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

Система счисления, которую мы используем сегодня, попала в Европу из Индии через северную Африку усилиями мусульман. Это объясняет, почему эти цифры называются арабскими. Эту систему счисления определил и развил персидский мудрец Мухаммед ибн Муса аль-Хорезми.

Герберт Орильякский, который был избран папой римским под именем Сильвестра II, сыграл в этом процессе решающую роль, так как именно он способствовал повторному распространению абака в Европе и использованию арабских цифр. Абак Герберта Орильякского был обновленным вариантом римского абака. В нем использовались девять символов для обозначения цифр, нулю соответствовал пустой столбец. В Европе он стал использоваться повсеместно в XI веке, однако абак с арабскими цифрами не заменил абак с римскими цифрами: он рассматривался как средство для вычислений, а римские цифры считались единственно возможной формой записи результатов.

Вне всяких сомнений, решающую роль в распространении арабских цифр сыграл Мухаммед ибн Муса аль-Хорезми. Его основной труд — «Ал-китаб ал мухтасар фи хисаб ал-джабр ва-л-му кабала» («Книга о восполнении и противопоставлении»). Этот труд предшествовал трактату «О началах индийской арифметики» Кушьяра ибн Лаббана, и его важность намного выше. К сожалению, не сохранилось ни одного арабского издания книги ибн Лаббана, которая известна нам лишь благодаря более поздним переводам на латынь, выполненным в XII и XIII веке. О важности труда аль-Хорезми можно судить уже по его названию: от слов «ал-джабр» произошло слово «алгебра», от имени автора — понятие «алгоритм».

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 IIво 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.