История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2

но, а целых семнадцать. Как же это москвичи считали время по таким странным часам?

Ответ на это мы находим в записках путешественников. Вот что пишет о часах Спасской башни путешественник Мейерберг:

«Они показывают часы дня от восхождения до заката сол­ нечного... Русские разделяют сутки на двадцать четыре часа, но считают часы по присутствию или отсутствию солнца, так что при восхождении оного часы бьют один, потом продолжают бить до самого заката. После этого начинают счет с первого ночного часа вплоть до наступления дня... Когда бывают самые долгие дни, часы показывают и бьют до семнадцати, и тогда ночь продолжается семь часов».

Вот какой сложный был тогда счет времени! Не мудрено, что за часами требовался постоянный присмотр. Когда часов­ щик, живший в башне, бывал навеселе, часы показывали невер­ ное время, сбивая с толку купцов в торговых рядах и писарей в приказных канцеляриях. По ночам, когда на Спасской башне били часы, по всему городу начинался стук и трезвон.

«На всякой улице, - говорит Мейерберг, - поставлены сто­ рожа, которые каждую ночь, узнавая время по бою часов, столько же раз колотят в сточные желоба или в доски, чтобы стук этот давал знать об их бдительности шатающимся по но­ чам негодяям».

Часы Лазаря Сербина долгое время были единственными не только в Москве, но и во всей Руси. В 1435 г. появились часы в Великом Новгороде. Несколько позже, в 1476 г., часы устано­ вили в Святогорском монастыре города Пскова. Самые древние из дошедших до нас часов - часы Соловецкого монастыря - из­ готовлены в 1539 г. новгородским мастером Семеном Часовиком. Механизм, сделанный Семеном Часовиком, был железный, кованый.

На Спасской башне (бывшей Фроловской) часы установили в 1625 г., когда английский мастер Христофор Головей над­ строил ее шатром, внутри которого разместил часовой меха­ низм. В работе принимали участие и русские мастера: помор­ ские крестьяне Ждан, его сын Шумило Жданов и внук Алексей Шумилов.

В1702 г. Петр I закупил в Голландии трое башенных часов, одни из них доставили в Москву. В 1706 г. они были установ­ лены на спасской башне и пущены в ход кузнецом Никифором Яковлевым. Часы имели циферблат с 12-часовым делением. Первоначально куранты играли мелодию гимна «Коль сла­ вен... С 1706 по 1815 г. эти часы неоднократно ремонтирова­ лись русскими мастерами Семеном Ивановым, Яковом Лебеде­ вым и др.

В1851-1852 гг. износившийся механизм был разобран и вместо него фирма братьев Бутеноп установила новые часы. Появились четыре циферблата и минутные стрелки, механизм стал иметь четыре заводных вала. Часы благополучно прорабо­ тали почти полтора века и продолжают отмерять московское время. Диаметр циферблатов 6,2 м, длина минутных стрелок - 3,27 м, часовых - 2,97 м. Масса каждой стрелки около 60 кг, а масса всего механизма составляет 25 т. Раньше было 33 колоко­ ла, сейчас - 10.

Первый раз Кремлевские куранты прозвучали в эфире 20 февраля 1926 г. До этого в течение почти двух лет по радио звучали колокола часов с башни Вестминстерского аббатства в Лондоне.

И.П. Кулибин и его часы

Гениальный русский изобретатель и конструктор Иван Петрович Кулибин (1735 -1818 гг.) смастерил часы в виде гуси­ ного яйца, кот орые били часы, половины и четверти. Каж дый час в середине яйца раст ворялись двери. В глубине появлялись маленькие фигурки. После представления играли куранты, и двери закрывались.

У Ивана П ет ровича Кулибина было много замечательных изобретений. Толпы народа стекались в Таврический сад в Пе­ т ербурге посмотреть на выставленную там большую модель кулибинского одноарочного моста, который доллсен был одной громадной дугой соединить оба берега Невы. А кулибинский семафорный т елеграф был наряду с телеграфом француза Ш аппа одной из самых удачных попыток построить, как то­ гда говорили, «дальноизвещающую машину».

Его «машинное судно», которое шло против течения под действием силы самого течения, блестяще выдерж ало испы­ тание и на Неве и на Волге. Ялик с двумя гребцами едва поспе­ вал за «машинным судном», которое везло груз в четыре тыся­ чи пудов.

Единственное, что удалось Кулибину осуществить за всю его долгую жизнь, - это несколько игрушек да еще зеркальные

фонари для карет и прибор для открывания окон в дворцовых коридорах.

Если бы Кулибин родился где-нибудь в Америке или в Анг­ лии, он был бы сейчас так ж е знаменит во всем мире, как Фультон и Аркрайт. Но Кулибин родился и вырос при крепост­ ном строе.

9.6.4.5. Маятник и часы

Галилео Галилею (1564-1642 гг.) показалось, что качания лампады в соборе продолжаются всегда одинаковое время. По­ степенно качания становились все меньше и меньше, пока лам­ пада не успокаивались совсем, но и при меньшем размахе время качания было одно и то же. Время он определял по ударам пульса. Позже Галилей проверил свое наблюдение. Он заметил, что все маятники - грузики на нитке - совершают свои качания в одно и то же время, если длина нитки одна и та же. Чем коро­ че была нитка, тем меньше времени продолжалось каждое ка­ чание. Можно сделать такой маятник, каждое качание которого - вправо и влево - будет продолжаться ровно секунду. Для это­ го нитка должна быть длиной около метра. В результате этих наблюдений (1583-1595 гг.) Галилей сделал вывод, что можно сделать точные часы. Нужно было бы приспособить маятник к часам, сделать так, чтобы маятник регулировал ход часов. Од­ нако, построить такие часы не удалось ни Галилею, ни его стар­ шему сыну.

Эту задачу удалось решить к 1656 г. другому знаменитому ученому-голландцу Христиану Гюйгенсу (1629-1695 гг.), ме­ ханику, физику и математику. Сведения о работах Галилея и его сына он, по всей вероятности, получил от своего отца, Констан­ тина Гюйгенса, который был послом Голландии во Франции. В это же время в Париже находился сын Галилея.

г» п маятником совсем не так

чур быстро опускаться Наверху над ходовым колесом ес гнутая пластинка, напоминающая якорь. Она и называется рем. Якорь все время качается вместе с маятником, которъ подвешен позади механизма. Положим, что левый крючок ря застрял между зубцами ходового колеса. На мгновение

остановится. Но сейчас же гиря сделает свое дело и заставит ходовое колесо оттолкнуть от себя крючок, который ему меша­ ет. От этого толчка крючок поднимется и пропустит один зубец колеса. Но от этого же толчка маятник качнется влево, а правый крючок якоря опустится и опять застопорит ходовое колесо.

Так будет продолжаться и дальше. Маятник будет качаться вправо и влево, не позволяя колесику продвинуться при каждом

размахе больше чем на один зубец.

Каждое качание маятника продолжается всегда од же время. Поэтому ясно что маятник заставляет весь механизм

работать равномерно, а’вместе с ним и часовая стрелка пере­

двигается, всегда одинаковыми шажками.

В 1660 г. англичанин Роберт Гук предложил в качестве ре­ гулятора систему «баланс - плоская пружина». В 1665 1 Гюйгенс применил в качестве регулятора в карманных часах систему «баланс-спиральная пружина» (спираль Архимеда).

9.6.4.6. Не менее 10000 фунтов стерлингов (и не более 20000 ф. cm. в зависимости от достигнутой точности) тому, кто найдет способ перевозить время

Так было объявлено английским парламентом в 1714 г. И множество людей принялось сразу за трудную работу. Если в XV в. достаточно было только одной часовой стрелки, то в XVIII в. это уже никого не устраивало. И вот в 1700 г. появля­ ется минутная стрелка, а в 1760 г. - и секундная. Часы переста­ ют быть игрушкой. Теперь, в XXI в., ни один корабль не уходит в море без точного хронометра, ни один поезд не отходит без расписания, ни одна фабрика не работает без точного распреде­ ления времени.

Все мы знаем, что морякам приходится в море определять широту и долготу места, чтобы не сбиться с пути. Широту оп­ ределяют по высоте Полярной звезды: чем она выше, тем, зна­ чит, корабль севернее забрался. А долготу, то есть расстояние от первого меридиана, определяют иначе.

На разных меридианах время различное. Если в Москве только что взошло солнце, в Лондоне еще ночь, потому что Лондон западнее Москвы; Земля, вращаясь с запада на восток, не успела еще подставить Лондон под солнечные лучи. Если где-нибудь двенадцать часов дня, то к западу от этого места - на расстоянии 15° - будет не двенадцать часов, а только один­ надцать часов, на расстоянии 30° - будет десять часов и т.д. 15° долготы равны одному часу времени.

Выходит, что, для того, чтобы знать в дороге долготу места, надо взять с собой часы и сравнивать их с местным временем. Если ваши часы ушли вперед на два часа по сравнению с мест­ ными часами, значит, вы уехали к западу на 30°

В открытом море, где не у кого спросить, который час, часы проверяют по солнцу или по звездам. Просто, не правда ли? Кажется, чего легче: взяли с собой часы, и готово. За что же было премию платить? Просто, да не совсем. Часы, как мы зна­ ем, - машина капризная. Толчков они не любят и на корабле неминуемо заболевают морской болезнью - отстают, уходят вперед, так что доверять им больше нельзя. Ведь если часы от­ станут на одну минуту, ошибка в определении долготы будет

четверть градуса, а это очень много. Этак можно и с дороги сбиться и на риф наскочить.

Поэтому в море берут с собой не простые, а особенно точ­ ные часы - хронометр. Крупными достижениями было создание в 1670 г. анкерного спуска Клемента и его разновидности, соз­ данной Грэхемом в 1715 г. Самой трудной задачей являлась температурная компенсация, т.е. обеспечение постоянства хода часов при изменении температуры. Больше ста лет трудились часовщики всего мира над изобретением хронометра, пока на­ конец это не удалось сделать независимо друг от друга и прак­ тически одновременно англичанину Гаррисону, французу Ле Рою и швейцарцу Бертруду. Хронометр Джона Гаррисона (1759 г.) с честью выдержал плавание из Портсмута на Ямайку на корабле «Deptford» в 1762 г. Испытания проводил его сын Вильям. А вскоре после этого вышел в море французский фре­ гат «Аврора» с еще лучшим хронометром работы Ле Роя. За 46 дней пути этот хронометр отстал только на 7 сек. Даль­ нейшие разработки проводились на основе его хронометра, сде­ ланного в 1766 г.

Гаррисон получил только часть обещанной премии, и то после долгих хлопот, за три года до своей смерти.

Приблизительно в 1780-1790 г. были разработаны надеж­ ные хронометры, открывшие безопасную эру в навигации.

9.6.4.7. Швейцария и часовое производство

Швейцария остается страной, производящей лучшие наруч­ ные часы. Ее доля в мировом производстве составляет пример­ но 40%, причем не менее 97% всей продукции поставляется на экспорт.

Интересна история развития часового дела в Швейцарии. Она начинается с эмиграции французских гугенотов в Женев­ скую республику, с ее господствующим в то время протестан­ тизмом Кальвина. Ведь вплоть до начала XVIII в. именно Же­ нева, славившаяся великолепно налаженными коммерческими предприятиями и искусными мастерами, была центром произ­ водства швейцарских часов. Часовое дело процветало. Тысячи мастеров-ремесленников трудились, сидя на своих скамьях в маленьких мастерских, получая заказы от коммерсантов, кото­

рые, будучи прекрасно осведомлены обо всех изменениях спро­ са на мировом рынке, занимались сбытом готовой продукции. Женевские часы славились необычайным разнообразием: они собирались в форме различных фруктов, пистолетов, музыкаль­ ных шкатулок и даже воспроизводили бытовые сценки, в кото­ рых фигурки приводились в движение маховым колесом.

Пастбища и поля Верхней Юры никогда не отличались плодородием. Производство часов явилось прекрасным под­ спорьем для жителей, обеспечивая в течение долгих снежных зим всех членов семьи работой. Большие и малые зубчатые ко­ леса, платины, оси, циферблаты и корпуса - все это изготавли­ валось вручную в домашних условиях при строгом разделении труда. Считалось, что до начала XIX в. в изготовление каждого экземпляра часов вносили свой вклад около 150 человек. Лэнде [35], однако, называет более реальную цифру - 40.

В окрестностях Невшателя, «несмотря на суровый климат, повсюду можно видеть живописные селения с добротными до­ мами и довольно значительным числом жителей, если и не очень зажиточных, то, во всяком случае, ведущих счастливую и независимую жизнь», - так писал в 1836 г. английский обозре­ ватель в докладе парламенту. Жители Юры, разводившие скот, могли лучше выполнять тонкую работу: их руки не были таки­ ми загрубевшими и покрытыми мозолями, как руки пахарей. Почти каждый из них мог заняться изготовлением часов (за ис­ ключением тех, у кого потели ладони и кто поэтому оставлял пятна на металле). Даже люди со слабым зрением могли рабо­ тать, вооружившись лупами и другими оптическими приспо­ соблениями. Помимо всего прочего, жители Юры были протес­ тантами. Большое значение имело не только воспитанное у них с детства трудолюбие (как объяснил бы это Макс Вебер), но и то, что среди протестантов был выше процент грамотности. Каждый ребенок здесь умел читать и считать и мог легко нау­ читься проводить необходимые измерения. Среди этих людей были особенно одаренные и изобретательные, подлинные мас­ тера своего дела, способные собрать и отрегулировать часы. Та­ ким образом, бурное развитие часового дела в этом районе яви­ лось коллективным достижением и в такой же мере объясняется

культурными традициями и социальными особенностями, как и экономическими условиями.

До Швейцарии первенство по производству часов некото­ рое время удерживала Англия (конкуренция этих двух стран в искусстве изготовления хронометров хорошо известна). В Анг­ лии в это время даже вырос целый городок, протянувшийся на 8 миль между Прескотом и Ливерпулем, «населенный мастерами, изготовлявшими часовые пружины, шестерни, цепочки, корпу­ са и циферблаты». Каждый специализировался в производстве одной какой-нибудь детали, и такое разделение труда вызвало бы восхищение Адама Смита. Прекрасно отлаженное производ­ ство привело за столетие к снижению цен на часы в 20 раз при постоянно растущем их качестве.

В Британии XVIII в. часы пользовались спросом не только среди представителей обеспеченных классов. Их покупали так­ же рабочие, в частности текстильной промышленности, чье время принадлежало теперь владельцу фабрики. Подозревая, что хозяин заставляет их работать лишнее время, они самостоя­ тельно или вскладчину покупали недорогие серебряные кар­ манные часы, чтобы контролировать свой рабочий день. Спрос на часы непрерывно возрастал.

В Швейцарии кроме научно-исследовательских центров и заводов по производству часов функционирует много музеев часов. Самым известным является музей истории часов в городе Фо де Шон.

Э.6.4.8. Электрические и электронные часы [38]

Первые механические маятниковые часы, работающие от электрического привода, были созданы А. Беном в 1840 г. в Англии. Швейцарская фирма Фиварже в 1860 г. стала выпус­ кать подобные часы после ряда усовершенствований, осущест­ вленных Гиппом. В 1890-1900 гг. создаются балансовые элек­ трические часы. В России аналогичные часы были предложены изобретателем Купцовым в 1900 г. В 1950-1955 гг. были созда­ ны электрические балансовые наручные часы с контактной группой (Франция, фирма «Лип»), а в 1960 г. бесконтактные наручные балансовые часы (США, фирма «Булов»), В СССР

камертонные наручные часы были созданы в 1963 г. и до 1970 г. выпускались 2-м Московским часовым заводом.

В конце 30-х годов были разработаны часы, в которых вме­ сто механического осциллятора был применен высокочастот­ ный генератор электрических импульсов, стабилизированный кварцевым резонатором. Эти часы назвали кварцевыми. Снача­ ла они были довольно громоздкими, так как использовали большое число радиоламп, требующих специального питания. Бурное развитие радиоэлектроники и, особенно, полупроводни­ ковой техники позволило создать к концу 60-х началу 70-х го­ дов наручные кварцевые часы. Дальнейшее развитие этого типа часов связано с созданием интегральных схем. Крупные элек­ тронные фирмы США, занимающиеся разработкой и изготов­ лением электронных приборов для военной и космической тех­ ники, создали наручные часы с цифровой индикацией на жид­ ких кристаллах. В Японии и Швейцарии в это же время были созданы кварцевые часы с шаговым двигателем. В СССР пер­ вые кварцевые часы были созданы в 1972 г. с камертонным двигателем (НИИЧаспром), а в 1973 г. - с шаговым двигателем. Через год они выпускались на ведущих часовых заводах страны.

Человечество вступило в эпоху электронных измерителей времени, снабженных интегральными микросхемами и кварце­ выми резонаторами. Производство электронных часов очень быстро перешагнуло национальные границы. Первоклассные электронные наручные часы могут собираться где-нибудь в Малайзии из деталей, поставляемых из Калифорнии, Швейца­ рии или Японии. Недаром Государственный совет Швейцарии отменил в 1968 г. проводившийся более ста лет в Невшателе ежегодный конкурс на лучшие в мире наручные часы. Тем са­ мым швейцарцы «решили исключить саму возможность пора­ жения на своей собственной территории». Швейцария попрежнему не уступает Японии по объему выпуска часов (значи­ тельная их часть - электронные) и деталей к ним. Однако пер­ венство в этой области, более ста лет удерживавшееся ею, уте­ ряно безвозвратно.

9.6.5.Андроиды

ВЗападной Европе во второй половине XVIII в. всеобщее удивление вызывали механические люди, созданные швейцар­ ским часовщиком Пьером-Жаке ДрсГ и его сыном Анри. О них много говорили и писали. Чтобы посмотреть на них, целые тол­ пы прибывали в Шо де Фон, швейцарскую деревню на границе

сФранцией, где жили Дро. (Сейчас эта деревня превратилась в прекрасный город с знаменитым музеем часов и известным клубом эсперантистов.) Путешествовать в те времена можно было только пешком или на лошадях Цо скверным, грязным до­ рогам. Но желание посмотреть на чудесных механических лю­ дей заставляло преодолевать все препятствия.

За 15 лет до великой французской революции, в 1774 г., Пьер Дро показывал своих механических людей в Париже на выставке. Кроме писца и рисовальщика, здесь была еще и му­ зыкантша. Многочисленные зрители шумно выражали свой восторг.

Писец был ростом с пятилетнего ребенка; он сидел на ска­ мейке перед столиком. В правой руке маленького механическо­ го человека было гусиное перо (в то время стальных еще не знали). Писец макал перо в стоящую перед ним чернильницу и писал разные слова и даже фразы без всякого участия человека. Буквы были крупные, красивые, с нажимами и располагались в ровные строчки. Между словами он оставлял промежутки.

При писании механический человек двигал головой и, каза­ лось, следил за тем, что пишет. Окончив работу, писец посыпал лист бумаги песком для высушивания чернил, а потом стряхи­ вал его.

Другой механический человек, таких же размеров, как и первый, держал в руке карандаш и рисовал разные фигурки. Ри­ совал не сразу, а с остановками, как бы размышляя. Иногда дул на лист, чтобы удалить соринки. Рисунки получались удачные.

Музыкантша, таких же размеров, как и два ее «брата», иг­ рала на фисгармонии, ударяя пальцами по клавишам. Четко и легко удавались ей трели и быстрые пассажи. Она поворачивала также голову и глаза, как бы следя за положением рук. Ее грудь поднималась и опускалась, как будто она дышала. Окончив иг-