在那激情燃烧的岁月，搞“两弹一星”竟然离不开它？

计算对科学研究至关重要。然而，在一个计算机资源非常稀缺的时代，科学家如何完成像“两枚炸弹和一颗卫星”这样尖端科技项目的复杂计算？

中国“氢弹之父”于敏用计算尺计算(新闻工作室)

传奇统治者助“两弹一星”辉煌

从原子弹到氢弹，根据突破性原理试验的时间比较，美国用了七年零三个月，英国用了四年零三个月，法国用了八年零六个月，前苏联用了四年零三个月...一个重要的原因是计算极其复杂。(文件2)

据媒体报道，在研究原子弹的过程中，邓稼先统计了一个关键数据，有数万个网点，每个网点要解五六个方程...在他的办公室里，仅仅在一捆捆的计算纸上就堆了几十个袋子。(文件8)

中国的“两颗炸弹和一颗星”(北京新闻)

中国的“两颗炸弹一颗星”是在贫困条件下独立研制的。中国科学家打破了外国技术的*，于1958年开发了第一台电子管计算机(型号103)。然而，计算几十次只需要一秒钟。

1959年，中国研制出第一台大型通用电子管计算机(型号104)，每秒钟能执行10000次操作。1964年，中国完成了第一台大型通用数字电子管计算机(型号119)，平均浮点运算速度为每秒5万次...

然而，由于电子管计算机仍然非常原始，计算能力有限，无法与国外的计算设备相比。

要研制“两颗炸弹一颗卫星”，计算是一个重要方面。单就计算而言，家用电脑起着关键作用，而传统的计算工具如计算尺也是必不可少的！

1964年，在第一颗原子弹试验后，现场区域被集体拍照(网络图)

科学家的前辈充分利用计算尺进行复杂的科学计算，同时科学地利用计算机，从而赢得了一个又一个的胜利。

中国的“两个炸弹创始人”——邓稼先(网络地图)

为了原子弹，邓稼先隐瞒了自己的名字，把自己装扮成郭旭。当他进入实验物理的研究阶段时，他已经完全失踪了。当时，计算方法仍然非常落后。邓稼先的团队不得不使用手摇电脑、计算尺、算盘和其他计算资源，并轮流轮班。

郭永怀和他的妻子李沛(网络图)

郭永怀是我国唯一在核弹、导弹和人造地球卫星实验方面做出巨大贡献的科学家。目前，力学研究所“郭永怀副所长办公室”仍有郭永怀生前用过的物品，包括他经常使用的滑梯。

原子弹爆炸后，氢弹的发展被提上日程。但是氢弹的发展比原子弹更复杂。素有“氢弹之父”之称的于敏，被授予“两枚炸弹一颗星功勋奖章”，也是2014年国家最高科技奖的获得者。

中国的“氢弹之父”——俞敏(网络图)

为了在氢弹理论上取得突破，于敏也有自己的办法。也就是说，在他领导下的研究小组用计算尺工作，夜以继日地解决一个又一个难题。

那么，在那个特殊的时代，为什么科学家如此热爱计算尺呢？看看这个-

乍一看，除了规模，还有什么？

说到尺子，你的第一反应可能是测量。然而，今天要提到的计算尺不是用来测量的。

计算尺，顾名思义，是“计算的尺子”。是的，计算尺是工程师和技术人员进行科学计算的重要工具。

在20世纪80年代之前，几乎每个工程师和技术员都有一把计算尺。技术人员可以使用计算尺方便地计算乘法、除法、乘法、除法以及相关的三角函数。

计算尺可以广泛应用于科研、教学实践、生产管理等领域，为中国的科技教育做出了不可磨灭的贡献。

中国核潜艇之父黄旭华

媒体透露，中国第一代核潜艇的总设计师黄旭华用算盘和计算尺计算了第一艘核潜艇的数万个数据。为了保证数据的准确性，他用算盘和计算尺对数据进行了比较和验证。

单看计算尺的尺面，除了数学符号和刻度，可能没有其他神秘的东西。但是这些看似简单的数字标尺可以被科学家用来设计尖端科技产品，如原子弹、飞机和轮船。

计算尺的基本结构(网络图)

你可能会问，计算尺应该如何使用？让我们先看看计算尺的基本结构。计算尺通常由三部分组成。一种是固定规则，也称为规则体。第二种是滑动尺，也叫尺舌。第三种是光标，也叫滑动标记、推块等。

使用计算尺进行科学计算需要特殊训练，以便快速准确。一般来说，在计算时，滑动标尺上的一个点可以用来与固定标尺上的另一个点对齐，然后光标可以移动，计算结果可以通过指示线快速读出。

固定尺和滑动尺的前后有多套刻度，每套刻度形成一个尺标。这是为了满足不同的计算要求而设置的。例如，计算乘除、平方根、指数、对数或三角函数需要使用相应的标度。

圆形计算尺(网络图)

计算尺有多种形式，主要有尺子形计算尺和圆形计算尺。对于直尺形的计算尺，一般有25厘米和12.5厘米规格。

通用计算尺的计算结果有三位有效数字，能够满足一般工程计算的精度要求。

计算尺的计算速度由阅读速度决定，因此取决于用户的熟练程度。

你可能会说，为什么这么简单的计算尺如此强大？看看这个-

对数的美丽使计算更容易。

对数可能是许多人头疼的问题。然而，对数是一个有趣的函数，它可以将乘法和除法转换成加法和减法。

伟大的苏格兰数学家——约翰·耐普尔(网络图)

计算尺是根据对数运算原理发明的，所以也被称为对数计算尺。说到对数，人们不得不提到。他是一位伟大的苏格兰数学家，约翰·耐普尔，他一生中最大的成就是对数的发明。

在16世纪和17世纪之交，纳皮尔在研究天文学的过程中发明了对数，以简化大量的计算。时间大约是1594年。

纳皮尔的发明是数学史上的革命性创新。科学家可以用对数来加速计算。事实证明，我们可以用对数把乘法简化成加法，把除法简化成减法。 1

第一代泰科布拉大师一直以精密观测闻名，积累了大量天文观测数据。然而，除了第谷的大数据和开普勒的科学计算，人们仍然不知道行星是如何运动的。

德国杰出天文学家开普勒(网络图)

纳皮尔的发明首先给天文学家带来了好消息。著名的开普勒把第谷的大数据视为宝贵的资源，用对数来计算火星的轨道，从而创造了著名的行星运动三定律，开创了现代天文学的先河。

法国著名天文学家拉普拉斯曾经说过，对数可以简化计算过程，从而延长天文学家的寿命。伽利略说:“给我空间、时间和对数，我就能创造一个宇宙。”

经过多年的探索，纳皮尔于1614年出版了他的名著《对数定律的精彩描述》，并发表了他关于对数的发明。1648年，波兰传教士牟尼格将对数传播到中国。

邮票上的“对数恒等式”(网络图)

亨利·布里格斯，当时最著名的英国数学家，来到苏格兰访问纳皮尔。布里格斯说，“先生，我千里迢迢来拜访你，是因为我钦佩你的名字！你用什么样的智慧用如此简单的方法来帮助天文学家？”1617年，布里格斯发表了第一份普通日志表。

布里格斯的来访和鼓励让纳皮尔充满了信心。纳皮尔发明了小数点和纳皮尔杆，为牛顿微积分奠定了基础。

最初，Napier rod是一种著名的计算工具，主要由动物骨头、牙齿、角等制成。纳皮尔的手杖上写着许多阿拉伯数字。事实上，这是一个乘法表。每个单元格由一条对角线分成两部分，左上角的数字是十位数，右下角的数字是一位数。

计算栏示意图(网络图)

纳皮尔的对数概念极大地促进了数学的发展，为计算尺的诞生奠定了理论基础。

然而，至于计算尺，为什么我们只能听到它的声音而看不到它的影子呢？看看这个-

统治者的算计，在“深闺”中漫长的等待

1620年，歌利亚学院的教授埃德蒙·甘特(Edmund Gant)将对数刻度刻在尺子上，以减少用户查找对数刻度的麻烦。有了这样一把尺子，人们就不必在图书馆里跑来跑去了。然而，这是一个单独的刻度，需要借助圆规来获得计算结果。

康熙皇帝对西方数学非常感兴趣。他是中国历史上第一个使用计算尺的人，康熙皇帝制作的象牙计算尺就是明证。

奥特雷德计算尺示意图(图片见水印)

大约在1622年，另一位英国数学家威廉·奥特雷德也在研究对数计算。他将两对甘特图中的脚并排放置，这样双脚上显示的数字总和就可以通过相对滑动来完成。

奥特雷德对甘特图计算尺的改进和完善产生了世界上第一个计算尺。后来，他还发明了圆形计算尺。

奥特雷德(1575 -1660)是英国数学家，也是线性和圆形计算尺的发明者之一。《数学的钥匙》和其他专著的作者极大地影响了数学符号的发展。(见图片水印)

这种简单实用的计算尺价格不太贵，所以是时候试试了。然而，大多数人不买计算尺。就这样，两个世纪后，计算尺仍然隐藏在“深闺”人们的未知之中。

1814年，百科全书的创始人彼得·罗吉发明了双对数计算尺，并在皇家学会的一次演讲中宣布了他的发明。双对数计算尺的应用范围更广，但当时并没有引起人们的注意。

二百年过去了，隐藏在“深闺”中的计算尺能有“成功之日”吗？看看这个-

走出“深闺”，开启百年辉煌的帷幕。

说到滑梯规则的普及，年轻人的角色不容忽视。这个年轻人就是当时年仅19岁的法国炮兵中尉阿梅迪·曼海姆。

1850年，曼海姆改进了计算尺。例如，他选择了四种使用频率较高的对数刻度，并在上面添加了一个光标。使用起来方便多了，几年后法国军队就喜欢上了它。

尺子形计算尺(网络图)

在战场上，计算尺的优势没有边际。当双方交战时，如果他们用对数表来计算炮弹的落点，他们往往会延误战机。使用计算尺，一拉就能算出来，自然会受到指挥官的青睐。

从那以后，美国和欧洲的科学家逐渐使用曼海姆改进的计算尺。

精彩无限的计算尺可以使复杂的数据计算变得非常简单，所以许多数学方程和数学结构都可以用计算尺来计算。

据说美国阿波罗飞船在登月时没有忘记带一把计算尺作为备用计算工具。这表明计算尺在科学家的心目中是多么不可或缺。

上海四达尺厂生产的计算尺(网络图)

上海四达尺子厂创建于1931年，是中国最早生产滑动尺的工厂之一。自1954年以来，中国的计算尺生产已形成一定规模，并已出口到印度、东南亚等地。

到20世纪70年代，中国的计算尺行业蓬勃发展，应用领域已经非常广泛。

计算尺百年辉煌创造了哪些科技传奇？看看这个-

智慧大师演绎传奇

计算尺可能只是一种工具，但它所承载的却是对数的奇迹！科学大师的智慧可以通过计算尺的魔力转化为经典。

犹太物理学家爱因斯坦，1921年诺贝尔物理学奖获得者，是一位伟大的科学大师。据说爱因斯坦不仅喜欢小提琴，还喜欢滑轮组。

1999年，爱因斯坦被《时代》杂志(网络地图)选为“世纪伟人”

德国著名火箭专家冯·布劳恩一直被誉为“现代空间之父”。布劳恩于1955年成为美国公民，从事火箭、导弹和太空研究。1969年，他领导开发了“土星”5号运载火箭，将第一艘载人宇宙飞船“阿波罗11号”送上月球。

“现代航天之父”——冯·布劳恩(见水印图片)

根据一些消息来源，冯·布劳恩在他的太空生涯中使用了一个相当粗糙的计算尺，这个计算尺是由德国雀巢公司生产的。

科洛列夫是前苏联航天工业的伟大设计师和组织者，集物理学家、发明家、火箭专家和航天器专家于一身。他为苏联航天工业创造了太多的世界第一，他的名字将载入人类航天进步的史册。

2

应用航天学创始人科洛列夫(见图片水印)

根据一些消息来源，科罗廖夫在设计人造地球卫星和东方号宇宙飞船时使用的计算尺也是由德国雀巢公司生产的。

如今，人类已经进入了一个高度智能化的时代，计算尺早已退出历史舞台。然而，计算尺仍然见证了一个充满激情的时代的科学研究风格。

走近计算尺，欣赏其深刻的内涵、传奇的应用和美丽的风景，无疑是一件非常有意义的事情！

参考

[1]人民日报。中国核潜艇之父黄旭华:“深潜”为中国铸就30年的重剑。《中国科普》，2017年12月26日。

[2]北京日报。《余敏:惊天动地的职业沉默生活》，中国科普，2016年6月17日。

[3][美国]亨利·波多尔斯基。设计，人性[。王千等译，中信出版社，2012年。

[4]张雄。《数学发现之旅》，[，中国科学技术出版社，2012年。

[5]克利夫顿，科学美国人。辉煌300年:计算尺的传奇。Trans。郭凯生，《全球科学》，2006年第6期。

[6]逃跑。2015年7月6日，https://www.jianshu.com/p/3186b0e225a0,,，《改变世界:没有计算器如何生活——人工时间的计算工具》。

[7]新华社，张劲夫。“请在历史中记住它们——中国科学院的记忆和“两颗炸弹和一颗星”，*网络，1999年5月5日。

[8]共青团*。在邓稼先逝世30周年之际，我想打着郭旭的旗号生活。共青团*博客，2016年7月29日。