на личные нужды. Это было очень важно для Вильгельма, потому что его семье, по-видимому, не хватало денег на его содержание. В 1605 г. мать Шиккарда во второй раз вышла замуж за пастора из Менсхайма Бернхарда Сика, который скончался несколько лет спустя.

Помимо Шиккарда, другими известными учениками Тюбингер-Штифта были известный гуманист, математик и астроном XVI в. Никодим Фришлин (1547–1590), великий астроном Иоганн Кеплер (1571–1630), знаменитый поэт Фридрих Гельдерлин (1770-1843), великий философ Георг Гегель (1770-1831) и др.

Церковь и семья

Получив диплом магистра в июле 1611 года, Вильгельм продолжил изучение теологии и иврита в Тюбингене до 1614 г., работая одновременно частным преподавателем математики и восточных языков и даже викарием. В сентябре 1614-го он сдал последний богословский экзамен и начал церковную службу в качестве протестантского диакона в городе Нюртингене, расположенном примерно в 30 км к северо-западу от Тюбингена.

24 января 1615 года Вильгельм Шиккард женился на Сабине Мак из Кирхайма. У них родилось 9 детей, но (как обычно в то время) к 1632 г. выжило только четверо: Урсула-Маргарета (1618), Юдит (1620), Теофил (1625) и Сабина (1628).

Шиккард служил диаконом до лета 1619 г. Церковные обязанности оставляли ему много времени для учебы. Он продолжил изучение древних языков, работал над переводами и написал несколько трактатов. Например, в 1615 г. он отправил Михаэлю Маестлину обширную рукопись по оптике. В это время он развивал также свои художественные навыки, рисуя портреты и создавая астрономические инструменты.

Преподавание

В 1618 году Шиккард подал заявку и в августе 1619 г. по рекомендации герцога Фридриха фон Вюртемберга был назначен профессором иврита в Университете Тюбингена. Молодой профессор создал свой собственный метод подачи материала и некоторые вспомогательные пособия, а также преподавал и другие древние языки. Кроме того, Шиккард изучил арабский и турецкий языки. Его Horolgium Hebraeum, учебник для изучения иврита за 24 часовых урока, в течение следующих двух столетий многократно переиздавался.

Профессор-новатор

Его усилия по совершенствованию преподавания своего предмета отличались инновационным подходом. Он твердо верил, что частью работы преподавателя является облегчение изучения иврита. Одним из изобретений Вильгельма Шиккарда была Hebraea Rota. Это механическое устройство показывало спряжения глаголов с помощью 2 вращающихся дисков, наложенных друг на друга, с окошками, в которых появлялись соответствующие формы. В 1627 г. он написал еще один учебник для немецких студентов, изучающих иврит, Hebräischen Trichter.

Астрономия, математика, геодезия

Круг исследований Шиккарда был широким. Помимо иврита, он занимался астрономией, математикой и геодезией. Для карт звездного неба в работе Astroscopium он изобрел коническую проекцию. Его карты 1623 года представлены в виде конусов, разрезанных по меридиану с полюсом в центре. Шиккард также добился значительных успехов в области картографирования, в 1629 г. написав очень важный трактат, в котором показал, как создавать карты гораздо более точные, чем доступные в то время. Его самая известная работа по картографии Kurze Anweisung была опубликована в 1629 г.

В 1631 г. Вильгельм Шиккард был назначен преподавателем астрономии, математики и геодезии. К тому моменту, когда он сменил на посту известного немецкого ученого Микаэля Местлина, умершего в том же году, у него уже были значительные достижения и публикации в этих областях. Он читал лекции по архитектуре, фортификации, гидравлике и астрономии. Шиккард провел исследование движения Луны и в 1631 г. опубликовал эфемериды, позволявшее определить положение спутника Земли в любое время.

В то время Церковь настаивала на том, что Земля находится в центре вселенной, но Шиккард был убежденным сторонником гелиоцентрической системы.

В 1633 г. он был назначен деканом философского факультета.

Сотрудничество с Кеплером

Важную роль в жизни ученого Вильгельма Шиккарда сыграл великий астроном Иоганн Кеплер. Первая их встреча состоялась осенью 1617 года. Тогда Кеплер проезжал через Тюбинген в Леонберг, где его мать была обвинена в колдовстве. Между учеными началась интенсивная переписка и произошло несколько других встреч (в течение недели в 1621 г. и позже на протяжении трех недель).

Кеплер использовал не только талант своего коллеги в области механики, но и его художественные навыки. Интересный факт: ученый Вильгельм Шиккард создал для коллеги-астронома инструмент для наблюдения за кометами. Позже он позаботился о сыне Кеплера Людвиге, который учился в Тюбингене. Шиккард согласился начертить и выгравировать фигуры для второй части Epitome Astronomiae Copernicanae, но издатель поставил условие, чтобы печать производилась в Аугсбурге. В конце декабря 1617 г. Вильгельм отправил 37 гравюр для 4-й и 5-й книги Кеплера. Он также помог выгравировать фигуры для двух последних книг (работу выполнил один из его кузенов).

Кроме того, Шиккард создал, возможно, по просьбе великого астронома, оригинальный вычислительный инструмент. Кеплер выразил свою благодарность, отправив ему несколько своих работ, две из которых сохранились в библиотеке Университета Тюбингена.

Вильгельм Шиккард: вклад в информатику

Кеплер был большим поклонником логарифмов Напьера и написал о них коллеге из Тюбингена, который в 1623 г. спроектировал первые «счетные часы» Rechenuhr. Машина состояла из трех основных частей:

• множительного устройства в виде 6 вертикальных цилиндров с нанесенными на них числами палочек Напьера, спереди закрытого девятью узкими пластинками с отверстиями, которые можно двигать влево и вправо;
• механизма записи промежуточных результатов, составленного из шести вращающихся ручек, на которые нанесены цифры, видимые сквозь отверстия в нижнем ряду;
• десятичного 6-разрядного сумматора, сделанного из 6 осей, на каждую из которых насажен диск с 10 отверстиями, цилиндр с цифрами, колесо с 10 зубьями, поверх которого закреплено колесо с 1 зубом (для переноса) и дополнительных 5 осей с колесами с 1 зубом.

После ввода множимого путем вращения цилиндров с помощью ручек, открывая окошки пластинок, можно произвести последовательное умножение единиц, десятков и т. д., складывая промежуточные результаты с помощью сумматора.

Однако дизайн машины имел недостатки и не мог работать в том виде, дизайн которого сохранился. Сама машина и ее чертежи были надолго забыты в ходе Тридцатилетней войны.

Война

В 1631 году жизнь Вильгельма Шиккарда и его семьи была под угрозой военных действий, приблизившихся к Тюбингену. Перед битвой в окрестностях города 1631 г. он с женой и детьми бежал в Австрию и вернулся через несколько недель. В 1632 г. им снова пришлось уехать. В июне 1634 г., надеясь на более спокойные времена, Шиккард купил в Тюбингене новый дом, подходящий для астрономических наблюдений. Однако его надежды были тщетными. После битвы при Нордлингеде в августе 1634 г. войска католиков оккупировали Вюртемберг, принося с собой насилие, голод и чуму. Шиккард закопал свои самые важные записи и рукописи, чтобы спасти их от грабежа. Они частично сохранились, но не семья ученого. В сентябре 1634 г., грабя Херренберг, солдаты избили его мать, которая от нанесенных ей травм скончалась. В январе 1635 г. был убит его дядя, архитектор Генрих Шиккард.

Чума

С конца 1634 г. биография Вильгельма Шиккарда отмечена невосполнимыми утратами: от чумы умерла его старшая дочь Урсула-Маргарета, девушка необычного интеллекта и таланта. Затем болезнь унесла жизни его жены и двух младших дочерей, Джудит и Сабины, двоих слуг и студента, жившего в его доме. Шиккард пережил эту эпидемию, но следующим летом чума вернулась, забрав с собой жившую в его доме сестру. Он и единственный оставшийся в живых 9-летний сын Теофил бежали в деревню Дублинген, расположенную вблизи Тюбингена, с намерением уехать в Женеву. Однако 4 октября 1635 года, опасаясь, что его дом и особенно его библиотека будут разграблены, он вернулся. 18 октября Шиккард заболел чумой и 23 октября 1635 года умер. Через день та же участь постигла и его сына.

Интересные факты из жизни

Ученый Вильгельм Шиккард, помимо Кеплера, переписывался с другими известными учеными своего времени – математиком Исмаэлем Буйо (1605–1694), философами Пьером Гассенди (1592–1655) и Гуго Гроцием (1583–1645), астрономами Иоганном Бренгером, Никола-Клодом де Пейреском (1580–1637), Джоном Бейнбриджем (1582–1643). В Германии он пользовался большим авторитетом. Современники называли этого универсального гения лучшим астрономом Германии после смерти Кеплера (Бернеггер), главнейшим гебраистом после смерти старшего Баксторфа (Гроций), одним из величайших гениев века (де Пейреск).

Как и у многих других гениев, интересы Шиккарда были слишком обширны. Ему удалось закончить лишь небольшую часть своих проектов и книг, уйдя из жизни в расцвете сил.

Он был выдающимся полиглотом. Помимо немецкого, латыни, арабского, турецкого и некоторых древних языков, таких как иврит, арамейский, халдейский и сирийский, он знал также французский, голландский и т. д.

Шиккард предпринял исследование герцогства Вюртемберг, в котором впервые использовался метод триангуляции Виллеброрда Снелла в геодезических измерениях.

Он предложил Кеплеру разработать механическое средство вычисления эфемерид и создал первый ручной планетарий.