Herr Leibniz und sein Dezimaladdierer

Im Jahr 1971 schuf der Wissenschaftshistoriker Ludolf von Mackensen eine binäre Rechenmaschine, wie sie Gottfried Wilhelm Leibniz 1679 skizzierte. Sie arbeitete mit kleinen Kugeln. In der Folgezeit entstanden zwei ähnliche Apparate. 2024 entwarf der Software-Entwickler Jürgen Weigert ein neues Kugel-Rechengerät. Es kombiniert eine dezimale Eingabe, eine ebensolche Ausgabe und einen Addierer für 0 und 1.

1679 verfasste Gottfried Wilhelm Leibniz eine lateinische Schrift über Dualzahlen und ein Gerät, um damit zu rechnen; die Übersetzung erwähnt es auf den PDF-Seiten 68 und 69. Knapp drei Jahrhunderte später schuf Ludolf von Mackensen im Deutschen Museum die erste Maschine nach den Leibnizschen Ideen; zwei andere wurden später in Hannover und in Bonn gebaut. Die Bonner Anlage behandelten wir ausführlich im Blog. Alle drei nutzten Kügelchen, die Leibniz auch in seinem Text schilderte.

Jürgen Weigert an seinem Gerät beim Vintage Computer Festival. Hinten steht noch ein Nachbau der Rechenmaschine von Wilhelm Schickard aus dem 17. Jahrhundert.

Im Prinzip ist die Realisierung seines Konzeptes also gelungen. Das hielt Jürgen Weigert nicht davon ab, ganz von vorn zu beginnen und einen neuen Kugelrechner anzugehen. Der Software-Entwickler startete das Projekt 2024 in seinem Wohnort Fürth; dabei griff er auf Techniken des 3D-Drucks zurück. Im Mai 2026 zeigte er das fertige Produkt beim Vintage Computer Festival Europa in München. Hier nahmen wir auch die Fotos auf. Wir danken Jürgen Weigert für seine Erläuterungen.

Sein Rechengerät erweitert das 1679 zu Papier gebrachte Konzept. Es umfasst drei Teile. Im hinteren befindet sich eine Tastatur für Dezimalzahlen und eine Vorrichtung, die nach der Eingabe kleine Kugeln freigibt; Weigert nannte diesen Abschnitt die Matrix. Direkt davor sitzt ein Addierer für Dualzahlen, der mit den Kugeln operiert; der User wirkt daran mit. Die Kugeln, die die binäre Summe ausdrücken, landen schließlich im Vorderteil des Geräts; ein ingeniöses mechanisches System führt zur Anzeige des dezimalen Endresultats.

Die 3D-gedruckte Input-Einheit des Rechners sorgt für das Freisetzen der Kugeln.

Der Input weist Tastenreihen von 0 bis 9 und von 0 bis 60 auf; man sieht sie im obigen Foto. Die Matrix lässt die eingetippten Summanden nach unten kullern; eine Kugel steht für die Ziffer 1. Die Kugeln landen in den Fächern vorn im Addierteil; dabei kann es vorkommen, dass zwei aufeinander liegen. An diesen Positionen entstanden Überträge, die der User durch Betätigen eines Hebels abarbeitet; er aktiviert kleine Schaufeln. Anschließend rollen die Kugeln in die Mechanik des Vorderteils. Die letzte Tat des Benutzers besteht darin, mit ihrer Hilfe das Endergebnis zu ermitteln.

Die Anzeige erfolgt durch Skalen auf einer drehbaren Walze; darauf muss man erst einmal kommen. Mehr können wir nicht zur Konstruktion sagen, manche Vorgänge bleiben schlicht und einfach rätselhaft. Der Maschine fehlt die Eleganz des Murmeladdierers von Matthias Wandel oder seines Vorläufers, dem Patent von Miles Libbey aus dem Jahr 1959. Man kann sie auch nur schlecht für Multiplikationen durch mehrfache Addition verwenden. Aber vielleicht fallen Jürgen Weigert in Zukunft noch Verbesserungen ein.

Bitte kurbeln: der Output-Mechanismus mit der Skalenwalze. Im Addierwerk darüber erkennt man die fünf Schaufeln zum Bearbeiten der angefallenen Überträge.

Ein Aspekt ist hochinteressant. Die Kombination einer dezimalen Ein- und Ausgabe und eines dualen Rechenwerks finden wir bereits in einem französischen Patent von 1931; das war die deutsche Fassung aus dem Jahr 1932. Der Erfinder Raymond Valtat wurde 1898 in Villeneuve-sur-Yonne südöstlich von Paris geboren; er gilt als der Erste, der klar und deutlich ein binäres Rechengerät beschrieb. Gebaut hat es Valtat aber nie. Ab 1960 vermarktete er selbst entwickelte Medizinprodukte; er starb 1986 in Paris. Seine Firma existiert noch.

1941 führte Konrad Zuse in Berlin seinen mit Dualzahlen operierenden Computer vor, die nachfolgende Z4 lief 1950 in Zürich. 1948 meldete der Kieler Ingenieur Hans Jürgen Clausen bei der sehr provisorischen westdeutschen Patentstelle eine „Schnellrechenmaschine“ an; 1951 erhielt er das zugehörige Patent. Sein Entwurf ähnelte dem System von Raymond Valtat, das er wohl aus der Literatur kannte; er dachte ebenso an ein Gerät für das Dreiersystem. 1949 erfand Clausen außerdem eine „Dezimale Schnellrechenmaschine“ mit Relais. Später kam er – wir sind an der Ostsee – auf ein Verfahren zum Konservieren von Speisekrabben.