Часы раздора

Часы раздора

Наш следующий герой — Христиан Гюйгенс[23] — был непосредственным преемником Галилея в науке. По словам Лагранжа, Гюйгенсу «было суждено усовершенствовать и развить важнейшие открытия Галилея».

Христиан Гюйгенс фон Цюйлихен (1629–1695), сын голландского дворянина Константина Гюйгенса, родился 14 апреля 1629 года. «Таланты, дворянство и богатство были, по-видимому, наследственными в семействе Христиана Гюйгенса», — писал один из его биографов.

Его дед был литератор и сановник, отец — тайный советник принцев Оранских, математик, поэт. Верная служба своим государям не закрепощала их талантов, и казалось, Христиану предопределена та же, для многих завидная судьба. Он учился арифметике и латыни, музыке и стихосложению. Генрих Бруно, его учитель, не мог нарадоваться своим четырнадцатилетним воспитанником: «Я признаюсь, что Христиана надо назвать чудом среди мальчиков. Он развертывает свои способности в области механики и конструкций, делает машины. Искусный мастер, он самостоятельно шлифует оптические стекла, совершенствует трубу, с помощью которой позднее совершит свои астрономические открытия»^[24].

Окончив университет, Гюйгенс становится украшением свиты графа Нассауского. Он сознавал свои способности и стремился использовать их в полной мере. «Единственное развлечение, которое Гюйгенс позволял себе… — писал о нем один из современников, — состояло в том, что он в промежутках занимался физикой. То, что для обыкновенного человека было утомительным занятием, для Гюйгенса было развлечением». В 1663 году Гюйгенс был избран членом Лондонского королевского общества. В 1665 году, по приглашению Кольбера, он поселился в Париже и в следующем году стал членом только что организованной Парижской академии наук. Пятнадцать лет он проработал при дворе Людовика XIV, и это были пятнадцать лет блестящих математических и физических исследований. Одно из важнейших изобретений Гюйгенса — часы с маятником, появившиеся в 1656 году. На их циферблате была только одна стрелка — часовая. В этих часах гиря поворачивала колесо, и его вращение передавалось верхнему — храповидному колесу. Маятник проходил между зубьями вилки, и при каждом качании вилка заставляла поворачивать то вправо, то влево стержень с двумя пластинками. Эти пластинки были расположены так, что поочередно упирались то в один, то в другой зубец храповидного колеса.

Гюйгенс запатентовал свое изобретение 16 июля 1657 года и описал его в небольшом сочинении, опубликованном в 1658 году. Он писал о своих часах французскому королю Людовику XIV: «Мои автоматы, поставленные в ваших апартаментах, не только поражают вас всякий день правильным указанием времени, но они годны, как я надеялся с самого начала, для определения на море долготы места»^[25]. Задачей создания и совершенствования часов, прежде всего маятниковых, Христиан Гюйгенс занимался почти сорок лет: с 1656 по 1693 год. Немецкий физик А. Зоммерфельд назвал Гюйгенса «гениальнейшим часовым мастером всех времен»^[26]. Часы Гюйгенса реально работали и обеспечивали превосходную для его времени точность хода. Вскоре они получили широчайшее распространение по всему миру.

Вот изобрел Гюйгенс в 1657 году точные маятниковые часы, дал их теорию, опубликовал все это и получил патент. Казалось бы, радуйся. Но оказалось, что ранее в этой области работал Галилей. В письме от 1636 года голландскому адмиралу Галилей предлагал соединить маятник со счетчиком колебаний. Вдохновившись экспериментально установленным им почти полным равенством периодов колебаний тяжелых маятников при малых амплитудах, в 1641 году он разработал проект маятниковых часов с вполне работоспособным спусковым регулятором, содержащим ходовое колесо и спусковую вилку с палетами. Первые образцы таких часов были изготовлены уже после смерти Галилея его сыном Винченцо, а одна из их моделей дожила до наших дней и находится в Лондонском национальном музее науки.

Свято чтивший память учителя, Вивиани[27] был глубоко уязвлен, когда спустя шестнадцать лет после смерти Галилея ему попалась в руки небольшая книжка, изданная в Голландии: «Трактат о часах». Ее автор Гюйгенс называл изобретателем маятниковых часов не Галилея, а себя. Вивиани попросил герцога Тосканского сообщить королевскому куратору астрономии во Франции, где тогда работал Гюйгенс, о том, что идея измерения времени с помощью маятника появилась у Галилея чуть ли не сто лет назад, и приложил общий чертеж таких часов, над которыми Галилей начал работать за год до смерти, в 1642 году, и которые, увы, не успел завершить и сын Галилея аж за десять лет. Роль посредника в этом щекотливом деле взял на себя принц Леопольд Медичи.

Письмо принца стало для Гюйгенса громом с ясного неба^[28]. Его обвиняли в плагиате! Как доказать, что он даже не подозревал о намерении глубоко уважаемого им Галилея построить подобные часы? Но Гюйгенс, к счастью, был знаменит. Математик, астроном, оптик, в свои 29 лет он уже признан ученым миром Голландии, Франции, Англии. Его допустили к секретным архивам Нидерландов, дали прочитать переписку с Галилеем. В ней говорится не о часах, а об открытом итальянским ученым способе определения долготы по спутникам Юпитера, хорошо видным в галилеевский телескоп. Второе, не менее важное обстоятельство: механизм Галилея совсем не был похож на механизм, изобретенный Гюйгенсом. Дело в том, что изобретение точного, надежного и простого счетчика колебаний маятника потребовало сложного геометрического анализа, приведшего к вычислению необходимой кривой — циклоиды. Это мог сделать и сделал только Гюйгенс. Гюйгенс владел методами математических исследований, создал первую теорию маятника и маятниковых часов и методы их расчета, а их изложение в его книге «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium») стало на долгие годы основой осознанного подхода к их проектированию и совершенствованию.

Все это молодой голландец изложил в вежливом ответе принцу Медичи. В конце приписал, что считает для себя большой честью решить задачу создания маятниковых часов, с которой не справился великий Галилей, но безоговорочно признает первенство Галилея в открытии свойств маятника^[29]. Гюйгенс, безусловно, не знал о первых маятниковых часах Галилея, во всяком случае, до 1660 года, когда его впервые ознакомили с чертежами этих часов. Поэтому его справедливо считают автором независимого изобретения.

Гюйгенсу принадлежит и приоритет первого применения в часах колебательной системы баланс — спираль (в 1675 году), не оцененный в то время по достоинству, ибо точность таких часов была значительно ниже, чем маятниковых. Этот механизм основан на колебаниях подпружиненного тела. В современных часах, будь то карманные или будильник, можно увидеть колесико — элемент предложенного Гюйгенсом механизма. Что крайне важно — тряска и качка на такие часы практически не влияют.

В 1674 году парижский часовщик Тюре сделал по указаниям Гюйгенса первые балансовые часы. Увы, ход таких часов сильно зависел от окружающей температуры: достаточно было температуре воздуха измениться на один градус, как часы начинали «ходить» в двадцать раз резвее маятниковых.

В Париже Гюйгенсу «привилегию» на маятниковые часы не выдали, потому что заявил претензию некий аббат Отфей (1647–1724) из Орлеана. Значительно позже, в 1722 году, он опубликовал описание хода, весьма похожего на предложенный Гюйгенсом. Попытка получить патент в Англии вызвала резкий протест Роберта Гука: оказывается, он десять лет назад говорил на лекции, что спиральная пружина может сыграть в часах роль силы тяжести, действующей на маятник. Изобретение это было сделано им в 1656–1658 годах. По указаниям Гука часовой мастер Томпсон сделал для Карла II первые часы с регулирующей пружиной.

Что было делать? Гюйгенс, устав от бесконечных обвинений, от необходимости доказывать свою честность, бросил заниматься часами. «Я предоставил свободу всем часовщикам работать над этим изобретением», — сказал он одному из друзей.

Наверное, все участники спора были бы поражены, узнай они, что за 200 лет до Гюйгенса и Галилея маятниковые часы изобрел Леонардо да Винчи. Но бумаги Леонардо были обнаружены только спустя еще три столетия.