ПИПУНЫРОВ ИСТОРИЯ ЧАСОВ

бубен. Третья фигура в фиолетовом показывалась в правой двер­ це и била в колокол через каждые полчаса.

На втором этаже пагоды фигура показывалась в дверцах каждый час, а на третьем — через каждые четверть часа. На четвертом и пятом этажах были размещены еще две фигуры, которые показывали время восхода и захода Солнца, время года и соотношение дневных и ночных часов для данного сезона года.

Таким образом, механизм указывал больше моментов време­ ни, чем даже современные часы.

Если принять во внимание наличие в астрономических ба­ шенных часах Су Суна только устройства, предназначенного для выполнения функции измерения времени, то и тогда эти часы можно было бы считать сложной конструкцией. Весьма замеча­ телен в их устройстве спусковой механизм, регулирующий ход водяного колеса; он является одним из недостающих звеньев в развитии часов при переходе от водяных часов к механическим, получившим развитие в Западной Европе в XIV—XV вв. [145].

В средневековом Китае создавались также часы, независи­ мые от астрономического прибора. В 1279 г. Го Шоуцзин постро­ ил так называемую ламповую клепсидру, которая была потом помещена во дворце Дамин. «На приборе было установлено две­ надцать фигур. Каждая фигура появлялась в соответствующий момент в одной из четырех дверей, неся деревянную дощечку с обозначением сдвоенного часа. У дверей стояла другая фигура и указывала пальцем на цифру, соответствующую четверти двой­ ного часа. В четырех нижних углах находились четыре фигуры, которые держали колокол, барабан, гонг и цимбалы. В первую четверть бил колокол, во вторую — барабан, в третью—гонг, в четвертую звучали цимбалы» [70, 115].

Простейшие приспособления автоматически показывали со­ стояние прибора во время работы, а фигуры животных также автоматически двигались, указывая таким образом время.

Император Шунь-ди, правивший с 1333 по 1368 г., имел в своем дворце большой шкаф, над которым помещалась ниша, носившая название ниши «трех мудрецов». В средней части шка­ фа находилась фигура молодой девушки, держащей иглу, пред­ назначенную для указания часа дня и ночи, а также «ке». Когда игла попадала на соответствующий час, вырывался столб воды. По обеим сторонам прибора находились два ангела; один из них держал в руке колокольчик, а другой — медную чашу. Когда на­ ступала ночь, фигуры отбивали ночные часы сообразно времени, указываемому иглой. По обеим сторонам прибора несколько статуэток, изображавших львов и орлов, приходили в движение; на восточной и западной сторонах шкафа был виден путь Солн­ ца и Луны в зодиаке.

Существовали в Китае и часы с песочным двигателем. В от­ личие от песочных часов, применявшихся на Западе, китайские часы представляли собой сложное механическое устройство, ос­ нованное на использовании зубчатой передачи, и, следовательно,

могли показывать время непрерывно и автоматически. Часы с песочным двигателем были созданы на принципе действия во­ дяных часов («капельницы») с той, однако, разницей, что вместо воды, замерзавшей на морозе, для приведения в действие зуб­ чатой передачи было использовано истечение песка. Часы тако­ го устройства (рис. 55) под названием «пятиколесная песочная клепсидра» были созданы Чжан Сиюанем в эпоху династии Мин (около 1360 г.).

Песок поступал через воронку 3. Первое колесо 4, на котором имелось 16 ковшей 5, приводило в движение второе колесо 7 с 33 зубцами, второе — колесо 8 с 36 зубцами. Шестерня, установ­ ленная на конце вала колеса 9, приводила в движение централь­ ное колесо 10, вращавшееся горизонтально. Горизонтальный ука­ затель /, смонтированный на верхнем конце вертикального вала центрального колеса 11, проходил через середину циферблата 2. На нем были написаны названия двенадцати китайских сдвоен­ ных часов, которые, в свою очередь, делились на 100 четвертей. По обе стороны циферблата находились две фигуры в желтых одеждах, причем одна из них била в барабан, а другая — в гонг.

Видимо, движение первого колеса управлялось «небесным рычагом включения», который нам известен по астрономическим башенным часам Су Суна.

В позднейшей конструкции песочной клепсидры вместо пяти колес было применено шесть, каждая с 36 зубцами, а отверстие для истечения песка было несколько увеличено, чтобы обеспе­ чить более свободное его истечение.

Наиболее часто в исторической литературе упоминаются не­ зависимые от комплекса астрономических приборов обществен­ ные водяные часы Китая, сохранившиеся до наших дней в Кан­ тоне (рис. 56). Они состоят из четырех латунных сосудов диа­ метром 33, 23, 22, 21 дюймов, расположенных один над другим. На дне каждого из трех сосудов проделаны отверстия так, что­ бы вода, наполнявшая верхний сосуд, перетекала через всю си­ стему в нижний. Положение поплавка в нижнем сосуде служило показателем времени.

Бронзовый человек держал стержень, крепившийся на пр­ илавке, свободно скользящем у него в руках вверх—вниз по ме­ ре изменения уровня воды в нижнем водосборном сосуде. От­ метки на стержне, этом своеобразном циферблате, обозначали китайские часы «ке» — 6 дневных и 6 ночных. При начале каж­ дого нового «ке» сторож вывешивал щиток с названием насту­ пающего часа; число истекших часов днем показывалось удара­ ми колокола, а ночью — гонга. Эти водяные часы были весьма совершенны.

В то время как солнечные, водяные и песочные часы упот­ реблялись астрономами главным образом для определения днев­ ных часов, огневые часы использовались для измерения ноч­ ного времени. Огонь как средство измерения времени особенно широко применялся в Китае.

Рис. 57. Китайские огневые часы

Рис. 58. Китайские огневые часы-будильник

Из специального дерева путем его растирания и толчения изготовлялось нечто вроде теста, из которого затем делали па­ лочки и шнуры различных форм. Для знатных особ палочки из­ готовлялись из редких сортов дерева. В этом случае они не пре­ вышали длины среднего пальца, а когда делались из более про­ стых сортов, достигали 2—3 м, а толщиной были с гусиное перо. Их жгли перед храмами (пагодами) и пользовались для перене­ сения огня из одного места в другое. Часто эти палочки верти-

кально вставлялись в металлические вазы, наполненные золой: это позволяло следить за их сгоранием. Поскольку при сгорании (а точнее, тлении) палочки не давали света, они служили только для определения времени внутри помещения, наполняя при этом его благоуханием.

Когда палочки или шнурки имели значительную длину, их свертывали в кольца, образуя таким образом спиральную и ко­ ническую фигуру, расширяющуюся с каждым оборотом и дости­ гающую иногда двух-трех пядей в диаметре (рис. 57), подвеши­ вали над особым сосудом и зажигали с нижнего конца. Отметки, сделанные на палочках или на спирали, служили указанием пяти частей ночи.

Такой способ измерения времени был достаточно точен. Од­ новременно эти спирали и палочки могли служить будильником. Когда хозяин хотел проснуться ночью в определенный час, он подвешивал маленькую металлическую гирьку точно в то место спирали или палочки, куда огонь должен подойти в указанный час. В нужный момент нитка сгорала — гирька с шумом падала в медную чашку (рис. 58).

Гномоника, солнечные, водяные, песочные и огневые часы

в классическое и позднее средневековье Западной Европы

Развитие гномоники, установки гномонов и стационарных сол­ нечных часов. Герберт (папа Сильверст II) в X в. одним из пер­ вых в Западной Европе стал проявлять интерес к гномонике. Он был основательно знаком с трудами Боэция по астрономии и геометрии, где имелись описания солнечных и водяных часов. Он, кроме того, познакомил современников с устройством и при­ менением астролябии и написал трактат по геометрии, в кото­ ром давал правила для устройства солнечных часов. Значение трудов Герберта было по достоинству оценено позже, когда в Западной Европе стала развиваться научная мысль.

Арабская наука и культура начали проникать в Западную Европу из Сицилии и Испании. Их распространению особенно способствовал Фридрих II Гогенштауфен (1215—1250). Один из современников называет его «мудрейшим из людей, сведущим в науках, знающим разные науки, опытным мастером во всех механических искусствах». Центром культурной жизни того вре­ мени была столица Сицилии Палермо. Распространению араб­

Арабская астрономия и гномоника стали известны Западной Европе в XII в. после перевода на латинский язык астрономи-

ческих таблиц и трактатов арабских ученых [143, 51—54]. «Мамуновские» астрономические таблицы очень рано попали на За­ пад благодаря переводу на латинский язык трактата Альфергани. В XII в. он был дважды переведен на латинский язык, а в XIII в.—и на все европейские. «Сабиев Зидж» ал-Баттани, трак­ тующий все вопросы астрономии и гномоники, был переведен в 1140 г. Платоном из Тиволи.

Важную роль посредника между Востоком и Западом, кроме этих переводов, сыграли «Толедские таблицы», редактированные ал-Зеркали в XI в. Они были переведены на латинский язык Герардом Кремонтским в XII в. В Западной Европе этот пере­ вод был распространен более чем в пятидесяти экземплярах. Особенное значение «Толедские таблицы» имели потому, что по­ служили основой для разработки в XIII в. так называемых «Альфонсовых астрономических таблиц».

Альфонс X Кастильский, подражая примеру арабских власти­ телей, созвал к своему двору мавританских, иудейских и христи­ анских астрономов и с их помощью создал названные астроно­ мические таблицы. В то же время были переведены многочислен­ ные сочинения арабских ученых, которые удалось использовать для создания под руководством того же Альфонса Кастильского книги под названием «Libros del saber astronomie». Этот труд имел большое значение для ознакомления Запада с арабской гномоникой; там приведено описание устройства не только астро­ номических инструментов, но и основных типов солнечных и во­ дяных часов. «Альфонсовы таблицы» стали основой астрономи­ ческой науки Запада; после этого непосредственное воздействие арабов на развитие астрономии и гномоники Западной Европы прекратилось. Начиная с XIII в. центры развития арабской уче­ ности на Иберийском полуострове вошли в орбиту влияния За­ падной Европы. В 1236 г. пала Кордова, а в 1248 г. - Севилья.

Всередине XIII в. у арабов в Европе оставалась только Гренада. Альфонс Кастильский был младшим современником, англи­

чанина Сакробоско (Джон Голливуд, умер в 1256 г.). Последний являлся автором «Трактата о планетном круге», где собраны все геометрические сведения, необходимые для изучения астро­ номии, Труд Сакробоско долгое время был руководством для преподавания астрономии в университетах.

В XIV в.. ввиду враждебного отношения римской церкви к светской науке, прогресс научной мысли стал невозможен без преодоления власти церкви над умами. Со временем это было подготовлено развитием в итальянских городах (Пиза, Флорен­ ция, Венеция и Генуя) хозяйственной жизни на капиталистиче­ ской основе. Здесь раньше, чем в остальной Европе, появляется богатая городская буржуазия, а вместе с тем стала склады­ ваться буржуазная идеология.

Усилению интереса к античной древности и ее науке способ­ ствовали греческие ученые, прибывшие в Италию в 1453 г. после падения Константинополя. Они познакомили ЕВРОПУ с многочис-

ленными научными греческими рукописями, в том числе с тру­ дами Архимеда, неизвестными до того европейцам или извест­ ными только по переводу с арабских рукописей. Таким образом, через византийцев греческая наука в еще большей мере входит в научный оборот Европы, в том числе —в Германии и Англии.

Знакомство с трудами греческих ученых как в подлинниках, так и в переводах на латинский язык способствовало возбужде­ нию в Европе интереса к науке, и в частности к гномонике, что было вызвано переходом в конце XIV в. на новый счет времени, основанный на равных ночных и дневных часах. Возникла по­ требность приспособить устройство солнечных часов к этому счету времени. Развитию гномоники в этом направлении способ­ ствовал перевод на латинский язык руководства по гномонике Абуль Хасана. Последний был, как мы помним, пионером в раз­ работке теории и практики создания солнечных часов, ориенти­ рованных на измерение равных часов. Работы этого арабского ученого XIII в. были хорошо известны в Западной Европе.

Развитие гномоники в Западной Европе в XV—XVI вв. и в последующее время продолжало находиться в тесной связи с астрономией: центром ее развития в XV в. становится Германия. Она дала первого выдающегося астронома Георга Пурбаха (1423—1462). Он известен как автор сочинения «Теоретика пла­ нет» («Teoricae novial planetarum»), составившего продолжение сферы Сакробоско. «Теоретика планет» Пурбаха стала приме­ няться в качестве руководства в университетском преподавании вместо долго употреблявшегося руководства Сакробоско. Пурбах начал закладывать фундамент новой гномоники и тригоно­ метрии. После его смерти работа была завершена его учеником Региомонтаном (Иоганн Мюллер, 1436—1476). Региомонтан со­ здал гномонику, основанную на использовании выводов триго­ нометрии, разработкой которой он усиленно занимался.

Изучая труды ал-Баттани, Региомонтан натолкнулся на ре­ шение одной задачи, относящейся к вычислению азимута Солн­ ца по его склонению, по высоте полюса, иначе говоря, к вычис­ лению угла по трем сторонам сферического треугольника. АлБаттани воспользовался для этого теоремой косинусов, которая внешне у него имела несколько иное выражение, чем теперь.

Теоремой косинусов, как известно, пользовались многие араб­ ские ученые, но они не придавали ей того значения, какого она заслуживала. Только Региомонтан через четыре столетия смог по достоинству оценить эту теорему, которую он назвал «теоре­ мой Альбатегния» (латинизированное ал-Баттани) и в словес­ ном виде придал ей современное выражение:

cos a = cosb cosc + sinb sinс cosА.

Региомонтана можно считать основоположником современ­ ной тригонометрии. Сочинение его «Пять книг о треугольниках всех видов» («De Iruangulis oranirnodis libri quinque»), напеча-

Рис. 59. Солнечные часы типа квадранта Региомонтана

тайное после смерти автора в 1553 г., является наиболее полным трактатом по плоской и сферической тригонометрии.

Воспользовавшись «теоремой Альбатегния», Региомонтан со­ здал солнечные часы универсального типа («солнечный квад­ рант», рис. 59). Посредством этого квадранта, пользуясь свой­ ством равенства часовых углов при равных высотах Солнца, определяется высота Солнца, соответствующая тому или иному времени.

Дуги больших кругов, перпендикулярные к эклиптике и де­ лящие на части Зодиак, разделены на часы по изменению высоты Солнца. Порядок размещения этих дуг произволен: так, можно дугу Козерога наложить на дугу Рака, но у всех у них один и тот же центр. Дуги имеют неравную длину для зимы и лета, поскольку суточные параллели с удалением от экватора все бо­ лее и более наклоняются к горизонту, вследствие чего наруша­ ется равенство дней и ночей. Если через все точки различных дуг, соответствующих одному и тому же часу, провести кривую (часовую линию), то она своей формой будет напоминать ла­ тинское S [27, 333].

Региомонтан совместно с Беренгардом Вальтером организо­ вал в Нюрнберге изготовление астрономических инструментов, в том числе солнечных часов. Благодаря их усилиям изготовле­ ние солнечных часов превратилось в специальную отрасль про­ мышленности Нюрнберга. Это один из ранних примеров плодо­ творного сочетания промышленной практики с достижениями науки, в данном случае — с достижениями гномоники.

По справедливому мнению П. Таннери, «важное значение

трудов Пурбаха и Региомонтана заставляет квалифицировать

их как действительно гениальных ученых, достойных предшест­ венников Тихо Браге и Кеплера» [93, 23].

Под влиянием Региомонтана развил свою деятельность по конструированию и созданию астрономических приборов и сол­ нечных часов и чешский ученый Мартин Былица. Он родился в 1434 г., а в 1459 г. стал магистром. В 1463 г. в Падуе он позна­ комился с Региомонтаном. Региомонтан и Былица были в числе первых ученых, приглашенных в университет.

Былица был менее эрудированный ученый, чем Региомонтан, но он сумел разработать и осуществить многие из научных идей Региомонтана. Последний в 1471 г. был вынужден уехать из Братиславы обратно в Нюрнберг.

Былица вместе с механиком Иоганном Дорном, доминикан­ ским монахом из Вены, изготовил таркветум, квадрант, астро­ лябию, «жезл Якоби», а кроме того,— свыше пятидесяти солнеч­ ных кольцевых часов. Позднее, уже без помощи Дорна, он изго­ товил большую астролябию, большой латунный глобус и не­ сколько настенных (вертикальных) солнечных часов [168, 10].

После смерти Региомонтана в Нюрнберге работала целая плеяда ученых, и в первой половине XVI в. немецкие ученые стали занимать первое место среди астрономов и гномоников.

Скальтетус (Бартоломей Шульц) в предисловии к своей ра­ боте «Gnomonika de Solaris» (1572) дает очерк истории гномо­ ники. Здесь отмечается, что работы по гномонике Региомонтана были продолжены профессором Венского университета Иоган­ ном Стабиусом (из Баварии). По свидетельству историка мате­ матики Монтюкла, Стабиус явился «одним из первых творцов новой гномоники» вместе с Андреем Стибориусом — другим про­ фессором того же университета. С конца XV в. Венский универ­ ситет достиг значительных успехов в преподавании математиче­ ских наук и поддерживал живой контакт с нюрнбергским ученым Иоганном Вернером. Иоганн Стабиус (умер в 1522 г.)—автор звездной карты, исполненной Дюрером. Он также составил руко­ водство по изготовлению сферических, вогнутых, колоколообразных, пирамидальных, кольцевых и других форм солнечных часов.

Работы Стабиуса, Стибориуса и Вернера по гномонике не появились в печати. Под непосредственным влиянием этих вен­ ских и нюрнбергских ученых создавались труды по гномонике швейцарца Себастиана Мюнстера (1489—1522) —гебраиста и космографа, Петра Апиана — математика Карла V и профессо­ ра в Инголыптате, Геммы Фрезиуса, Георга Горт Мана, Андрея Шонера из Нюрнберга и т. д. В их работах имеются ссылки на работу Стабиуса «De solares horologis orontius (Oronce fine)».

Петр Апиан в своей «Книге инструментов» (Ингольштат, 1533) приводит описание универсального квадранта, но с другим расположением Зодиака, чем у Региомонтана. Андрей Шон'ер в 1562 г. в Нюрнберге издает трактат «Солнечные часы», где так­ же содержится описание универсального квадранта, но способ

конструирования, предлагаемый им, мало удобен. Все эти квад­ ранты имели равные часовые линии.

«Благодаря этим и другим ученым наука гномоники,— пишет Скальтетус,— в течение века была доведена до большого совер­ шенства».

Альбрехт Дюрер (1471 —1528), отдавая дань времени, тоже уделял внимание гномонике, о чем свидетельствует третья книга его сочинения по геометрии. Там автор говорит о линиях, кото­ рые могут быть проведены на поверхностях некоторых тел —• ко­ лонн, пирамид, и о построении солнечных часов. На гравюре «Меланхолия» Дюрер изобразил солнечные, песочные часы и колокол («металла звон»), возвещающий о конце дня. В этой гравюре нашло выражение сильное, но мрачное и причудливое воображение художника.

В XVI в. можно отметить плодотворное влияние друг на дру­ га итальянских и немецких ученых-гномоников. Наука и искус­ ство Германии первой половины XVI в. стимул к развитию по­ лучили из Италии. «Комментарии» Барбаро к IX главе «Архитек­ туры» Витрувия — любопытный образец обратного влияния не­ мецкой гномоники на итальянскую. Барбаро взял немало у Альб­ рехта Дюрера, у нюрнбергского математика Вернера, а также из труда по гномонике Себастьяна Мюнстера, впервые напеча­ танного в 1531 г. Первое издание «Комментариев» Барбаро по­ явилось в 1576 г.

Особый интерес представляет способ конструирования сол­ нечных часов, найденный Ригодом и известный под названием «Аналемма». Солнечные часы, основанные на этом принципе, являются по существу азимутальными. Так как азимут Солнца различен в различные дни года для одного и того же часа, то нельзя употреблять теневую линию в качестве указателя часов. Но это становится возможным, если гномон изо дня в день пе­ реставлять, пользуясь уравнением

где А — азимут, определяемый по данному уравнению из астро­ номического треугольника; т — угол между меридианом и на­ правлением тени.-

Это уравнение применительно к азимутальным часам выво­ дится так, чтобы часовые пункты были распределены на одном эллипсе и гномон передвигался по малой оси, лежащей на полу­ денной линии.

Теория устройства и применения этих часов была дана Валезардом в его «Трактате о производстве, внешнем виде, конструк­ ции и применении аналемматических солнечных часов» (Париж, 1644). Менее детально теорию этих часов дает Самуил Фостер в трактате «Эллиптическая и азимутальная хорологиография» (Лондон, 1654).