Бизенц Торра - Том 15. От абака к цифровой революции. Алгоритмы и вычисления

Помимо трактата по алгебре он также создал труд по арифметике под названием «Китаб аль-джама валь-тафрик» («Книга об индийской арифметике»), в котором подробно описал индийскую позиционную систему счисления по основанию 10 и методы выполнения основных арифметических операций. По одной из версий, аль-Хорезми первым использовал ноль для обозначения пустого разряда. Переводы его труда на латынь распространились по всей Европе и на протяжении нескольких веков широко использовались в университетах под названием Algoritmi de Numero Indorum.

* * *

ГЕРБЕРТ ОРИЛЬЯКСКИЙ (946-1003)

Будущий папа римский Сильвестр II оставил монастырь Святого Герольда в Орильяке и последовал за графом Барселоны Боррелем II в монастырь Святой Марии в Риполь, где три года изучал математику. Он также совершил путешествия в Кордобу и Севилью, где обучался математике и астрономии у арабов, и убедился в превосходстве применяемой ими системы счисления.

Герберт Орильякский был автором множества трудов по математике и астрономии, посвященных прежде всего квадривиуму, то есть предназначенных для студентов, а не ученых мужей. Его работы включены в том 139 «Латинской патрологии» (Patrologia Latina) — собрания сочинений латиноязычных христианских авторов от Тертуллиана (160–220) до Иннокентия III (1160–1216). Помимо введения абака Герберт Орильякский также воссоздал армиллярную сферу, чтобы помочь изучающим астрономию.

Статуя папы Сильвестра II во французской префектуре Орильяк.

МУХАММЕД ИБН МУСА АЛЬ-ХОРЕЗМИ (ОК. 783 — ОК. 850)

О жизни Мухаммеда ибн Мусы аль-Хорезми достоверно известно немногое, ведутся споры даже о точном месте его рождения. Математик, астроном и географ аль-Хорезми считается создателем алгебры и современной системы счисления. Он учился, а затем работал в Доме мудрости в Багдаде — научном учреждении, по масштабу сопоставимом с Александрийской библиотекой. В Доме мудрости составлялись и переводились на арабский язык важнейшие научные и философские труды греков и индийцев. Там же располагалась современная обсерватория. Аль-Хорезми был автором множества трудов, многие из которых сыграли фундаментальную роль в развитии науки, а также написал трактат по политической истории. Благодаря широте своих знаний он считается одним из величайших мудрецов древности.

Марка СССР, посвященная Мухаммеду ибн Мусе аль-Хорезми, выпущенная в 1983 году.

* * *

Введение арабских цифр в Европе было медленным и непростым и, разумеется, сопровождалось полемикой. Во Флоренции их использование было запрещено, так как арабские цифры якобы позволяли легко фальсифицировать бухгалтерский баланс. В течение нескольких веков не утихали споры между «абацистами» и «алгоритмистами». В итоге последние одержали победу, но это произошло лишь в середине XVI века.

Абацисты были сторонниками римских цифр, которые было удобнее использовать на абаках. Алгоритмисты, в свою очередь, выступали за использование арабских цифр: они не очень подходили для вычислений на абаке, но были более удобны при расчетах на бумаге. Сторонники арабских цифр вошли в историю как алгоритмисты, так как вычисления на бумаге являются алгоритмическими, то есть выполняются по определенным алгоритмам. Авторы, принадлежащие к этим группировкам, создавали трактаты о правильном использовании абака и выполнении вычислений с помощью карандаша и бумаги (или же на пергаменте, или грифельной доске) соответственно. В текстах абацистов нулю не уделялось особого внимания, а основными операциями считались умножение и деление. В их работах также описывались двенадцатеричные дроби. Алгоритмисты, что логично, особо подчеркивали полезность нуля, рассматривали намного больше действий (сложение, вычитание, умножение, деление, умножение и деление на два, вычисление корней) и заостряли внимание на шестидесятеричных дробях.

В итоге как всегда всё решили деньги. В Италии чаша весов стала склоняться в сторону алгоритмистов, и мало-помалу становилось понятно, что арабские цифры намного удобнее для торговли, так как они значительно упрощали расчеты на бумаге.

Энтузиазм итальянцев по отношению к арабским цифрам постепенно охватил остальные страны Европы: новые методы вычислений в 1200 году были введены в Германии, примерно в 1275 году — во Франции, а в 1300 году достигли берегов Англии. Человеком, который способствовал распространению арабских цифр и произвел революцию в математике, был Леонардо Пизанский, намного более известный как Фибоначчи. В «Книге абака» Фибоначчи продемонстрировал возможности применения арифметики в торговле и представил арабские цифры, а также алгоритмы вычислений с ними. В предисловии прямо говорилось, что целью автора было показать полезность арабских цифр и способствовать их всеобщему применению в Италии.

«Книга абака» была первой написанной в Европе книгой, где использовались арабские цифры. «Книга абака» стала первым среди математических трудов, которые приобрели особую популярность в период с XIV до середины XVI века. В них шла речь об использовании арифметики в торговле и о решении соответствующих задач. Популярность этой арифметики связывают с распространением школ абака, особенно в Италии. В 1340 году во Флоренции насчитывалось шесть школ абака, в которых обучалось 1200 учеников (весьма значительное количество, если учесть, что все население города в то время составляло 100 000 человек). В этих школах, в частности в школе Галигаи во Флоренции, о которой упоминается во множестве документов, дети 10–11 лет обучались основам арифметики в течение двух-трех лет. Как правило, ученики поступали в школы абака, окончив грамматические школы, где их обучали чтению и письму, начиная с пяти-семи лет. Выпускники школ абака в возрасте 13–14 лет становились подмастерьями в мастерских, банках и так далее. Лишь немногие не спешили начинать работать и занимались изучением классических трудов.

* * *

ЛЕОНАРДО ПИЗАНСКИЙ (1170–1250)

Леонардо Пизанский, Фибоначчи, был сыном Гильермо Боначчи — итальянского торговца из алжирского города Беджая. Его имя, по одной из версий, означало figlio di Bonacci — «сын Боначчи». Леонардо вместе с отцом обучился арабской системе счисления и арифметическим действиям. Позднее, желая расширить знания, он совершил путешествие в Египет, Сирию и Византию, где подробно изучил арабскую математику. В своих трудах он излагает все, что узнал в этих путешествиях. Помимо важной «Книги абака» он также написал «Книгу квадратов» (Liber Quadratorum, 1225), посвященную алгебре, «Практику геометрии» (Practice Geometriae, 1223) и многие другие.

* * *

Школы абака и использование арифметики в торговле оказали заметное влияние на развитие математики той эпохи. К авторам книг и преподавателям школ часто обращались для решения практических задач. Так, Джованни ди Бартоло, преподаватель академии абака во Флоренции, помог выполнить расчеты для постройки купола собора в 1420 году. Тем не менее практическая математика развивалась независимо от теоретической, которую изучали в университетах. Преподаватели школ абака и университетские преподаватели практически не пересекались.

Большинство университетов следовало классическим традициям: в них изучали арифметику Боэция и римские цифры.

Страница из «Книги абака» Фибоначчи.

Распространение арабских цифр также было связано с деятельностью других учреждений, имевших отношение к торговле. Стали появляться учебники по средневековой торговле, в которых излагались правила арифметики, как в итальянском трактате Pratice della mercatura. Наиболее известными из них были Libro di divisamenti di apesi e di misure di mercantie Франческо Бальдуччи Пеголотти, опубликованный в первой половине XIV века, а также труды Антонио да Уццано (1442) и Джорджио Чиарини (1438).

Книги по арифметике торговли были очень популярны, но стоили дорого и были недоступны студентам. В школах абака обычно имелось несколько экземпляров подобных книг. Считается, что они использовались в качестве справочников в торговых домах и служили в некотором роде сводами законов и правил торговли. Первой в истории печатной книгой по математике был учебник по арифметике в торговле, изданный в итальянском городе Тревизо в 1478 году. Второе место в этом списке занимает Summa de Tart d’aritmetica Франсеска Сен-Клемана, опубликованная в Барселоне на каталанском языке в 1482 году. Эта книга была первым учебником по математике, отпечатанным на Пиренейском полуострове. Rechenbuch Ульриха Вагнера, опубликованный в Бамберге (Бавария) в 1483 году, занимает третье место.