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父亲那把印制有交大校徽的计算尺
2017年04月14日 人物小传, 历史回眸 ⁄ 共 4097字 评论关闭

谢援朝

 父亲谢麟阁教授于 1942 年考入位于重庆九龙坡的交通大学总校本部电机系,1946 年于上海国立交通大学毕业。此后,他从发电到输供电,从事了十年电力工程师工作,1956 年奉调工科高校做教师工作直至退离休,属于典型的工科“双师型”老教师。我在初中后就上山下乡,当过农民和工人,于 1978 年考入华北电力学院,1982 年毕业后主要从事热工自动化教学培训及仿真机筹建主任工程师工作。我们父子俩都搞工科,都用过计算尺和算盘等。

 在此,我以父亲曾经用过的计算尺(见图 1)、算盘(见图 2),以及手摇计算机(见图 3),还有一本计算尺说明书的经历,回望一下那个手动计算工具时代渐行渐远的背影。

图 1父亲谢麟阁教授捐赠给学校档案馆的具有交大校徽的计算尺及保护皮套。

 

曾经不可或缺的计算尺

 上世纪 70、80年代以前中国的理工科学生和工程师,尤其是机电类,计算尺是必不可少的计算工具。据说有些学生或工程师常把短型袖珍计算尺随身携带便于初算,把中长型计算尺放在家中或办公室里做精确运算用(若要求更精确的运算,就得用到八位对数表手册等)。

 计算尺(slide rule),通常是指对数计算尺,其本质是一个简单机械的模拟式(是指尺刻度记号之间有无穷多个连续数值点需估计读值)计算器具。计算尺约在 1625年间由英国数学家威廉•奥特雷德发明,经过历代科技人员不断的改进,功能种类不断完善,其类型分为一般标准直算尺和圆算尺,材料可分为硬木质、玻璃、金属、塑料、及其复合材料等。

 一般标准直算尺(见图 1)是由上尺、下尺、滑尺、滑标组成,上尺和下尺是用连接板联结而成固定的尺身。滑尺嵌在上尺和下尺的滑槽间,可以左右滑动,滑标套在计算尺的外面,也可以左右滑动,滑标的正反面各有玻璃一块,玻璃上标有红色发线一条。其基本操作是找刻度、拉滑尺、对刻度,移滑标(游标),对红线,读结果。因此,尺长易于读准些。

 计算尺的基本原理实际上是对数的应用,它将对数表之数字经换算后刻划于尺上。所以乘法的运算变成了各个对数和的运算,而除法运算变成了各个对数差的运算,三角函数、平方根等算尺的刻度原理与乘除刻度类似。

 常见运算功能有乘法/除法、乘方/开方、对数和指数等,除了对数刻度,有些算尺还有其他数学函数刻录在辅助刻度上。最常见的有三角函数,通常有正弦和正切,常用对数 (log10),自然对数(ln)和指数函数(ex)刻度。有些尺包含一个毕达格拉斯刻度,用来算三角形的边,还有一个算圆的刻度。其它的有计算双曲函数的刻度等。

 通常计算尺分隔记号标到两位有效数字的精度,然后用户估算第三位数字,故存在读数误差。这和多数工程公式所用数据 3位精度的要求是相符的。使用计算尺可以省去查找数学用表的麻烦,可以加速乘、除、乘方/开方、对数、指数、三角函数等的运算。可是,计算尺需要使用者估算结果的小数点位置。一般对数计算尺的主要缺点是不能进行加、减法运算,必须用算盘(见图 2)或其他辅助工具进行加减运算,如人工笔算、手摇计算机(见图 3)。

 若使用现代的电子科学计算器进行这些运算则要简便多了,并且可有 7-10位的精度。

父亲用计算尺教我验算校对的道理

 好像父亲先后用过三、四把计算尺,多为美国 Keuffel & Esser式的有自然对数的计算尺。记得父亲修复过因我年少无知而损坏的计算尺。因浩劫到家,他也被丢失过计算尺。

 父亲在 1979年有了袖珍电子计算器后,他在阅读书籍、编写教材、题目验证等过程中,还曾把计算尺与计算器(或后来的计算机)互为计算结果校对工具使用。他告诉我:笔算、珠算所得结果可以通过至少两遍计算来验算校对;也可用两把计算尺来相互验算;而模拟式计算尺与数字式计算器或计算机,二者工作原理区别太大,因此,更不容易出现两种方法计算中都犯同样的错误。对二种方法的计算结果实行“逻辑与”关系运算,相同则过,不同则查,直到正确。计算验算先后有序,结果比较,校正纠错,也算是去伪求真的反馈吧。

 这使我理解了父亲在我做小学算术题时,就要求把废旧作业本翻过来作为演草本,题要计算两遍或用加减互逆、乘除互逆等方法来验算;做珠算题时,也要我把算盘分为左右两部分,右边为首次计算,左边为二次验算,二者比较,防止出错。那时作业很少见到标准答案,自己计算验算为自检,结果比较校对为互检,有了自检、互检,也就提高了纠错能力。

 那时看到父亲有时还带算盘去上班。他在家也用算盘,还用计算尺和数学手册等算东西。后来知道这样做是用算盘来弥补计算尺不能进行加减运算的缺陷,并且他将其计算结果与查数学手册+算盘计算的结果进行比较验证校对。技多不压身,父亲做事还是认真的。

 我清楚的记得 1968年的秋冬,父亲被指责:浪费实验室经费购置无用的计算机。我曾学用过父亲实验室的那台手摇计算机,想必他也是基于上述验算校对、纠错求真的机理而购置吧。即用机械式有限位数字显示计算结果、算盘算珠离散式表示计算结果和模拟式计算尺估计读出计算结果,三种方法所得结果相互比较校对,可大大降低计算错误的几率。此理易解。可那时有人就不讲理,动粗,还自以为是。看来即便科学、谨慎工作,可能也会被找茬。

 后来有报道说那时进行的两弹一星研制工程中,众多科技人员打着算盘珠、拉着计算尺或查表,手摇着机械式计算机,同时上阵,验算校对,处理了大量的数据,保证了试验研制的成功。图 3为摘自百度百科的“研制原子弹时使用的飞鱼牌手摇计算机”照片,借以为证。

 我想无论何时,工科高等教育至少应跟上科技应用的发展。我小学时还见到过父亲用示波器显示模拟电路特性的动态波形曲线,我读大学时才知那是电子模拟计算机的基本方法。

父亲饮水思源奉献珍藏

 在父亲不弃不舍、定期擦拭的计算尺中,他最钟爱的是一把印制有交通大学校徽的计算尺,它陪伴了父亲有六十多年的风风雨雨,尺身与保护皮套明显很陈旧。

 似乎是在校庆 110周年、西迁 50周年时,父亲就像要嫁女儿了一样,依依不舍地将这把计算尺交由我弟捐赠给了学校校史档案馆,希望能保存那段历史的真实和自己一份美好的情结。父亲这把计算尺现在存放在西安交大的交通大学西迁纪念馆里,见图 1。

图 4是父亲的该计算尺校徽部分的放大照片,可以看到滑槽中的滑尺上印制的交大校徽,固定连接的上尺、下尺上分别印制有南洋工业有限公司和制作者 N.Y.JEN.的英文字母。可见,那时人们就有知识产权的意识。这样既有公司和制作人的广告效应,也说明制作者以自己的声誉向买主保证对产品质量的负责任。

同时父亲写了一封充满怀念与饮水思源之情的捐赠信,其底稿见图 5。在小学写作文时,父亲也要求我先提纲、打底稿、再修改、满意后,可誊写。

工欲善其事,必先利其器。由信函底稿内容可以了解到抗战时期交大工科学子的重要学习工具有计算尺;父亲爱学习也爱学习工具的情感;反映出在艰苦环境下那种同学之间互帮互助的好风气;还反映了父亲对该计算尺研制者任能容学长的感谢之情。

  

父亲找到了计算尺研制者的回忆文章

 1996年底,由交通大学 1946届同学会在上海编的“交通大学 1946届校友通讯”开始把全球的交通大学 1946届学子联系了起来。我记得父亲曾为此激动难眠,反复阅读,修改记录,也积极投稿等。由于有了老交大同学的帮助,父亲寻找到了 1998年 3月的《交通大学 1945届校友通讯》第一期,印制有交大校徽的计算尺制作者——1940级的机械系学长任能容撰写的“在校研制计算尺的回忆”就刊登于该期的 7、8页,见图 6。

图6 “在校研制计算尺的回忆”

 由任能容学长的回忆文章可知作者也是抗战时期实行了贷金制或公费制的工科学生,那时学校为学生亲自动手制作紧缺的学习工具创造了条件;学生的勤工俭学及贷款创业也得到了教师的支援;作者从教后还继续了计算尺的制作和销售来满足学生需求。只见工匠未见贵族。现在学子也组装现代的学习工具电脑、机器人、无人机或自主创业等。工科教育就是要践行知行合一,加强理论联系实际和工程技术能力的培养,以适应现场及未来发展的需要

 主动支援学生的季文美老师曾任过企业工程师及管理者,懂得工程技术需求。这使我想到父亲在1952 年为电力技术四级高工时年仅28,不惑之年的父亲在1964 年就为高教五级了,他也属于有工程技术经历的教师。他们在工科高等教育中都作出了实实在在的有效贡献。

 交大1946 届校友通讯持续到了2008 年,共编写了20 期。因46 届同学们已“力不从心,行动不便,事出无奈,不再出版了。

 父亲经常翻阅完整保留着的校友通讯,不时发出感叹。

父亲还有一把得而复失的计算尺

 上世纪66 年起,可能是为避免被找茬或搬家居室所限,父亲不得不处理了水浒、三国、西游记、唐诗宋词、古文观止等书籍(十多年后又购买);后来,他也多次清理外文书籍及外文笔记本等。我记得清理的有上世纪40 年代的英文无线电类(因我小学已认得电子管、晶体管及无线电电路图)杂志和大厚本的英文书等。当然他处理清理书绝不是焚书,而是卖给了物资回收公司,即收破烂的,可能他还寄希望发挥这些物质的作用。那些年,我在西安南院门古旧书店淘到的技术书,可能其中也有因同样原因出手或来自物资回收公司的吧。

 虽多次进行书籍筛选,但父亲始终保留着一本橘红色面的外文手册——K&E 双对数矢量计算尺说明书,该说明书扫描件摘选如图7-图9 所示,可见其已历经磨难。

 图8 为父亲在内封上的记录,从笔迹深浅的不同看,似乎是先后两次完成的“谢麟阁购于渝交大而于胜利后海疆恢复取货于上海.结果尺子给小偷窃去仅存此书”。

 不知窃贼是谁?可能父亲保留它是作为得而复失的记录或警示吧。

 上世纪70 年代起,电子数字计算器的出现和个人电脑的逐步普及使我们步入了数字时代。节能不用电的计算尺和手摇计算机都已淡出众人的视野,而成为有识之士的收藏品或博物馆的展品。但是几百年来曾经不可或缺的手动计算工具的发展历程及其对科技发展的伟大贡献,以及老一辈科技工程技术人员在艰难环境之下刻苦学习,认真务实、奉献科技、追求真理的精神将永存于人类文明历史的长河之中。

说明:图3 摘自百度,作者提供其余照片,整理编辑参考有关网络及文章,为此为谢。谢援朝2017.4.13 

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