/ Valéry Monnier

Im Jahre 2020, in 14 Jahre treffen wir uns vielleicht alle und feiern miteinander das zweihundertjährige Bestehen der ersten Rechenmaschine der Welt, die in den Handel kam : der Arithmometer von Thomas aus Colmar !

200 Jahre ! Was für ein Weg wurde da zurückgelegt !

Am Anfang des 19. Jahrhunderts ging man von einer Revolution zu der anderen über ! (Die industrielle Revolution). Charles-Xavier Thomas aus Colmar hat die Herausforderung angenommen, eine Maschine zu entwerfen, die zugleich den Kaufmann wie den Ingenieur, den Industriellen wie den Wissenschaftler zufrieden-stellte !

Andere hatten es natürlich schon vor ihm versucht : Schickard, Pascal, Leibniz, Morland, Lépine, Hahn, Leupold, Stanhope... sind alle Erfinder, deren Genie anerkannt werden muss. Diese Maschinen waren aber oft unvollkommen und ausserdem sehr kostspielig, was jegliche Kommerzalisierung unmöglich machte.

 Im Jahre 1820 legt Thomas das Patent seines ersten Arithmometers vor. Eine Maschine wird 1822 von Devrine, einem Pariser Uhrmacher gebaut.

Die wissenschaftliche Gesellschaft ist begeistert. Das «Bulletin de la Société d’Encouragement pour l’Industrie Nationale» zollt ihm in Berichten von Francoeur und Hoyau seine Anerkennung. Die Maschine ist ausgezeichnet beschrieben und vorgestellt.

Und dann ! Und dann ! Nichts mehr bis 1844 !! In diesem Jahr wird der Arithmometer von Thomas in der Nationalen Ausstellung in Paris erwähnt.
War die Maschine zu zerbrechlich, um ein glorreiches Schicksal zu beanspruchen ? Oder war Thomas so von seiner Arbeit in Anspruch genommen, daß er seine erste Liebe vergessen hatte?

Auf jeden Fall prägt diese Jahrhundertmitte wirklich den Beginn der technischen und kommerziellen Geschichte des Arithmometers.

Es ist bekannt, daß Piolaine, der Sohn eines berühmten Uhrmachers aus Neuilly, schon seit ungefähr 1844 am Bau einer neuen Maschine arbeitete, die größer und verlässlicher war als ihre Vorgängerin aus dem Jahre 1822.

Die Bereitstellung schien Schwierigkeiten zu bereiten aber schließlich kommt die Maschine im Juli 1848 aus der Werkstatt !

 Viele unter Ihnen kennen diese bezaubernde Maschine, die bei Christie’s für den geringen Betrag von 120.000 £ verkauft wurde....

Das Patent dieser Maschine wird erst ein Jahr später, also im Jahre 1849 eingetragen

Es wurde kürzlich entdeckt, man kann ruhig sagen, daß es mehr als nur ein Patent ist !

Es ist zuerst der Erlebnisbericht eines begeisterten Menschen ! Er erzählt von seinem Verhältnis zu Piolaine, den er sogar auf seine Kosten aus England zurückgeholt hatte, damit dieser die Bereitstellung der Maschine beende.

Er beschreibt verrückte Projekte von Arithmometern ohne ausgekehlte Zylinder und ohne Schieber und auch ganz einfache Addiermaschinen.

Es war auch der Mann, der die Konkurrenz aufgehen sah ! Ich denke nämlich an die Maschine von Maurel und Jayet, die imstande war, direkte Multiplikationen auszuführen, und die in der Académie des Sciences im Jahre 1849 Aufsehen erregte. Ich denke auch an die Maschine des Polen Staffel, die auf der Weltausstellung von London im Jahre 1851 ausgezeichnet wurde.

Was wäre aus dem Arithmometer geworden, wenn man genauso große Summen ausgegeben hätte, um den Arithmaurel zu vervollkommen, wie Thomas es für seine Arithmometer getan hatte ?

 Es war wohl seine Leidenschaft aber durch sein hohes Vermögen war er ohne Sorgen. Um seine Maschine bekannt zu machen, schenkte er den gekrönten Häuptern Europas wundervolle Maschinen, deren Kästen reichlich geschmückt waren (Abb. 8).

Auf der Weltausstellung von 1855 stellte er eine gigantische Maschine mit 30 Ziffern vor, die aussah wie ein Klavier !!! Diese Maschine war so eindrucksvoll, daß sie sogar Jules Vernes Geist beeindruckte, er schrieb 1863 in einem seiner phantasievollen Romane : « Paris im 20. Jahrhundert ».

 Ich zitiere :

« ... Zu Beginn Ihrer Lehre, können Sie die Maschine Nr 4 benutzen. Michel drehte sich um und erblickte die Maschine Nr 4. Es war ein Rechenapparat. Die Zeit, in der Pascal solche Instrumente baute, deren Konzeption damals so wunderschön schien, lag weit zurück. Seit dieser Zeit nahmen der Architekt Stanhope, Thomas aus Colmar, Maurel und Jayet an diesen Apparaten gewinnbringende Veränderungen vor. Das Haus Casmondage besaß wirkliche Meisterstücke ; seine Instrumente sahen aus wie große Klaviere ; indem man auf die Tasten einer Tastatur drückte erhielt man augenblicklich Summen, Reste, Produkte, Quotienten... man sieht es, er trat in eine Bank, die ihn um Hilfe bat und die alle Mittel der Mechanik annahm. In dieser Zeit verliehen die Vielfalt der Geschäfte, die Mannigfaltigkeit der Korrespondenzen den einfachsten Bürogegenständen eine außerordentliche Bedeutung ».

Es erscheinen die ersten Seriennummern, die ersten Gebrauchsanweisungen, alles Zeichen einer Kommerzialisierungsphase.

Man muß sagen, daß die Maschine wirklich funktionssicher geworden war ! Und die Herstellungskosten waren gemeistert.

Es war doch wichtig, denn wer möchte 10.000 Euros für eine Maschine ausgeben, die falsche Ergebnisse liefern oder bei der hundertsten Umdrehung zerbrechen würde ?

Was als technische Verbesserungen betont werden muß :

    Gegen 1852 wurde eine Vorrichtung in Form eines Malteser Kreuzes dazugebaut, um ungelegenen Rückprall zu verhindern

      Schon im Jahre 1858 wurde ein Zähler mit Lesefenster eingebaut, der angab, wieviel Umdrehungen von der Kurbel ausgeführt wurden

     Die Verbesserung der Löschsysteme mit Feder-mechanismus

 Ein ganz sicherer Mechanismus der Übertragung !

 Ah ! Die Übertragung ! Das schwarze Schaf unserer Erfinder !

Diese verflixte Einerstelle in die obere Dezimalstelle zu übertragen kostete viel Schweiß und hauptsächlich viel Gold ! Wenn man überlegt, daß Leibniz 10.000 Gulden ausgab um eine mangelhafte Maschine zu bauen! Da muß man staunen !

 Dem Arithmometer von Thomas wurden diese Schwierigkeiten nicht erspart und erst in den Jahren 1850-1860 wurde endlich ein wirklich zuverlässiges Verfahren zustande gebracht. Der Mechanismus, der im Patent von 1865 beschrieben wurde, blieb noch 50 weitere Jahre eine Referenz !
 

(Lehrsatz von Thomas)

Dieser Lehrsatz, den Thomas hätte geschrieben haben können, faßt das Prinzip der Übertragung und ihrer Entwicklung zusammen :
 

 «A wirkt auf B und verschiebt C, das in D eingreift und eine Einerstelle in die obere Dezimalstelle überträgt.

Am Ende des Zyklus erlaubt X C wieder die Ausgangsstellung einzunehmen».
 

Erklärung :

Beim Zehnerübertrag wirkt das Teil A (unter dem Zählwerk) auf das Teil B, das ein Teil C verschiebt, und ihm erlaubt, in ein Teil D einzugreifen und der oberen Dezimalstelle, daß heißt dem Zählwerk, von links eine Einerstelle zu übertragen.

Gebrauchsanweisung des Arithmometers :

Der Apparat besteht aus einem festen und aus einem mobilen Teil. Auf der Abdeckung der festen Platine bewegen sich Schieber  entlang den Graduierungen (von 0 bis 9). Sie sind da, um die Ziffern des Multiplikanden einzutragen und sie verschieben die Zahnräder, die auf Trommeln mit ungleichen Zähnen (unter der Abdeckung) einrücken.
Wenn der Multiplikand eingestellt ist, dreht man die Kurbel : der Wert des Multiplikanden wird dem Addierwerk zugefügt. Indem man den Wagen einen Schritt oder zwei Schritte verschiebt, kann man durch eine Kurbeldrehung den Wert des Multiplikanden mit 10 oder 100 multiplizieren.

Wenn man zum Beispiel 547 mit 97 multiplizieren will, braucht man die Kurbel nicht 97 mal zu drehen ! So macht man es :

Nachdem man den Multiplikand auf 547 gestellt hat, schiebt man den Wagen zwei Schritte nach links dann dreht man die Kurbel einmal.
Der Wert 54700 erscheint in dem Addierwerk. Das heisst 547 x 100.

Man braucht nur noch in die Ausgangsstellung zurückzudrehen, den Umkehrschalter zu benutzen, um eine Substraktion auszuführen, und die Kurbel dreimal zu drehen.

So hat man das Ergebnis 53059 mit vier Kurbeldrehungen !

Die Division wird durch aufeinanderfolgende Substraktionen ausgeführt. • Bilder, die die Division auf dem Arithmometer von Payen P4 veranschaulichen.

Ich zitiere hier Jean Marguin : «... Man trägt also den Dividenden in das Addierwerk ein, indem man mit dem Schauloch beginnt, das am weitesten links sitzt, damit man soviele Dezimalzahlen wie möglich im Quotienten erreichen kann. Man stellt den Divisor mit den Schiebern ein, indem man rechts beginnt. Man verschiebt den Wagen nach rechts bis der Dividend und der Divisor genau untereinander stehen. Man stellt den Umkehrschalter auf Division und dreht die Kurbel bis die Zahl, die im Resultatwerk sichtbar ist, niedriger ist als der Divisor. In dem Augenblick zeigt der Zähler die erste Zahl des Quotienten. Um die zweite Zahl zu erhalten, handelt man wieder auf dieselbe Weise, nachdem man den Wagen eine Dezimalstelle nach links geschoben hat. Und so weiter bis alle Ziffern des Dividenden verbraucht sind.

 Der vollständige Quotient erscheint dann im Zähler und der Rest im Resultatswerk».

Als Thomas im Jahre 1870 starb, waren mehr als 500 Arithmometer aus den Werkstätten in der 13 rue du Helder, später in der 44, rue de Châteaudun in Paris herausgekommen. Sein Sohn Thomas de Bojano (Abb. 16) baute sie noch einige Jahre weiter unter der Leitung eines talentvollen Bauingenieurs : Payen !

 Neue Werkstätten in der 16, rue de la Tour des Dames in Paris und neue Maschinen erlauben es, die Produktion zu rentabilisieren. Es werden bis 100 Maschinen hergestellt pro Jahr !
 Auf hundert Maschinen sind 30 mit 6 Ziffern, 60 mit 8 Ziffern und 10 mit 20 Ziffern. (Abb. 17).

Mehr als die Hälfte wird exportiert !

In Frankreich wie im Ausland gehen sie an Verwaltungen, an Versicherungen, an Banken, Labore.

 Ein geübter Benutzer braucht keine 30 Sekunden, um eine Multiplikation von 16 Ziffern mit 8 Ziffern zu vollziehen, und eine Quadratwurzel mit 16 Ziffern zieht er in kaum mehr als einer Minute !

Aber dieses Jahrhundertende beginnt schwierig zu werden für den Arithmometer, der nun Payen genannt wird, denn es erscheinen neue Maschinen auf dem Markt ! 

      Einerseits sieht man von 1880 an zahlreiche ausländische Arithmometer aufblühen : Burkhardt, Layton, Saxonia, Bunzel und viele andere ...

Es wurden wahrscheinlich in Deutschland und in Österreich keine Patente angemeldet und das englische Patent von 1851 war abgelaufen, so kann man sich gut vorstellen, daß die ausländischen Hersteller sich in diese juristische Lücke geschoben haben. Kurzum, der Arithmometer Gemeingut geworden !

Oder ! Oder Thomas von Bojano (oder seine Nachkommen) haben die Lizenz verkauft... aber bis jetzt besitzen wir darüber keine Information.

       Andererseits wird der Markt zunehmend vielfältiger werden :

Die Maschinen nach dem Odhner Prinzip, die Tastaturmaschinen (Felt & Tarrant) und die Maschinen mit direkter Multiplikation wie die Millionnaire von Steiger werden auch ihre Glanzzeit erleben.

Jetzt muß Payen mit seinen Konkurrenten teilen.

Der Arithmometer bleibt trotzdem ein begehrtes Objekt, die Vielfalt der Preise die er auf den Weltalausstellungen errungen hat, beweist es.

Goldmedaille in Paris im Jahr 1889 und 1900 zum Beispiel, das bedeutet schon etwas !

A la mort de Payen vers 1902, sa femme Léontine reprend le flambeau et dépose même un brevet en 1907.¹³ Ce dernier modèle, « à tirettes »,  sera construit  par Darras jusque dans les années 1914-18, avant de s’éteindre, victime de la concurrence.

 
 Nach Payens Tod im Jahre 1905 übernimmt seine Ehefrau Léontine das Geschäft und meldet sogar 1907 ein Patent an. (Abb. 20). Dieses letzte zugbetätigte Modell wird bis in die Jahre 1914-1918 von Darras gebaut, bis es von der Konkurrenz unterdrückt erlöscht.

 Kommen wir aber 100 Jahre zurück zur Quelle der Erfindung :

Von 1809 bis 1813 versorgte Thomas die französischen Truppen, die in Spanien und Portugal im Einsatz waren, mit Lebensmitteln
1814 wird er zum Generalkassierer der französischen Armee befordert.
Thomas war da mit einer umständlichen, strengen und ermüdenden Verwaltung konfrontiert, so kann man sich gut vorstellen, daß er wie Pascal im Sinn getragen hatte, eine Maschine zu erfinden, die dem Menschen bei seinen Beschäftigungen helfen könne.
 Diese Erfindung wird noch notwendiger für ihn, als er 1819 die Versicherungsgesellschaft «Le Phenix» (Der Phönix) und später die Gesellschaften «Le Soleil» (Die Sonne) und l’«Aigle» (Der Adler) gründet..
 

* Kleine Anekdote, wissen Sie warum Thomas aus Colmar seine Versicherungsgesellschaft «Aigle» (Adler) genannt hat ?

 Nein ?

« Nur der Adler kann die Sonne verdecken ... »

Kurzum, die Idee geht ihren Gang, denn 1820 wird ein Patent eingetragen.

 Ich zitiere Maurice d’Ocagne :

«Indem er unter einer neuen Form einige schon bekannte Elemente mit anderen neuen kombinierte, ist es ihm gelungen eine praktisch ausgezeichnete Maschine zu entwickeln, was niemand vor ihm fertig gebracht hatte ...».

Man hat sich immer gefragt, ob Thomas die Maschine von Leibniz, von der er immerhin drei Hauptelemente übernimmt, gekannt hat :

 - die ausgekehlten Walzen mit ungleichen Zähnen
- das Multiplizierrad
- die doppelte Numerierung

Wir werden hier kein Streitgespräch anfangen darüber...

 Wir haben mit Michel Bardel das Patent von 1820 genau untersucht und haben mehrere Inkohärenzen ans Licht gebracht. Wir haben rasch bewiesen, daß eine Maschine, die man genau nach dem Patent nachbauen würde, nicht funktionieren könnte. Daraus haben wir einige Fragen geschlossen :

    Hat Thomas bewußt Irrtümer in sein Patent geschoben, um eine eventuelle Konkurrenz zu verwirren ?

   Kommen diese Irrtümer vom Verfasser oder vom Zeichner des Patents ?

   Hat Thomas sich beim Entwurf geirrt ?

Um zu versuchen diese Fragen zu beantworten, haben wir uns vorgenommen dem Patent von 1820 einige Verbesserungen hinzuzufügen.

Ohne den Geist der Maschine zu mißbrauchen, haben wir die so leicht wie möglichen Veränderungen gesucht, die genügen die Maschine lebensfähig zu machen !

Das Projekt «Arithmometer 1820»

Das Ziel des Projektes «Arithmometer 1820» ist die Maschine, die Thomas in seinem ersten Patent von 1820 aufgezeichnet hat, zu entwerfen und zu bauen.

Sie wird sehr häufig mit dem Modell von 1822, von dem ein Exemplar im Smithsonian Institute in Washington (nmha) aufbewahrt ist, verwechselt. Es ist Zeit ihr die Ehre zu gebühren, die sie verdient.

Technisch sind sie verschieden !


Ohne in die Diskussion einzugehen, werden wir annehmen, daß das Modell von 1822, das sehr fortgeschritten ist, im Vergleich mit dem ursprünglichen Patent, ein Modell der zweiten Generation ist, das im Bulletin de la Société d’Encouragement pour l’Industrie Nationale vom November 1822 ausführlich beschrieben ist.

Ist die Maschine von 1820 gebaut worden ?

Wir haben zwei Hypothesen zu Verfügung :

  Sie ist nie ans Tageslicht gekommen, denn die Pläne weisen viele mangelhafte Zusammenhänge auf und dadurch ist die               Maschine nicht baubar.

  Eine «primitive» Maschine ist gebaut worden !

Darauf deutet der Bericht, den M. Francoeur im Februar 1822 geschrieben hat.

Ich zitiere :

«... er (Thomas) hat sogar mehrere Mechanismen nacheinander benutzt und wieder aufgegeben, weil sie ihren Zweck nicht genügend erfüllten, bis er diesen gewählt hat, den man an der Maschine sieht, die er der Société d’Encouragement vorstellt».

Andererseits, wo kommen die Pläne her, wenn Thomas nie eine primitive Maschine gebaut hat ? Hat er aus seiner Phantasie heraus ein Multiplikationsrad gebaut und ein Übertragungssystem ausgedacht, das zwar lückenhaft aber neu ist ? Und das Übertragungssystem seines zukünftigen Arithmometers ahnen läßt !

Ich möchte daran glauben !

Wir werden wahrscheinlich nie mehr davon erfahren...

Auf jeden Fall !

Aus unserer Leidenschaft ist eine Mission geworden : das mechanische Phantom wieder zum Leben zu bringen.

 Es ist ein Projekt mit mehreren Ambitionen :

1. Die originalen Ideen des Patentes von 1820 gültig erklären. Indem wir eine Maschine ins Leben bringen, von der wir nicht wissen, ob sie existiert hat, erkennen wir die Prinzipien und die Bauart, die Thomas gewählt hatte, an. Indem wir sie bauen, bringen wir die dunklen Punkte des Patentes ans Licht.

2. Verstehen, wie weit Thomas tatsächich mit seinen Überlegungen und seinen Kenntnissen war, als er das Patent verfasst hat. Wir wissen nicht, was auf mangelnde Kenntnisse, was auf Abschreibfehler, was auf ungenügendes Nachdenken und was auf Verschleierung zurückzuführen ist.

3. Sich die verschiedenen Etappen der Konstruktion des Arithmometers ausmalen und verstehen warum sein Aussehen (sein Design) verändert wurde.

4. Die Computer unterstützte Modellierung benutzen, um keinen Prototyp bauen zu müssen, der doch nicht funktioniert. Der Abschnitt des CAD ist absolut notwendig, um die Kosten zu verringern.

5. Verstehen, wie es 1820 mit der Mechanik stand, und welche Mittel vorhanden waren, um zu bearbeiten und zu bauen. Wir haben Zugang zu einem Prototyp von 1850 und zu einer Maschine von 1852. Es wäre interessant, die Werkzeuge, die für ihre Herstellung benutzt wurden, genau zu untersuchen. Unser Projekt könnte uns auch zu dem Prototyp von 1822 führen, das das Smithsonian Institute in Washington ängstlich hütet.

6. Eine funktionnierende Maschine bauen. Die Realisierung eines funktionnierenden Prototyps sollte viele Leute begeistern. Die Vervielfältigung einer solchen Maschine könnte schon ein Ziel sein. Es ist bekannt, daß die Sammler und die Museen lüstern sind auf gute, funktionierende Reproduktionen von verschwundenen Modellen.

Zum Schluß bietet diese Projekt ein Interesse :

- für die Historiker von Wissenschaft und Technik
- für die Historiker der Versicherungen - für die Studenten der Mechanik
- für die Sudenten der Mechanikgestaltung, Modellierung und CAD
- für die Studenten der Technik, der maschinellen Fertigung und der Montage
- für die Konservatoren in Museen
- für die Sammler
- für die Neugierigen und Liebhaber schöner Gegenstände aus der Vergangenheit
- für die Mechaniker, Programm entwickler und Lehrer, die ihren Namen mit dieser Realisierung verbinden können
- für Frankreich, das Elsaß, die Stadt Colmar, Paris, die Nachfahren von Thomas, die Freunde des Arithmometers, für die alle dieses Projekt eine Geschichte und ein Erbgut, an dem sie hängen, zur Geltung gebracht wird
- für alle anderen !!

 Es bleibt noch ein Kreuzgang !

 Hier einige Punkte, die noch zu erledigen sind :

  A)    Modellierung 3D

Heute baut man selten eine Maschine, ohne sich zuerst durch einen virtuellen Prozess zu versichern, ob sie funktionsfähig ist. Aus Kostengründen einerseits, wäre es unsinnig einen Prototyp zu bauen, der nicht funktionniert ! Aus technischen Gründen, andererseits ist es wahrscheinlich, daß kleine Anpassungen nötig sein werden. Ein starker Computer wird es erlauben die ganzen Mechanismen wieder aufeinander anzupassen, ohne die Pläne noch einmal zeichnen zu müssen.

Es gibt starke Programme wie Solidworks, Catia, Pro/Engineer. In diesem Punkt geht das Projekt voran. Mark Glusker aus San Carlos, Californien, bietet uns heute seine Hilfe an. Er ist Mechanik-Ingenieur und arbeitet seit zwölf Jahren mit Pro/Engineer.

Er ist bekannt durch die Modellierung und den Bau der Maschine von Thomas Fowler aus dem Jahre 1841.

Er ist also ein wertvoller Trumpf !

B) Unterstützung des Projekts

Um das Projekt der Modellierung und des Baus des Arithmometers zu unterstützen werden wir einen Verein gründen : die «Freunde des Arithmometers». Die Mitglieder können an dem Projekt teilnehmen, indem sie uns moralische, technische oder finanzielle Unterstützung bieten.

C)   Partnersuche

Zum Bau der Maschine gehört unvermeidlich eine Partnerschaftssuche. Es heißt einerseits die Maschine aufzuzeichnen und zu modellieren und andererseits den Bau zu finanzieren.

D) Bau und Kommerzialisierung

Um die Fabrikationskosten zu verringern, ist es nicht ausgeschlossen, mehrere Exemplare zu bauen. Wir nehmen an, daß Museen oder Privatsammler gerne ein Exemplar besitzen würden.

* Conférence du 30 Septembre 2006 à Wasselonne