На протяжении большей части истории человечества точное измерение времени просто не имело большого значения. Если не считать того факта, что тысячи лет назад не было никакого способа вести точное время, в этом просто не было необходимости. Ранние культуры, основанные на земледелии, работали до тех пор, пока светило солнце, и останавливались, когда стемнело. Только по мере того, как Человечество стало отдаляться от чисто аграрного общества, люди стали искать способ более точно отмечать течение времени, чем просто делить каждый день на «день» и «ночь».
Самым ранним известным устройством для разбиения дня на более мелкие отрезки времени были солнечные часы, которые были изобретены по крайней мере в 1500 г. до н.э. будет навсегда потерян для истории, осознавая, что можно воткнуть вертикально палку в землю и, отметив, где падает тень, разделить дневной свет на дискретные интервалы. Со временем эти интервалы стали называть «часами», где каждый час составлял 1/12 часть времени, когда солнце светит каждый день. Солнечные часы были замечательной идеей, позволившей упорядоченно развиваться древнегреческой и римской цивилизациям. Отличительной особенностью солнечных часов было то, что они были очень портативными. Однако у него были некоторые очень основные недостатки. Прежде всего, это работало только тогда, когда действительно светило солнце. Ночью это не было проблемой, так как в темноте никто не работал. Но это было серьезной проблемой в пасмурные дни. Однако даже когда ярко светило солнце, продолжительность дня меняется в течение года, а это означает, что продолжительность «часа» также варьировалась на целых 30 минут от летнего солнцестояния до зимнего солнцестояния.
Из-за ограничений солнечных часов люди искали другие способы измерения течения времени, не завися от солнца. Одной из первых попыток, ставших очень популярными, были водяные часы [также называемые клепсидрами], изобретенные где-то около 1000 г. до н.э. Можно отметить течение времени, отметив, сколько воды вытекло через отверстие в дне специально отмеченного сосуда. Водяные часы были гораздо точнее солнечных часов, поскольку на скорость течения не влияло ни время суток, ни время года, и не имело значения, светит солнце или нет. Однако они не были лишены собственных серьезных недостатков.
Хотя может показаться, что вода капает с постоянной фиксированной скоростью, на самом деле, чем больше воды в сосуде, тем быстрее она вытекает из-за давления, создаваемого весом воды. Древние египтяне решили эту проблему, используя сосуды с наклонными стенками, чтобы уравнять давление воды по мере уменьшения количества воды. Другие проблемы, однако, включали тот факт, что отверстие, через которое капала вода, имело тенденцию со временем увеличиваться, тем самым позволяя большему количеству воды проходить быстрее, и тот факт, что выпускное отверстие также имело неприятную тенденцию к засорению. И, не дай Бог, станет достаточно холодно, чтобы вода действительно замерзла! Водяные часы по самой своей природе тоже не были особенно портативными.
Что ж, людям не потребовалось много времени, чтобы понять, что вода — не единственное, что течет с постоянной скоростью, а затем появились песочные часы, изобретенные примерно в 8 веке нашей эры. Основная причина, по которой они не были изобретены раньше. вероятно, просто потому, что до этого никто не умел достаточно хорошо выдувать стекло. В песочных часах используется песок, перетекающий из одного стеклянного сосуда в другой через крошечное отверстие, соединяющее их, и на прохождение песка особо не влияют вещи, которые вызвали проблемы с водяными часами и солнечными часами перед ними. Однако большие песочные часы были непрактичны, и отсчет времени в течение длительного периода обычно означал переворачивание стакана снова и снова в течение дня. По сути, это был отличный таймер, но паршивый хронометрист.
И примерно так обстояли дела до 1300-х годов, когда группа монахов в Европе решила, что им действительно нужен лучший способ определить, когда пора молиться. Дело в том, что жизнь монаха вращалась вокруг установленного расписания молитв: одна на рассвете, одна на восходе солнца, одна в середине утра, одна в полдень, одна в полдень, одна на закате и одна с наступлением темноты. Таким образом, знание точного времени стало больше, чем просто тонкостью — это стало религиозным императивом! И в результате эти монахи изобрели первые известные механические часы. Между прочим, слово «часы» происходит от голландского слова «колокол», поскольку у этих первых механических часов не было стрелок, и они были предназначены просто для того, чтобы отбивать часы.
В дополнение к механизму боя колокола к этим ранним часам предъявлялись еще два важных требования. Первым был источник энергии, и это обеспечивалось грузом, прикрепленным к веревке или цепи. Вес переносился или притягивался к верхней части часов, а гравитация делала все остальное. Вторым был какой-то способ заставить вес падать в медленном, размеренном темпе, вместо того, чтобы резко падать, как, скажем, свинцовая гиря. И это обеспечивалось прекрасным и
гениальное изобретение, названное спусковым механизмом. Проще говоря, спусковой механизм — это устройство, которое через равные промежутки времени прерывает путь падающего груза, заставляя его падать понемногу, а не сразу. Это буквально то, что заставляет часы «тикать», поскольку спусковой механизм движется вперед и назад, попеременно задействуя и отпуская шестерни, прикрепленные к грузу, издавая очень характерный звук.
Эти самые ранние часы, хотя и являлись технологическим чудом, не были особенно точными. Кроме того, хотя они позволяли делить час на более мелкие части [отсюда и наше слово «минута» для первого малого деления часа], они не могли разбить час на еще одно, или «второе», маленькое деление [и да, отсюда и это слово]. Этому пришлось ждать, пока довольно блестящий молодой человек по имени Галилео Галилей не открыл принцип работы маятника примерно в 1583 году. Говоря в общих чертах, он заметил, что независимо от того, насколько широко раскачивался тот или иной маятник, всегда требовалось одинаковое количество времени, чтобы вернуться назад и вернуться в исходное положение. вперед. Фактически он обнаружил, что время, необходимое маятнику для возврата, определяется длиной самого маятника, а не шириной колебания. И, прикрепив точно измеренный маятник к спусковому механизму часов, часовщики смогли производить часы с точностью до секунд в день, а не минут. Не имело значения, какая сила была приложена к маятнику, поскольку сила влияла только на ширину качания, а не на длину самого маятника.
Так что теперь у нас были часы, которые хорошо работали независимо от времени суток и сезона и были очень точными в течение длительного периода времени. К сожалению, они по-прежнему не были особенно портативными из-за того, что вес не падал регулярно, а маятник не мог работать правильно, если они подвергались внешнему движению. И здесь на сцену выходят карманные часы.
Ключевым изобретением, позволившим часам стать портативными [а что такое часы, как не портативные часы?], была пружина. На самом деле, использование пружин, вероятно, является вторым по важности часовым изобретением после изобретения спуска. Первым шагом в создании портативных часов была замена тяжелых грузов, используемых для их питания, чем-то, что могло бы оказывать постоянную силу независимо от положения, в котором часы удерживались. И было обнаружено, что туго свернутая полоса металла под высоким напряжением оказывает более или менее постоянную силу при разматывании, что сделало ее идеальной для работы. Конечно, часовщикам не потребовалось много времени, чтобы заметить, что по мере раскручивания пружина оказывала все меньшее и меньшее усилие, но они придумали ряд довольно остроумных приемов.
способы решения проблемы, включая такие устройства, как «stackfreed» и «fusee».
Вторым шагом к тому, чтобы сделать часы по-настоящему портативными, стала замена маятника, который заставлял часы тикать в точные временные интервалы. Ранние «портативные часы» использовали устройство, называемое «фолиот», которое состояло из двух очень маленьких грузов, подвешенных к концам вращающегося балансира, но они не были ни особенно точными, ни по-настоящему портативными. Однако снова на помощь пришла недавно открытая концепция пружины. Было установлено, что очень тонкая катушка проволоки [названная «волосяной пружиной» из-за своей тонкости] может быть прикреплена непосредственно к балансовому колесу, и что когда усилие от основной пружины передается на спусковой механизм, прикрепленная волосковая пружина скручивается. и раскручивать в очень равномерном темпе, тем самым заставляя спусковой механизм зацепляться и освобождаться в требуемые точные интервалы времени. И, по большей части, это верно независимо от того, как держат часы, обеспечивая настоящую портативность.
Различие между этими первыми ранними портативными часами и первыми настоящими карманными часами размыто. Хотя часы с пружинным приводом, возможно, были разработаны еще в 1400-х годах, часы с пружинной регулировкой не появлялись до середины 1600-х годов, и вскоре после этого они стали достаточно маленькими, чтобы их можно было носить на талии или в кармане. . И вскоре каждый, кто мог себе это позволить, был замечен с новомодным изобретением, ставшим модным, — карманными часами.
