Физики сделали шокирующее открытие – в природе времени не существует и никогда не существовало! В природе имеют место только процессы, они могут быть периодическими или непериодическими. Понятие «время» было придумано людьми для собственного удобства. Время – это мера измерения расстояния между двумя событиями.
Кто придумал первые часы?
Человек изобрел много способов измерения времени. Сначала измеряли время в восходах и заходах солнца. Увеличение или уменьшение тени, падающей от разных предметов – камней, деревьев, помогало человеку хоть как-то ориентироваться во времени. Определяли время и по звездам (ночью в разное время видны разные звезды).
Древние египтяне поделили ночь на двенадцать промежутков. Каждый промежуток начинался с восходом одной из двенадцати определенных звезд. На столько же промежутков поделили египтяне и день. На этом основывается наше деление суток на 24 часа.
Позже египтяне создали теневые часы (мы их называем солнечными). Они представляют собой простую деревянную палку с отметками. Теневые часы и стали первым изобретением человека, предназначенным для измерения времени. Конечно, солнечные часы не могли определять время в пасмурный день и ночью. Одним из старинных письменных документов, датируемых 732г до н.э. о солнечных часах является Библия (двадцатая глава Книги Царств). В ней упоминаются обелисковые часы царя Ахаза. Обнаруженные при раскопках солнечные часы XIII и XV в.в. до н.э. свидетельствуют о том, что в действительности солнечные часы появились гораздо раньше, чем об этом говорят письмена.
Древние египтяне создали и водяные часы. Они отмеряли отрезок времени, за который жидкость перетекает из одного сосуда в другой.
В VIII веке появились песочные часы. Они представляют собой две спаянные колбы. Песок, насыпанный в одну из колб, пересыпается сквозь узкую горловину другой колбы за определенный промежуток времени, например за час. После этого часы переворачивают. Песочные часы дешевы, надежны, поэтому до сих пор не исчезли из .
Механические часы появились в Европе в 1300 – х годах, они работали при помощи и пружин. У них не было стрелок, а о прохождении часа свидетельствовал звонок.
В современных электронных и кварцевых часах используют колебания кристалликов кварца.
Эталоном являются атомные весы. Они измеряют время перехода атома с отрицательного на положительное энергетическое состояние и обратно.
Первыми показателями для отсчета времени было движение солнца. Восход и заход дневного светила означали новый временной период. Увеличение теней от камней и деревьев давало возможность определять время. Движение звезд в ночном небе указывало на изменение времени и служило древним людям неким подобием огромных часов, ведь издавна люди стали замечать, что небесный свод меняется в течение ночи и на небе можно наблюдать разные звезды. Древние египтяне делили ночь на 12 часовых периодов, которые соответствовали появлению двенадцати различных звезд. Аналогично они делили дневное время, именно поэтому наши сутки составляют 24 часа. Самые первые солнечные часы также появились впервые в древнем Египте. Скорее всего это был простой столп, врытый в землю. Камни, расположенные вокруг него, показывали движение отбрасываемой столбом тени на протяжении светового дня. Так люди получили возможность измерять текущее время.
Примерно 300 лет до нашей эры в Вавилоне изобрели новый вид солнечных часов, который представлял собой чашу со стрелкой в середине. Тень, которую отбрасывала стрелка, двигалась по кругу, и отмечала за день 12 часов. Позже люди изобрели огненные и водные часы. На свечу наносились насечки, которые соответствовали определенному временному промежутку. По мере сгорания свечи и определяли прошедшее время. Для водных часов брали тарелку с маленьким отверстием в дне и опускали ее в емкость с водой. Через определенное время плавающая тарелка наполнялась водой и тонула. Древние греки усовершенствовали водяные часы, применив для этого зубчатое колесо. В емкость, которая постепенно наполнялась водой, был помещен поплавок, передающий поступательное движение на зубчатое колесо. Это колесо и двигало стрелку, отмечая пройденные периоды времени. Около 2000 лет назад был изобретен еще один вид часов – песочные часы. Они состояли из двух стеклянных посудин, соединенных таким образом, чтобы песок мог свободно пересыпаться из одной емкости в другую. Верхнюю чашу песочных часов наполняли песком в заранее определяемом количестве, чтобы он высыпался в нижнюю чашу в течение часа. И сейчас мы иногда пользуемся песочными часами, только это более маленькие часы, которые отмеряют несколько минут.
Первые механические часы были придуманы где-то около 1350 года. В центре круглого циферблата помещалась стрелка, соединенная осью с системой зубчатых колесиков и шестерней. Груз, привязанный веревкой к катушке, поворачивал ее силой тяжести, что, в свою очередь, приводило в движение всю систему, поворачивая стрелку вокруг своей оси. Первые часы появлялись в средневековых монастырях, чтобы сзывать монахов на службы. Самые старые из действующих на сегодняшнее время часов были установлены на соборе английского города Солсбери. И вот уже более шестисот лет они исправно отсчитывают время. К середине XVI века в большинстве городов Европы появились общедоступные часы на городских ратушах, башнях и соборах. В середине XV столетия появились комнатные часы. Изначально они были слишком громоздкими и приводились в движение с помощью груза. Длина хода таких часов составляла только 12 часов, а потом груз нужно было подтягивать. Чуть позже, для приведения часов в действие, решили использовать ходовую пружину. Самые первые часы с пружинным механизмом, имели позолоченный металлический корпус прямоугольной формы с циферблатом в верхней своей части и откидной крышкой для регулировки хода часов и их своевременного завода. Со временем появляется огромное количество всевозможнейших часов. Это и напольные, и каретные, и каминные, и настенные, и консольные, и карманные часы.
В 1656 году Кристиан Гюйгенс предложил использовать в напольных часах маятник. Около 1675 года в карманных часах начали применять спираль, что существенно повысило точность хода. Если раньше отставание или опережение времени составляло от получаса до четверти часа, то после усовершенствования отклонение составляло не более трех минут. Появились минутные стрелки, и часы можно было заводить только один раз на восемь дней. Со временем в часах появляется и секундная стрелка, а некоторые часы могли идти без завода на протяжении нескольких месяцев. Уже в начале XVII века некоторые часовые механизмы включают в себя такие детали, как будильник или даже календарь. Часы становятся предметом роскоши. Некоторые часы украшались золотом, драгоценными камнями, эмалью, жемчугами и представляли собой скорее произведения искусства, нежели механизм для измерения времени.
Первые попытки использования электрических приборов в часах произошли в 40-х годах XIX века. Изначально появились слишком громоздкие электронно-механические часы, и только когда был налажен выпуск компактных батареек стали изготавливать электрические наручные часы. Позже перешли к выпуску часов на полупроводниках и интегральных схемах. Кварцевые часы, где электрические импульсы руководят работой миниатюрного электродвигателя, отличаются высокой точностью хода. Их погрешность составляет всего 2 секунды в сутки. Недавно появились электронные часы – с электронной схемой и цифровым индикатором на жидких кристаллах или светодиодах. Можно сказать, что это мини ЭВМ. Для большей стабильности часового механизма применяется кварцевый генератор. Такие часы называются электронными. Их механизм очень компактен и способен поместиться на пластине размером 0,5 квадратных сантиметров при толщине 0,1 миллиметра.
На протяжении многих столетий менялись внешний вид часов, усовершенствовались технологии времяисчисления, полностью изменились материалы для их изготовления, однако предназначение часов осталось все тем же. Люди используют часы для отсчета периода времени. И хотя в современном мире очень часто мобильные телефоны или другая техника вытесняет из нашей повседневной жизни часовой циферблат, большинство людей остается верно традициям.
Сначала они были солнечными и водными, после стали огненными и песочными и, наконец, предстали в механическом виде. Но, каковы бы ни были их интерпретации, они всегда оставались тем, чем являются сегодня – источниками времени.
Сегодня наш рассказ о механизме, который будучи изобретенным еще в древности, и в наши дни остается верным помощником человека – часах .
Капля за каплей
Первый простейший прибор для измерения времени - солнечные часы - был изобретен вавилонянами примерно 3,5 тысячи лет назад. Небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоском камне (кадран), разграфленном линиями, - циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона. Но поскольку «работали» такие часы только днем, то ночью им на замену приходила клепсидра - так греки называли водяные часы.
А изобрел водяные часы около 150 г. до н.э. древнегреческий механик-изобретатель Ктесибий из Александрии. Металлический или глиняный, а позже - стеклянный сосуд наполняли водой. Вода медленно, капля за каплей, вытекала, уровень ее понижался, и деления на сосуде указывали который час. Кстати, первый будильник на земле тоже был водяным, являясь одновременно школьным звонком. Его изобретателем считают древнегреческого философа Платона. Прибор служил для созыва учеников на занятия и состоял из двух сосудов. В верхний наливали воду, и оттуда она понемногу выливалась в нижний, вытесняя из него воздух. Воздух по трубочке устремлялся к флейте, и она начинала звучать.
Не менее распространенными в Европе и Китае были так называемые «огневые» часы. Первые «огневые» часы появились в начале XIII века. Эти очень простые часы в виде длинной тонкой свечи с нанесенной по ее длине шкалой, сравнительно удовлетворительно показывали время, а в ночные часы они еще и освещали жилище.
Свечи, применявшиеся для этой цели, были длиной около метра. К боковым сторонам свечи обычно прикрепляли металлические штырьки, которые по мере выгорания и таяния воска падали, и их удар по металлической чашке подсвечника был своего рода звуковой сигнализацией времени.
В течение целых столетий растительное масло служило не только для питания, но и в качестве часового механизма. На основе 
установленной экспериментально зависимости высоты уровня масла от продолжительности горения фитиля возникли масляные лампадные часы. Как правило, это бывали простые лампады с открытой фитильной горелкой и со стеклянной колбой для масла, снабженной часовой шкалой. Время в таких часах определялось по мере сгорания масла в колбе.
Первые песочные часы появились сравнительно недавно - всего тысячу лет назад. И хотя разного рода сыпучие индикаторы времени были известны давно, только должное развитие стеклодувного мастерства позволило создать относительно точный прибор. Но при помощи песочных часов можно было измерять лишь небольшие промежутки времени, обычно не более получаса. Таким образом, самые лучшие часы того периода могли обеспечить точность измерений времени ± 15-20 минут в сутки.
Без минут
Время и место появления первых механических часов доподлинно неизвестно. Впрочем, некоторые предположения на этот счет все же существуют. Самыми старыми, хотя и документально не подтвержденными сообщениями о них, считают упоминания, относящиеся к X веку. Изобретение механических часов приписывают Римскому Папе Сильвестру II (950 - 1003 гг. н.э.). Известно, что Герберт всю жизнь очень интересовался часами и в 996 году собрал первые в истории башенные часы для города Магдебурга. Так как эти часы не сохранились, по сей день остается открытым вопрос: какой принцип действия они имели.
Зато подлинно известен нижеприведенный факт. В любых часах должно быть что-то, что задает некий постоянный минимальный интервал времени, определяя темп отсчитываемых мгновений. Один из первых таких механизмов с билянцем (качающимся туда-сюда коромыслом) был предложен где-то около 1300 года. Важным его достоинством была легкость регулировки скорости хода путем перемещения грузиков на вращающемся коромысле. На циферблатах того периода была только одна стрелка - часовая, и еще эти часы каждый час били в колокол (английское слово «clock» - «часы» произошло от латинского «clocca» - «колокол»). Постепенно почти все города и церкви обзавелись часами, равномерно отсчитывающими время и днем, и ночью. Поверяли их, естественно, по Солнцу, подводя в соответствии с его ходом.
К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше - так что эпоха Великих географических открытий прошла под звуки мерно пересыпающегося песка корабельных склянок, хотя больше всего в точных и надежных часах нуждались именно мореплаватели.
Зуб за зубом
В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс изготовил механические часы с маятником. И это стало следующей вехой в часовом деле. В его механизме маятник проходил между зубьями вилки, которая позволяла специальному зубчатому колесу проворачиваться ровно на один зуб за полкачания. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.
В 1670 году произошло кардинальное усовершенствование спускового механизма механических часов - был изобретен так называемый анкерный спуск, позволивший применить длинные секундные маятники. После тщательной настройки, в соответствии с широтой месторасположения и температурой в помещении, такие часы имели неточность хода всего несколько секунд в неделю.
Первые морские часы были изготовлены в 1735 году йоркширским столяром Джоном Харрисоном. Их точность составляла ± 5 секунд в сутки, и они уже были вполне пригодны для морских путешествий. Однако, оставшись недовольным своим первым хронометром, изобретатель трудился еще почти три десятка лет, прежде чем в 1761-м начались полномасштабные испытания усовершенствованной модели, которая уходила меньше чем на секунду в сутки. Первая часть награды была получена Харрисоном в 1764 году, после третьего длительного морского испытания и не менее длительных канцелярских мытарств.
Полностью вознаграждение изобретатель получил только в 1773 году. Испытывал часы небезызвестный нам капитан Джеймс Кук, который остался очень доволен этим необыкновенным изобретением. В судовом журнале он даже воздал хвалу детищу Харрисона: «Верному другу - часам, нашему проводнику, который никогда не подводит».
Тем временем механические маятниковые часы становятся предметом домашнего обихода. Первоначально изготовлялись только настенные и настольные часы, позже стали делать напольные. Вскоре после изобретения плоской пружины, заменившей маятник, мастер Питер Хенлейн из немецкого города Нюрнберга изготовил первые носимые часы. Их корпус, имевший только одну часовую стрелку, был выполнен из позолоченной латуни и имел форму яйца. Первые «Нюрнбергские яйца» были диаметром 100-125 мм, толщиной 75 мм и носили их в руке или на шее. Значительно позже циферблат карманных часов был накрыт стеклом. Подход к их оформлению стал более изощренным. Корпуса стали изготавливать в виде животных и других реальных объектов, а для украшения циферблата применяли эмаль.
В 60-х годах XVIII века швейцарец Абрахам Луи Бреге продолжает исследования в области носимых часов. Он делает их более компактными и в 1775 году открывает в Париже собственный часовой магазин. Однако «брегеты» (как прозвали эти часы французы) были по карману только очень богатым людям, простой же люд довольствовался стационарными приборами. Шло время и Бреге задумался над совершенствованием своих часов. В 1790 г. он изготавливает первые противоударные часы, а в 1783 в свет выходят его первые многофункциональные часы - «Королева Мария Антуанетта». Часы имели автоподзавод, минутный репетир, вечный календарь, независимый секундомер, «уравнение времени», термометр и индикатор запаса хода. Задняя крышка, выполненная из горного хрусталя, давала возможность увидеть работу механизма. Но неуемный изобретатель не остановился на этом. И в 1799 изготовил часы «Tact», получившие известность как «часы для слепых». Их владелец мог узнавать время, прикоснувшись к открытому циферблату, при этом ход часов от этого не сбивался.
Гальваника против механики
Но изобретения Бреге все еще были по карману только элитным слоям общества, решать же проблему массового производства часов пришлось другим изобретателям. В начале XIX столетия, совпавшем с бурным развитием технического прогресса, с проблемой хранения времени столкнулись почтовые службы, пытавшиеся обеспечить движение почтовых экипажей по расписанию. В результате они обзавелись новым изобретением ученых - так называемыми «возимыми» часами, принцип работы которых был схож с механизмом «брегетов». С появлением железных дорог такие часы получили в свое распоряжение и кондукторы.
Чем активнее развивалось трансатлантическое сообщение, тем насущнее становилась проблема обеспечения единства отсчета времени по разные стороны океана. В этой ситуации «возимые» часы уже не годились. И тут на помощь пришло электричество, в те времена называемое гальванизмом. Электрические часы решили проблему синхронизации на больших расстояниях - сначала на материках, а потом и между ними. В 1851 году кабель лег на дно Ла-Манша, в 1860-м - Средиземного моря, а в 1865-м - Атлантического океана.
Сконструировал первые электрические часы англичанин Александр Бэйн. К 1847 году он завершил работу над этими часами, сердцем которых был контакт, управляемый маятником, раскачиваемым электромагнитом. В начале XX века электрические часы окончательно вытеснили механические в системах хранения и передачи точного времени. Кстати, наиболее точными часами, основанными на свободных электромагнитных маятниках, были часы Уильяма Шортта, установленные в 1921 году в Эдинбургской обсерватории. Из наблюдения за ходом трех часов Шортта, изготовленных в 1924, 1926 и 1927 годах в Гринвичской обсерватории, определили их среднесуточную погрешность - 1 секунда в год. Точность часов со свободным маятником Шортта позволила обнаружить изменения продолжительности суток. И в 1931 году начался пересмотр абсолютной единицы времени - звездного времени, с учетом движения земной оси. Эта ошибка, которой до того пренебрегали, достигала в своем максимуме 0,003 секунды в сутки. Новая единица времени была позднее названа Средним звездным временем. Точность часов Шортта была непревзойденной, вплоть до появления кварцевых часов.
Время кварца
В 1937-м появились первые кварцевые часы, разработанные Льюисом Эссеном. Да, да, те самые, которые сегодня мы носим на руках, которые висят сегодня на стенах наших квартир. Изобретение было установлено в Гринвичской обсерватории, точность этих часов составляла около 2 мс/ сутки. Во второй половине ХХ века пришла пора часов электронных. В них место электрического контакта занял транзистор, а в роли маятника выступил кварцевый резонатор. Сегодня именно кварцевые резонаторы в наручных часах, персональных компьютерах, стиральных машинах, автомобилях, сотовых телефонах формируют время нашей жизни.
Итак, век песочных и солнечных часов канул в лету. И изобретатели не уставали баловать человечество высокотехнологичными новинками. Прошло время, и были построены первые атомные часы. Казалось бы, век их механических и электронных братьев тоже подошел к концу. А нет! Наибольшую точность и удобство в эксплуатации доказали именно эти два варианта часов. И именно они одержали победу над всеми их прародителями.
Наука 2.0 НЕпростые вещи.Часы
Человек всегда хотел измерить время. Для этого были созданы часы. Первые часы были солнечные. Их изобрели ещё до нашей эры. Исследователи до сих пор спорят, кто изобрел первые часы. Официальная версия гласит, что созданы они были в древнем Китае, человеком по имени Чиу-Пи.
Кто изобрел первые часы
Солнечные часы составляли конкуренцию песочным часам, которые также изобрели в Азии. Песочные часы были достаточно неточными. Точность этих часов зависела от материалов и размеров колбы, используемого песка.
Позднее, в древней Греции, изобретатель Ктсебий создал водяные часы. Они представляли собой сосуд со шкалой, куда капли падали из внешнего резервуара. Водяные часы были популярными вплоть до 18 века.
В начале 6 века в Германии были создан первый аналог механических часов. Изобретение приписывается монаху Герберту. Он сконструировал башенные часы для города Магдебург. Механизм этих часов работал за счет энергии опускаемого груза. Однако механика использовалась только для боя. Часы сами по себе были водяными.
Кто изобрел часы, которые мы используем сегодня
Привычные нам механические часы создаются благодаря Гюйгенсу в 17 веке, который использовал маятник, как регулятор погрешности. Т. Томпион продолжил дело, создав цилиндр с зубчатыми кольцами внутри, которые и являются аналогом современных часов.
Три столетия механические оставались самым сложным техническим устройством. Множество изобретателей внесли свою лепту в создание механизма, который сегодня доступен практически всем.
Первые часы были… звёздными. По наблюдениям за движением Луны и Солнца в Месопотамии и Египте около 4 000 лет назад возникли методы шестидесятеричной системы отсчёта времени.
Чуть позже такая же система самостоятельно возникла в Мезоамерике - культурной области Северной и Южной Америки, простирающейся от центра современной Мексики до Белиза. Гватемалы, Сальвадора, Никарагуа и северной Коста-Рики.
Все эти древние часы, в которых «стрелками» были лучи Солнца или тени, называют теперь солнечными. Некоторые учёные относят к солнечным часам каменные сооружения-круги по типу Стоунхенджа, обнаруженные в разных частях мира.
Но мегалитические цивилизации (древние, те, что делали сооружения из больших камней, не используя связующий раствор) не оставили после себя письменных свидетельств учёта времени, потому учёным приходится строить и доказывать весьма сложные гипотезы осознания времени как материи и собственно происхождения часов.
Изобретателями солнечных часов называют египтян и междуреченцев, или месопотамцев. Однако первыми посчитали время: разделили год на 12 месяцев, день и ночь - на 12 часов, час - на 60 минут, минуту - на 60 секунд - всё-таки в Междуречье, или Месопотамии, царстве Вавилонии.
Это сделали вавилонские жрецы, используя солнечные часы. Сначала их инструментом были самые простые часы с плоским циферблатом и центральным стержнем, отбрасывающим тень. Но в течение года солнце садилось и вставало по-разному, и часы начинали «врать».
Усовершенствовал древние солнечные часы жрец Бероз. Циферблат часов он изготовил в виде чаши, точно повторяющей видимую форму небосвода. На конце иглы-стержня Бероз закрепил шарик, чья тень измеряла часы. Путь солнца в небе точно отражался в чаше, а на краях её жрец так хитро сделал разметку, что в любое время года его часы показывали верное время. Лишь один недостаток был у них: часы были бесполезны в пасмурную погоду и ночью.
Часы Бероза служили много веков. Ими пользовался Цицерон, их нашли на развалинах Помпей.
Происхождение песочных часов до сих пор не выяснено. Им предшествовали часы водяные - клепсидры и часы огненные. Песочные же, по данным Американского института (Нью-Йорк), могли быть изобретены в Александрии в 150 году до н. э.
Потом их след в истории исчезает и появляется уже в раннем Средневековье. Первое упоминание о песочных часах в эту пору связано с монахом, служившим в соборе Шартре (Франция) с использованием песочного хронометра.
Частотные упоминания песочных часов начинаются примерно с XIV века. Большинство их - об употреблении часов на кораблях, где применять или огонь как измерители времени просто невозможно. Движение судна не влияет на движение песка между двух сосудов, как не влияет и изменение температуры, потому песочные часы - у моряков: склянки - показывали более точное время в любых условиях.
Существовало множество моделей песочных часов - огромных и крошечных, служивших для разных хозяйственных нужд: от свершения церковной службы до измерения времени, нужного для приготовления выпечки.
Применение песочных часов пошло на спад после 1500 года, когда начинают активно использовать часы механические.
Сведения по этому вопросу противоречивы. Но большинство учёных склоняется к тому, что первыми создали механические часы в 725 году н. э. китайские мастера Лян Линцзань и И Син, жившие в правление династии Тан.
Они использовали в часах жидкостный анкерный (спусковой) механизм. Их изобретение усовершенствовали мастера Чжан Сисунь и Су Сун империи Сун (конец Х – начало XI века).
Однако позже в Китае технология пришла в упадок, зато была освоена арабами. По всей видимости, именно от них жидкостный (ртутный) анкерный механизм стал известен европейцам, которые с XII века начинают устанавливать башенные часы с водяным/ртутным спусковым механизмом.
Следующим часовым механизмом становятся грузы на цепях: колёсную передачу приводит в движение цепь, а регулирует шпиндельный ход и балансир фолио в форме коромысла с двигающимися гирями. Механизм был весьма неточен.
В XV веке появляются устройства с пружинным ходом, что позволяет сделать часы маленькими и использовать не только на башнях, но и в домах, носить в кармане и даже на руке.
Точных данных об изобретении нет. Одни источники называют 1504 год и жителя Нюрнберга Питера Генлейна. Другие связывают появление наручных часов с именем Блеза Паскаля, который просто привязал карманные часы на запястье с помощью тонкой верёвки.
Появление их относят и к 1571 году, когда граф Лестер подарил королеве Елизавете I браслет с часами. С той поры наручные часы стали аксессуаром женским, а у английских мужчин вошло в ход высказывание, что лучше уж носить юбку, чем часы на руке.
Есть и ещё одна дата - 1790 год. Считается, что именно тогда швейцарская фирма «Жаке Дроз и Лешо» выпустила первой наручные часы.
Кажется, всё, что связано с часами, каким-то таинственным образом скрывается не то временем, не то историей. Это справедливо и для электронных часов, на изобретение которых сразу несколько претендентов.
Самой же вероятной кажется «болгарская версия». В 1944 году болгарин Петыр Димитров Петров уезжает на обучение в Германию, а в 1951 году - в Торонто. Талантливый инженер становится участником программ НАСА, а в 1969 году, используя свои знания космических технологий, создаёт начинку для первых электронных часов «Пульсар».
Часы выпускает Hamilton Watch Company, а авторитетнейший часовой эксперт Г. Фрайд называет их появление «самым значительным рывком вперёд с того времени, как в 1675 году изобретена волосковая часовая пружина».
