Текст книги "Часы и время"
Автор книги: Геннадий Черненко
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 4 страниц) [доступный отрывок для чтения: 2 страниц]
Забытое изобретение
Первым, кто догадался заменить билянец маятником, был великий итальянский художник, изобретатель и ученый Леонардо да Винчи. Об этом стало известно из его рукописей и рисунков, найденных не так давно. Однако нет никаких свидетельств того, что Леонардо изготовил свои часы. Видно, он только собирался их делать, но что-то ему помешало. А потом его рукописи и чертежи затерялись, и маятниковые часы пришлось изобретать снова.
Сделал это более 60 лет спустя после смерти Леонардо да Винчи его соотечественник и тоже великий ученый Галилео Галилей. На изобретение часов Галилея навела, можно сказать, случайность.
Однажды, еще в молодые годы, при богослужении в Пизанском соборе он обратил внимание на люстру, которую, вероятно, качнул поток воздуха. Наблюдательному юноше показалось, что продолжительность движений люстры остается постоянной. Он нащупал пульс у себя на руке и по его биению попытался измерить продолжительность качаний.
Великий ученый, изобретатель и художник Леонардо да Винчи
Рисунок Леонардо да Винчи, изображающий часовой механизм
Так и оказалось: каждый ход люстры-маятника, имел одну и ту же длительность. Позже Галилей установил: эта длительность или, как говорят физики, период колебаний, нисколько не зависит от массивности маятника, а лишь – от его длины. Чем он короче, тем меньше времени занимает каждое колебание.
Только в конце жизни на вилле Арчетри (близ Флоренции) осужденный инквизицией за признание учения Коперника и едва не отправленный на костер Галилей смог заняться созданием давно задуманных им часов. Близкий друг ученого Вивиани вспоминал: «В один из дней 1641 года, когда я находился на вилле Арчетри, Галилей поделился со мной своими мыслями о возможности присоединить маятник к часам».
Но старый ученый (ему шел уже 78 год), ослепший и потерявший силы, не смог закончить начатую работу. Он попросил сделать это своего сына Винченцо. Вскоре Галилей умер. Винченцо выполнил просьбу отца, сделал модель часов, но судьба ее оказалась печальной.
Великий итальянский ученый Галилео Галилей
Механизм маятниковых часов Галилея
Сын ученого Винченцо Галилей показывает модель маятниковых часов своего отца
Винченцо ненадолго пережил своего гениального отца. Перед смертью в приступе тяжелой душевной болезни он уничтожил часы, и много лет о них никто ничего не знал.
Потерянное первенство
Не знал о часах Галилея и голландский ученый Христиан Гюйгенс. В 1658 году (через 16 лет после смерти Галилея) в Гааге вышла его небольшая книжка под коротким названием «Часы». В ней Гюйгенс писал об изобретенных им маятниковых часах. И только эта небольшая книжка была издана, как возникла неприятная шумиха.
Вивиани (его имя уже упоминалось) заявил, что первенство в изобретении часов с маятником принадлежит вовсе не Гюйгенсу, а Галилею, который на много лет опередил голландца.
Маятниковые часы Христиана Гюйгенса со шпиндельным ходом
Гюйгенс был честным человеком и не стал отрицать первенство Галилея. Когда один французский ученый прислал ему рисунок галилеевских часов, он написал в ответ: «Вы доставили мне большое удовольствие, переслав чертеж часов, начатых Галилеем. Я вижу, что они имеют маятник, однако он применен не так, как у меня».
Гюйгенс заверял, что маятниковые часы создал совершенно самостоятельно, «руководствуясь только своим собственным умом и ничем другим», да и по устройству они сильно отличаются от часов Галилея. Он может лишь гордиться тем, что вслед за великим Галилеем пришел к той же мысли.
Хотя Гюйгенс и потерял первенство, все равно его заслуги в часовом деле, в науке о часах огромны. После него началась новая страница в истории часов.
Но каково же было устройство часов Гюйгенса?
Знаменитый голландский ученый Христиан Гюйгенс
Они, как и часы с билянцем, имели коронное колесо (только расположенное иначе, горизонтально) и шпиндель с палетами. При качании маятника связанный с ним шпиндель своими палетами так же то задерживал, то отпускал коронное колесо на один зубец, получая в ответ толчок. Это не позволяло мятнику остановиться. А вращение коронного колеса передавалось другим шестеренкам и стрелкам. Двигателем же часов по-прежнему служила гиря, подвешенная на цепочке.
Суточная погрешность часов Гюйгенса не превышала десяти секунд, но оказалось, что можно сделать и лучше. Английский ученый Роберт Гук предложил анкерный ход – более точный, чем шпиндельный. Над зубчатым ходовым колесиком Гук поместил анкер, деталь, напоминающую маленький якорь. Соединенный с маятником, он тоже раскачивался и, цепляясь за зубцы ходового колеса, регулировал его движение. А в ответ, получая от зубцов толчки, сам раскачивал маятник.
Английский ученый Роберт Гук, автор многих изобретений и открытий
Часовой механизм с анкером, изобретенный Робертом Гуком
Загадки времени: Невидимая река
В 1665 году в Англии началась страшная эпидемия чумы, и молодой ученый Исаак Ньютон, только что окончивший колледж при Кембриджском университете, был вынужден на полтора года уехать в родное местечко Вулсторп. Но это время невольного уединения стало самым счастливым и плодотворным в его жизни. Он занимался то механикой, то оптикой, то математикой. И во всем его ждали успех и великие открытия.
Именно в Вулсторпе Ньютон заложил основы физики, открыл закон всемирного тяготения. Позже он вспоминал: «Все это было в 1665 и 1666 годах, в годы чумы, ибо в те дни математика и философия волновали меня более, чем когда-либо после».
Волновала его тогда и природа времени. На этот счет у Ньютона тоже был свой взгляд. Он рассматривал Вселенную как бесконечно большое «абсолютное пространство», как неподвижную сцену, на которой происходят все события мира.
Время, по Ньютону, это невидимая река, не имеющая ни начала, ни конца, течение которой всегда постоянно. «Все движения, – писал Ньютон, – могут ускоряться и замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может».
И физические опыты, казалось бы, подтверждали правоту Ньютона. Но подтверждали лишь потому, что ставились при небольших скоростях и малых силах. Выяснилось это много лет спустя, когда ученые начали изучать явления в масштабах Вселенной. Тогда-то и стали известны новые, поразительные свойства времени, далекие от представлений Ньютона.
В цехе часовщиков
Во времена, которые получили название Средних веков, все ремесленники стремились объединиться в цехи. Булочники – в цех булочников. Портные – в цех портных. Сапожники – в цех сапожников. Стремились к этому и часовщики. Вместе было легче отбиваться от конкурентов, бороться за привилегии, исключительные права производить и продавать свои товары.
В 1544 году парижские часовых дел мастера подали французскому королю Людовику XIII петицию. В ней они заявляли, что изготовлением часов могут заниматься только люди, в совершенстве овладевшие этим сложным ремеслом, что при этом должны использоваться лишь высококачественные материалы, не допускаться небрежность и нечестность.
Часовщики просили короля разрешить им объединиться в свой цех, и Людовик особым декретом утвердил первый устав цеха часовщиков.
Цехи зорко следили за нарушением своих прав. Вскоре после рождения цеха часовщиков в борьбу с ними вступили парижские ювелиры, изготовители различных украшений. Они оспаривали право часовщиков делать часы из золота и серебра, использовать драгоценные камни. Такие часы становились украшениями, а это, по мнению ювелиров, было явным нарушением их привилегий.
Но и часовщики своих прав ювелирам уступать не собирались. В уставе их цеха категорически утверждалось: «Да не будет позволено ни одному ювелиру изготавливать и торговать прямо или косвенно никаким часовым товаром (большим или малым, старым или новым, законченным или незаконченным), если он, ювелир, не имеет звания часового мастера». А того, кто бы осмелился на это, ждал суд и большой штраф.
Часовая мастерская XVI века
Для наблюдения за работой в мастерских, мануфактурах, цех часовщиков избирал надсмотрщиков, которые могли прийти в мастерскую в любое время суток и проверить, насколько тщательно изготавливаются детали часов. Увидев недобросовестно сделанные часы, надсмотрщик имел право «арестовать» изделие и передать его в суд. И можно было не сомневаться: бракоделу не поздоровится, он будет оштрафован на кругленькую сумму, а то и навсегда изгнан из цеха часовщиков.
Изготовление часов считалось делом особенным, стоящим близко к искусству. Не зря лучших часовщиков называли художниками.
Напольные, настенные, настольные
Семь веков назад механическими часами могли украсить свой дом лишь очень состоятельные люди, например, итальянские князья. Они раньше всех обзавелись высокими напольными часами.
Домашние часы, как и башенные, приводились в движение гирями. Ход их регулировался тем же билянцем. Новую жизнь они обрели, когда вместо гирь начала применяться пружина – упругая стальная лента, свернутая в спираль, а регулятором стал маятник.
Напольные маятниковые часы 1685 года
В России о домашних часах узнали гораздо позже, чем в других европейских странах. Царь Иван Грозный получил в подарок часы от римского императора Рудольфа II. А потом это чудо техники начали привозить из-за границы бояре и купцы. Например, боярин Матвеев так заинтересовался часами, что, потратив уйму денег, собрал в своих хоромах целую коллекцию различных часов.
Большие напольные часы служили как бы частью мебели, а настенные, настольные и каминные – замечательным украшением богатых домов и дворцовых покоев. Были популярны и модны настенные часы «с секретом». Когда наступало положенное время, в часах распахивались маленькие дверцы, из которых выскакивала кукушка. Она куковала сколько положено и снова исчезала до следующего часа.
В середине XVIII века были популярны настенные часы с кукушкой, или, как тогда говорили, «с секретом»
Механизм настольных часов долгое время ничем не закрывали. Было интересно следить за слаженной работой многочисленных шестеренок. Их движение выглядело таинственным и вызывало восхищение. Но опыт показал, что на открытых частях осаждается пыль, появляется ржавчина. Пришлось заключать часы в футляр. И от этого они только выиграли. Корпуса часов стали делать из редких пород дерева, горного хрусталя, мрамора, фарфора самой разной и причудливой формы, украшали их изящными фигурками богинь, амуров, коней, собачек и орлов.
Русский писатель Андрей Болотов писал о своих часах, с которыми ему пришлось расстаться: «Но ни которой вещи так мне не жаль, как настольных часов. Они были особливого устроения, очень невелики и уютны и представляли собою небольшой продолговатый пьедестал, наверху которого лежал бронзовый вызолоченный мопсик, гавкающий при всяком ударении часов и представляющий весьма хорошую и смешную фигуру. Вещица сия была такова, что мне и поныне ее жаль».
Первые настольные часы имели открытый механизм
В позапрошлом веке подобными часами с компасом, барометром и термометром пользовались во время дальних поездок в каретах
Но постепенно все больше появлялось часов без особых украшений, простых, а значит, и не очень дорогих. Лет 150 назад домашние часы стали доступны многим. Из предмета роскоши они превратились в обычную вещь, каких много в каждом доме.
Каминные часы. Подвешенные на трех цепях, они сами выполняли роль маятника
Часы, сделанные во Франции более 150 лет назад, служат одновременно и гирей, двигающей часовой механизм
Старинные настольные часы, показывающие не только время, но и месяцы, числа, дни недели и фазы Луны
Эти каминные часы назывались «Деметра», именем древнегреческой богини плодородия, покровительницы земледелия
«Нюрнбергские яйца»
Нужно было обладать незаурядным мастерством, чтобы в небольшой круглой коробочке, корпусе, разместить все детали карманных часов: шестеренки, пружину и даже крохотный билянец. Это удалось сделать примерно в 1500 году Петеру Генлейну – часовщику из немецкого города Нюрнберга.
Карманные часы казались чем-то невероятным. Один ученый с удивлением писал: «Они, как бы их не поворачивали, показывают и отбивают время, даже если находятся в кармане».
Каминные часы в виде колесницы. Ее колесо служит корпусом часов и циферблатом
Баланс Гюйгенса с волоском, шпинделем и коронным колесом
Часы, изготовленные в Нюрнберге, получили странное название «нюрнбергских яиц», хотя на самом деле имели нормальную плоскую форму.
Карманные часы стали работать намного лучше, когда в них место билянца занял баланс. Считается, что изобрел его Христиан Гюйгенс. Это был маятник, но выглядевший совсем по-другому – он имел форму колесика, маховичка с прикрепленной к нему упругой очень тонкой спиральной пружинкой, волоском.
Под действием пружинистого волоска маховичок, баланс, подобно маятнику, колебался, поворачиваясь то в одну, то в другую сторону. За один час он совершал более 20 тысяч колебаний. А вместе с балансом поворачивался и шпиндель с палетами.
Однако шпиндельный ход для карманных часов оказался не самым лучшим. Были изобретены и другие, например, цилиндровый ход, который применяется до сих пор.
Особенность его состоит в том, что ось баланса сделана в виде трубочки, цилиндра, с выемкой посредине. Зубцы ходового колесика расположены как раз против этой выемки. В зависимости от положения цилиндра (он поворачивается вместе с маховичком-балансом) колесико либо свободно проходит через выемку, либо задерживается (на рисунке это хорошо видно).
Цилиндровый ход позволил сделать карманные часы меньше, тоньше, а в работе – точнее.
Как и башенные, карманные часы сначала имели лишь одну стрелку, часовую. Только полтора века спустя у них появилась минутная стрелка, а секундная – еще позднее.
Со временем часовщики научились изготавливать очень сложные карманные часы, которые служили также календарем, будильником, показывали движение Солнца и фазы Луны.
А уж какой только формы их не делали: в виде музыкальных инструментов и фруктов, сердец и раковин, пистолетов и крестов, даже в форме человеческого черепа с циферблатом на лбу.
Дорогие часы из золота, ярко раскрашенные, жаль было прятать в карман, а потому их часто носили на изящной цепочке на шее.
Цилиндровый ход, и как он действует
Формы корпуса карманных часов были самыми разнообразными
Корпуса карманных часов красиво расписывались лучшими художниками
Часы, в форме креста. Они предназначались для ношения на груди
Карманные часы А. С. Пушкина, остановленные в минуту смерти великого поэта
Загадки времени: Большой взрыв
О том, было ли начало у времени, философы задумались давно. Большинство из них, как и Ньютон, считали, что время неизменно и существует вечно. Но неожиданное открытие американского ученого Весто Слайфера заставило по-новому посмотреть и на Вселенную, и на время.
Произошло это осенью 1912 года. Слайфер, наблюдая в телескоп загадочные еще тогда туманности, пришел к выводу, что они удаляются от нас со скоростью более 1000 километров в секунду.
Прошло еще 17 лет, и другой ученый, соотечественник Слайфера, Эдвин Хаббл, доказавший, что туманности представляют собой гигантские скопления звезд, галактики, открыл важный закон. Оказалось, что скорость разлета галактик тем больше, чем дальше они расположены от Земли.
Стало ясно, что Вселенная отнюдь не застывшее пространство, где все задано раз и навсегда. Напротив, мы живем в непостоянной, расширяющейся Вселенной, начавшей свое существование с Большого взрыва.
Было выяснено: расширение Вселенной началось около 15 миллиардов лет назад и продолжается поныне. А до того было лишь бесконечно плотное вещество, сжатое в точку.
Ну а время? Существовало ли оно до Большого взрыва? Нет, оно рождалось вместе со Вселенной.
По мнению астрофизиков, свойства времени при его рождении были совсем другими, чем теперь. В те первые мгновения оно делилось на отдельные «капли», кванты, и лишь потом стало единым.
Часы, в которые не верили
Сегодня наручные часы самые распространенные. А было время, когда казалось, что у них нет никакого будущего и мода на них быстро пройдет.
Мужские наручные часы времен Первой мировой войны
Первые часы, прикрепленные к браслету, появились в 1809 году. Их изготовил парижский ювелир Нитон по заказу Жозефины, жены императора Наполеона Бонапарта. Однако они так и остались в единственном экземпляре. Желающих носить часы на руке не находилось. Считалось, что куда удобнее часы карманные или висящие на груди.
Прошло около 70 лет, и вдруг в Германии наручными часами заинтересовались военные. Швейцарские часовщики получили крупный заказ от германского адмиралтейства на браслетные часы для морских офицеров.
Но создать хорошие наручные часы оказалось труднее, чем карманные. Наручные меньше по размеру. Двигаясь вместе с рукой, они целый день не знают покоя. Это не то, что лежать в уютном кармашке. Они меньше защищены от пыли, грязи и воды. И многим часовщикам казалось, что задача создания надежных наручных часов – непосильное дело.
В 1904 году из Швейцарии в США была отправлена на продажу большая партия браслетных часов. Американцы встретили новинку с удивлением. Никто не захотел покупать странные часы, и вскоре они отбыли в обратный путь через океан в Европу.
Мнение о наручных часах изменилось, когда началась Первая мировая война. Вдруг обнаружилось, что часы, расположенные на руке, очень удобны в боевой обстановке, особенно артиллеристам и летчикам. Чтобы узнать время, достаточно было поднять руку и взглянуть на циферблат.
Даже американцы, еще не так давно отказавшиеся от наручных часов, тоже высоко их оценили и начали снабжать своих военных этими удобными часами.
А вслед за военными и гражданские вдруг поняли, до чего же замечательная штука эти наручные часы, как же они раньше этого не замечали! Появились самые разные наручные часы: круглые, квадратные, многоугольные, овальные, сделанные из золота, богато украшенные. Каждая модница мечтала обзавестись таким изысканным украшением.
На часовых фабриках заработали станки, изготавливавшие детали с небывалой ранее точностью. Были открыты новые материалы. Часовые механизмы стали намного надежнее. И произошло то, чего никто не ожидал: наручных часов выпускалось все больше и больше, а карманных все меньше и меньше. Наручные победили, и кажется, навсегда.
Такие наручные часы носили дамы 80 лет назад
Современные наручные часы – сложный механизм с несколькими стрелками и шкалами на небольшом циферблате
Тикающие лилипуты
Первые карманные часы Петера Генлейна были все-таки довольно крупными и тяжелыми. Но самые искусные и опытные часовые мастера со временем наловчились делать не просто маленькие, а удивительно крохотные часики. Часовщики словно соревновались друг с другом: кто создаст часы самые-самые маленькие да еще с какой-нибудь небывалой особенностью, чтобы привлечь покупателя.
Один из французских часовщиков изготовил малюсенький будильник размером с желудь, который давал сигнал не звоном, не боем, а … выстрелом (конечно, без пули и дроби) из маленького ружьеца. Другие часовых дел мастера делали настолько маленькие часы, что их можно было носить в виде брошек, серег или вставленными в перстень вместо драгоценного камня.
Испанский герцог Гвидо Убальдо имел часы-перстень, сообщавшие о времени мелодичным звоном.
А жена английского короля Якова I Анна Датская получила в подарок такие необыкновенные часы-перстенек. Они были заключены в хрустальную оправу и тоже отбивали время, однако не звуком, а… легонько постукивая по пальчику королевы маленьким молоточком, соединенным с часовым механизмом. Одного полного завода пружины (крохотным ключиком) хватало часам-лилипутам, чтобы идти в течение суток и даже дольше.
Делались подобные часы и в России. Известно, например, что часы-перстень для царя Михаила Федоровича изготовил в 1620 году русский часовой мастер Моисей Терентьев.
Миниатюрные часы, в форме «божьей коровки»
Часы, заменившие на золотом перстне драгоценный камень
Чтобы судить, насколько сложно было сделать часы-лилипуты, достаточно привести несколько цифр. Корпус их имел диаметр меньше семи миллиметров, толщину – миллиметра три. Длина минутной стрелки равнялась двум миллиметрам, а часовой – около миллиметра. Весили же они не более одного грамма.
Все детали этих часов: крошечные шестеренки и подстать им баланс с волоском, ходовая пружина и другие тщательно изготовленные части (всего около сотни) – сами по себе были дивом мастерства.
В старину молодые богатые франты прогуливались с тростями, в серебряные набалдашники которых были вставлены небольшие часики. Была мода и на зонтики с миниатюрными часами в рукоятке.
