Физика времени

Но с той же основательностью, как и о производстве, торговле, политике, они говорили, писали, спорили об искусстве и литературе, о грандиозных, вечных предметах — о звездах, о Вселенной, о беге времени. С XIII века, после тысячелетия почти полного забвения, классическое наследие — труды античных философов, математиков, астрономов и космологов, античное искусство и литература — вновь оказывается в центре всеобщего внимания. Замечательным сводом древнегреческой учености служат произведения Аристотеля. Возрожденные и переосмысленные, достижения античности дают начало новому взлету научных знаний, искусств, всей культуры.

Что люди думали тогда о времени?

Они остро ощущали его неудержимый и необратимый бег, боролись с временем, желая обуздать или перехитрить его. Стремились как можно скорее все успеть, все увидеть, узнать, везде побывать, обо всем услышать, во всем разобраться, все понять, освоить, проверить, пустить в дело. Время воспринималось как поток деятельной жизни, как ритм труда, темп усовершенствования производства. Тогда, как говорят историки, и вошло в обиход выражение «время — деньги».

Люди Возрождения нуждались в ясном и практичном представлении о времени. Они хотели иметь удобное в обращении, четко работающее на практике понимание времени.

Но прежде всего они нуждались в часах. Им нужно было уметь легко, надежно и со всей необходимой точностью считать и измерять время. Время, его темп и его счет приобретали первостепенное, хотя и почти чисто деловое значение.

Часы на башне

В XIII веке изобретательные и любознательные мастера Италии строят первые механические часы. Принцип их действия прост. Делается горизонтальный вал с осью. На него наматывается веревка и к ее концу подвешивают гирю. Гиря тянет веревку, та разматывается и вращает вал. Остается приделать к валу стрелку — она будет вращаться и показывать нам время.

Конечно, это только принцип, а на самом деле там были многочисленные колеса, передающие вращение вала к стрелке. Имелись разные хитроумные регуляторы, которые делали вращение вала по возможности более медленным и равномерным.

Механические часы были сооружениями внушительных размеров. Огромные часовые механизмы устанавливали на башнях соборов и дворцов. У Тихо Браге были часы с главным колесом почти метрового диаметра.

В 1404 году механические часы очень больших размеров появились на Спасской башне Кремля. Их построил мастер по имени Лазарь. Там имелось несколько заводных валов с гирями по семи пудов каждая (1 пуд = 16 кг), отдельные валы для стрелок, для боя, для музыки, которую вызванивали 35 различных колоколов.

Старинные механические часы шли с погрешностью до нескольких минут в сутки. Это не слишком большая точность. И, кроме того, за ними требовался постоянный уход — из-за боль-

шого веса валов, колес и других деталей они все время нуждались в наладке, смазке и т. д.

С XV века появились часы, в которых роль веревки с гирей стала играть пружина. Вес часов сразу сильно снизился. В начале XVI века научились делать переносные пружинные часы, которые весили всего 3 или 4 килограмма. Это был прообраз — еще, правда, тяжеловатый — наших нынешних ручных механических часов.

Сначала различные механические часы имели только одну стрелку — часовую. В середине XVI века к ней добавили вторую, минутную, а еще двести лет спустя и третью, секундную.

Маятник Галилея

В 1584 году Галилео Галилей (1564—1642), которому было тогда двадцать лет, сделал замечательное открытие. Рассказывают, что, слушая мессу в соборе, он наблюдал, как мерно раскачивались тяжелые люстры, подвешенные на длинных цепях.

Люстры раскачивались в одинаковом ритме. Они были различной формы и веса, но имели цепи одинаковой длины. Неужели период качаний зависит только от длины цепи и не зависит от формы и веса люстры?

Немедленно был поставлен эксперимент, и вот что установил Галилей.

Два маятника одинаковой длины, один со свинцовым, а другой с пробковым грузом — шариком, качаются в одинаковом ритме, с одинаковым периодом. Период качаний не зависит ни от груза, ни от размаха колебаний*). Качания маятника исключительно равномерны и могут происходить очень длительное время.

_{*) Нужно только, чтобы этот размах был все же не слишком велик.}

Это был один из первых экспериментов в истории новой физики. Но это было и изобретение нового часового механизма. Галилей предложил измерять время путем счета колебаний маятника. Периоды качаний можно делать по выбору достаточно малыми — чем они меньше, тем точнее будет отсчет времени.

Такова физическая идея. Но часы системы Галилея, маятниковые часы, были изготовлены лишь три четверти века спустя, в 1656 году Христианом Гюйгенсом (1629 — 1695), нидерландским механиком, физиком и математиком.