Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени - Джеймс Берк

Оставался только один способ разрешить спор (а заодно и проблему с картами) — требовалось установить, какому расстоянию соответствует градус на экваторе и градус на дальнем севере. В 1736 году французский ученый ла Кондамин отравился в Перу, а годом позже группа во главе с Мопертюи отбыла в Лапландию. Методика Мопертюи состояла в следующем: высчитав с максимальной точностью местоположение по звездам в первом пункте в определенное время суток, он двигался на север до тех пор, пока положение одной из звезд в это время суток не менялось на градус, и замерял пройденное расстояние.

Задача только кажется простой, на практике же процесс был сопряжен с массой трудностей, и прежде всего была необходима высочайшая точность измерений. Перед экспедицией он отправился в Лондон (технологическую Мекку того времени) и приобрел трехметровый телескоп с высокоточным микрометровым винтом и тончайшей визирной сеткой из серебряных нитей. Чтобы компенсировать перепады температур во время путешествия, телескоп был установлен на пружинное основание. Еще Мопертюи обзавелся маятниковыми часами самой последней модели.

С помощью этого инструментария Мопертюи установил, что один градус в Лапландии длиннее одного градуса во Франции, а вернувшаяся в 1738 году перуанская экспедиция поведала, что на экваторе градус и того короче. Англичане оказались правы. Пришло время чертить новые карты.

У англичан был еще один повод для радости: приборы, которые сослужили в Лапландии такую хорошую службу, изготовил выдающийся мастер Джордж Грэм. Славу ему принесло усовершенствование спускового механизма маятниковых часов. Часы приводились в движение весом груза, который подвешивался на шнур или цепь. Груз медленно опускался и вращал ходовую шестерню, которую с равными промежутками времени стопорил анкерный механизм. Он представлял собой выгнутую вверх металлическую дугу с двумя зубцами (они называются палетами) с каждой стороны шестерни. К этой дуге и крепился маятник. С каждым колебанием маятника одна из палет по очереди входила в зацепление с шестерней, а вторая отклонялась. В тот момент цикла маятника, когда зубчатое колесо шестерни было свободно, оно проворачивалось под действием груза. Когда маятник отклонялся в обратную сторону, в зацепление входила вторая палета, а первая высвобождалась.

Для поборников точности измерений большую проблему представлял тот факт, что маятник мог иногда колебаться неравномерно. Когда это случалось, анкерный спусковой механизм давал сбои, что приводило к отставанию часов. Это было совершенно неприемлемо для астрономических наблюдений, где даже незначительная погрешность во времени означала ошибку в расчетах.

Этот недостаток анкерного механизма Грэм и устранил. Все, что он сделал, — добился того, чтобы во время неравномерных колебаний маятника палеты не задерживали равномерного хода шестерни. Нововведение называлось «ход с покоем». Суть его была в форме палет. Когда шестерня проворачивалась, ее зубец упирался в плоскую поверхность палеты и колесо фиксировалось. При очередном колебании маятника вторая, изогнутая, поверхность с другой стороны палеты подталкивала зубец шестерни. Таким образом шестерня надежно фиксировалась. Стрелки часов двигались равномерно с постоянной скоростью, что делало их намного более точным механизмом и весьма помогло Мопертюи в его работе.

Усовершенствованный часовой механизм повлиял на отношение к точному времени во всех сферах жизни, которое в том числе сказалось на управлении городским хозяйством и органах власти в быстрорастущих промышленных городах XIX века. В новых зданиях ратуш и муниципалитетов часто устраивались башни с часами. Это породило новую проблему. В механизме скапливался помет летучих мышей, смазка, сдобренная пылью и грязью, на стрелках часов собирался снег и намерзала наледь. Все это мешало исправной работе шестерен, палет и маятника и, естественно, сказывалось на точности хода.

Проблема приобрела государственную важность во время строительства часовой башни британского парламента. Сама башня еще не была завершена, а часовой механизм уже объявили самым совершенным и точным в Британии (и, естественно, во всем мире). Механизм доработал юрист Эдмунд Беккет Денисон (позже получивший титул лорда Гримшоу). Он избавился от жесткого скрепления маятника и палет. В конструкции Денисона маятник в своем возвратно-поступательном движении поочередно толкал два рычага с независимо поворачивающейся палетой на каждом. Когда рычаг отклонялся, палета высвобождала один из трех зубцов пусковой шестерни, шестерня под весом груза проворачивалась до тех пор, пока другой ее зубец не упирался во вторую палету. При движении маятника в обратном направлении таким же образом отклонялась и вторая палета. Механизм действовал безотказно, поскольку, когда маятник отклонялся от рычага, палета под действием силы тяжести возвращалась в исходное положение, где стопорила шестерню на следующем цикле.

Благодаря изобретению Денисона часовой механизм Биг-Бена идет настолько точно, что его сигналы, которые сейчас передаются по радио и телевидению, стали своего рода эталоном времени и неотъемлемым элементом британской культуры. Звон Биг-Бена так же ненавязчиво вошел в быт британцев, как и прозрачная пластиковая пленка, с которой мы начали это путешествие.

Часы были одним из первых механизмов в истории человечества, которые собирались из взаимозаменяемых деталей. В XIX столетии американские часовщики учились на опыте оружейников…

В современных новостях частенько появляется сюжет: самолет на взлетно-посадочной полосе, полный напуганных и измученных пассажиров, террорист, приставивший пистолет к голове пилота, над летным полем кружат вертолеты со снайперами, которые стараются улучить момент и застрелить преступника, и кареты скорой помощи, готовые принять раненых пассажиров. По злой иронии судьбы все элементы этой трагедии — оружие, летательный аппарат и медицинские технологии — в паутине перемен тесно взаимосвязаны и каждый из этих элементов обязан своим существованием другому.

Как бы ни закончилась операция — мирно или с применением силы, — на борту кареты скорой помощи есть все современные средства оказания первой помощи раненым или умирающим. В арсенале медиков, помимо вездесущих антибиотиков и других обязательных препаратов, всегда есть ингаляционный анестетик — газ, который впервые был применен французским физиологом Полем Бэром. Он жил в Париже и в начале своей трудовой деятельности ставил опыты на хвостовых тканях крыс. Затем Бэр приобрел известность благодаря своим исследованиям чувствительных растений. Он, в частности, пытался устроить «анестезию» мимозе, чтобы понять, почему она сворачивается при касании. Выяснилось, что этот процесс вызван сокращением объема клеток листовой подушечки и оберегает листья от механического давления.

Бэр вообще очень интересовался давлением. В 1868 году, чтобы выяснить влияние высокого и низкого давления на водолазов и альпинистов, он построил специальную стальную барокамеру и провел ряд экспериментов над своим собственным телом. Он установил, что кислород под низким давлением вызывает учащение пульса, головную боль, головокружение, потемнение в глазах, тошноту, пагубно влияет на мозговую деятельность. Под высоким же давлением кислород просто ядовит. Бэр также описал симптомы кессонной болезни, которая вызвана образованием пузырьков азота в крови водолаза при быстром подъеме с большой глубины. Однако главным открытием Бэра было то, что действие газа обусловлено не его количеством, а давлением.