Читать книгу Історія речей. Дитяча енциклопедія - Группа авторов - Страница 5

…Їхній звук супроводжує нас всюди: вдома, на заняттях, на роботі, на відпочинку. З них починається і ними завершується наш день. Ми так звикли до їх присутності, що втрату цієї речі сприйняли б як катастрофу. Отже, знайомтеся: наш головний «життєвий орієнтир» – годинник.

Сонячний годинник

Сонячний годинник – обсерваторія в Делі (Індія)

Але ж колись давно годинників взагалі не існувало! І люди якось жили собі спокійно… А коли ж уперше в наше повсякденне буття увійшло поняття часу?

У давнину люди орієнтувалися в часі і просторі за допомогою сонця і зірок. У Стародавній Греції та Стародавньому Римі кожного дня на площі хтось із чоловіків говорив, коли настає полудень. А на Русі час відраховували ударами дзвона чи пострілом з гармати. Першими ж годинниками в історії стали сонячні пристрої. Вони були досить простими і складалися з увіткнутої в землю тичини та кола, поділеного на сектори. Тінь, пересуваючись по такій «шкалі», вказувала приблизний час. Пізніше подібні годинники робили з дерева або каменя і встановлювали на стінах будинків. Потім з’явилися переносні сонячні годинники. їх виготовляли з дорогоцінних порід дерева, слонової кістки або бронзи. Існували навіть годинники, що умовно можна назвати кишеньковими. Їх було знайдено при розкопках древнього міста. Ці сонячні годинники, зроблені з посрібленої міді, мали форму окосту, на якому прокреслені лінії. За шпиль – стрілку годинника – правив свинячий хвостик. Носили такі годинники на шнурку чи ланцюжку. Їх також прикріплювали до тростинок з коштовного дерева.

Крім водяних годинників, були відомі ще годинники піскові і вогневі (найчастіше їх використовували як будильники). На Сході вони являли собою палички або шнури, зроблені з матеріалу, що повільно тлів.

Водяний годинник – клепсидра

Усі перші годинники мали суттєвий недолік: вони добре працювали тільки на вулиці, за умов гарної погоди. Та при значно менш напруженому, ніж нині, ритмі життя нашим предкам вистачало і таких пристроїв. Трохи пізніше навчилися визначати час і вночі. Для цього були створені місячні годинники.

А якщо ти в приміщенні, тоді як? А в дорозі? І людство вигадало водяні, пісочні, масляні, свічні вказівники часу… До речі, всі вони мали неабиякий попит аж до XVIII століття. Особливої популярності набув водяний годинник, у корпусі якого вода крапля за краплею перетікала з однієї частини посудини в іншу. По тому, скільки води стікало вниз, визначали, скільки минуло часу. Упродовж сотень років такі годинники – їх називали клепсидрами – служили людям. У Китаї, наприклад, ними користувалися ще 4,5 тисячі років тому.

Перший водяний будильник на землі – і будильник, і шкільний дзвоник водночас – винайшов давньогрецький філософ Платон, який жив за 400 років до нашої ери. Прилад, створений Платоном для скликання своїх учнів на заняття, складався з двох посудин. У верхню наливалася вода, яка потроху перетікала в нижню, витісняючи звідти повітря. Повітря по трубці спрямовувалося до флейти, і вона починала звучати. Цей будильник треба було регулювати залежно від пори року.

Водяним годинником уже в другому тисячолітті до нашої ери широко користувалися у Стародавній Індії, Стародавньому Китаї, Стародавньому Єгипті і Стародавній Греції. Там мали водяний годинник, що показував час як удень, так і вночі. Тоді на корпус клепсидри почали наносити особливу шкалу, яка давала можливість визначати одиниці часу. А особливо зацікавив спеціалістів водяний годинник, подарований Карлу Великому халіфом Гаруном аль-Рашидом. Цей пристрій мав годинний циферблат, і прихід кожної наступної години супроводжувався «звуковим супроводом» – ударом металевої кульки, що вискакувала на декоративні грати. Опівдні в годиннику розчинялися ворота, і з них виїжджали лицарі.

На жаль, усі «первісні» моделі мали велику кількість недоліків. І винахідники замислилися над тим, як створити більш досконалу конструкцію. Перші механічні годинники, що працювали на гирьовій тязі, з’явилися в 996 році. Їх автором був монах Герберт, що працював на замовлення міста Магдебурга. У 1404 році механічний годинник, що встановлювався на дзвіниці, з’явився також у Московському Кремлі. Встановив цей механізм монах Лазар Сербін. А 1470 року були виготовлені годинники, які працювали від енергії пружини та пристрою для заводу. Значно пізніше, в середині ХІХ століття, виникли хронометри. Це стало новим словом в історії годинників, бо давало змогу точно визначати проміжки часу.

Годинниковий механізм

Але ж повернемося до давніх часів. Нашим далеким предкам було справді сутужно: адже не понесеш із собою величезний пристрій! Нарешті, в Німеччині почали випускати кишенькові годинники. Кумедні, вони мали тільки одну стрілку і час вказували дуже приблизно. На допомогу винахідникам прийшов Леонардо да Вінчі. Тоді ще молодий художник зробив ескіз баштового годинника. І тоді ж таки збагнув, що такий же механізм може вміститися в кишені, якщо його значно зменшити. Таким чином, людство отримало досить точні пристрої для виміру часу. Новий же етап розвитку годинників почався тоді, коли були винайдені колісні механізми.

Перші баштові годинники почали відбивати час на вежі Вестмінстерського абатства в 1288 році. А в Росії вони задзвонили на Спаській вежі 1404 року за наказом сина Дмитра Донського, великого князя Василя Дмитровича.

На зламі ХІІ – ХІІІ століть механічні годинники починають широко розповсюджуватись. Ім’я винахідника невідоме, але придумана ним конструкція механізму збереглася до наших днів. У XV столітті годинники з гирями прикрашали інтер’єри палаців, а винахід пружини (на початку XVI століття) дав змогу укладати механізм у корпус будь-якої форми.

До другої половини XV століття належать найперші згадки про виготовлення годинників із пружинним двигуном. Цей винахід відкрив шлях до створення мініатюрних механізмів. Джерелом рушійної енергії в пружинних годинниках була заведена пружина, що являла собою еластичну загартовану сталеву стрічку, згорнуту навколо вала усередині барабану. Зовнішній кінець пружини закріплювався за гачок у стінці барабану, внутрішній – з’єднувався з його валом. Прагнучи розгорнутися, пружина обертала барабан і зв’язане з ним зубчасте колесо, яке передавало цей рух цілій системі зубчастих коліс. Для правильного ходу годинника пружина повинна була постійно впливати на колісний механізм з однією і тією ж силою (тобто розвертатися повільно і рівномірно). Цю задачу розв’язав винахід запору, що не давав змоги пружині розпрямлятися відразу. Він являв собою маленьку клямку, що містилася в зубцях коліс і давала можливість пружині розкручуватися так, що водночас повертався весь її корпус, а разом з ним – колеса годинникового механізму.

Перші кімнатні годинники прийшли до людської оселі теж у XV столітті. Вони були великими, громіздкими, ретельно прикрашеними. Основу конструкції становив важіль, який треба було кожні 12 годин підтягувати; у 1500 році його замінила ходова пружина. А 1658 року голландець Христіан Гюйгенс забезпечив напільні годинники маятником. Ця ж людина винайшла також баланс-спіраль для кишенькових годинників; тепер пристрої відставали за день не більше, ніж на пару хвилин (замість 30!), і мали хвилинну стрілку. Заводили ж їх «усього» вісім разів на день. До речі, щодо винаходу маятника існує легенда про те, що ідея його створення належить Галілео Галілею. Начебто саме він, спостерігаючи за рухом лампад у Пізанському соборі під час богослужіння, установив, що ні вага, ні форма лампад не визначає періоди їхніх коливань від вітру, що вривається у вікна: на це впливає лише довжина ланцюгів, на яких вони підвішені.

Далі за розвиток годинників взялися англійці. З 1660 по 1720 рік вони створили і вдосконалили консольні та напільні годинники. Винахід телескопа і революція в астрономії в XVII столітті дали стимул до підвищення точності годинників. Майстри нарешті дістали змогу приділити достатньо уваги проблемі підвищення точності і створення невеликих за розміром годинникових механізмів. До того ж у 1704 році в Англії був виданий патент на використання дорогоцінного каміння при виготовленні опорних підшипників. Після цього деталі в механізмах не так швидко виходили з ладу. А точний час був уже дуже необхідний людству! Скажімо, морякам була б велика скрута без точних хронометрів: розрахунки місцезнаходження судна базувалися на вимірюванні положення сонця та зірок у певний проміжок часу. Пізніше, в XIX столітті, точні годинники стали потрібні залізницям. Без них просто неможливо було б скласти розклад руху поїздів. Машиністи протягом всієї поїздки мали стежити за часом, щоб прибути до тієї чи іншої станції за розкладом. Пасажири також почали купувати собі годинники, щоб не запізнитися на поїзд. Велике значення мали годинники і для фабрик. Майже всі фабричні процеси підпорядковувалися невпинному руху стрілок. Саме з тих часів бере початок вислів: «Час – це гроші».

У XVI столітті з’явилися пристрасні колекціонери годинників. Наприклад, в імператора Карла V було 3000 годинників.

«Розмовляти» годинники почали десь у XIV столітті. Спочатку в них монтувався дзвіночок, що дзвенів один раз. Потім його змінили великим дзвоном. А годинник, що відраховував час боєм, з’явився в 1676 році. Вони могли «співати» кожну чверть години.

Цікаво, що в Росії аж до початку XVIII століття годинники мали…17 ділень! Але Петро І указом перевів державу на європейський відлік часу, і тому старі годинники швидко замінили на нові. Пристроїв для відліку часу ставало чимдалі більше, і 1764 року до Петербурга переїхали німецькі годинникарі, які відкрили на Василівському острові годинникову фабрику.

Усім добре відомо, що найкращими годинниками у світі вважають швейцарські. Але небагато хто знає історію їхньої появи. Фірми, що випускають годинники, з’явилися в Швейцарії вже на початку XLX століття. Однією з найвідоміших була одна з них, заснована 1839 року, яка мала назву «Патек Філліп». Цікаво, що засновниками цієї фірми були не швейцарці, а двоє слов’ян – поляки Антон Норберт Патек де Правджич і Франц Чапек. Перший був офіцером-аристократом, що втік у Швейцарію після придушення Миколою І польського повстання; другий – годинникарем, що емігрував з Польщі.

Засновники фірми почали свій бізнес зі збирання годинників з механізмів, що їх вони купували. Щоправда, корпуси в майстрів були власної розробки. Незабаром «Патек Філліп» стала однією з найвідоміших фірм з випуску годинників. Вона випускала справжні шедеври – і за якістю, і за оформленням. Серед замовників фірми в середині XIX століття були королівські двори всієї Європи. Римський Папа Лев XIII, один з клієнтів фірми, навіть удостоїв Патека графського титулу. Продукція «Патек Філліп» і нині коштує дуже дорого (від п’яти тисяч доларів), тому виробляють її не надто багато – близько дванадцяти тисяч годинників на рік. Найвідоміші зразки годинників фірми мають власні назви – «Калатрава», «Еліпс», «Наутілус».

А винахідником сучасних механічних годинників вважається нідерландський учений X. Гюйгенс, який 1657 року застосував маятник як регулятор ходу годинника. Пізніше маятник замінили на баланс – маленьке махове колесо, що коливається біля стану рівноваги, обертаючись то в один, то в другий бік.

Однією з ознак гарного годинника є не так зовнішній вигляд, як його точність. Порівняно з першими годинниками, які треба було перевіряти щодня і підводити стрілки на кілька хвилин, сучасні механізми виглядають взірцями точності. У кращих із сучасних пристроїв неточність ходу становить не більше 0,0001 секунди на добу. Цього цілком вистачає для повсякденного життя, але замало для точних наукових експериментів. Саме тому виникла потреба замінити механічні годинники на електронні. Замість коливань маятника в електронних годинниках стали використовувати пружні коливання кристалу кварцу. Вчені помітили: якщо до протилежних поверхонь кварцової пластинки підвести перемінний електричний струм, кристал почне вібрувати, причому частоті коливань кварцу властива сталість. Це дало можливість створити дуже точний електронний годинник, у якому радіотехнічний генератор виробляє струм високої частоти, а кристал відіграє роль маятника. Функції «шестерень» виконують різні електронні схеми. Проходячи через них, струм перетворюється і підводиться до електродвигуна. Електродвигун, власне, й обертає стрілки. Погрішність таких годинників не перевищує 1 мкс на добу.

Кругла чи цибулеподібна форма корпусу годинників виникла десь у другій половині XVII століття. До того були популярними годинники-іграшки, оформлені у вигляді кулі, хреста, мушлі або книжечки. Основними центрами виготовлення годинників на той час вважалися Блуа, Париж, Лондон та Амстердам. Іноді корпус пристрою виконувався з гірського кришталю, аметисту чи димчастого топазу. Такий прозорий гранований корпус давав змогу спостерігати рух дрібних деталей механізму. Циферблатного скла ще не знали, і циферблат закривала кришка – прозора або з прорізним орнаментом.

А тепер поговоримо про сучасні технологічні досягнення. Скажімо, про витвори японської фірми «Касіо», яка змогла «вбудувати» в наручний годинник записну книжку і навіть інфрачервоний пульт дистанційного управління. Ще один високотехнологічний витвір цієї фірми – наручний програвач музичних файлів формату МРЗ. Він вперше інтегрований у модель Casrn WMP-1V. Плеєр містить 33 хвилини цифрової музики найкращої якості. На передній панелі музичного годинника розташовано шість клавіш керування плеєром. Ємності літієвого акумулятора вистачає на чотири години відтворення. Стільки ж часу потрібно і для його повної зарядки. Для завантаження нових файлів годинник підключають до персонального комп’ютера. Швидкість завантаження даних – 70 секунд на файл, який звучатиме десь чотири хвилини. До комплекту постачання входять програмне забезпечення для синхронізації з ПК, зарядний пристрій, стереонавушники і блок живлення. Музичний годинник важить всього 70 грамів.

Ще один «розумний» годинник тієї ж фірми містить вбудований органайзер, записи якого синхронізуються з настільними чи кишеньковими комп’ютерами. Діловий щоденник розрахований на 340 записів. Контакти (розділ, у якому міститься інформація про імена, адреси й телефони друзів та колег) – до 100 записів. Крім того, можна зробити ще 340 записів, які стосуються справ та зустрічей, а якщо виникне потреба написати вірш або швидко занотувати якусь інформацію, можна використати блокнот, що здатен зберігати до 8100 символів.

Ще одним винаходом японська фірма «завдячує» постійній конкуренції з мобільними телефонами. «Касіо» вмонтував у годинник наручну цифрову камеру. Крихітна CMOS-матриця забезпечує дозвіл 28,800 пікселів. Реальні розміри знімка – 20 на 20 мм. Звісно, такий знімок для домашнього альбому замалий. Та завдання такої камери – бути завжди з вами і фотографувати не для виставки, а для справи. Можливостей крихітної камери цілком достатньо для того, щоб, наприклад, сфотографувати телефонний номер з настінного оголошення. Будьякий знімок можна відразу підписати – 24 символів для цього досить, а потім відправити не тільки на комп’ютер, але й на інші годинники Casrn Wrist Camera. Вага наручного годинника-фотоапарата – 32 грами. Користуватися ним дуже просто: дисплей годинника переводиться в режим цифрового видошукача, тож годі лиш натиснути на велику кнопку затвора. Можливо, саме про такий годинник мріяв знаменитий Джеймс Бонд…

Всесвітньо відомий Біг-Бен у Лондоні

І все ж таки найточнішими та найвідомішими годинниками, за якими виставляють час усі інші, є молекулярні та атомні. Спочатку вчені створили молекулярний годинник, у якому використовують здатність деяких молекул поглинати і випромінювати електромагнітні коливання певної частоти. Ще більш точними щодо цього були атоми деяких елементів, наприклад цезію. Неточність ходу атомних цезієвих годинників становить лише 1 секунду за 10 000 років. Але і цей показник перевершили за допомогою квантового годинника, у якому використовують електромагнітні коливання водневого квантового генератора. Його похибка – 1 секунда за 100 000 років.

Серед незвичних годинників слід також згадати радіоактивний годинник. З його допомогою вчені вимірюють дуже великі проміжки часу – тисячі, сотні тисяч і навіть мільйони років. Наприклад, вік археологічної знахідки. Принцип виміру заснований на законі радіоактивного розпаду ядер хімічних елементів. Різні елементи розпадаються з різною швидкістю. Наприклад, період напіврозпаду (кількість атомів зменшується вдвічі) урану-238 становить 4,5 млрд років, урану-235 – 700 млн років, а вуглецю-14 – «усього» 5500 років. Порівнюючи співвідношення тих чи інших елементів у досліджуваному зразку зі швидкостями їхнього розпаду, вчені можуть визначити вік досліджуваного об’єкта. Щоправда, погрішність в цьому разі буде дуже велика – від сотень до мільярдів років, але для геології та археології навіть така точність є цілком достатньою.

На сьогодні найточнішим годинником у світі вважається паризький, що зберігається в Інституті часу. Він є еталоном часу, за яким корегують годинники в усьому світі. Це – дуже складний пристрій: квантовий генератор («серце» годинника) обчислює час через коливання і дає погрішність в одну секунду за тисячу років…

Нині годинники стали однією з речей, без яких ми просто не уявляємо собі наше життя. За останні триста років, якщо вірити вченим, точність ходу «життєвих орієнтирів» збільшилася в 100 000 разів! І це ще не край…