Мы постоянно следим за временем, течение которого неумолимо, час за часом, ведет нас в будущее. Мы боимся его потерять, упустить, как один из персонажей «Приключений Алисы в стране чудес» Льюиса Кэрролла — Белый Кролик, который постоянно доставал из жилетки часы и бормотал, едва на них взглянув: «О, Боже! Я опаздываю!». Стремительная, бурная жизнь требует от нас организованности, планирования своих действий, и в определенном смысле мы вынуждены успевать за бегом времени. Его называют «четвертым измерением». В этой, возможно, бесконечной протяженности, непрерывно происходит изменение событий и возникают новые формы. Предлагаем проследить историю приборов для измерения времени, исследовала которую Вера Степанян.

Естественное время

Ученые пришли к выводу, что у человека есть так называемые «внутренние часы», связанные с биологическим ритмом. Биоритмы свойственны не только людям, а также растениям, животным и даже микроскопическим существам, например планктону, который днем ​​укрывается от хищников, а ночью поднимается на поверхность воды по водорослям. Или вспомним деревья: известно, что они могут жить тысячелетиями, ежегодно повторяя цикл роста — осенью сбрасывают листья, а весной активно распускают новые. Еще и хранят память: одно кольцо — прожитый год, — узкое или широкое в зависимости от климата. Это позволяет ученым узнать о климате древних времен.

Циркадные ритмы: переводятся ли биологические часы?

Горы поглощали радиоактивные элементы, выделявшие энергию с определенной скоростью, что позволяет установить время формирования горных пород. Шкалу, отражающую важные этапы в истории планеты, называют геологической хронологией. Изучая окаменелости, например, динозавров, ученые поделили доисторическое время на периоды (эры), а хронологию устанавливают в зависимости от останков, подтверждающих: основой жизни является углерод. Обнаружено, что слабореактивный углерод-14 усваивается только живым организмом, а когда тот перестает функционировать, радиоактивное вещество постепенно исчезает, и степень излучения дает возможность установить момент смерти.

Часовые пояса

Международное бюро времени в Париже занимается координацией государственных служб времени и вычислением глобального времени. Интересно вспомнить, что в течение двадцати лет Международной службой времени руководил Николай Стойко — украинско-французский астроном одесского происхождения. Служба использует атомное время, ставшее основой нынешнего Международного атомного времени (TAI), отправляющего точные сигналы до миллисекунды. Всемирное координированное время (UTC) — это стандарт, по которому регулируются время и часы. Отсчет времени в мире ведется от Гринвичской обсерватории в Лондоне, расположенной на долготе 0 градусов. При перемещении на запад мы переводим часы на час назад, а если движемся на восток — на час вперед. Для отсчета времени мир поделен на 24 часовых пояса шириной в 15 градусов. Следует упомянуть о «летнем времени», которое устанавливается на определенной территории летом с целью эффективного использования дневного света, хотя ученые и считают, что это отрицательно влияет на здоровье людей.

Благодаря современной глобальной системе навигации и устройств можно с точностью до 100 метров найти координаты, скажем, корабля в любой точке земной поверхности. Навигационная система, использующая время и локацию, совпадает со спутниковой системой: именно сигналы спутников, вращающихся по орбите Земли, принимаются приборами глобальной системы навигации.

Космическое время

В работах Исаака Ньютона была введена концепция пространства-времени. Он считал, что время идет независимо от места и назвал это «абсолютным временем» — все в мире движется в одном моменте времени. Он разработал теорию механического движения, ставшую объединенной физической теорией: движение земных и небесных объектов объединялось в общее механическое движение материальных тел. Исследователь представлял Вселенную в определенных ее аспектах похожей на часовой механизм, где все движется по определенным траекториям. Отсюда возникало мнение, что и движение небесных тел можно заранее рассчитать. А уже в ХХ веке Альберт Эйнштейн сформулировал теорию относительности —теорию гравитации, предполагавшую расширение Вселенной. Нам известно, что одна из теорий зарождения Вселенной — «большой взрыв», в результате которого произошел выброс материи, и это, как полагают, произошло около 13 миллиардов лет назад. Также нельзя не упомянуть о способе измерения расстояния между звездами, которое высчитывается в световых годах.

Человеческое измерение времени

Автор книги «Самоменеджмент» О. Штепа приводит несколько типов времени: психофизическое — если человек в состоянии вдохновения, то кажется, что время «летит»; психофизиологическое, когда, например, темпераментный человек субъективно воспринимает 1 минуту как 0,7 минут; личностно-психологическое время, отражающее связь объективного времени с субъективным разделением на жизненные вехи; социально-психологическое время, отражающее связь объективного времени и субъективного восприятия человеком его дискретности, разбиение на культурные эпохи, исторические периоды. А с позиций социокультурной концепции автор отличает два типа времени: англо-европейский и арабский. Охарактеризовал их философ и культуролог Т. Джеймс: тип времени определяется культурными особенностями восприятия человеком себя относительно воображаемой линии времени. В первом случае человек чувствует себя «рядом со временем» (вовремя, соответствие времени), а во втором — на «линии времени», воспринимает его как категорию «спустя время» (зрелость, завершенность). Кроме того, есть две формы времени: последовательная (хронология событий); непоследовательная (повторение одного и того же события на разных исторических этапах), как и разделение представлений на циклический, линейный и спиралевидный ход времени и так далее. Однако посмотрим, с чего все начиналось.

Древние способы измерения времени

Говоря о первых древних сознательно выработанных моделях ориентировки в течении времени и смене природных сезонов, следует упомянуть календарь. Египетский календарь помогал определить начало годового цикла, когда на небе появляется звезда Сириус и будет разливаться река Нил. Древние календари были очень тщательно составлены как, например, ацтекский, вырезанный из камня. Представители многих древних культур верили в то, что именно с помощью небесных божеств движется Солнце, меняются фазы Луны, времена года, а ответственными за наблюдение были шаманы и жрецы.

В античные времена римляне внесли усовершенствование в запутанную календарную систему исчисления и внедрили юлианский календарь. В 46 году до н. э. Юлий Цезарь ввел календарь, продолжительность года в котором составляет 365 с четвертью суток, что означало, что каждый четвертый год к календарю добавлялись сутки. Но эта система не учитывала лунные фазы. Тогда как китайцы календарный год составляли по ходу Солнца, а месяцы — по лунным фазам. Каждый год назван именем животного. Астрономы долгое время считали Землю центром Вселенной, а вокруг нее представляли область, в которую входили Солнце, Луна, планеты, неподвижные звезды. Модель Вселенной древнегреческого астронома Клавдия Птолемея, создателя геоцентрической системы мира просуществовала почти 1500 лет, пока астроном Николай Коперник не стал утверждать гелиоцентрическую систему мира, доказывая, что именно Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Современный григорианский календарь был введен в 1582 году папой римским Григорием XIII, который вслед за 4 октября обозначил день 15 октября, и ныне этот календарь утвержден как международный стандарт. Официально во всем мире новый год начинается 1 января, однако Китай, Индия и некоторые другие. страны пользуются лунным календарем.

Самым простым хронометрическим прибором являются солнечные часы: первое упоминание, как считают некоторые исторические источники, связано с рукописью китайца Чиу-Пи около 1100 до н. э. Однако, есть сообщения, что найдены древнеегипетские солнечные часы ХV века до н. э. Египтяне поделили сутки на 24 часа, а ночь — на регулярное двенадцатичасовое перемещение звезд на небе: когда звезда появлялась, знали, какой час закончился. Впоследствии день разделили на 12 частей и в этом случае уже ориентировались по длине тени, которую отбрасывал гномон — первые солнечные часы в виде вертикального обелиска и горизонтальной шкалы. О времени узнавали по длине тени на шкале. В Междуречье час разделили на минуты и секунды. Первый гномон в Элладе был установлен Анаксимандром Милетским (VI век до н. э.), изучавшим астрономию в Египте. Эллины заменили острый конец гномона небольшим отверстием в виде «солнечного глаза», отбрасывавшего на шкалу световую точку. В Рим солнечные часы пришли из Эллады: военачальник Папирий Курсор установил их в храме Квиринал. А во время раскопок в Портичи в 1755 году были найдены портативные бронзовые солнечные часы римского происхождения.

Изобретение компаса еще до нашей эры принадлежит китайцам, а в Европе он появляется только в 1195 году, а в сочетании с солнечными часами — в XV веке благодаря известному астроному Йоханнесу Мюллеру из Нюрнберга. Он же автор первой книги о солнечных часах. В то же время, появляется много учебников по изучению теории солнечных часов в университетах. Эти простые приборы были разнообразных конструкций: портативные, дорожные, карманные. На корпусах они имели отметки, по которым указывались траектории Солнца, календарные дни и так далее. Некоторые примеры: пластинчатые солнечные часы, состоявшие из двух или трех четырехгранных пластинок, на нижней размещался компас; среди дорожных часов назовем деревянные восьмигранные, заостренные планки с нанесенной на них шкалой, так называемые «ашахад», что означало период путешествия «июнь-июль», они использовались индийскими путешественниками. А еще были футлярные часы, на которые наносилась шкала для разных географических широт; кольцевые часы и часы в виде книги со сложными шкалами работы мастеров У. Шнипа и Х. Кенинга; функциональные многогранные солнечные часы; оригинальные аналематические часы, на которых отмечались знаки зодиака. Среди них были также рефракционные, пирамидальные, оконные и даже зеркальные, описанные в книге И. Б. Бенедиктуса, и многие другие конструкции. Такие часы были достаточно точными, поэтому пользовались большой популярностью в Европе, что привело к возникновению центров по изготовлению хронометрических приборов: в германских землях работали известные мастера Тихо Браге, Региомонтан, Г. Пейербах и его ученики, Х. Шисслер, Ганс Трошер и другие. В Бельгии в XVI веке работал нидерландец Райнер Гемма Фризиус; в Богемии — Габельмель, Й. Энгельбрехт. Были известны астрономические обсерватории на Востоке, например, в Индии: Джай Сингх II, правитель Джайпура в ХVІІІ веке построил обсерваторию Джантар-Мантар с часами высотой 18 метров, позже построил еще 5 обсерваторий в других городах. Свои наблюдения он изложил в книгах, среди которых есть «Трактат об астролябии».

Астролябия — древнее устройство, описанное еще Птолемеем. Его широко применяли мусульмане. Средневековые бронзовые астролябии, измерявшие положения Солнца и проводившие другие астрономические наблюдения, представляли собой круглую плиту, разделенную на 360 градусов. Ее дополняла карта звезд с зодиакальными знаками. Астроному Гиппарху во II веке до н. э. принадлежало не одно важное открытие, среди которых и определение времени по положению звезд. Он составил звездный каталог с данными о движении 1022 звезд. Другие астрономические часы, с помощью которых, зная дату, по тем же звездам определяли время, называлось ноктурлабиум, это изобретение IX века принадлежало Пацификусу из Вероны. В Европе пользовались толедскими таблицами, происходившими из XIII века. А самый точный каталог из 997 звезд составил Тихо Браге.

После солнечных часов речь пойдет о клепсидре — еще одном важном измерительном приборе, название которого происходит от греческих слов klepto — брать и udor — вода. Простыми водяными часами были китайские и индийские: разноуровневые резервуары со ступенями, по которым медленно стекала вода. И когда вся вода оказывалась внизу, отмечался отрезок времени и процесс повторялся. Китаец Чан Хэн построил небесный глобус, приводившийся в движение силой воды. Самые же совершенные водяные часы были разработаны Су Суном в 1090 году: они имели сигнальное устройство времени и многие другие особенности. Однако. вернемся в Египет, где водяные часы использовать начали впервые. Именно здесь сохранился самый старый в мире прибор подобного типа. В настоящее время экспонируемый музеем Каира, он относится к эпохе Аменхотепа III (ХIV век до н. э.). Корпус устройства наполнялся водой, вытекающей через маленькое отверстие на днище. На внутренней поверхности было отмечено 12 ночных часов. Кроме египтян отличились в этом деле ассирийцы, которые в 650 году до н. э. строили конические водяные часы с круглыми концентрическими временными шкалами. В Индии цилиндрический сосуд с отверстием на дне ставили в большую емкость с водой, а когда цилиндр наполнялся водой, звучал гонг. В Элладе клепсидра стала известна около 400 года до н. э. Механик Ктесибий Александрийский (150 год до н. э.) значительно усовершенствовал водяные часы. В Риме водяные часы ввел цензор Публий Корнелий Сципион Назика в 172 году до н. э., но еще во времена Цицерона было известно такое выражение «aquam perdo» («теряю воду») — во время ораторских выступлений водяные часы играли большую роль. Арабский средневековый инженер Аль-Язари в XIII веке в своей книге подробно описывает водяные часы необычных конструкций, например, с флейтовым сигнальным устройством для измерения времени. Конструкция механизма сложна и незаурядна, особенно для мусульман, которые избегали изображения образов животных — по описаниям это скульптурное изображение четырех павлинов, которые двигались, показывая время. В эпоху Ренессанса появились клепсидры барабанного типа с сигнальным устройством, а в ХVII веке француз Клод Перро создал колесные часы.

Долгие века люди измеряли время, пользуясь огненными часами, простым примером которых служит часы-свеча. Начал их использовать король англосаксонского королевства Уэссекс Альфред Великий в IX веке. Свеча длиной 1 метр делилась на секции, каждая из которых сгорала за час, за ночь выгорало три свечи, в то же время освещая помещение. Упомянем также масляные лампадные часы: на колбу наносилась временная шкала такого размера, чтобы хватило для освещения между шестью часами вечера и восемью часами утра. Более сложным по принципу действия это простое устройство стало в XIX веке. Следует напомнить, что изобретение огненных, лампадных и многих других часов принадлежит китайцам: именно китайское население считало, что их создал Фу-си, мифическая божественная сущность, император, которому по легендам принадлежала миссия цивилизации китайских земель.

Песочные часы впервые упоминаются в 1339 году в Париже. Для них было налажено производство стеклянных колб, а также технология изготовления песка: тщательно обработанного, обожженного, тонкозернистого, неоднократно просеянного через тонкое сито и высушенного. Но такие часы не достигали точности, скажем, солнечных часов.

Механические часы

Новая эра хронометрии начинается с изобретения механических часов, состоящих из таких основных частей: двигатель, передающий механизм зубчатых колес, регулятор движения и спуск, передающий импульсы регулятору и подчиняющий движение передающему механизму. Еще в XVI веке итальянский астроном Галилей открыл принцип работы маятника, а нидерландский ученый Христиан Гюйгенс изобрел маятниковые часы, совершив настоящую революцию в измерении времени. Чтобы маятник не останавливался после колебаний, он подвесил на барабан небольшой груз, который медленно вращал его, заставляя маятник двигаться. Еженедельно часы нужно было заводить ключом. Первые маятниковые часы с внешними батареями разработаны в 1840 году.

В XVIII веке английский часовщик Джон Гаррисон решил за вознаграждение правительства принять участие в конкурсе, в котором необходимо было придумать, как определить местонахождение корабля в море — то есть изобрести точный способ определения географической долготы во время плавания из Англии в Индию. Потому что бортовая качка на корабле выводила из строя маятниковые часы. Гаррисон изобрел сложный механизм часов, так называемый «Х-1», имевший устройство с отдельными циферблатами для секунд, минут, часов и дней месяца. Стоит упомянуть о «вечных» маятниковых часах — perpetuum mobile, сконструированных в 1771 году французом Луи Антуаном Ле Платтом из Нанси: они заводились воздухом в скрытом канале, который размещался в стенке за часами, — изменение температуры на 1 градус могло завести пружину на 28 часов.

Башенные часы

Часы на башнях или куранты (от французского слова courant — бегущий) служили не только украшением зданий разного назначения, но и извещали население о важных событиях в городе. Они обивают время по настроенной программе на настоящих колоколах, обычно исполняя музыкальную фразу, а также могут воспроизводить синтезированные звуки колокола на акустических системах. Средневековые кузнецы и слесари были, по сути, первыми часовщиками крупных курантов. Уже с XIV века в Европе появляются первые куранты со сложным астрономическим механизмом и следует отметить, что гири производились из камня и поднимали вес в несколько центнеров с помощью устройства в виде зубчатой ​​передачи. Главным материалом в строительстве башенных часов было железо, из которого изготовляли рамы, валы, шестерни и другие механические элементы. Самым сложным было производство шестерен: их производили отдельно, затем собирали в один цельный узел. Вспомним средневековые пражские куранты или Пражские куранты или орлой мастеров Микулаша Кадана и Яна Шинделя, установленный на южной стене башни Староместской ратуши, состоящий из трех частей: астрономические диски, показывающие годы, месяцы, дни, часы, а также время восхода и заката Солнца и Луны, положение зодиакальных знаков; движущиеся фигурки — «Ход апостолов»; календарный циферблат, украшенный готическими скульптурками. Одни из самых больших башенных часов размещены на башне Парламента в Лондоне, было поручено создать Эдуарду Джону Денту. Он приобщил к работе известного знатока теории часовых механизмов Эдмунда Бекетта-Денисона и уже в скором башню украсили знаменитые часы Биг-Бен, диаметр циферблата которых 7 метров, а вес Большого колокола (одного из шести) — 13,7 тонн. С 1859 года часы без перебоев служили до 1976 года, когда произошло падение четырехтонного груза на механизм. Вскоре, в 1977 году, он был отреставрирован и запущен. Заметим, что преимуществами спускового механизма Денисона заинтересовались все европейские часовщики.

Настенные часы тоже изготовлялись из железа, позже из бронзы и латуни. В английских мастерских в 1600 году были известны так называемые люцерновые часы, по форме корпуса напоминавшие старые свечные фонари. Круглый циферблат имел одну резную стрелку, украшенную римскими цифрами, гравированными фигурками и орнаментами. Приводились в движение такие часы гирями, а позже с помощью кронштейнов. Во времена Людовика XV во Франции пошла мода на настенные «картельные часы»: механизм вставлялся в пейзажную или архитектурную композицию. Англия представляет и так называемые «табернакловые часы»: футляр заканчивался своеобразным навесом над циферблатом. Во Франции они назывались «часы-религиезы» и напоминали фасады костелов. Среди мастеров стоит упомянуть известного механикаВарейна, который украшал часы аппликациями, вазами, кариатидами, фигурками животных. Множество вариантов имели маятниковые часы в Австрии в начале XIX века: корпусы их могли быть прямоугольными или иметь форму музыкальных инструментов, лодок, романтических скульптурных композиций. Напольные часы были похожими на башенные. Шкафы часов изготовлялись из индийского и гондурасского красного дерева, из дуба, из ореховой и самшитовой древесины и украшались резным орнаментом или инкрустацией, напоминая художественное произведение высотой сначала 180, а позже — 270 сантиметров. Вошли в моду лакированные стальные циферблаты, а в XVIII веке появилась минутная стрелка.

Часовые стрелки производились сначала вручную, а в 1800 году их начали штамповать с помощью специальных прессов. Занимались изготовлением стрелок две компании — в Женеве и другом швейцарском городе — Флерье. В 1783 году в швейцарской компании Breguet был разработан дизайн стрелок, известный как «Яблоки Breguet». Сегодня они украшают часы классического или ретро-стиля. Существует понятие «ретроградной стрелки»: она движется по собственной дуге, а в конце шкалы поворачивает назад к нулевой отметке.

Малогабаритные и карманные часы

Главными центрами по изготовлению карманных часов в XVI веке стали мастерские в Нюрнберге, под руководством Петера Генляйна, и в Блуа, которой владели Жюльен Кудри и Жак де ля Гарде. В Западной Европе французские часовщики славились самым высоким уровнем производства. Развивается изготовление малогабаритных часов, конечно же, и в Швейцарии. Французы, в основном переселившиеся сюда гугеноты, организовали развитое производство: теперь Швейцария считается «страной часов». Кустарные мастерские выросли в крупные предприятия, а они разделились на отдельные производства по изготовлению механизмов, футляров, стрелок и так далее. Страна первой перешла на полуавтоматическое производство, а затем — на автоматизированное.

Электрические и электронные часы

Изобретатель электромеханического печатающего телеграфа в XIX веке Александр Бейн сконструировал первые электрические часы. В 1840 году появляется первый хроноскоп Чарльза Уинстона, измерявший скорость выпущенного снаряда. Наиболее совершенные часы В. Х. Шортта в обсерватории Эдинбурга отличались высокой точностью до появления в 1927 году кварцевых часов и стали необходимой принадлежностью Гринвичской обсерватории. Кварц — минерал, который под действием тока начинает вибрировать с соответствующей частотой, микросхемы выводят показатель времени на циферблат. Часы с дисплеем показывают время цифрами: циферблат из жидких кристаллов воспринимает электросигналы, подаваемые микропроцессором. На XIII конференции Бюро мер и весов в Париже появилось определение единицы времени — 1 атомная секунда. Атомные часы NIST-F2 накапливают ошибку в 1 секунду в течение 300 миллионов лет.

Успешно конкурируют со швейцарскими японские часы. Наручные часы здесь впервые появились в 1881 году, а в 1969 году японская фирма Seiko предложила первые наручные атомные часы, стоимость которых тогда равнялась стоимости автомобиля. Современные часы брендов Casio, Orient, Seiko отличаются точностью, стильностью, продолжительностью срока службы, надежностью и лаконичностью.

Завершая очерк, хочется упомянуть и об уникальных часах, которые можно увидеть только в музее, и о современных оригинальных изобретательных произведениях часовщического искусства. Каждое из таких устройств по своей природе связывает разрозненное восприятие времени и позволяет сверхсложным структурам, созданным человеком, ориентироваться и координировать свои процессы.

Автор: Вера Степанян

Иллюстрации: Катя Березовская