Часовщик фильм (2016)

Приватизация точного времени

Есть, может быть, более важный, чем многократное приближение звездного неба над головой, вклад Гюйгенса в нововременную картину мира. Он подарил человечеству точное персональное время, получив первый патент на карманные часы. Впрочем, до Гюйгенса об уверенном измерении времени вообще говорить не приходилось.

 Время было сакральным — о его ходе сообщала церковь. Добавим, что сообщала не слишком точно — превращение энергии падающего груза в равномерное движение стрелок нуждалось в модернизации

Античность хотя и знала водяные, песочные и солнечные часы, в целом к измерению времени относилась равнодушно. Ситуация изменилась в Средневековье, когда механические башенные часы стали главным организатором социальной жизни общины. Как писал Освальд Шпенглер, «днем и ночью с бесчисленных башен Европы звучащий бой, этот жуткий символ уходящего времени, есть, пожалуй самое мощное выражение того, на что вообще способно историческое мироощущение. Ничего подобного мы не найдем в античных странах и городах». Время было сакральным — о его ходе сообщала церковь. Добавим, что сообщала не слишком точно — превращение энергии падающего груза в равномерное движение стрелок нуждалось в модернизации. О времени задумалась и натурфилософия

В шестнадцатом-семнадцатом веках укрепилась метафора часов как устройства Вселенной и Бога как великого часовщика — часы становились мирообразующей метафорой, одинаково важной как для богословия, так и для становящейся науки.

Часы Гюйгенса и его книга 1673 года Horologium Oscillatorium (Маятниковые часы) в музее Boerhaave, Лейден

torenuurwerken-sot.nl

Но для точного счета времени нужна система, которая совершает изохронные колебания. Галилей, рассматривая как-то во время службы качание люстры в Пизанском соборе, обнаружил, что период ее колебаний не зависит от ее отклонения от положения равновесия (Гюйгенс позже установил, что это справедливо только для малых углов), то есть она совершает изохронные колебания. Галилей понял, что к часам с грузом нужно присоединить маятник. Впрочем, воплощением идеи он занялся, уже находясь в заточении в собственном доме по приговору Ватикана и будучи практически слепым. Он сделал с помощью учеников эскизы и, по одной из версий, тайно передал их протестантскому голландскому руководству. Так эскизы попали к Гюйгенсу, но, по его замечанию, они содержали только сырые идеи без настоящей проработки.

Голландия активно вела морские войны и морскую торговлю. Ее интерес к инновации Галилея носил скорее навигационный и военный характер — была надежда, что с помощью маятниковых часов удастся решить проблему определения долготы как точно измеренную разницу во времени между точкой нахождения судна в данный момент и исходной точкой его движения. Созданием надежного и точного морского хронометра для голландского флота и занялся первоначально Гюйгенс.

Он обнаружил, что изохронность колебаний маятника соблюдается только для малых углов отклонения; чтобы ограничить амплитуду колебаний, необходимо уменьшать длину подвеса при увеличении отклонения. Для этого Гюйгенс придумал «щеки» в форме циклоиды, на которые частично наматывалась нить подвеса. Гюйгенс разработал часы с коническим маятником и маятником, движущимся по циклоиде. В книге «Маятниковые часы» Гюйгенс описывает их полную теорию и все свои усовершенствования. По сути, разбираясь с часами, Гюйгенс создал всю современную механику — Ньютону оставалось вывести гюйгенсовские закономерности из более общих законов и применить аппарат исчисления бесконечно малых. 

Проблема, однако, заключалась в том, что многочисленные испытания маятниковых часов в море ни к чему не привели — они останавливались и барахлили во время качки. Тем не менее это не помешало испытывавшему их британцу Александру Брюсу претендовать на английский патент по маятниковым часам и в итоге разделить его с Гюйгенсом и Лондонским королевским обществом (в Голландии и Франции право Гюйгенса на эту интеллектуальную собственность никто не оспаривал).

Гюйгенс предложил еще одну инновацию — заменить маятник пружиной с балансиром. Такие «идеальные» часы по заказу Гюйгенса изготовил парижский часовщик Исаак Тюре — это был первый в истории персональный хронометр, карманные часы, на которые Гюйгенс получил полноценный, «международный», как мы сказали бы сегодня, патент. Успешно применить пружинный механизм для морского хронометра удалось уже после смерти Гюйгенса, но мода на «мобильные часы» завоевала европейскую элиту уже при его жизни.


Анри Тестелен «Кольбер представляет членов Королевской академии наук Людовику XIV в 1667 г.» Гюйгенс отмечен стрелкой
Wikipedia

Сила воды, разреженной огнем

Практическая направленность творчества Гюйгенса не ускользнула от министра и фактического главы правительства Людовика XIV Жан-Батиста Кольбера. Кольбер мечтал поставить науку на службу промышленности и армии, но для этого ученых надо было организовать. Кольбер предложил королю создать Парижскую академию наук с обильным государственным финансированием (в отличие от уже созданного Лондонского королевского общества, живущего на взносы его членов — состоятельных джентльменов). Встал вопрос о ее главе. 

 Выбор пал на иностранца Гюйгенса, который не мог отказаться ни от большого жалованья — шесть тысяч ливров в год, ни от возможности хорошо профинансировать свои исследования и создать необходимую для них современную приборную базу

Случилось так, что за считаные годы до объявления Кольбером своей инициативы умерли сразу несколько французских звезд первой величины — Декарт, Паскаль, Ферма. Выбор пал на иностранца Гюйгенса, который не мог отказаться ни от большого жалованья — шесть тысяч ливров в год, ни от возможности хорошо профинансировать свои исследования и создать необходимую для них современную приборную базу. Сначала Гюйгенс был разочарован новоиспеченной академией, состоявшей из двух секций — математики и физики. Если математики выглядели вполне прилично, то среди «физиков» он обнаружил медиков и агрономов, предложивших более чем сомнительные исследовательские программы. Гюйгенс приступил к чистке рядов и к интенсивной научной работе, дав Парижской академии здоровый импульс для развития в эпоху Просвещения.

В зените славы и в качестве главы Парижской академии наук Гюйгенс отправляется изучать опыт Лондонского королевского общества. Сильное впечатление на него произвел прибор Бойля — воздушный насос (тот самый, из-за которого произошел знаменитый спор Бойля и Гоббса). Насос, который, выкачивая воздух из сосуда, позволял добиться в нем состояния «пустоты», или относительного вакуума. Гюйгенс немедленно приступает к усовершенствованиям бойлевского девайса и добивается успеха, чем вызывает у Бойля приступ ревности — английский физик отказывается посещать демонстрации Гюйгенса.

Лаборант Гюйгенса Дени Папен и схема его паровой машины

Wikimedia

Работа над все более совершенными версиями воздушного насоса приводят Гюйгенса к революционной мысли о создании на его основе теплового двигателя — разогретый пар или газ будет расширяться, двигая поршень, и совершать полезную механическую работу. Гюйгенс немедленно предлагает последовательную программу исследований Кольберу: «Производить опыт с пустотой при помощи машин и определить вес воздуха. Исследовать силу, заключенную в орудийном порохе, заключая его в небольшом количестве в железный или медный ящик достаточной толщины. Исследовать подобным же образом силу воды, разреженной огнем (то есть пара. — “Стимул”).»

Стоит сказать, что лаборантом Гюйгенса в этих экспериментах был Дени Папен, будущий изобретатель первой паровой машины. Вскоре Гюйгенс представил Парижской академии наук проект порохового двигателя в форме цилиндра с поршнем, Папен внес в него несколько конструктивных улучшений. Обсудив с Гюйгенсом возможность использования в качестве рабочего тела не пороховые газы, а водяной пар, Папен отправился в самостоятельное плавание и через два года представил публике паровой двигатель. Так Гюйгенс приложил руку к еще одной великой инновации, ставшей, с одной стороны, главным драйвером промышленной революции, а с другой — основой для создания новой науки термодинамики.

 Гюйгенс возглавил передовую для того времени научную организацию — Академию наук и согласовал ее научные интересы с интересами власти. Более того, когда это было возможно, он доводил свои изобретения до полезных моделей и патентовал

Гюйгенс возглавил передовую для того времени научную организацию — академию наук — и согласовал ее научные интересы с интересами власти. Более того, когда это было возможно, он доводил свои изобретения до полезных моделей и патентовал, чтобы получать лицензионный доход. Гюйгенс не создавал великих систем, как Декарт, или великих теорий, как Ньютон, его интересовали более частные вопросы познания природы и совершенствования техники. Однако именно решение удивительно большого количества разнообразных «частностей» и делает возможным построение великих теорий и цивилизаций.