Хранители времени отходят от Аристотеля
«Время... кажется движением сферы», – писал Аристотель в своей
«Физике», называя сферою небосвод, и все позднейшие мыслители понимали,
да и сейчас понимают время как нечто движущееся только в одном направлении,
без зигзагов и остановок. В полном соответствии с этим принципом
время во всех конструкциях часов измерялось чем-то текущим: движением
тени, потоком воды, струйкой песка или медленным падением гирь.
«Возможно, не существует в природе совершенно равномерных движений,
которые могли бы послужить для определения точного времени», – заметил
Ньютон, и вся практика часового дела решительно подтвердила его
осторожные- слова. Часовщики в поисках все более равномерных движений
не раз заходили в тупик.
Тупиком был и билянец.
Новая эпоха в измерении времени началась с появлением маятника.
«В 1583 году, имея 20 лет от роду, Галилей находился в Пизе, –
вспоминал ученик великого итальянца Винченцо Вивиани, – где, следуя
совету отца, изучал философию и медицину. Однажды, находясь в соборе
этого города, он, со свойственной ему любознательностью и смекалкой,
решил наблюдать за движением люстры, подвешенной к самому верху,
– не окажется ли продолжительность ее размахов, как вдоль больших
дуг, так и вдоль средних и малых, одинаковой, ибо большой путь,
как он думал, должен уравновешиваться большей скоростью... И пока
люстра размеренно двигалась, он сделал грубую прикидку – его обычное
выражение – того, как происходит ее движение взад и вперед, с помощью
биений собственного пульса, а также темпа музыки, в которой он уже
тогда был искушен с немалою от того для себя пользой. И ему на основании
таких подсчетов показалось, что он не заблуждался, но, не удовлетворенный
этим, вернувшись домой, он, чтобы надежнее в этом удостовериться...
привязал два свинцовых шара на нитях совершенно одинаковой длины
так, чтобы они могли свободно раскачиваться... Оба шара, лишь бы
они были на нитях равной длины от их центров до точек подвеса, сохраняли
достаточно постоянное равенство (времени) прохождения по всяким
дугам...»
Так был открыт замечательный факт: период колебания маятника не
зависит от его размахов – амплитуды колебаний.
Отметим любопытную деталь: пульс играл роль секундомера! В трудах
Галилея то и дело встречаются фразы: «свинцовое ядро в сто фунтов
весом прошло за четыре биения пульса расстояние больше, чем в сто
локтей», «мы не находим никакой разницы даже на одну десятую времени
биения пульса» и так далее (кстати, вот загадка: как мог Галилей,
а у нас нет оснований ему не доверять, измерить 1/10 времени биения
пульса?).
Считают, что законы падения тел Галилей открыл, бросая с Пизанской
падающей башни шары разного веса. Эта школьная легенда вряд ли истинна,
во всяком случае в сочинениях ученого о подобных опытах нет ни слова.
Ведь несравненно более точные доказательства он нашел, изучая именно
колебания маятника. Вернее, маятников: одного – с грузом из пробки,
другого – с грузом из свинца. Подвешенные на нитях равной длины,
они качались (если размахи были не слишком велики и сопротивление
воздуха не вносило искажений) совершенно одинаково, демонстрируя
равенство скоростей падения легких и тяжелых тел.
Галилей занимался маятником всю свою жизнь. За год до смерти он
издал «Беседы и математические доказательства», посвященные многим
вопросам физики и механики. Среди прочих заметок там есть и такая:
«Если мы пожелаем, чтобы один маятник качался в два раза медленнее
другого, то необходимо длину его сделать в четыре раза больше».
Эта формула стала краеугольным камнем всего последующего часового
искусства.
Галилей понял, как должны выглядеть часы, в которых маятник придет
на смену неточному билянцу. Но смерть уже стучалась к нему в дверь.
Дряхлый и слепой, Галилей завещал окончание работы над часами своему
сыну Винченцо. После смерти отца Винченцо долго не мог приняться
за дело, а когда вместе с Вивиани приступил к изготовлению механизма,
– внезапно скончался.
Изобретенный Галилеем способ передачи движения от маятника ходовому
колесу и от колеса – маятнику был весьма совершенен. Увы, часовщики
не воспользовались идеями ученого... Спустя почти полтораста лет
аналогичную передачу – «ход» на профессиональном языке – снова изобрели,
чтобы применить в морских хронометрах.
|
