Charles Babbage

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Charles Babbage是一位英国博学家,在数学、哲学、发明和机械工程领域才华横溢。Babbage创造了数字可编程计算机的概念。

Babbage被某些人誉为"计算机之父",他因发明了第一台机械计算机而获得赞誉,这最终导致了更复杂的电子设计的出现。现代计算机的所有基本思想都可以在Babbage的分析机中找到。他在其他领域的多样化工作使他被描述为同世纪众多博学家中的"杰出人物"。

Babbage未完成的机械装置的部分在伦敦科学博物馆展出。1991年,根据Babbage的原始设计构建了一台运行的差分机。这台机器按照19世纪可实现的公差建造,其成功完成表明Babbage的机器本来是可以工作的。

早年生活

Babbage的出生地有争议,但根据《牛津国家传记词典》,他最可能出生在英格兰伦敦沃尔沃思路Crosby Row 44号。在Larcom街与沃尔沃思路的交叉口有一块蓝色纪念牌来纪念这一事件。

《泰晤士报》的讣告中给出他的出生日期为1792年12月26日;但随后他的一位侄子写信说Babbage出生于一年前,即1791年。伦敦新英格顿圣玛丽教堂的教区登记簿显示Babbage于1792年1月6日受洗,这支持了1791年的出生年份。

Charles Babbage的版画,年代为1833年

Babbage是Benjamin Babbage和Betsy Plumleigh Teape的四个孩子之一。他的父亲是William Praed的银行合伙人,1801年在伦敦Fleet街创办了Praed's & Co。1808年,Babbage一家搬进了位于East Teignmouth的老Rowdens宅邸。大约八岁时,Babbage被送到Exeter附近的Alphington乡村学校以从一场危及生命的发热中恢复。他短暂地就读于South Devon Totnes的King Edward VI 文法学校,但他的健康状况迫使他回到私人导师那里一段时间。

Babbage随后进入位于Middlesex Enfield Baker街的30人Holmwood学院,该学院由Reverend Stephen Freeman主持。学院的图书馆激发了Babbage对数学的热爱。离开学院后,他又师从两位私人导师。第一位是Cambridge附近的一位牧师;通过他Babbage接触到Charles Simeon及其福音派追随者,但这种教学并不是他所需要的。他被带回家,在Totnes学校学习:这时他16或17岁。第二位是一位牛津导师,在他的教导下Babbage达到了足以被Cambridge接受的古典文学水平。

在Cambridge大学

Babbage于1810年10月来到Trinity College Cambridge。他在当代数学的某些部分已经是自学的;他阅读过Robert Woodhouse、Joseph Louis Lagrange和Marie Agnesi的著作。因此,他对大学可获得的标准数学教学感到失望。

Babbage约1850年

Babbage、John Herschel、George Peacock和其他几位朋友在1812年组建了分析学会;他们也与Edward Ryan关系密切。作为学生,Babbage还是其他社团的成员,例如关注调查超自然现象的幽灵俱乐部和致力于将成员从精神病院解救出来的解救者俱乐部。

1812年,Babbage转入Peterhouse Cambridge。他是那里最优秀的数学家,但没有获得荣誉学位毕业。他反而在1814年获得了免考学位。他在初步公开答辩中为被认为是渎神的论文进行了辩护;但目前不知道这一事实是否与他不参加考试有关。

Cambridge之后

考虑到他的声誉,Babbage很快取得了进展。1815年他在皇家学会做了关于天文学的讲座,1816年当选为皇家学会会士。毕业后,他申请各种职位都未成功,职业生涯进展不大。1816年他是Haileybury学院教职的候选人;他有James Ivory和John Playfair的推荐,但被Henry Walter击败。1819年,Babbage和Herschel访问了Paris和Arcueil学会,与主要的法国数学家和物理学家会面。那一年Babbage申请Edinburgh大学教授职位,得到Pierre Simon Laplace的推荐;该职位被William Wallace获得。

与Herschel合作,Babbage研究了Arago旋转的电动力学,于1825年发表。他们的解释只是过渡性的,后来被Michael Faraday拾起并扩展。这些现象现在是涡电流理论的一部分,Babbage和Herschel错过了统一电磁理论的一些线索,保持接近Ampère力定律。

Babbage购买了George Barrett的精算表,Barrett在1821年去世时留下未发表的工作,他在1826年对各种生命保险机构进行了《生命保险各种机构比较观》的调查。这个兴趣源自建立保险公司的一个项目,由Francis Baily推动并在1824年提出,但没有实施。Babbage确实为该计划计算了精算表,使用了从1762年开始的互助社死亡率数据。

在整个这一时期,Babbage笨拙地依赖于他父亲的支持,考虑到他父亲对他1814年早期婚姻的态度:他和Edward Ryan娶了Whitmore姐妹。他在伦敦Marylebone建立了家庭,建立了一个大家族。在他父亲1827年去世时,Babbage继承了一个大约价值£100,000的庞大产业,相当于今天的£8.72百万或$11.2百万,使他成为独立富有的人。在同年妻子去世后,他花时间旅行。在意大利他遇见了Tuscany大公Leopold II,预示了后来对Piedmont的访问。1828年4月他在Rome,依靠Herschel管理差分机项目,这时他听说他已成为Cambridge的教授,这个职位他在1820、1823和1826年三次申请都未获得。

皇家天文学会

Babbage对1820年皇家天文学会的创立起了重要作用,最初称为伦敦天文学会。其最初的目标是将天文学计算简化为更标准的形式,并传播数据。这些方向与Babbage关于计算的思想密切相关,1824年他赢得了该学会的金质奖章,理由是"他发明了一台用于计算数学和天文表的引擎"。

差分机的一部分

Babbage通过机械化克服表中错误的动机自从Dionysius Lardner在1834年在Edinburgh评论中在Babbage的指导下写过之后就成为了常见的事。这些发展的背景仍然有争议。Babbage自己关于差分机起源的描述从皇家天文学会希望改进《航海年鉴》开始。Babbage和Herschel被要求监督一个试点项目,重新计算那些表的一些部分。手中有了结果,发现了差异。这是在1821或1822年,正是Babbage制定他的机械计算思想的场合。《航海年鉴》问题现在被描述为由对1820年去世的Joseph Banks爵士的态度引起的英国科学两极分化的遗产。

Babbage与他的朋友Thomas Frederick Colby研究了建立现代邮政系统的要求,得出结论应该有统一费率,这在1839年和1840年引入统一四便士邮政被统一便士邮政取代时付诸实施。Colby是该学会创始人小组中的另一位。他也负责爱尔兰调查。Herschel和Babbage出席了该调查的一次著名操作,Lough Foyle基线的重新测量。

英国拉格朗日学派

分析学会最初只不过是大学生的一个挑衅。在这一时期它取得了一些更实质性的成就。1816年Babbage、Herschel和Peacock出版了来自法文的Sylvestre Lacroix讲座的翻译,这当时是最先进的微积分教科书。

在微积分术语中对拉格朗日的参考标志着现在称为形式幂级数的应用。英国数学家从大约1730年到1760年使用过它们。重新引入时,它们不仅仅被用作微分微积分中的符号。它们打开了包括差分机基础的差分方程和微分方程的算子D-module方法的泛函方程领域。差分方程和微分方程的类比在符号上改变了Δ到D,当"有限"差分变为"无穷小"时。这些符号方向变得流行,作为运算微积分,并被推至收益递减的地步。Cauchy的极限概念被拒之门外。Woodhouse已经用其对Taylor级数作为形式的处理建立了这第二个"英国拉格朗日学派"。

在这个背景下,函数组合很难表达,因为链式法则不是简单地应用于二阶及更高阶导数。Woodhouse在1803年就知道这个问题,他从Louis François Antoine Arbogast那里取得了现在称为Faà di Bruno公式的东西。本质上它为Abraham De Moivre所知,年代为1697年。Herschel发现该方法令人印象深刻,Babbage了解它,后来被Ada Lovelace注意到与分析机相兼容。在1820年之前的时期,Babbage广泛地从事泛函方程的工作,抵制了常规有限差分和Arbogast的方法,在后者中Δ和D通过指数映射的简单相加情形相关。但通过Herschel他受到了Arbogast关于迭代的思想的影响,即用自身组合一个函数,可能多次。在1815/6年《哲学汇报》上关于泛函方程的一篇主要论文中,Babbage说他的出发点是Gaspard Monge的工作。

学术

从1828年到1839年,Babbage是Cambridge的Lucas数学教授。他不是一个常规的住宿讲师,对教学责任漠不关心,在他生活的这一时期写了三本时事书籍。他在1832年被选为美国艺术与科学学院的外国名誉成员。Babbage与同事不和:George Biddell Airy,他在Trinity College Cambridge的Lucas数学教授职位的前任,认为应该对他缺乏讲学兴趣提出问题。Babbage计划在1831年就政治经济学进行讲座。Babbage的改革方向旨在使大学教育更具包容性,大学为研究做更多工作,更广泛的课程和对应用更多的关注;但William Whewell认为该计划无法接受。Babbage与Richard Jones的争议持续了六年。他最终没有进行任何讲座。

正是在这一时期Babbage试图进入政治。Simon Schaffer写道,他1830年代的观点包括英格兰圣公会的非宗教化、更广泛的政治特权和制造商作为利益相关者的纳入。他两次代表Finsbury选区站出来竞选议会。1832年他在五名候选人中排名第三,在两名议员选区中因大约500票而失利,当另外两位改革派候选人Thomas Wakley和Christopher Temple分散了选票。在他的回忆录中Babbage讲述了这次选举如何给他带来了Samuel Rogers的友谊:他的哥哥Henry Rogers希望再次支持Babbage,但几天内去世了。1834年Babbage在四名候选人中排名最后。1832年,Babbage、Herschel和Ivory被任命为皇家Guelphic勋章的骑士,但他们随后没有被册封为骑士侍从以获得Sir的前缀,这种前缀常常伴随对该外国勋章的任命,尽管Herschel后来被册封为准男爵。

"衰落论者"、学术社团和英国科学促进协会

Babbage现在作为一个辩论者浮现出来。他的一位传记作者指出,他所有的书都包含一个"宣传元素"。然而,他的《关于科学衰落及其某些原因的思考》1830突出表现,因其尖锐的攻击。它旨在改进英国科学,更特别是赶出Davies Gilbert担任皇家学会主席,Babbage希望改革。这是出自怨恨而写的,当Babbage希望成为皇家学会初级秘书时,因为Herschel是资深秘书,但由于他对Humphry Davy的敌意而失败。Michael Faraday让Gerrit Moll写了一份回复,名为《关于英格兰科学所谓衰落》1831。在皇家学会的前面Babbage没有产生影响,Sussex公爵被平淡地选为Gilbert的继任者

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