Niezwykłe życie i machiny liczące Abrahama Sterna [Bajty z brodą]

200 lat temu, w grudniu 1812 roku, Abraham Stern, Żyd z Hrubieszowa, zwrócił się do Warszawskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk z prośbą o ocenę swojego wynalazku – machiny arytmetycznej. Uczonych członków tej prestiżowej organizacji trudno było czymkolwiek zaskoczyć, jednak urządzenie potrafiące szybko i bezbłędnie liczyć widzieli oni po raz pierwszy w życiu. Wcześniej w rachunkach pomagały im wyłącznie liczydła.

Oczywiście słyszano już wówczas w Warszawie o „pascalinach” – mechanicznych sumatorach zaprojektowanych przez Blaise’a Pascala (1623-1662). Genialny francuski matematyk i filozof, będąc jeszcze nastolatkiem i chcąc ulżyć swemu ojcu w ciężkiej doli poborcy podatkowego, skonstruował opartą na kołach zębatych, przekładniach i zapadkach maszynę automatycznie dodającą liczby.

Do obsługi mieszczącego się na blacie biurka urządzenia służyły umieszczone na górnej pokrywie pokrętła (przypominające tarcze późniejszych o trzy wieki telefonów) – każde z nich odpowiadało kolejnej cyfrze liczby, a pełny obrót jednego powodował automatyczną zmianę o jedną dziesiątą wartości następnego. Nad pokrętłami wynalazca umieścił okienka, w których pojawiał się wynik obliczeń.

Choć Pascal próbował seryjnie wytwarzać i sprzedawać swój wynalazek (do naszych czasów przetrwało aż osiem „pascalin”), precyzyjny mechanizm okazał się bardzo wrażliwy na wstrząsy i niedokładności wykonania – wystarczało niewielkie przechylenie lub potrącenie maszyny w trakcie ruchu kół zębatych, by w końcowy rezultat wkradł się błąd. Co istotniejsze, rachunki i tak należało zatem sprawdzać ręcznie. Ostatecznie konstruktor porzucił pomysł automatyzacji liczenia i z powodzeniem zajął się innymi dziedzinami nauki.

Ideę słynnego Francuza podchwycił Gottfired von Leibniz (1646-1716), przekonujący w swoich pismach, że „nie godzi się wybitnym ludziom trwonić czas na niewolniczą pracę, na obliczenia, które z zastosowaniem maszyn mógłby wykonać ktokolwiek”. Wybitny niemiecki naukowiec poświęcił wiele lat życia i znaczną część osobistego majątku, by to szczytne założenie mogło stać się faktem. Pod koniec XVII wieku opracował on mechanizm poruszanego przez operatora korbką „rachmistrza krokowego” – maszyny mnożącej.

By z jej pomocą ustalić iloczyn liczb np. 654 i 321, należało ustawić na tarczy kontrolnej pierwszą z nich, a następnie przesunąć korbę w skrajnie prawe położenie, wykonać nią jeden obrót, przesunąć korbę o jedno miejsce w lewo i zakręcić dwa razy, przesunąć znów w lewo i wykonać jeszcze trzy obroty. Jeśli podczas tych czynności użytkownik nie pomylił się, w okienku rezultatów powinien pojawić się wynik 209934.

Niestety, podobnie jak „pascaliny” „rachmistrz krokowy” nigdy nie trafił do praktycznego użytku – oparta na bębnach z zębami nierównej wielkości, szalenie precyzyjna konstrukcja przerosła możliwości ówczesnych rzemieślników, którzy nie potrafili wykonać jej tak dokładnie, jak wymagał tego projekt (jedyny działający egzemplarz przechowywany jest do dziś w Hanowerze).

Choć wynalazki te nie upowszechniły mechanizacji obliczeń, ich opisy rozpalały wyobraźnię naukowców na całym świecie. Na pewno czytali o nich także członkowie Warszawskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk, marząc, że kiedyś będą mogli skorzystać z tak genialnych urządzeń. Niespodziewanie Żyd, którego nazwisko mało kto kojarzył, przywiózł do stolicy maszynę znacznie lepszą od tych wymyślonych przez Pascala czy Leibniza!

Nieprzyjemności z niedostatku pochodzące

Jego niewielka, niepozorna skrzyneczka z trzema rzędami cyferblatów i korbą do kręcenia potrafiła nie tylko dodawać i mnożyć, ale także odejmować i dzielić, a zakończenie obliczeń sygnalizowała odgłosem dzwonka. W przeciwieństwie do „rachmistrza krokowego” działała bez zarzutu. W przeciwieństwie do „pascalin” była dokładna, odporna na uszkodzenia i prosta w obsłudze. Jak podkreślał zachwycony prezes Towarzystwa Stanisław Staszic, by korzystać z maszyny, niepotrzebna była znajomość rachunków i innych tajników matematyki. Wystarczyło tylko znać cyfry, ustawić je na cyferblatach, wybrać rodzaj działania i zakręcić korbą!

Staszic mógł czuć satysfakcję, ponieważ to on jako pierwszy dostrzegł talent Sterna. Już w 1800 roku, gdy kupił Hrubieszów, od mieszkańców miasteczka usłyszał o młodym Żydzie, którego ubodzy rodzice oddali na naukę do miejscowego zegarmistrza. Poznawszy się na jego wyjątkowych zdolnościach, najpierw pomógł Sternowi finansowo, a później namówił na przeprowadzkę do Warszawy i poświęcenie się pracy naukowej.

To dzięki Staszicowi początkujący konstruktor zdołał najpierw zbudować „ruchomy trianguł” – pierwszy polski dalmierz, który mógł przydać się artylerzystom ustalającym kąt padania pocisku, korzystającym dotychczas z niewygodnego i dużego stolika (niestety, historycy do dziś nie odnaleźli tego projektu), a następnie doprowadził budowę machiny arytmetycznej do końca.

W 1816 roku za wstawiennictwem Staszica Stern pokazał swoje dzieło przejeżdżającemu przez Królestwo Kongresowe carowi Aleksandrowi I. Ten, zaintrygowany wynalazkiem, przyznał konstruktorowi rządową pensję, która pozwoliła mu kontynuować prace. Wynalazca dobrze poznał smak biedy jeszcze w Hrubieszowie, a i w Warszawie utrzymywał siebie, żonę i dwoje dzieci z zasiłków nieregularnie wypłacanych przez Warszawskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk. Jednak jak wspominał po latach: „na wszelkie nieprzyjemności z niedostatku pochodzące nieczułym będąc” (i podobny los gotując swojej rodzinie), niemal wszystkie dostępne fundusze przeznaczał na prace badawcze.

Wkrótce Stern mógł pochwalić się kolejnym przełomowym urządzeniem – pierwszą na świecie machiną do wyciągania pierwiastków kwadratowych. W lutym 1817 roku, po co najmniej czterech latach starań, został również członkiem korespondentem Warszawskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk.

Uwolnić od natężenia myśli

Już dwa miesiące później na posiedzeniu publicznym Towarzystwa Abraham Stern przedstawił swój kolejny wynalazek – machinę łączącą funkcjonalność poprzednich – jednocześnie liczącą oraz wyciągającą pierwiastki. Gdy ten wysoki, siwiejący, przygarbiony, ubrany zawsze na czarno i nie rozstający się z czarnym parasolem Żyd stanął przed licznie zgromadzoną widownią, przekonywał, że skoro człowiek od wieków projektuje wciąż nowe narzędzia wspomagające pracę ciała, czas najwyższy, by „zatrudnić się wyszukiwaniem środków mechanicznych, które by w działaniach umysłowych człowiekowi potrzebnych, zrządziły pomoc i od natężenia myśli uwalniały; natężenie myśli, jak wiadomo, nie tylko często uszkadza delikatności organów, przytępia dowcip, nadwyręża pamięć, ale też nawet i osłabienie ciała za sobą pociąga”.

Niepozorny prostopadłościan z pięcioma rzędami kółek i ośmioma korbami, pozwalający w łatwy sposób wykonywać podstawowe działania arytmetyczne, a także (to światowa nowość!) mający sprytny moduł kontrolowania poprawności wykonywania obliczeń został bardzo ciepło przyjęty przez warszawskie środowisko naukowe.

Niestety, nie znalazł się nikt, kto podjąłby się produkcji tak precyzyjnego mechanizmu. Rozgoryczony wynalazca opisał szczegółowo swoją konstrukcję, „aby szczęśliwy jaki geniusz potrafił ją z czasem ułatwić, a tym samym powszechniejszy z niej użytek sprawić”. Dzięki tym autorskim opisom wiemy dziś, jak wyglądała i działała machina Sterna, przechowywany w krakowskim Muzeum Przemysłu jedyny prototyp został bowiem zniszczony podczas II wojny światowej.

Tworzyć machiny i nimi kierować

Stern z żalem porzucił maszyny arytmetyczne, którym poświęcił tyle lat życia, nie zrezygnował jednak z konstruowania. Jak pisał: „badać prawdy mechaniczne, kombinować je do potrzeb człowieka, oto jest cel mojej pracy”. Następne jego wynalazki miały już wspierać nie umysł, lecz ciało.

Niestety, zaprezentowane w 1818 roku: mechaniczna młockarnia, zastępująca w pracy aż ośmiu ludzi, tartak i żniwiarka – które mogły być poruszane siłą wiatru, płynącej wody lub pociągowych zwierząt – również nie spotkały się z zainteresowaniem potencjalnych producentów (wciąż taniej i wygodniej niż budować maszyny było bowiem wykorzystywać bezpłatną siłę roboczą w postaci pańszczyźnianych chłopów). Podobny los spotkał innowacyjny „wózek topograficzny”, geodezyjny przyrząd pokazany na spotkaniu Towarzystwa Przyjaciół Nauk trzy lata później, potrafiący nie tylko mierzyć grunty, lecz również kreślić ich kształty.

Zniechęcony Abraham Stern poświęcił się w końcu literaturze i pracy społecznej, które uznał za bardziej przydatne dla społeczeństwa. Tworzył poezję w języku hebrajskim, tłumaczył z hebrajskiego na polski, objął także funkcję rektora Warszawskiej Szkoły Rabinów i wciąż aktywnie – już jako surowy recenzent cudzych konstrukcji – działał w Towarzystwie Przyjaciół Nauk. W 1830 roku został jako pierwszy Polak wyznania mojżeszowego członkiem czynnym tego elitarnego stowarzyszenia.

Na kilka lat przed śmiercią Stern raz jeszcze powrócił do konstruowania maszyn, wymyślając praktyczny przyrząd chroniący pasażerów powozu przed skutkami ponoszenia spłoszonych koni (opis tego wynalazku nie zachował się do naszych czasów). Do końca życia przekonywał w swoich pismach, że „słabość sił fizycznych człowieka dowodzi, że natura rozkazała mu siłami umysłu więcej niż siłami ciała pracować.

Dążyć on więc powinien do rozszerzania granic mechaniki: za nią w krok postępują bogactwa, w których ona jest uprawiana. Człowiek powinien tworzyć machiny i nimi kierować, a one wyręczać go w uciążliwej pracy. Narody, które wydoskonaliły przemysł, panują nad światem, te zaś, które go zaniedbały, popadły w słabość, ciemnotę, ubóstwo i niewolę”.

Nikt jednak nie słuchał proroczych słów wynalazcy. Gdy Stern ostatecznie porzucał ideę stworzenia maszyny liczącej, we Francji niejaki Charles Thomas zmodyfikował wynalazek Leibniza i rozpoczął przemysłową produkcję własnego urządzenia służącego do mechanizacji obliczeń – arytmometru. Wkrótce swoją maszynę sprzedawał instytucjom państwowym i prywatnym przedsiębiorstwom: ministerstwom, uczelniom, urzędom, towarzystwom ubezpieczeniowym.

Francuskie arytmometry trafiły nie tylko do Niemiec, ale również do Anglii i Stanów Zjednoczonych. Do dziś zachował się także egzemplarz wykorzystywany przez… Towarzystwo Kolei Żelaznych Damaszek-Amman. Rozpoczęła się era automatyzacji rachunków, która sto lat później doprowadzić miała do powstania pierwszych komputerów.

Polakom jeszcze długo wystarczać musiały liczydła. Abraham Stern, Żyd z małego Hrubieszowa, który jak nikt w swojej epoce rozumiał konieczność rozwoju nauk technicznych, zmarł w Warszawie w 1842 roku.

Bartłomiej Kluska

Reprodukcje za książką Haliny Winnickiej, Zapomniany wynalazca, Warszawa 1962.