Водяные часы. Миниатюра из средневековой хроники. Западная Европа.
Триста лет после Сильвестра Европе было не до часов. В XIV в. в Италии началось Возрождение. И начиналось оно с любви к точности. Математики придумывали для купцов формулы, снижавшие риск встречи с пиратами, и творили науку бухгалтерии. Дебито – даю в долг, кредито – доверяю. Любовь к точности заставила вспомнить о времени. На башнях итальянских городов появились часы. Как когда-то у Сильвестра, их двигали гиря и пружина. Ухаживать за такими часами было куда как проще, чем за водяными, и вскоре каждый приличный город почитал необходимым возвести у себя башню с часами. У этих часов не было циферблатов, только бьющие колокола, которые созывали окрестных жителей на молитву. Английское слово «часы», clock , не случайно похоже на «колокол». Часы и были ничем иным, как точным колоколом. Другого назначения они не имели. Часовые башни становились всё выше, города соревновались друг с другом в их изяществе, и кому-то пришла мысль сделать время не только слышимым, но и видимым: у башенных часов появились циферблаты. В день механические часы отклонялись от солнечного времени примерно на полчаса. За сутки сторож три раза «подводил» механическое чудо по образцу солнечных часов. И хотя минутную стрелку швейцарец Йост Бурги изобрёл в 1577 г., она долго ещё оставалась бесполезной игрушкой. Часовым мастерам пришлось повозиться больше века, прежде чем минутная стрелка стала действительно показывать минуты. Впрочем, горожан минуты не интересовали.
Выставка часов XIV в. Монах-доминиканец и госпожа Мудрость. Часы (слева направо): с астролябией; с механизмом, который звонил каждый час; с пятью колоколами; настольные часы. Франция. 1334 г.
Помните, как Алиса в Стране чудес удивилась часам Шляпника?
– Какие забавные часы! Показывают день месяца и не показывают, который час.
– А почему они должны? – отвечал он – А твои часы показывают, который год?
Шляпник говорил с Алисой как истинный горожанин XVI в., которому нет дела до точного времени.
Неизвестный художник. Портрет Тихо Браге. XVI в.
Из этого правила было, однако, исключение. Точное время очень хотели бы знать астрономы. Но прибора точнее собственного пульса у них не было. До изобретения телескопа самыми точными считались астрономические наблюдения датского учёного Тихо Браге. Маэстро точности вынужден был ежедневно подправлять свои часы при помощи молотка. И ещё через век часы всё так же не могли служить образцом точности. Вот что случилось с другим датским астрономом, Оле Рёмером, в 1675 г. Он наблюдал затмения спутников Юпитера и заметил странную вещь. Когда Земля и Юпитер сближались, спутники Юпитера выходили из тени планеты раньше, чем когда Земля и Юпитер были друг от друга далеко. Максимальное время задержки составляло 22 мин. Но ведь спутники всегда движутся с равной скоростью. Дело не в спутниках, решил Рёмер, а в лучах света, которые от них исходят. Когда спутники от Земли далеко, и свет от них идёт к нам дольше – на 22 минуты. Значит свету на преодоление дополнительного расстояния нужно время, у него есть скорость , и можно её посчитать. У Рёмера получилось 215 000 км/с. Это был выдающийся результат. Большинство учёных в тот момент считали, что свет распространяется мгновенно, никакой скорости у него нет. Как показало время, прав был Рёмер. Оно же показало, что Рёмер занизил скорость света на 26 %, – на самом деле она приближается к 300 000 км/с. Ошибка в расчёте произошла из-за ошибки со временем. Как теперь известно, спутники Юпитера запаздывают выйти из тени не на 22, а на 16 мин.
Мастер Гануш. Часы на здании ратуши в Праге. 1410 г.
Дорогу к точным часам проложил Галилей. Его отец, по профессии музыкант, хотел, чтобы сын стал врачом, и 17-летний Галилей, без большой охоты, приступил к изучению медицины. Однако сразу же начал отвлекаться. Математика и физика нравились ему значительно больше. Он занимался ими вопреки родительской воле. Учился Галилей в Пизе и регулярно бывал в местном соборе. Однажды церковная служба показалась ему особенно скучной, и он отвлёкся. Под куполом мерно качалась тяжёлая медная люстра. Её «запустил», зажигая свечи, один из церковных служителей. Движение люстры показалось Галилею странным. Она качалась всё слабее, но дугу любой длины проходила за одно и то же время. Чтобы убедиться, что глаза его не обманывают, Галилей стал прикидывать, за какое? Сначала он сверял движение канделябра с ритмом церковной музыки, потом – с собственным пульсом. Выходило, что так оно и есть. Время колебания оставалось постоянным. До этого открытия люди знали только два события, происходивших с ошеломляющей периодичностью: восход и заход солнца. Но ведь для точных часов этого мало. Теперь же открылось чудесное свойство маятника колебаться через одинаковые промежутки времени. Можно было приступать к созданию точных механических часов. Однако другие открытия всю жизнь отвлекали Галилея. Времени на часы у него так и не хватило.
Шёл XVII в., и вдруг оказалось, что точное время нужно не только астрономам. Для моряков знание времени стало вопросом жизни и смерти, для государств – источником прибыли. Эпоха великих географических открытий была в самом разгаре. Корабли бороздили океаны. Но вот незадача. Моряки открывали новую землю, однако из-за неумения находить долготу не могли указать её точно на карте. Куда было плыть в следующий раз? Да что там новые земли! Проблемы с долготой приводили к тому, что безлунными ночами или в бурю суда налетали на уже известные рифы только потому, что капитаны не могли понять, куда движется корабль. С широтой всё обстояло просто – она вычислялась по наклону солнца над горизонтом, но что делать с долготой не знал никто. Правительства морских держав – Испании, Франции, Голландии, Венецианской республики – сулили невиданные награды тому, кто сумеет указать надёжный способ определения долготы.
Ещё с древности было известно: долгота определяется разницей во времени. 15 градусов движения вдоль земной дуги на запад или на восток – 15 градусов долготы – сдвигают время на 1 час. Чтобы узнать долготу, нужно было знать разницу двух местных времён: того места, где находился корабль, и порта, откуда он начал свой путь. Измерить местное время на борту корабля не составляло проблемы: солнце было всегда «под рукой». Но как узнать время в исходном порту?
Часы солнечные кольцевые. Санкт-Петербург. 1730 г.
Можно было подыскать какое-нибудь повторяющееся небесное явление, которое видно одновременно на борту корабля и в пункте, откуда он вышел. Например, затмения луны. Если заранее знать, когда произойдёт затмение, в момент его наступления люди на корабле получат надёжный сигнал о времени в порту. Английский король Карл II в собственном Гринвичском парке открыл обсерваторию в надежде на то, что королевские астрономы сумеют составить таблицы с точным предсказанием лунных затмений. Примеру Карла последовал Людовик XIV во Франции. Король Солнце учредил Парижскую обсерваторию для составления лунных таблиц. Астрономы справились с задачей, но проблемы долготы не решили. Увы, затмения Луны имеют обыкновение происходить 2–4 раза в год. А что было делать в промежутках? А если небо в долгожданную ночь затягивало облаками? Всё тот же Галлей предложил смотреть не на луну, а на спутники Юпитера. Он открыл их совсем недавно при помощи новейшего прибора – телескопа. Их затмения случались гораздо чаще, чем лунные – один-два раза за ночь. Только и для спутников Юпитера погода исключений не делала и облаков не раздвигала. Да и мощных телескопов на все корабли не хватало. В общем, сложностей с галеевым методом было больше, чем результатов.
Неизвестный художник. Портрет Х. Гюйгенса.
Между тем нашелся ещё один способ узнать долготу. Задача заключалась в том, чтобы в нужный момент посреди моря установить, сколько сейчас времени в порту. Для этого «портовое время» нужно было «везти» с собой: какие-то часы на борту корабля должны были отсчитывать часы, минуты и секунды с того момента, как корабль отправился в плавание. Часам следовало быть очень точными, так чтобы их ход не зависел от морской качки, сырости, холода или зноя. Такие часы, «помня» время в порту, могли избавить от астрономических наблюдений и позволить просто и надёжно определять долготу в любой момент. Но таких часов не было, и мало кто верил, что их можно создать.
К числу немногих принадлежал голландский учёный Христиан Гюйгенс. Он первым воплотил идею Галилея и создал часы с маятником. Оказалось, что Галлей был не совсем прав. Качания маятника занимали равное время, только если они были небольшими. Гюйгенс научился «сдерживать» маятник, и в 1657 г. появились на свет первые точные механические часы. А вскоре, экспериментируя с линзами, Гюйгенс изобрёл волшебный фонарь. Это устройство, «прадедушка» всех проекторов, позволяло многократно увеличивать картинки, нарисованные на стекле, и демонстрировать что-то вроде мультфильмов. Отец Гюйгенса, посланник при французском дворе, просил сына прислать ему волшебный фонарь для короля Людовика XIV. Изобретателю такое предложение не понравилось. Он полагал, что демонстрация «игрушки» уронит его репутацию как серьёзного учёного. Христиан не смел отказать отцу, но послал фонарь, предварительно вынув из него линзу, без которой тот не мог работать. Людовик остался без «мультфильмов». Зато репутация Гюйгенса не была поколеблена, и король пригласил его стать одним из отцов-основателей французской Академии наук. Ещё бы, ведь Гюйгенс изучал часы и мог решить проблему с долготой! Гюйгенс не переставал думать о точности и всё время вносил усовершенствования в часовой механизм. Размышления о часах привели учёного к открытию важных физических законов. В 1670 г. Гюйгенс завершил трактат о часах и посвятил его Людовику XIV. Теперь, приобретя точный ход, часы могли стать украшением гостиной и даже поместиться в кармане владельца. Однако точные и надёжные, большие или маленькие, часы по-прежнему оставались наземной игрушкой для знатных особ. Помещённые на корабль, они начинали спешить или отставать, а то и вовсе прекращали ход. При морской качке маятник раскачивался как попало, сбивая весь механизм.
