История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2
.pdf(лучшая видимость). Специалистам известны каменные ба рельеф ы , изображ ающие людей той эпохи, к которой отно
сится Стоунхендж . Возмож но здесь изображ ен один из соз дателей монумента.
9.6.4.Механические часы
9.6.4.1.Кто изобрел механические часы
Изобретение механических часов приписывается разным лицам. В частности, изобретателем часов называют монаха и математика Герберта Ориякского (930-1003 гг.), который ввел в
Европе арабские цифры и счет на абаке. В романе М. Булгакова «Мастер и Маргарита» Воланд величает его «известным черно книжником». Так и было. Герберт (впоследствии папа Силь вестр И) знал больше своих современников, следовательно, он был чернокнижником, за что и был, по-видимому, отравлен. Скорее всего, его часы были водяными. Герберт во время своих поездок по Испании мог знакомиться с принципом действия и устройством различных арабских астрономических приборов и, прежде всего, водяных часов. Совершенно определенно, что в VI в. арабы оснастили часы искусным механизмом, с помощью которого на циферблате каждый час появлялась какая-нибудь кукла. Но водяные часы никогда не показывали точное время. Герберт был автором солнечных часов, изготовленных в 996 г. для города Магдебурга. Однако, ни в одном более позднем ис точнике нет упоминания о том, что идеи Герберта кто-либо стал развивать после его смерти.
Изобретателями механических часов называют и других лиц. Во всяком случае, схемы первых башенных часов были различными. С течением времени часы стали сложнее. Можно считать, что изобретение и изготовление часов определенным образом способствовали становлению механики. Очевидно, на пример, что зубчатые колеса столь широко распространились в технике во многом благодаря изобретению часов. Производство часов, даже таких крупных и несовершенных, какими были первые образцы, требовало гораздо более высокой точности из готовления, чем все прежние машины. Говорят, что современ ное машиностроение есть детище от «брака» тонкого мастерст-
ва часовщика с техникой тяжелого машиностроения, приме нявшейся строителями водяных мельниц и других мощных дви гателей.
У китайцев с начала нашей эры были часы (или действую щие астрономические модели), которые приводились в движе ние водяным колесом. Одни из них, созданные между 1088 и 1092 гт., имели своеобразное спусковое устройство, которое за держивало вращение колеса до тех пор, пока каждый ковш не наполнится доверху, а затем допускало его поворот на опреде ленный угол. Однако это приспособление не было настоящим спуском, поскольку вращение колеса определялось главным об разом течением воды. Оно весьма отличалось от балансового и шпиндельного спусков европейских часов XIV в. Скольконибудь достоверных данных о том, что изобретения Китая по влияли на развитие часовых механизмов в Европе, не имеется, хотя такая возможность и не исключена.
В Европе Виллард де Гонкур описывал (приблизительно в 1250 г.) грубое спусковое устройство, позволявшее фигурке ан гела всегда показывать рукой на солнце. Но это опять же мало напоминает шпиндельный спуск.
Равномерность хода механических часов, приводимых в движение подвешенной гирькой, зависит от спуска («сторож ка»), который через определенные промежутки времени преры вает движение часового механизма. Происхождение этого уст ройства еще туманнее, чем в случае подавляющего большинст ва средневековых изобретений.
В современных механических часах используется пружин ный двигатель. В старинных часах двигателем была гиря. И сейчас еще таких часов достаточно. Прототипом первых часов многие считают колодец с воротом. Ворот - это вал, на который намотана веревка: один конец веревки прикреплен к вороту, а к другому привязано ведро. Вращая ворот за рукоятку, вы под нимаете ведро с водой. Но стоит вам упустить ведро, которое вы только что с трудом подняли, как оно стремглав полетит вниз, разматывая веревку и заставляя ворот и рукоятку с беше ной скоростью вращаться. Возможно, что для изобретателя ча сов с гирей образцом послужил именно колодец с воротом. Ведро напоминает гирю, а вращающаяся рукоятка - стрелку. 142
Для обеспечения равномерности движения стрелки было при думано приспособление - регулятор. Такой регулятор есть во всех механических часах: и в грузовых, и в пружинных.
Гиря, опускаясь, заставляет вращаться не только вал, но и соединенное с ним зубчатое колесико. Чтобы затормозить вра щение этого колесика, рядом с ним расположена ось с двумя лопаточками. Одна лопаточка попадает в какой-то момент меж ду двумя зубцами колесика. Зубец, которому лопаточка мешает пройти, толкает ее вперед. От этого ось поворачивается на полоборота, и нижняя лопаточка застревает между двумя другими зубцами. А для того, чтобы колесику не так-то легко было вра щать вертушку, на верхний конец оси насажен брус с двумя грузиками. Заставив гирю вращать вертушку да еще брус с гру зиками, можно обеспечить ее медленное и равномерное опуска ние (небольшими толчками).
Первые часы по сравнению с современными были очень просто и грубо сделаны, и поэтому показывали время не очень точно. У них была только одна стрелка - часовая. Заводить их приходилось по нескольку раз в день, поэтому часовщик дол жен был жить в башне с часами, чтобы следить за механизмом. Цифры на циферблате показывали от 1 до 24, а не так, как сей- час-до 12. Один час они били после захода солнца, а 24-на за ходе следующего дня. В старину началом суток считалась не полночь, как теперь, а время захода солнца. Позже стали разме чать циферблат, повторяя цифры от 1 до 12 два раза - для ночи и для дня. Но через некоторое время стали делать часы с при вычным сейчас счетом.
Согласно некоторым документам, часы появились в Англии около 1286 г., во Франции - около 1300 г., в Италии - около 1335 г. Известно, что впервые механические часы зарегистри рованы в документах в 1320 г. Однако эти первые известные нам часы, кстати, современники Данте Алигьери (башенные ча сы упоминаются в «Божественной комедии») уже представляли образец высокого мастерства: довольно сложный механизм воспроизводил движение планет и Луны. По мнению Лэндса [35], механические часы родились около 1250 г. Именно к это му времени относятся первые упоминания о профессии часов щика, а в записях церковных расходов появляется статья, пре
дусматривающая оплату мастеру, ремонтирующему башенные часы. Первоначально их роль сводилась к тому, чтобы созывать своим боем на молитву (что же это за часы без боя?). Появление механических часов вызвало серьезные изменения в жизни лю
дей.
По церковным колоколам горожане распределяли в Париже свой день. Сапожники, обойщики, суконщики, позументщики кончали работу с первым ударом к вечерне. Булочники пекли хлеб до заутрени. Плотники кончали работу с первым ударом большого колокола церкви Нотр-Дам. В восемь часов вечера летом и в семь часов зимой колокола давали сигнал: туши свет. И все поспешно тушили лампы и свечи и ложились спать.
Часы, о которых до нас дошли лишь косвенные сведения, были признанными шедеврами, предметом гордости церквей и монастырей. Так, до нашего времени дожил часовой механизм собора в Солсбери, построенный в 1386г. Он состоит из двух серий колес, приводимых в движение гирями: одной для указа ния времени, другой для боя. Самые старые документы о меха нических часах, содержащие описание и чертеж, опубликованы в одиннадцати различных рукописях, одна из которых принад лежит создателю часов профессору астрономии и медицины Джованни де Донди из Падуи. Он закончил сооружение часов в 1364 г. после 16 лет труда.
Одни из первых появились башенные часы в Англии (1286 г.). Король Эдуард Первый велел поставить большие часы на Вестминстерской башне в Лондоне, над зданием парламента. Это высокая четырехугольная башня с остроконечным куполом, которая возвышается над всеми окрестными зданиями, как ве ликан над карликами. Триста шестьдесят ступеней ведут наверх к Большому Тому - так прозвали англичане свои первые часы. Четыре века подряд Большой Том без устали отбивал время. В туманные лондонские дни старая башня как маяк среди моря рассылала во все стороны свои глухие тревожные сигналы. По том место Большого Тома заняли другие часы - Большой Бен.
Шалость Большого Тома
Однаж ды Большой Том Вестминстера, вероятно забыв,
что он не маленький Том, пошалил. П равда, эт а шалость спас ла жизнь человеку. Дело было так. У королевского дворца в Лондоне стоял часовой. Опершись о мушкет, он думал о том, что ночь холодна и туманна и что сменят его еще не скоро. Вдруг ему послышались приглушенные голоса. Он поднял голову и стал прислушиваться, пристально вглядываясь в темноту. Улицы тогда не освещались, и разглядет ь что-либо было т руд но. Часовой сделал несколько шагов вдоль дворца, но шум боль ше не повторялся. В это время раздался бой часов на Вестмин стерской башне. Большой Том был другом нашего мушкетера. Удары его колокола, казалось, сокращали время, которое тяну лось томительно медленно. Часовой принялся высчитывать удары, отстукивая их прикладом. На этот р а з Большой Том был в шутливом настроении - к двенадцати ударам он приба
вил еще тринадцатый. На другой день часовой был арестован. Оказалось, что накануне в полночь из покоев королевы было по хищено драгоценное ожерелье. Часового обвинили в том, что он спал на посту и потому не слышал, как воры проникли с ули цы во дворец. Плохо пришлось бы бедняге, если бы ему не уд а лось доказать, что в полночь он не спал. Но, к счастью, он во время вспомнил тринадцать ударов Большого Тома. Послали за часовщиком, который жил в Вестминстерской башне. Тот подтвердил, что действительно в полночь часы пробили три надцать раз. Против такого доказательства ничего нельзя было возразить, и муш кетера освободили. Так Большой Том спас своего друга.
Вскоре появились и в других городах Европы башенные ча сы. Карл Пятый, король Франции, выписал из Бургундии часо вого мастера Генриха де Вика, которому поручил поставить ча сы на башне королевского дворца в Париже. Восемь лет рабо тал над постройкой часов мастер. За то, что он присматривал потом за часами, ему было положено жалованье - шесть су в день - и отведено помещение в той же башне, где находились часы.
Через несколько лет другой мастер - француз Жан Жуванс построил часы для одного из королевских замков. На них име ется надпись: «Карл Пятый, король Франции, поставил меня с помощью Жана Жуванса в лето тысяча триста восьмидесятое» Жан Жуванс и Генрих де Вик-вот немногие из первых часов щиков, имена которых дошли до нас.
Жакемар и его жена
В городе Диж он во Франции много лет лсивет знаменитая чета: Ж акемар и его жена. Ж акемар - это человек средних
лет, в широкополой шляпе и с трубкой в зубах. А ж ена его ни чем не отличается от крест ьянок кот орые съезж аются в Диж он из окрестных деревень в базарные дни. И все ж е Ж акемары известны во всем мире. В их честь написана поэма в сти
хах «Ж енитьба Ж акемара». Граж дане Диж она смотрят |
на |
них всегда почтительно - снизу вверх. Д а и трудно было |
бы |
смотреть иначе, потому что Ж акемары никогда не спускают ся с высокой башни с часами, в которой они живут. А взобра лись они так высоко для того, чтобы каж дый час ударят ь м о лоточками, кот орые у них в руках, по большому гулкому коло колу.
Поставили здесь Ж акемаров давно-одновременно с часами Генриха де Вика. И говорят, что прозвали их так по имени ча совщика Ж акемара, который их сделал из бронзы. П озлее у них появился крошечный младенец, который отбивает четверти часа.
Шли годы и столетия. В больших и малых городах появи лись часы с колоколами, или куранты. Устройство некоторых из них напоминает уст ройст во музыкальных ящиков. Часовой механизм поднимает молоточки вроде тех, что в рояле, и по том опускает их. Молоточек падает на колокол и заставляет его звучать.
Были куранты и другого уст ройст ва - с клавишами. На них
играли так лее, как мы играем на рояле. Колокола подбираются так, что при ударе один издает звук «до», другой «ре», третий «ми» и т.д. На этих колоколах мож но играть всевозмолсные песенки. Бывали куранты с тридцатью и далее сорока колоко лами.
Одно время они были в большой моде, особенно в Голлан дии. Вероятно, оттуда Петр I и вывез свое пристрастие к ним. На многих петербургских церквях были установлены ку ранты, выписанные из-за границы за большие деньги. Так как в России с ними не умели обращаться, приходилось выписывать и курантных маст еров - «колокольных игральных музыкан
тов», как их называли русские.
Во многих европейских городах на старинных башнях р а туш и сейчас продолж ают трудиться замечательные куран
ты, собирающие толпы туристов.
Биг-Бен, или Большой Бен, - самые большие часы в Лондо не. Помещены они на Вестминстерской башне, там, где когдато жил их предок Большой Том. У Большого Бена четыре ци ферблата, по одному с каждой стороны четырехугольной баш ни. Поперечник циферблата - 8 м. Минутная стрелка - 3,5 м в длину. Человек рядом с ней - все равно что муравей рядом со спичкой. Каждая цифра-в три четверти метра. Маятник весит больше, чем трое взрослых мужчин, - 200 кг. Минутная стрелка движется прыжками в 15 см. Вот какой великан Биг-Бен!
В Нью-йоркском порту установлены гигантские часы с двумя циферблатами, из которых один обращен к морю, а дру гой - в сторону города. Диаметр каждого циферблата - 12 м, высота каждой цифры - 2 м, длина больших минутных стрелок - 5 м и часовых - 4 м. Стрелки освещаются при помощи мощ ных прожекторных фонарей. В подзорную трубу можно видеть часы с моря с расстояния в 2 мили.
Первые механические часы были огромными башенными часами, гири которых весили несколько десятков пудов. Про шло много лет, прежде чем часы уменьшились до размеров стенных, настольных и карманных. Большому Тому было уже двести лет, когда по повелению короля Франции Людовика XI (1423-1483 гг.) были изготовлены первые переносные часы. Были они все же не очень маленькими. Во время путешествий короля ящик, в котором помещались часы, навьючивался на спину лошади, Специальный конюх, Мартин Герье, должен был за пять су в день ухаживать за лошадью и за часами. Повидимому, он был мастер и по той и по другой части и никогда
не путал своих обязанностей и не пробовал кормить часы овсом или заводить лошадь.
9.6.4.2. Карманные часы
Около 1500 г., наконец, появились карманные часы. Изо брел их часовой мастер немецкого города Нюренберга Петер Генлейн. Говорили, что он еще мальчиком удивлял всех своими способностями. И в самом деле, задача была под силу только очень способному человеку.
Самая большая трудность была в том, чтобы заменить гири каким-нибудь другим двигателем. Петер Генлейн приспособил для этого пружину. В глубине механизма карманных часов раз мещается круглая плоская коробочка, сделанная из латуни. Это «барабан», домик, в котором помещается двигатель часов - пружина. Один конец пружины - внутренний - неподвижен; он прикреплен к оси, на которой сидит барабан. Другой - наруж ный - прикреплен к стенке барабана. Чтобы завести часы, надо вращать барабан и тем самым закручивать пружину. Как только мы предоставили пружину самой себе, она начинает разворачи ваться, наружный кончик ее возвращается на прежнее место, а вместе с ним и барабан делает столько же оборотов назад, сколько раньше сделал вперед. Несколько зубчатых колесиков передают вращение барабана стрелкам - так же, как в часах с гирей. Для того чтобы замедлить разворачивание пружины, Пе тер Генлейн воспользовался примерно таким же механизмом, какой делали в больших часах.
Стрелка была только одна. Часового стекла не было. Над каждой цифрой - шишечка, для того чтобы в темноте можно было узнать, который час. Шишечки нужны были еще вот по чему. В старину считалось очень невежливым смотреть на часы, находясь в гостях. Если вы взглянете на часы, хозяева могут подумать, что они вам надоели. Поэтому, когда гость собирался уходить, он опускал руку в карман своего камзола и незаметно нащупывал стрелку и шишечку, около которой она стояла. У первых карманных часов стекла не было. Оно появилось только в начале XVII в. Головка часов сначала служила только для подвешивания, а заводили часы не головкой, а ключом.
Первые карманные часы были названы нюренбергскими яйцами, хотя на самом деле они имели форму не яйца, а круг лой коробочки. Но очень скоро часам стали придавать самую разнообразную форму. Тут были и звезды, и бабочки, и книги, и сердца, и лилии, и желуди, и кресты, и мертвые головы. Часы эти были часто украшены миниатюрными картинами, эмалью, драгоценными камнями. Такие красивые игрушки жаль было прятать в карман, и поэтому их стали носить на шее, на груди и даже на животе. Некоторые щеголи носили двое часов - золо тые и серебряные, чтобы все видели, как они богаты. Носить часы в кармане считалось неприличным.
Часовые мастера настолько виртуозно и искусно выполняли свою работу, что им удавалось делать совсем крошечные часи ки, которые носили в виде серег или вместо камня в перстне. У королевы датской, которая вышла замуж за английского короля Якова Первого, было кольцо со вделанными в него часиками. Эти часики отбивали время, но не с помощью колокольчика, а маленьким молоточком, который тихонько ударял по пальцу. Удивительно, какие чудесные вещи вылупились из грубых нюренбергских яиц! Сколько искусства нужно было, чтобы сде лать такой перстень! Ведь в то время вся работа производилась руками.
Сейчас, когда часы изготовливают машинным способом, мастерам приходится только собирать отдельные части, изго товленные машинами. В их распоряжении всевозможные то карные станочки, машинки для нарезания зубцов и т.д. Не муд рено, что часы сейчас дешевы и доступны всем. Но 400-500 лет назад сделать часы более или менее хорошие было нелегко, и часы стоили очень дорого.
Карманные часы с боем были не всегда удобны. Они били каждые полчаса, и звон их, говорят, мешал разговору. Возмож но, что именно поэтому они вышли из употребления. Позже двум английским часовщикам удалось сделать часы, которые били только тогда, когда нажимали головку.
Особенно ценились «часы с репетицией» работы знамени того Бреге (Abraham Louis Breguet) родом из Швейцарии. При нажатии на головку, раздавался необыкновенно мелодичный звон. Маленькие молоточки отбивают сначала часы, потом чет
верти и, наконец, минуты. Невольно вам начинает казаться, что этот тихий, печальный звон доносится откуда-то из другой страны, с колоколен сказочного города, от которого вас отделя ет только золотая крышка часов.
Луи Бреге (иногда пишут Брегет) (1747-1823 гг.), один из представителей знаменитой французской семьи, был выдающим ся часовщиком. За свое мастерство и большие заслуги в усовер шенствовании часовых механизмов он был избран членом Па рижской Академии наук. Бреге создал лучшие для своего време ни хронометры и ряд точных физических приборов. Часы его ра боты описаны А.С. Пушкиным в «Евгении Онегине»
Онегин едет на бульвар И там гуляет на прост оре,
Пока недремлющий брегет
Не прозвонит ему обед.
Современный механизм завода часов и перевода стрелок был изобретен только в 1835 г. парижским часовщиком Рай мондом Берто.
9.6.4.3.Гпавные московские часы
Встарой Москве тоже был свой Большой Том - часы на Спасской башне в Кремле. Первые московские часы были изго товлены монахом Лазарем Сербиным в 1404 г. по заказу князя Владимира Дмитриевича, сына Дмитрия Донского. Этот инок прибыл в Москву с Афона, где находилось несколько право славных монастырей, распространявших взантийскую культуру среди славян. Часы были установлены на одной из башенок бе локаменного Кремля, недалеко от того места, где сейчас нахо дится Благовещенский собор. Они эти были устроены особен ным образом. Обыкновенно в часах вращается стрелка, а ци ферблат остается неподвижным. Тут было наоборот: циферблат вращался, а неподвижной оставалась стрелка. Да и стрелка бы ла диковинная: в виде маленького солнца с лучами, которое бы ло укреплено на стене над циферблатом. В довершение всего, на циферблате было обозначено не двенадцать часов, как обыч