కంప్యూటింగ్ పూర్వాపరాలు, సాధ్యాసాధ్యాలు – 3: బాబేజ్ యంత్రాలు

పట్టికలు, కంప్యూటర్లు, హెయిర్ డ్రెస్సర్లు

యూరోపియన్ దేశాలు ఆర్థికంగా అగ్రస్థానానికి రావడానికి ముఖ్యకారణం సముద్రయానంలో వాళ్ళు మిగిలిన దేశాలకన్నా ఎంతో ముందుండటమే. పదిహేనో శతాబ్దపు మధ్యలోనే ‘హెన్రీ ది నావిగేటర్’ (Henry the Navigator) అనే పోర్చుగీస్ రాజు నావిక సాంకేతిక కళాశాల పెట్టి నావికులని ప్రోత్సహించాడు. శాస్త్ర విజ్ఞానంతో దేశాలు జయించవచ్చు, సంపద పెంచుకోవచ్చు అన్న స్పృహ ఖగోళాశాస్త్రాన్ని నౌకాయానానికి వాడటంతోనే మొదలయ్యింది.

1707లో, ఒక యుద్ధంలో గెలిచిన బ్రిటిష్ నౌకాదళం ఒకటి ఇంటిదారి పట్టింది. చేరవలసిన తీరదూరాన్ని తప్పుగా లెక్కకట్టడంవలన నౌకలన్నీ బండరాళ్ళకి గుద్దుకొని తునాతునకలయ్యాయి. కొన్ని వందలమంది నావికులు దుర్మరణం పాలయ్యారు. ఇంగ్లాండు ప్రజలు దిగ్భ్రాంతులయ్యారు. నావికులకి కాస్త లెక్కల పరిజ్ఞానముంటే ప్రమాదం తప్పేదని ఖగోళ శాస్త్రజ్ఞులు మందలించారు. ప్రభుత్వంపై ఒత్తిడి పెరిగింది. ప్రభుత్వం ఒక చట్టం ప్రవేశపెట్టి, ఓడలు క్షేమంగా ఇల్లు చేరే మార్గం కనుగొన్నవాళ్ళకి పెద్ద బహుమతి ప్రకటించింది.

తీరానికి దగ్గరగా ప్రయాణించే పడవలకి దారితప్పే ప్రమాదం లేదు కాని మహాసముద్రాలమీద పయనించే నౌకలకి చుట్టూ సముద్రం, పైన ఆకాశం తప్ప మరే గుర్తులూ లేవు. తామెక్కడ ఉన్నామో ఎలా గుర్తించాలి? మరి గమ్యానికి చేరే మార్గమేమిటి?

భూగోళం మీద ప్రతి చోటునీ అక్షాంశం (latitude), రేఖాశం (longitude), అని రెండు గణనలద్వారా సూచిస్తారు. అవి ఆ చోటు అడ్రసును సూచిస్తాయి. గ్లోబుపై భూమధ్య రేఖకి సమాంతరంగా ఉన్న గీతలు అక్షాంశాలనీ , నిలువుగా ఉన్న గీతలు రేఖాంశాలనీ చిన్నప్పుడు చదివాం. మనం వెళ్ళాల్సిన చోటు అడ్రసూ, మనమున్న చోటు అడ్రసూ తెలిస్తేనే గమ్యం చేరగలం. కానీ, సముద్రంపై కదిలే నౌక స్థానం తెలుసుకోవడం ఎలా? సూర్యుడి దిక్పాతాన్ని కొలిచి అక్షాంశాన్ని కనుక్కోవడం మానవులకి చాలా కాలం క్రితమే తెలుసు. రేఖాంశాన్ని తెలిపే మార్గం మాత్రం కొన్ని శతాబ్దాలుగా కొరకరాని కొయ్యగా ఉండిపోయింది. కాని దానిని పరోక్షంగా కనుక్కునే మార్గముంది.

ఏదైనా ఒక స్థిరమైన ప్రదేశంలో టైమెంతయిందో తెలిస్తే నౌక రేఖాంశం తెలుసుకోవచ్చు. నౌకకి సూర్యుడు నడినెత్తిన ఉన్నప్పుడు లండన్‌లో టైం ఉదయం తొమ్మిది గంటలనుకోండి. భూమి ఇరవై నాలుగ్గంటల్లో తన చుట్టూ తానోసారి తిరుగుతుంది గదా (360°), అంటే, గంటకి పదిహేను డిగ్రీల (360 ÷ 24 = 15) తేడా ఉంటుంది. కాబట్టి, నౌక లండన్‌కి తూర్పుగా నలభై అయిదు (3 x 15 = 45) డిగ్రీల దూరంలో ఉందని లెక్క కట్టవచ్చు. అలా టైం తేడా తెలిస్తే రేఖాంశాన్ని సులభంగా తెలుసుకోవచ్చు. టైం తేడా తెలిస్తే రేఖాంశాన్ని సులభంగా లెక్క కట్టవచ్చు. ‘రేవులో బయలుదేరేటప్పుడు ఓ వాచీ జేబులో వేసుకుంటే రేవుపట్టణంలో టైం తెలుస్తుంది కదా!’ అంటే నిజమే. కాని నౌకాయానానికి తట్టుకొని సరిగా పనిచేసే గడియారాలు అప్పట్లో లేవు.

యూరప్‌లో పండితులూ, పామరులూ చాలామంది ఈ సమస్యని పరిష్కరించడానికి పూనుకున్నారు. జాన్ హారిసన్ (John Harrison) అనే ఒక కంసాలి కుటుంబంలో వాడు గడియారాలు చెయ్యడంలో నిపుణుడు. హారిసన్ ఎక్కువగా చదువుకోనివాడయి కూడా, సముద్ర ప్రయాణంలో ఆటుపోట్లకి తట్టుకుని సరిగా పనిచేసే కొయ్య పళ్ళచక్రాల గడియారం– “క్రోనోమీటరు” అనే పరికరాన్ని చేసి బహుమతిని సంపాదించాడు. అయితే అలాంటి నాణ్యమైన గడియారాలు చవక ధరకి, అధికంగా తయారుచేసే స్థాయికి పరిశ్రమలు అప్పటికింకా ఎదగలేదు. ఒక్కొక్క నౌకకి రెండువందల పౌండ్లు పెట్టి క్రోనోమీటరు కొనడానికి నావికులు వెనుకాడారు.

విద్యావంతులు వేరే మార్గం కోసం వెతికారు. ప్రకృతి ప్రసాదించిన గడియారం మరొకటుంది. దానికి ఆకాశం ముఖం, నక్షత్రాలు అంకెలు, చంద్రుడు తిరిగే ముల్లు! పైసా ఖర్చు లేదు. దాంతో టైం తెలుసుకోడానికి “చంద్రుడి కోణం పద్ధతి” గురించి తెలియాలి. ఆకాశంలో మిగిలిన వాటితో పోలిస్తే స్థిరంగా ఉండే ఓ నక్షత్రాన్ని తీసుకొని చంద్రుడు దానికి ఎన్ని డిగ్రీలదూరంలో ఉన్నాడో కొలవచ్చు. కచ్చితంగా అదే సమయాన, భూమ్మీద ఎక్కడ నుండి కొలిచినా చంద్రుడు, ఆ నక్షత్రం మధ్య దూరం (దాదాపుగా) అన్ని డిగ్రీలే ఉంటుంది. ఈ డిగ్రీల కొలతనే “చంద్రుడి కోణం” (lunar distance) అంటారు. లండన్ లో తొమ్మిది గంటలకి చంద్రుడి కోణం ఇంత, పన్నెండు గంటలకి ఇంత, మూడు గంటలకి ఇంత అని ఎవరైనా పట్టిక తయారు చేస్తే, నావికుడు తను నావ నుండి కొలిచిన చంద్రుడి కోణాన్ని ఆపట్టికలో చూసి, అదే సమయంలో లండన్లో స్థానికంగా టైమెంతో తెలుసుకోగలడు. టైం తేడా తెలిస్తే రేఖాంశాన్ని సులభంగా లెక్క కట్టవచ్చు. ఇదీ “చంద్రుడి కోణం పద్ధతి“.

ఖగోళశాస్త్రంలో మంచి ఆసక్తిగల నెవిల్ మాస్కెలైన్ (Nevil Maskelyne) అనే యువకుడికి చంద్రుడి కోణం పద్ధతి నిజమో కాదో తెలుసుకునే అవకాశం వచ్చింది. టొబియాస్ మయర్ (Tobias Mayer) అనే జర్మన్ ఖగోళ శాస్త్రజ్ఞుడు చంద్రుడి స్థానాల్ని లెక్కకట్టి ఓ పట్టికని తయారుచేసి బ్రిటీషు ప్రభుత్వానికి పంపాడు. ఓ సముద్రప్రయాణం లో మాస్కెలైన్ ఈ పట్టికలని ఉపయోగించి రేఖాంశాన్ని సరిగ్గా కనుక్కున్నాడు. చంద్రుడి కోణం పద్ధతి నిజమని రుజువయింది.

కానీ, పట్టికలని ఉపయోగించడం అనుకున్నంత సులభమైన పని కాదు. సూర్యచంద్రాదుల కక్ష్యలు ప్రతి ఏటా కాస్త మారుతుంటాయి. పట్టిక తయారుచేసిన సంవత్సరం, ప్రయాణం చేస్తున్న సంవత్సరం ఒకటి కాకపోతే, చాలా క్లిష్టమైన లెక్కలు చెయ్యవలసి ఉంటుంది.

మాస్కెలైన్‌కి ఒక ఆలోచన వచ్చింది. నౌకలో కాకుండా, ఇంట్లో లెక్కలు కట్టి పట్టిక తయారుచేస్తే, దానిని నావికులు సులభంగా వాడుకోవచ్చు. యుద్ధాలలో విజయాలకీ, వాణిజ్యంలో లాభాలకీ ఓడలమీద ఆధారపడి ఉన్న బ్రిటీషు ప్రభుత్వం ఇటువంటి పట్టికలు తయారుచెయ్యడానికి అనుమతి ఇచ్చింది. నావికులకి అవసరమైన పట్టికలతో మాస్కెలైన్ “నావికా పంచాంగం” — నాటికల్ ఆల్మనాక్ (Nautical Almanac) ని ప్రతి సంవత్సరమూ ప్రచురించడం మొదలెట్టాడు. దాదాపు యాభై సంవత్సరాల పాటు విధిగా ఈ ప్రచురణ కొనసాగించాడు. సూర్య చంద్రాదుల కక్ష్యలలో మార్పులకి అనుగుణంగా ఈ పట్టికలని ప్రతి సంవత్సరం తయారుచెయ్యాలి. కొన్ని సముద్ర ప్రయాణాలు ఒకటి రెండేళ్ళపాటు సాగేవి; ఆ నావికుల కోసం ఈ పట్టికలని రెండు మూడేళ్ళు ముందరే ప్రచురించాడు. క్రోనోమీటరు చవకగా దొరికేదాకా నావికులు వీటిమీదే ఆధారపడ్డారు.

Nautical Almanac
నావికా పంచాంగం
Nautical Almanac

ఈ పట్టికలు తయారు చెయ్యడానికి మాస్కెలైన్ టీచర్లు, సర్వేయర్లలనే కంప్యూటర్లుగా వాడుకున్నాడు. వాళ్ళకి గణితంలోనూ, ఖగోళ శాస్త్రంలోనూ కొంత పరిచయం ఉండేది. ప్రతి లెక్కకీ వాళ్ళు ఆరేడు పట్టికల్ని సంప్రదించి, కొన్ని ఫార్ములాలుపయోగించి విలువ కనుక్కొని కొత్త పట్టికని తయారు చేసేవాళ్ళు. నెలలో ప్రతి రోజూ కొన్ని వేళలకి చంద్రుడు మిగిలిన నక్షత్రాల నుండి ఎంత దూరంలో ఉన్నాడో ఈ పట్టిక సూచించేది. 1767 ఏప్రిల్ లో దూరాల పట్టికలో ఒక పేజీని ఇక్కడ చూడొచ్చు. ఈ పట్టికలలో తప్పులుంటే నౌకలు దోవతప్పిపోవచ్చు, నావికుల ప్రాణాలు పోవచ్చు. మాస్కలైన్ పట్టికల్లో పొరబాట్లు దొర్లకుండా చాలా జాగ్రత్త తీసుకున్నాడు. అదే కాలంలో పక్కనున్న ఫ్రాన్సు దేశంలో అనేక పట్టికలని తయారుచేసే పెద్ద ప్రాజెక్టు మొదలయింది.