Текст книги "Часы и время"

Геннадий Трофимович Черненко
Часы и время

Загадки времени: Что такое время?

Что такое время? Странный вопрос. Ведь это каждый знает. Все только и говорят о нем. «Катастрофически не хватает времени», – жалуются одни. «Как медленно течет время», – говорят другие, когда приходится чего-то или кого-то ждать. То и дело можно слышать вопрос: «Который час?» или (что не очень правильно) «Сколько сейчас времени?»

А между тем еще в древности один философ сказал: «Я прекрасно знаю, что такое время, пока не задумываюсь об этом. Но стоит мне задуматься, и я не могу ответить».

С тех пор как были сказаны эти слова, прошло много лет, но до сих пор далеко не все тайны времени разгаданы. И, тем не менее, потребность знать время существовала всегда. Первые часы появились более двух с половиной тысяч лет назад. Какими они были, вы скоро узнаете. А вот знакомые нам механические часы изобретены «всего» лет 700 назад.

Теперь редко можно встретить человека, даже школьника, у которого не было бы часов. Часы на городских зданиях, на улицах, вокзалах, в метро, в каждой квартире. Они повсюду. И представить современную жизнь без часов просто невозможно. Но давайте посмотрим, с чего же все начиналось.

Рождение гномонов

В комедии древнеримского поэта Тита Плавта один из героев говорит: «Да погубят боги того, кто придумал и воздвиг часы. Прежде лучшими и вернейшими часами был мой желудок. А теперь я могу есть только тогда, когда мне разрешит Солнце». Так этот кутила и обжора проклинал солнечные часы.

Издавна было известно, что тень, падающая от предметов, освещенных Солнцем, изменяет в течение дня не только свою длину, но и направление. Значит, по длине тени можно определять время. Древние греки так и делали, измеряя ступнями, приставленными плотно друг к другу, длину собственной или отброшенной специальным шестом тени. Такие шесты, а также части солнечных часов, по тени которых определяли время, называли гномонами, т. е. (в переводе с греческого) указателями.

Древние греки измеряли время по длине собственной тени

На все случаи жизни у греков существовала своя мера времени в ступнях. Например, обедать они садились, когда тень имела длину в 10 ступней (т. е. около 5 часов дня), тень в 8 ступней означала время ужина, а при длине ее в 6 ступней совершалось вечернее омовение.

Но, конечно, это был не очень удобный и точный способ измерять время. Настоящие солнечные часы изобрел, как предполагают историки, вавилонский жрец и ученый Бероз. Он жил более двух тысяч лет назад. В то время Вавилон был процветающим городом, в котором науки достигли больших высот.

Выяснилось, что лучше измерять время не по длине тени, а по ее направлению. Но разметить циферблат таких часов оказалось не просто. Причина этого заключалась в том, что положение тени для одного и того же часа в разные дни и месяцы разное. Пришлось делать циферблат в виде полу-сферы и чертить на ней сложную сеть часовых линий. «Стрелкой» же служила тень от стержня, укрепленного на циферблате.

Позже были придуманы солнечные часы с треугольной пластинкой, отбрасывающей тень на плоский циферблат. Устанавливать такие часы нужно было по компасу.

Солнечные часы были разнообразны

Этот древний обелиск, служивший для измерения времени, до сих пор стоит на одной из площадей Рима

Солнечные часы с плоским циферблатом проще полусферических, но для установки их требуется другой прибор – компас

Гномоны в Древней Греции можно было встретить во многих общественных местах

Подойдя к уличному гномону, греки и римляне могли узнать, который час

Как устраивать солнечные часы, греки узнали от вавилонян. В Греции такие часы, гномоны, стояли в храмах и банях, в цирках и домах богатых людей.

В древних астрономических обсерваториях для точного измерения времени сооружались гигантские солнечные часы высотой с 20-этажный дом. Но делались и совсем маленькие гномоны, например, в виде колечек. Их носили на пальце.

Иногда солнечные часы были не только прибором, но и частью замечательных скульптур

Миниатюрные солнечные часы в виде золотого перстня

Солнечные часы «Полуденная пушка» стреляли ровно в 12 часов, когда солнечный луч воспламенял порох

Переносные солнечные часы с компасом, изготовленные в 1609 году

Гигантские солнечные часы, сооруженные в Индии в 1724 году для астрономических наблюдений

Солнечные часы просуществовали много веков. В некоторых городах, например, Москве и Петербурге, они сохранились до сих пор.

Старинный верстовой столб с солнечными часами на Московском проспекте в Петербурге

«Похитительницы воды»

Солнечные часы действовали только днем, да и то лишь в ясную, солнечную погоду. Но почти одновременно с ними появились и «ночные» часы. Греки называли их клепсидрами, то есть «похитительницами воды», поскольку они действительно работали на воде.

Первые клепсидры были устроены чрезвычайно просто, в виде сосуда, из которого медленно, капля за каплей вытекала вода. По уровню оставшейся воды судили о том, сколько времени прошло. Когда же сосуд пустел, приставленный к часам человек наполнял его снова.

Простая коническая клепсидра

Китайские водяные часы, составленные из нескольких сосудов

Клепсидра с циферблатом и стрелкой

Водяные часы-будильник греческого философа Платона

А в Китае были в ходу водяные часы, состоявшие из четырех медных сосудов, расположенных один над другим. Вода постепенно переливалась из сосуда в сосуд, и ежечасно специальный служитель, видя уровень воды нижнем сосуде, вывешивал табличку с извещением, который «ке».

Древнегреческий механик по имени Ктезибий придумал автоматическую клепсидру. Это был сложный механизм с колонной, густо покрытой линиями и цифрами. Дело в том, что сутки тогда делили на 12 дневных и 12 ночных часов. А поскольку продолжительность дня и ночи от суток к суткам меняется, то Ктезибию пришлось начертить на колонне не один, а много циферблатов.

Рядом с колонной стояла фигурка бронзового крылатого мальчика, палочкой указывавшего на циферблат часов. По другую сторону колонны находился другой бронзовый мальчик, беспрерывно плакавший, очевидно, сожалея о безвозвратно потерянном времени. Его «слезы» из обыкновенной воды стекали в камеру с поплавком, на котором был укреплен мальчик с указкой.

Камера наполнялась все больше и больше, поплавок поднимался все выше и выше, а вместе с ним и мальчик с указкой. Но вот он добирался до самого верха колонны, до последней цифры на циферблате. Это происходило в конце суток. И тогда вода из камеры быстро вытекала по изогнутой трубке, сифону. Поплавок с мальчиком опускался, а колонна силой вытекающей воды (Ктезибий приспособил для этого колесо, наподобие мельничного) немного поворачивалась, подставляя под указку очередной циферблат.

Автоматическая клепсидра древнегреческого мастера Ктезибия

Автоматические водяные часы с круглым циферблатом и часовой стрелкой

После Ктезибия было создано немало разных автоматически действовавших водяных часов, в том числе с круглым циферблатом и стрелкой. Древнегреческий философ Платон изобрел клепсидру-будильник с фигурой флейтиста, подававшего в определенный момент сигнал.

Более тысячи лет назад франкский король Карл Великий получил из Багдада от халифа Гаруна аль-Рашида подарок – великолепную клепсидру, изготовленную руками арабских мастеров. Она не только показывала время, но и отмечала его боем.

Огненные часы и песчаные склянки

Было время, когда часами служили свечи, размеченные по длине на равные дольки. Каждая долька сгорала приблизительно за одно и то же время. Вот вам и часы.

Более удобными огненными часами могла служить масляная лампа. Сколько прошло времени, было видно по уровню еще не сгоревшего масла. Во Франции в 1819 году появились лампы-часы с циферблатом и часовой стрелкой. По мере сгорания масла плавающий в нем поплавок опускался и тянул за шнурок. А тот поворачивал стрелку на циферблате.

Свеча, размеченная на равные доли, служила примитивными часами

Лампа-часы, имевшая циферблат и часовую стрелку

В лампах-часах время определялось по уровню еще не сгоревшего масла

Китайский огненный будильник в виде лодочки над бронзовым блюдом

Большими мастерами устраивать огненные часы были китайцы. Они изобрели особые долго горящие палочки и сделали из них будильники.

Для этого горящую палочку укладывали в фарфоровую лодочку, а поперек перебрасывали нитку с двумя грузиками. Нитка должна была лежать в том месте палочки, куда огонь добирался в назначенный час. Тогда нитка перегорала, грузики падали, ударялись о бронзовую тарелку и будили хозяина часов.

Китайский будильник из медленно горящей спирали

Делали еще такой будильник: из долго горящей спирали, подвешенной к стойке над большим медным блюдом. В определенном месте к спирали привязывали грузик, который тоже падал и подавал сигнал в заданный момент.

Песочные часы, которые применяются до сих пор

Китайские огненные будильники давно уже существовали, когда появились песочные часы. Их многие знают, потому что они применяются до сих пор.

Это – две стеклянные «луковицы», соединенные вместе узким горлышком. Из верхней «луковицы» в нижнюю медленно пересыпается песок. Чем его больше, тем дольше он будет пересыпаться и, значит, тем больше пройдет времени.

Особенно популярны были песочные часы в Средние века. Точность их работы зависела от качества песка. Приготовить же хороший песок было делом весьма хлопотным. Смесь морского песка и мраморных опилок кипятили на медленном огне в вине и лимонном соке, сушили и снова кипятили. И так десять раз!

«Склянки» из четырех песочных часов. Каждые рассчитаны на свое время. Стрелку передвигали вручную

На каждом корабле непременно имелись песочные часы. Там их называли склянками. По ним звонили в колокол, рынду, когда наступало время сменять вахту. Моряки говорили «отбить склянки». Да и сейчас говорят по старинке, хотя в наше время на кораблях никаких «склянок» нет, а пользуются современными, точными часами.

Загадки времени: Биологические «часы»

Ученые давно задумывались над тем, как люди, не имея часов, все-таки чувствуют время, будто работают в них какие-то особые, биологические, «часы». И не только люди, но и животные, и даже растения.

Ставились опыты: добровольцы опускались глубоко под землю, куда не доходили ни звуки, ни свет. Но и там они сохраняли свой обычный ритм жизни.

Испытания также показали, что короткие промежутки времени люди определяют «на глазок» достаточно верно. При этом, если предлагалось определить конкретный промежуток, например, 10 минут, одни всегда оканчивали опыт немного раньше, другие, напротив, немного позже.

Что же это за «часы», которые сидят внутри каждого из нас и довольно точно отсчитывают время? Может быть, человек слышит удары собственного сердца, и оно служит ему живым хронометром? Однако было установлено, что сердце здесь ни при чем.

Тогда, возможно, биологические «часы» находятся в мозгу человека? Такое предположение оказалось ближе к истине. Выяснилось, что время ощущается не каким-то одним участком мозга, а всем мозгом целиком. Это удалось проверить с помощью компьютера, в который была заложена математическая модель сети нервных клеток мозга, нейронов.

Было также установлено, что музыкальный слух, способность к распознаванию речи тесно связаны с чувством времени, с точной работой биологических «часов». А неправильное восприятие времени может служить признаком начала некоторых заболеваний.

Циферблаты на башнях

Время шло. Строились новые города, а в них – величественные соборы и высокие здания с башнями. Время стало цениться иначе, больше, чем раньше. И вот на башнях и колокольнях появились совершенно другие часы – механические, с большим круглым циферблатом и пока единственной часовой стрелкой, часы для всех горожан.

Считается, что самые первые башенные часы были установлены в 1335 году в итальянском городе Милане. За Италией потянулись и другие страны Европы. В 1352 году раздался бой общественных часов во французском городе Страсбурге. Десять лет спустя – в немецком Нюрнберге. Еще через десять лет – в Париже и почти тогда же в Лондоне.

Башенные часы, установленные в Париже на Дворце правосудия более шести веков назад

Страсбургские башенные часы

Особенно знаменитыми стали часы Страсбургского собора. Недаром их называли «непревзойденным чудом механики». Эти часы дважды переделывались и становились все интереснее. Особенно поражало театральное представление автоматов, которое начиналось ежедневно ровно в полдень. «Надо быть очевидцем, – писал один из посетителей собора, – чтобы понять то восхищение, которое охватывает всякого при виде этого чуда искусства».

Башенные часы на площади св. Марка в Венеции

Механизм английских башенных часов, изготовленных в 1415 году

Знаменитые часы Биг-Бен, украшающие Вестминстерскую башню в Лондоне

А в Лондоне по указу короля Эдуарда III огромные часы были установлены на Вестминстерской башне, над зданием Английского парламента. Почти пять веков раздавался в лондонском тумане бой Биг-Тома (Большого Тома), как прозвали англичане свои первые башенные часы. Потом Биг-Тома сменил Биг-Бен, который в то время был самыми большими в мире часами с четырьмя циферблатами диаметром по 7 метров. Они служат лондонцам до сих пор.

Тот, кто впервые приезжает во французский город Дижон, не может не заметить жакемаров на церкви Пресвятой Девы. Так называются особые башенные часы. У них нет ни циферблата, ни стрелок. Есть только большой колокол, рядом с которым стоят бронзовые Жакемары – муж, жена и мальчишка, их сын.

Жакемары – необычные башенные часы во французском городе Дижоне

Жакемар-старший – в широкополой шляпе, с трубкой в зубах и тяжелым молотком в правой руке. Она – в крестьянском платье и тоже с молотком. Когда наступает очередной час, Жакемары ударяют молотками по колоколу. Мальчишка же отбивает четверти часа, ударяя в свой колокольчик.

Есть жакемары (так стали называться эти часы-автоматы) и в других странах.

Управляет билянец

Деление суток на неравные дневные и ночные часы сильно усложняло обслуживание башенных часов. Поэтому со временем перешли на часы равной продолжительности дня и ночи.

Двигателем часов служила тяжелая гиря весом в две сотни килограммов. Она была прикреплена к длинному канату, намотанному на вал. Вал вращался за счет веса гири, а с него вращение через зубчатые колеса передавалось часовой стрелке, все еще единственной. Минутная появится не скоро.

Понятно, что канат размотался бы за считанные секунды, будь вал полностью свободным. Но этому препятствовал балансир фолио, или билянец, как его называли в России. Он заставлял часовой механизм действовать постепенно, равномерно, небольшими толчками.

В механизме часов, кроме обычных шестеренок, имелось колесо с острыми, как у пилы, зубцами, похожее на царскую корону. Оно так и называлось – коронным. Рядом с ним находилась ось, шпиндель с двумя лопатками, или, как говорят часовщики, палетами. Они были расставлены таким образом, что при повороте оси могли по очереди входить в промежуток между зубцами коронного колеса: одна внизу «короны», другая – вверху.

Два бронзовых великана ежечасно отбивают время на башенных часах в Лейпциге

Это тоже жакемары на башенных часах в бельгийском городе Льеже

На шпиндель была насажена поперечина, билянец, с двумя грузами на концах, регулятор хода часов. Скажем, верхняя палета находилась между зубцами коронного колеса. Вращаясь под действием гири, колесо толкало палету и поворачивало шпиндель на пол-оборота, проскакивая ровно на один зуб. Поворачивался и билянец. Но в это же самое время другая палета попадала в промежуток между нижними зубцами «короны» и на секунду задерживала ее движение, а значит, и всего часового механизма. Но задерживало только на секунду. В следующее мгновение коронное колесо выталкивало нижнюю палету, и билянец делал поворот в другую сторону. И так беспрерывно: движение – задержка, движение – задержка. Благодаря массивному билянцу часы со шпиндельным ходом шли относительно точно, в сравнении с часами других типов. Конечно, механизм с билянцем нельзя назвать совершенным. Точность хода часов с таким регулятором оставляла желать лучшего. За сутки они могли отставать или уходить вперед на десятки минут. Но другого регулятора часов тогда еще не придумали.

Билянец со шпинделем, палетами и коронным колесом

Устройство механизма часов с билянцем и гирей

Самозвонно и самодвижно

Самые первые механические часы на Руси появились более шести веков назад, в 1404 году. Они были установлены на одной из башен московского белокаменного Кремля.

В древней летописи об этих часах, «часнике», говорилось так: «Сей же часник на всякий час ударяет молотом в колокол. Не человек ударяше, но самозвонно и самодвижно. Страннолепно (то есть очень красиво) створено человеческой хитростью (изобретательностью), преизмечтано (изумительно) и преухищрено (замысловато). Мастер же и художник сему некий чернец (монах), родом сербин, именем Лазарь».

Первые башенные часы Московского кремля.

Старинный рисунок

Как долго действовали эти часы, неизвестно. Старый Кремль ветшал, и в 1485 году царь Иван III повелел перестроить и укрепить резиденцию великих князей. Самую величественную башню нового Кремля, Спасскую, украсили часы.

Обслуживал их специально обученный тому «часовник». При вступлении на эту ответственную должность он целовал крест и давал слово: «У дела на башне не бражничать, в кости и карты не играть и вином и табаком не торговать. С воровскими людьми не знаться и часы водить со всяким опасением (то есть осторожно)». За свою работу «часовник» получал жалованье: 4 рубля 2 гривны в год и 4 аршина сукна на одежду.

Эти часы проработали на Спасской башне более 120 лет, до полного износа. Их заменили часы, изготовленные английским мастером Христофором Гало-веем. «Диво мира», – говорили о них иностранцы. Они действительно отличались красотой. На голубом циферблате диаметром более пяти метров были нарисованы Солнце, Луна и звезды. Стрелка оставалась на месте, зато медленно вращался циферблат, подставляя под стрелку очередную цифру.

Пережив два страшных пожара, галовеевские часы служили более 70 лет. Так что третьи по счету часы появились на Спасской башне уже при Петре I. Их привезли из Голландии. Спустя полвека они были уничтожены пожаром. И только четвертым кремлевским часам суждено было дойти до нашего времени. Не раз их ремонтировали и улучшали. Им удалось пережить и нашествие Наполеона, и 1917 год, когда во время боев четыре артиллерийских снаряда попали в Спасскую башню и повредили часовой механизм.

С тех пор прошло много лет, но огромные позолоченные стрелки по-прежнему показывают точное время, звучит перезвон колоколов и раздается гулкий бой двухтонного часового колокола, отлитого русским мастером Семеном Можжухиным еще в 1769 году.

Циферблат часов на Спасской башне Кремля в наши дни

Загадки времени: Что такое настоящее

Когда произносят слова «прошлое» и «будущее», все ясно. Прошлое – то, что уже было. Будущее – чему еще предстоит быть. Ну, а настоящее? Что это такое? Существует ли порция времени, которую уж точно можно назвать настоящим?

Когда об этом спрашивали людей, ответы были разные: кто говорил – меньше секунды, кто считал – секунд 10, но были и такие, для когонастоящее – несколько минут.

Существовало и «научное» предположение. Известно, что кинолента должна двигаться со скоростью 24 кадра в секунду, чтобы изображения сливались в нашем восприятии и на экране возникало кино. Так, может быть, одна четвертая часть секунды и есть настоящее?

Но почему же тогда при различных обстоятельствах, при разном «настоящем» секунды длятся для нас так неодинаково? В счастливые времена они просто летят (недаром говорят: «счастливые часов не наблюдают»), а где-нибудь в длинной очереди или при тревожном ожидании кажутся вечностью.

Бывает, что в одном и том же положении одни преувеличивают продолжительность времени, а другие преуменьшают. Это явление хорошо известно врачам-психиатрам. Они давно установили, что для пациентов, страдающих депрессией, время ползет, как черепаха. А для легко возбудимых оно буквально скачет.

Так и не удалось ученым выделить во времени истинное настоящее.

Куранты Петропавловского собора

На многих высоких зданиях Петербурга есть часы. Наиболее известные из них находятся на соборе Петропавловской крепости. Она была заложена 27 мая 1703 года в нижнем течении Невы на острове Енисаари, Заячьем, в переводе с финского. Здесь же начали строить деревянную церковь, на колокольне которой решили установить первые в столице башенные часы.

Их изготовил московский мастер Никифор Архипов. Они прослужили недолго, а новые были приобретены лишь в 1720 году. К тому времени деревянную церковь сменил каменный собор с позолоченным шпилем высотой более 100 метров – самая высокая постройка Петербурга. Часы «зело прехитрые» были куплены в Голландии за 55 тысяч рублей, деньги в то время огромные.

Часы-куранты на колокольне Петропавловского собора

Собор Петропавловской крепости – самое высокое архитектурное сооружение Петербурга (если не считать телевизионной башни)

30 апреля 1756 года в шпиль ударила молния. Колокольня собора загорелась. Огонь быстро пошел вниз. Жар был настолько сильным, что расплавились колокола. Часы с курантами, конечно, сгорели. Историк Андрей Богданов, своими глазами видевший этот страшный пожар, писал: «Часы, ох, жаль! Итак, царствующий Санкт-Петербург ныне остался без часов».

Часы снова были заказаны в Голландии, но когда на корабле «Фрау Мария» они прибыли в Петербург, колокольня Петропавловского собора все еще оставалась недостроенной. Около двенадцати лет часы пролежали на складе, пока не заняли, наконец, свое место под шпилем.

За время долгой службы они претерпели сильные изменения. Были заменены циферблаты на всех четырех сторонах колокольни. К часовым добавлены минутные стрелки. Куранты стали исполнять перечасье, то есть перезвон колоколов, возвещавший, что вот-вот начнется бой часов. Но главное, был полностью переделан сложный музыкальный механизм.

Почти триста ступеней ведут на нижнюю звонницу, где находится колокол весом в пять тонн, отлитый в 1688 году. На высоте 60 метров расположен главный часовой механизм с его огромными шестернями, барабанами и цепями. Еще выше – помещение для 11 колоколов курантов.

Каждые 15 минут раздается перезвон. Каждый час – перезвон и бой часов. После боя в полдень и в 6 часов вечера звучит гимн Российской империи «Боже царя храни», в остальные же часы – мелодия «Коль славен Господь», сочиненная известным русским композитором Д. С. Бортнянским.