Следующей вехой промышленной революции стал переход от использования мышечной силы людей и животных, а также кинетической энергии воды и ветра к повсеместному внедрению паровых машин. Водяные и ветряные мельницы уже не могли обеспечивать нужды быстро растущей горнорудной и металлообрабатывающей промышленности. Пытались сооружать огромные водяные колёса, но и это не спасало положения. Да и обязательная «привязка»
мануфактур к водяным мельницам на реках была крайне неудобной.
Для дальнейшего развития промышленности требовался надёжный и дешёвый источник
энергии. Им стал универсальный паровой двигатель, изобретённый и построенный Джеймсом
Уаттом (1736—1819).
О движущей силе пара люди знали с глубокой древности. Одним из первых попытался
воспользоваться этой силой французский физик Дени Папен (1647—1714). Он пришёл к идее
пароатмосферного двигателя, представлявшего собой цилиндр с поршнем, который мог
подниматься под давлением пара и опускаться при его конденсации. Однако учёный так и не
смог создать работоспособное устройство.
В 1696 г. английский инженер Томас Се'вери (1650—1715) изобрёл паровой насос для подъёма
воды. В 1707 г. насос Севери был установлен в Летнем саду в Петербурге. Английский механик
Томас Ньюкомен (1663— 1729) создал в 1705 г. паровую машину для откачки воды из шахт. В
1712 г., использовав идеи Папена и Севери, Ньюкомен построил машину, которая применялась
на шахтах Англии до середины XVIII в.
Но уже к 1765 г. Дж. Уатт сконструировал, а позже усовершенствовал паровой двигатель
принципиально нового типа. Его машина могла не только откачивать воду, но и приводить в
движение станки, корабли и экипажи. К 1784 г. создание универсального парового двигателя
было фактически завершено, и он стал основным средством получения энергии в промышленном производстве. В 1769—1770 гг. французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо (1725—1804) сконструировал паровую повозку — предшественницу автомобиля. Она до сих пор хранится в Музее искусств и ремёсел в Париже.
Американец Роберт Фултон (1765— 1815) провёл в 1807 г. построенный им колёсный пароход «Клермонт» по реке Гудзон. 25 июля 1814 г. локомотив английского изобретателя Джорджа Стефенсона (1781 — 1848) протащил по узкоколейке 30 т груза в 8 вагонах со скоростью 6,4 км/ч. В 1823 г. Стефенсон основал первый паровозостроительный завод. В 1825 г. начала действовать первая железная дорога от Стоктона до Дарлингтона, а в 1830 г. — железнодорожная линия общего пользования между промышленными центрами Ливерпулем и Манчестером. Джеймс Несмит (1808—1890) создал в 1839 г. необычайно мощный паровой
молот, совершивший настоящий переворот в металлургическом производстве. Он же
разработал несколько новых металлообрабатывающих станков.
Так начался расцвет индустрии и железных дорог — сначала в Великобритании, а затем в
других странах мира.
Джеймс Уатт похоронен там, где покоятся прославленные сыны его отечества, — в Вестминстерском аббатстве. На его памятнике начертано:
Не для того, чтобы увековечить
имя, которое будет жить, пока
процветают мирные искусства,
но чтобы показать, что
человечество воздаёт почести
тем, кому оно обязано
благодарностью, король, его
слуги, а также многочисленные
дворяне и граждане королевства
воздвигли этот памятник
Джеймсу Уатту. Его гению
удалось путём опыта
усовершенствовать паровую
машину. Благодаря этому он
умножил богатства своего
отечества, увеличил мощь
людей и поднялся до высоких
ступеней среди великих
деятелей науки, этих истинных
благодетелей человечества.

В 1922 г. индийский археолог Р. Д. Банерджи, раскапывая холмы в долине Инда, открыл руины
города, существовавшего в III—II тысячелетиях до н.э. Так из тьмы веков до нас дошли
сведения ещё об одном древнейшем очаге мировой культуры. Учёные назвали его Хараппской
цивилизацией.
Древняя Хараппская цивилизация (середина III — первая половина II тысячелетия до н.э.)
развивалась на территории, простиравшейся на 1600 км с запада на восток и на 1250 км с севера
на юг (часть современных Индии и Пакистана). Центрами её были два древних города —
Хараппа и Мохенджо-Даро.
В этом государстве ещё не знали железа, но мастера владели технологией горячей и холодной
обработки меди и бронзы; они делали металлические топоры, пилы, серпы, долота, ножи,
рыболовные крючки, предметы вооружения.
Хараппцы использовали разливы реки Инд для орошения полей, поэтому здесь процветало
земледелие. На месте древних поселений археологи обнаружили зёрна пшеницы, ячменя,
косточки фиников и семена дыни. По-видимому, для возделывания полей уже применялся плуг.
Люди умели выращивать хлопок, освоили прядение и ткачество. Скотоводы в долине Инда
разводили зебу, буйволов, овец, свиней, коз, а позднее — лошадей. Учёные считают, что тогда
же впервые приручили слонов.
О высоком мастерстве хараппских ремесленников говорят найденные фрагменты керамических
игрушек, украшений, предметов обихода (на некоторых из них есть древнейшие в Индии
надписи) и скульптурные изображения людей, животных и богов.
В древней Хараппе на площади более 2,5 км проживало около 100 тыс. жителей. Двух- и
трёхэтажные кирпичные дома занимали, вероятно, зажиточные горожане. Бедняки же обитали
за чертой города в обмазанных глиной хижинах. Улицы Хараппы достигали 10 м в ширину. Их
прокладывали строго по плану и так, чтобы они пересекались под прямым углом. Город был
оборудован водостоками, существовали хорошо налаженная система колодцев и даже
общегородская канализация. В середине II тысячелетия до н.э. хараппцы покинули свои земли.
Причины, побудившие их уйти с обжитых мест, до сих пор остаются загадкой.

Великие изобретения и открытия никогда не принадлежат одному человеку, даже если их автор хорошо известен. Они всегда — конечный результат усилий многих талантливых людей, и немало их остаётся безвестными. История же называет автором изобретения того, кому посчастливилось первым завершить общую работу. Так обстоит дело с механическим суппортом и организацией станочной линии, идеи которых приходили в голову не одному Генри Модели. Так получилось и с идеей конвейера, очень важной для истории индустриализации и современного массового производства техники. Обычно это достижение технологии и организации труда связывают с именем американского промышленника Генри Форда (1863— 1947). И вполне заслуженно: Форд первым организовал конвейерное производство столь сложной машины, как автомобиль. Но историки знают: главный секрет технологии массового производства — полное сходство всех однотипных образцов выпускаемой продукции, их взаимозаменяемость. Понял это и первым применил в массовом производстве американский предприниматель Эли Уитни (1765-1825).
...В конце XVIII в. армия США готовилась к войне, которая могла вспыхнуть в самое ближайшее время. Возникла острая нужда в стрелковом оружии. Государственный заказ на изготовление большой партии мушкетов сулил огромные барыши. Но никто из заводчиков не брался за его исполнение, потому что днём с огнём нельзя было найти достаточное количество квалифицированных мастеров. Мушкеты в те годы делались штучно: один мастер выполнял с начала до конца все операции — сам изготовлял все детали, а затем собирал из них оружие. И хотя он старался, чтобы ружья получались одинаковыми, они, конечно, оказывались чуть-чуть разными. Ни спусковой механизм, ни ствол одного мушкета не подходили к другому. Каждая деталь подгонялась по месту. Казалось, иначе и быть не может.
И всё же нашёлся человек, рискнувший взяться за дело. Он нанял рабочих, умевших выполнять отдельные простые операции. Например, вытачивать оси для спускового механизма. Или делать ложе. Или ещё какую-нибудь деталь. Но как собрать ружьё из деталей, вышедших из рук разных рабочих? Как добиться, чтобы детали перестали быть штучными (пригодными только для одного ружья) и подходили без подгонки? Эли Уитни — так звали этого человека — решил задачу. Он изготовил шаблоны — образцы, в точном соответствии с которыми рабочий делал порученную ему деталь. Теперь все детали одного назначения, изготовленные разными людьми, стали похожи друг на друга как две капли воды. Теперь за смену выпускали гораздо больше мушкетов, чем если бы каждый рабочий делал целиком всё ружьё. Последний в технологической цепочке рабочий-сборщик ставил детали в мушкет — просто брал их из ящиков.
В 1801 г. Уитни успешно применил новую организацию производства при изготовлении крупной партии мушкетов. Он не придумал новое ружьё, не сконструировал новое техническое устройство. Его «секрет» — новый технологический процесс, открывший дорогу массовому производству сложной техники. Уитни принадлежат и другие изобретения, но именно это прославило его имя.
Идеей Уитни воспользовался Генри Форд, когда решил поставить на поток производство дешёвого «народного автомобиля». Кроме того, он соединил рабочие места движущейся лентой — конвейером. На первых шагах сборочный конвейер нёс на себе только шасси — основу будущего автомобиля. По мере передвижения шасси «обрастало» всё новыми деталями, которые устанавливали рабочие: кто — коробку скоростей, кто — двигатель, кто — колёса или фары. В конце пути на конвейере стоял уже полностью готовый автомобиль. По такому принципу и сегодня работают конвейеры на всех предприятиях мира.
После появления конвейера стал возможен массовый выпуск самой сложной техники. И все её экземпляры были идентичны. Затраты труда на производство каждого отдельного экземпляра снизились. Но в конвейерном производстве есть и свои проблемы. Монотонный ритм, бесконечное повторение одних и тех же движений выматывают рабочего. Человек начинает чувствовать себя придатком машины, живым роботом. Чтобы избежать утомительного однообразия, рабочих время от времени переводят с одной операции на другую. На заводах создают специальные комнаты психологической разгрузки. Но окончательно проблема не решена и по сей день.

Генри Модели (1771 — 1831) всегда считал себя добропорядочным верноподданным Его
Величества Короля и никогда не имел ничего общего с бунтовщиками. Больше всего на свете
Модели гордился тем, что стал мастером задолго до окончания установленного ещё в Средние
века обязательного семилетнего срока ученичества. Наверное, он очень удивился бы, узнав, что
его имя войдёт в историю революции, пусть даже и технической.
Мастера-механики, признавшие молодого Модели равным себе, не ошиблись.
Два его знаменитых изобретения помогли перейти от ремесленного, в основном ручного, труда к изготовлению машин машинами. Первое из них, так называемый механический суппорт, — устройство для очень жёсткого и в то же время подвижного крепления резца, которым обрабатывают металлические заготовки на станке. Создав суппорт, Модели совершил переворот в токарном мастерстве. До этого резец, острая кромка которого снимает слой материала с быстро вращающейся заготовки, токарь держал в руках, опираясь на специальные подставки, или упоры. При такой технологии добиться высокой точности обработки просто невозможно. Особенно трудно изготовить детали строго правильной круглой формы.
Джеймс Уатт долго не мог улучшить свой универсальный паровой двигатель: не было станка, чтобы с необходимой точностью изготовить главные детали — цилиндр и поршень. Сохранилось письмо великого изобретателя, в котором он с восторгом сообщал другу: «Наконец-то удалось подогнать поршень и цилиндр друг к другу так, что в зазор между ними еле-еле проходит шестипенсовая монета!». Подобная точность в наши дни, когда детали обрабатываются в заводских цехах с точностью до тысячных долей миллиметра, вызывает улыбку. Но в те времена она считалась большим достижением. Очень трудно было изготовить на старых станках болты и гайки к ним. Попробуйте-ка, держа резец в руках, нарезать на металлическом стержне точную винтовую резьбу!
Генри Модели решил эту проблему. Токарь получил возможность, вращая рукоятки суппорта, перемещать резец по вертикали и по горизонтали с недостижимой ранее точностью, по мере надобности подавать его вперёд и отводить назад практически на любое, даже очень маленькое, расстояние. Впервые в истории обработки материалов механическое устройство заменило руку человека.
Второе великое изобретение механик сделал, выполняя заказ сэра Сэмюэла Бентама — генерал-инспектора заводов Британского королевского военно-морского флота. Это были годы, когда Англия стала «владычицей морей». Парусные военные корабли и торговые суда под флагом Великобритании появлялись в самых отдалённых уголках морей и океанов. А на карабельных верфях закладывали всё новые и новые барки и бриги, шхуны и фрегаты. Но плавающим и вновь строящимся кораблям необходимы мачты, паруса, такелаж. И блоки для канатов — тысячи, десятки тысяч блоков, без которых нельзя поднимать и опускать паруса, управлять ими. Нужно было придумать способ, как изготовлять блоки быстро, выпускать их крупными партиями и высокого качества. То, что сделал Модели, до сих пор вызывает восхищение.
А сделал он первую в истории станочную линию для производства корабельных блоков. В 1807 г. заработали 43 дерево- и металлообрабатывающих станка, выстроенные в одну технологическую цепочку. Рабочий на каждом станке выполнял только одну простую операцию, а значит, не терял времени на переналадку оборудования. Получилась целая система машин, поочерёдно делавших всё, что нужно, — от распиливания стволов деревьев особо твёрдых пород, например железного дерева, до обтачивания бронзовых подшипников и нарезания резьбы на соединительных болтах. Готовые блоки выходили из цеха потоком, поэтому новый способ производства большого количества однотипной продукции назвали поточным.
Сэр Бентам остался доволен: проблема была решена. Но и он не предполагал, что станки Модели войдут в историю техники как самые первые машины, изготовленные с помощью других машин, стоявших в мастерской изобретателя. Машины, сделанные машинами! Система блочных машин Модели пережила своего создателя. Мастер умер в 1831 г., а его станочная линия работала без переделки до начала XX в. Бесспорно, факт удивительный. Но важнее то, что именно тогда, в начале XIX в., возникло машиностроение — новая отрасль промышленности, быстро ставшая главной.

В 1562 г. от причалов доброй старой Англии отошёл парусный корабль, направлявшийся с грузом тканей, изделий из металла и стекла к побережью Африки. Обычный торговый рейс? Нет, то была первая английская экспедиция за рабами. Путь парусника — сначала к Африке, затем через Атлантический океан к Америке, а там, уже без захода в Африку, обратно к родным берегам — на протяжении 250 лет повторили тысячи судов. Проложим на карте маршрут. Получим треугольник. Первая его вершина — пункт отправления корабля. Вторая — остановка у африканского побережья. Здесь груз — ткани, бусы и мушкеты — обменивался на живой товар: один мушкет — один негр-невольник. Закованных в цепи людей загоняли в опустевшие трюмы, и штурман, благословясь, прокладывал курс туда, где прибытия судна уже с нетерпением ждали американские плантаторы.
На невольничьих рынках рабов сбывали легко: спрос всегда превышал предложение, рабочей силы на плантациях не хватало. На корабль грузили бочки с крепчайшим ромом, а главное — кипы хлопка, долгожданное сырьё для текстильных фабрик в английских городах. Капитан командовал: «Отдать швартовы! — и судно вновь бороздило океан, но теперь шло к родному порту. Там и замыкался зловещий треугольник. Путь домой был особенно приятен: не торопясь подсчитывали прибыль, думали, как расширить дело, каких компаньонов пригласить... Недаром маршрут назвали «золотым треугольником». Прибыль работорговцев достигала 300 %. К середине XVIII в. в Англии уже не оставалось купца или города, так или иначе, не вовлечённого в колониальную торговлю. В 1788 г. в Африку из Манчестера вывезли товаров на 200 тыс. фунтов стерлингов, а из Бирмингема—до 100—150 тыс. ружей. Через портовый Ливерпуль в 1795 г. проходило 5/8 английской и 3/7 всей европейской торговли рабами. Этот страшный и постыдный многовековой период истории имел важное значение для начала индустриализации — быстрого развития крупного машинного производства. Не случайно первые изобретения, давшие толчок технической революции, сделаны именно в текстильном производстве Англии. К концу XVIII столетия выпуск тканей из дешёвого хлопка, привозившегося с Американского континента, стал массовым. Тогда же наступил небывалый расцвет горнорудной, металлургической и металлообрабатывающей промышленности.

О том, что воду в водяном насосе не поднять выше определённой высоты, знали ещё со времён поздней античности, хотя объяснения этому факту не существовало. Было также неясно, что образуется над водой. Пустота? Но, согласно принципам аристотелевой физики, это невозможно: «природа боится пустоты». Воздух? Непонятно, откуда ему там взяться. В XVII в. к учению Аристотеля стали относиться критически. Ещё в 90-х гг. XVI в. Галилей в своём раннем сочинении по механике «О движении» оспорил утверждение Аристотеля, что пустота невозможна. Она возможна, утверждал Галилей, но стремится исчезнуть и потому обладает определённой силой, — силой пустоты, которая и удерживает столб жидкости в насосе. В 1630 г. генуэзский чиновник и естествоиспытатель-любитель Джамбаттиста Бальяни предложил другое объяснение. Да, утверждал он, над водой образуется вакуум, но жидкость в насосе удерживается не им, а силой атмосферного давления.
Таким образом, имелось, по меньшей мере, три различные точки зрения на то, что же происходит в водяном насосе над поверхностью воды. Последователи Аристотеля (в основном учёные-иезуиты) отрицали существование вакуума. Кто-то из естествоиспытателей поддерживал точку зрения Галилея, на которой он продолжал настаивать; кто-то разделял теорию Бальяни. По традиции спор разрешили экспериментом. Провели его в Риме, вероятнее всего, в 1641 г., когда Галилей был ещё жив, под покровительством Бенедетто Кастелли — одного из самых влиятельных учёных того времени, ученика Галилея. В эксперименте участвовал ещё один ученик Галилея — Винченцо Вивиани. Обо всём происходившем подробно рассказал в 1644 г. Эванджелиста Торричелли (1608— 1647) — бывший, очевидно, автором постановки опыта — в письме к Микеланджело Риччи.
Опыт заключался в том, что заполненную ртутью и запаянную с одного конца трубку опускали в сосуд с ртутью. Подобно воде, ртуть частично выливалась в сосуд, и так же, как в водяном насосе, над её поверхностью возникала пустота. При этом было отмечено, что отношение высоты, на которую поднимается в трубке ртуть, к высоте, на которую поднимается вода, равно отношению плотности воды к плотности ртути и не зависит ни от формы трубки, ни от объёма пустого пространства над поверхностью ртути.
С целью доказать, что над поверхностью ртути действительно образуется пустота, экспериментаторы поместили туда небольшой колокольчик (который приводили в действие магнитом) — его звон был еле слышен.
Нельзя сказать, чтобы результаты опыта убедили всех. Но эксперимент повторяли неоднократно на протяжении всего XVII столетия, и мало-помалу представления о возможности пустоты и об атмосферном давлении овладели умами и стали общепризнанными. «Мы погружены на дно безбрежного моря воздушной стихии, — писал Торричелли, — которая, как известно из неоспоримых опытов, имеет вес».
Об эксперименте узнал знаменитый французский математик, философ и естествоиспытатель, тогда ещё
двадцатилетний юноша, Блез Паскаль (1623—1662), разделявший теорию «боязни пустоты». Он начал с опытов с различными жидкостями, думая, что результаты, полученные Торричелли, могут быть связаны с особыми свойствами ртути. Однако постепенно молодой учёный пришёл к выводу, что объяснение Торричелли верно. Но в таком случае, решил он, высота подъёма ртути в трубке должна уменьшаться при подъёме на высокую гору по той же причине, по которой давление под водой увеличивается по мере погружения. Соответствующий опыт провёл Флорен Перье, родственник Паскаля, 19 декабря 1648 г. на горе Пюи-де-Дом. Разница в уровнях на вершине горы и у её подножия превзошла все ожидания — она оказалась равна 84 мм. Окрылённый успехом, Паскаль сам повторил эксперимент в Париже—в знаменитом соборе Нотр-Дам, а затем на башне Сен-Жак и на длинной лестнице одного частного дома. Значение полученных результатов (Паскаль опубликовал их практически немедленно в том же, 1648 г.) трудно переоценить: правильность теории атмосферного давления решительно подтвердилась. Появилась новая единица измерения — миллиметр ртутного столба, — которой пользуются и по сей день (в международной системе единиц СИ единица давления названа «паскаль» — Па
— в честь знаменитого француза). Получили первую оценку массы земной атмосферы. Ну и, наконец, был предложен прибор, с помощью которого атмосферное давление можно измерять,
— ртутный барометр (наблюдательный Паскаль сразу заметил, что тот же прибор пригоден и для определения высоты).
Благодаря впечатляющим успехам наука к концу XVII столетия приобрела огромный авторитет в обществе. Новейшие открытия и изобретения стали интенсивно внедряться в хозяйственную жизнь, в создание новых образцов техники. В результате начались глубокие преобразования в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, коренным образом изменившие экономический уклад общества. Историки назвали этот процесс промышленной революцией.

Микроскоп (от греч. «микро'с» — «малый» и «скопе'о» — «смотрю») — это оптический инструмент, позволяющий получать сильно увеличенное изображение весьма малых объектов. Микроскопы делят на простые, т. е. состоящие из одной линзы, и сложные — из двух и более. Простые микроскопы называют также лупами. Первые сложные микроскопы были изготовлены, по-видимому, ещё в конце XVI в. — возможно, Захарием Янсеном, возможно, кем-то другим. Иезуит Кристофер Шейнер в своей книге о солнечных пятнах с восторгом рассказывает о мухе величиной со слона и блохе размером с верблюда, которых он наблюдал в микроскоп собственного изготовления. Практического применения эти приборы долго не находили, и в научной литературе XVII в. о них почти не упоминается.
Славу микроскопу принесли работы голландского учёного Антони ван Левенгука (1632—1723), открывшего и изучавшего с его помощью новый мир — мир микроорганизмов. Левенгук не пользовался сложными оптическими инструментами, не умея их делать, но зато достиг непревзойдённых результатов в шлифовке крошечных линз для простых микроскопов. Некоторые его приборы позволяли получить увеличение в 300 раз. Левенгуку приходилось направлять дополнительное освещение на рассматриваемый объект, что представляло сложную техническую задачу. Как он это делал, до сих пор неизвестно. За свою жизнь учёный изготовил более 400 микроскопов.
Помимо микрофлоры, обнаруженной в дождевой воде, воде из прудов и колодцев, в слюне людей и животных, Левенгук изучал строение клеток растений и челюстей насекомых, дал первое описание красных кровяных телец. С 1673 г. до конца жизни учёный сообщал о своих исследованиях Лондонскому королевскому обществу, членом которого был избран в 1680 г. Там многие пытались повторять его опыты, в том числе английский естествоиспытатель Роберт Гук. Применение сложных микроскопов сдерживалось, прежде всего, хроматической и сферической аберрациями. Они гораздо больше, чем в телескопе, искажали изображение наблюдаемого объекта. Дополнительная техническая сложность возникала в связи с необходимостью точного наведения на резкость. Объект нужно было максимально приближать к объективу, и малейшее его смещение делало изображение нерезким. Эту проблему решил итальянский инженер и шлифовщик Джузеппе Кампани (1635—1717). Он впервые применил сочетание винта и червячной передачи; этот принцип заложен в работу и современных микроскопов. Тем не менее, по-настоящему широкое применение сложные микроскопы нашли только после удовлетворительного решения проблемы аберрации британским хирургом Джозефом Листером (1827—1912).

В истории техники нередки случаи, когда изобретение связывают не с именем его творца, а с тем, кто наиболее удачно использовал изобретение или возвестил о нём миру. Например, первые конструкции телескопов называют именами Галилея, Кеплера и Ньютона, хотя, строго говоря, никто из них не был первым. Телескоп Галилея состоит из одной выпуклой и одной вогнутой линз, которые позволяют получить прямое изображение удалённого предмета. Телескоп Кеплера, где вогнутая линза заменена выпуклой, даёт перевёрнутое изображение. Он неудобен в качестве зрительной трубы, но в астрономических наблюдениях эта особенность не имеет принципиального значения. В телескопе Ньютона увеличение достигается не посредством преломления света в линзах, а за счёт отражения его сферическим (а ещё лучше — параболическим) зеркалом. Однако о свойствах стеклянных линз и зеркал увеличивать наблюдаемые объекты было известно задолго до Галилея, Кеплера и Ньютона. Ещё в XIII в. об этом писал Роджер Бэкон, а в XVI в. — Джамбаттиста делла Порта. Последний долго оспаривал у Галилея право называть зрительную трубу своим именем.
Первые сколько-нибудь надёжные указания на изобретателей зрительных труб относятся к началу XVII столетия: в архивах Гааги хранится документ, датированный октябрём 1608 г. Он свидетельствует о тяжбе между Хансом Липперсхеем (1570—1619) и Якобом Мециусом. Оба претендовали на получение привилегий и денежной премии за изобретение зрительной трубы. Победившей стороной признали Липперсхея: его прошение было получено на несколько дней раньше, а, кроме того, он удовлетворил требование комиссии и сделал инструмент, в который можно было смотреть двумя глазами. Липперсхею выплатили премию и передали заказ на изготовление ещё одного такого бинокля от короля Франции Генриха IV. Однако в привилегиях отказали обоим, поскольку, как указывалось в решении комиссии, и другие лица были знакомы с прибором. Тем самым выражалось сомнение в том, что именно претенденты являются авторами изобретения.
В 1655 г. французский врач Пьер Борель опубликовал книгу «Об истинном изобретателе телескопа». В ней приводились засвидетельствованные в судебном порядке слова Иоганна Янсена из города Миддельбурга в Голландии. Он сообщал, что его отец, Захарий Янсен, изобрёл микроскоп и короткую зрительную трубу ещё в 1590 г., а Липперсхей и Мециус сделали свои копии, пользуясь этой трубой как образцом. Обвинения Янсена трудно проверить, тем более что выдвинуты они были, когда обвиняемые уже умерли.
Галилей узнал о бинокле Липперсхея, отправленном в Париж Генриху IV, в мае-июне 1609 г. от Жака Боведера (Якова Бальдовера), своего корреспондента. Боведер предположил, что этот инструмент может быть полезен в астрономических исследованиях. Галилей, как он сам говорил, сразу понял, что основным элементом зрительной трубы должны быть два оптических стекла: одно выпуклое, другое вогнутое. Учёный начал шлифовать стёкла и экспериментировать с ними. Через некоторое время он достиг успеха.
Но, даже став опытным шлифовщиком, Галилей получал лишь одно пригодное для дальнейшей работы стекло на шестьдесят негодных. Через месяц после первого успеха учёный сделал подзорную трубу с десятикратным увеличением. Он демонстрировал её венецианцам на крепостной башне Святого Марка. Зрители были потрясены: через трубу они видели корабли, плывущие в море, задолго до того, как могли различить их невооружённым глазом. Галилей подарил трубу Венецианской республике, за что его пожизненно утвердили в должности профессора Падуанского университета, определив жалованье в 1000 скудо. В то время примерно столько же получали профессора медицины, но жалованье профессора математики было в десять раз меньше.
Постоянно совершенствуя свою трубу и улучшая её линзы, Галилей, в конце концов, добился 30-кратного увеличения — предельно возможного для технического устройства такой конструкции. Только теперь стали возможны астрономические наблюдения. Это случилось в конце 1609 г. И тогда люди узнали, что на Луне есть горы; что Млечный Путь не светящийся в ночном небе туман, а огромное скопление звёзд; что у Венеры, как и у Луны, есть фазы. Наконец, 7 января 1610г. Галилей обнаружил спутники Юпитера.
«Чтобы взглянуть в телескоп, — писал историк А. X. Горфункель, — нужно было быть не только гениальным учёным, но учёным нового толка. Увидеть то, что увидел Галилей (и поверить своим глазам), мог только учёный, свободный от власти традиций и авторитета, с иным представлением о человеческом достоинстве, об индивидуальном праве на истину, добытую своими руками и своим умом, а не полученную из Божественного откровения и освящённого веками текста».
Благодаря быстрому обращению вокруг Юпитера его спутники представляли собой идеальный хронометр, по которому можно было бы определять время гораздо точнее, чем по лунным расстояниям. Проблема, однако, состояла в том, что для наблюдений требовался сильный телескоп. Малейшее смещение не позволяло удержать Юпитер в поле зрения и делало невозможными измерения. Но этот метод оказался очень полезным при проведении геодезических работ на суше. С его помощью к концу XVII в. была практически полностью прочерчена береговая линия Европы.
В 1668 г. английский математик, астроном и физик Исаак Ньютон (1643—1727) изготовил первый зеркальный телескоп. С длиной трубы всего лишь 160 мм прибор давал значительное увеличение и в то же время был в принципе лишён главного недостатка линзовых телескопов — хроматической аберрации.

Человек давно научился определять время: ночью — по положению звёзд и Луны на небосклоне, а днём — по длине тени, отбрасываемой предметами в разные часы дня. Солнечные часы — привычный атрибут центральных площадей античных городов. Если же возникала необходимость измерить небольшой промежуток времени, использовали переносные водяные или песочные часы: их содержимое тоненькой струйкой перетекало или пересыпалось через маленькое отверстие из одного сосуда в другой. Подобные часы до сих пор применяют в поликлиниках при проведении медицинских процедур. Некоторые естествоиспытатели древности измеряли время по... пульсу. Наверное, они считали, что частота сердцебиения никогда не изменяется. С XI столетия в городах начали устанавливать механические башенные часы с колёсами и гирями. Позже их соединили с устройством для боя, оповещавшего о том, который час. Из-за неравномерности хода таких часов сторожам приходилось то и дело выверять их показания по Солнцу и передвигать стрелки вручную. Впрочем, точность времени в те годы — понятие весьма условное: первые башенные часы не снабжались минутной стрелкой. В ходу была поговорка: «Когда Бог создал время, он сделал его много».
Карманные часы с боем появились в 1505 г., после того как мастер Пётр Генлайн из Нюрнберга заменил гирю пружиной. Часы эти называли «нюрнбергскими яйцами». В XVI в. обычным делом стали регулярные рейсы через Атлантику, поэтому задача определения местоположения корабля в открытом море стояла достаточно остро. Как известно, положение судна можно найти по двум координатам — широте и долготе. Широту измерить относительно просто — по углу над горизонтом Полярной звезды. Установить долготу тоже нетрудно, если известна разница между местным временем и временем на некоем нулевом меридиане.
В качестве нулевого в 1675 г. выбрали меридиан, проходящий через город Гринвич (Великобритания), где была построена Королевская обсерватория. Но как узнать время по Гринвичу, находясь за тысячи миль от берегов Англии? Вот если бы удалось сделать точные часы, которые могли бы «хранить» время после выхода корабля из порта... В 1474 г. немецкий астроном Региомонтан предложил метод определения долготы по так называемым лунным расстояниям, т. е. по взаимному расположению Луны и других небесных тел. Луна и звёзды в данном случае играют роль небесного хронометра. Однако для реализации идеи Региомонтана требовались таблицы лунных расстояний, аккуратные измерения и многочисленные вычисления. Лишь спустя без малого три века, в 1755 г., другой немецкий астроном, Тобиас Майер, опубликовал точные лунные таблицы. Метод лунных расстояний стал основным в морской навигации в XIX в. Пока же моряки должны были обходиться одной координатой и плавать вдоль параллелей. В конце XVI в. Галилео Галилей открыл явление изохронности (от греч. «и'сос» — «равный» и «хро'нос») колебаний маятника: время, за которое маятник совершает одно колебание, не зависит от его размаха — амплитуды. Уже в конце жизни учёный придумал, как использовать своё открытие для измерения времени, и изобрёл анкерный механизм. Независимо от Галилея к той же идее в 1655 г. пришёл голландец Христиан Гюйгенс (1629— 1695). В 1658 г. он подробно описал принцип регулирования хода часов при помощи маятника и анкерного механизма в книге «Часы».
Тем не менее, не маятниковым часам суждено было стать «сердцем» морского хронометра. В 1714 г. британское Адмиралтейство предложило премию в 20 тыс. фунтов стерлингов тому, кто сможет сделать хронометр, позволяющий определить долготу корабля после шестинедельного плавания с точностью до 30 морских миль. Для этого часы должны спешить или отставать не больше чем на 3 с в день. Оказалось, что маятник здесь не годится, нужен уравновешенный крутильный балансир, приводимый в действие пружиной. Однако равномерность хода таких часов оставалась недостаточной из-за намагничивания и теплового расширения шестерёнок. Действию тепла был подвержен и сам балансир.
Английский механик-самоучка Джон Гаррисон (1693—1776) решил избавиться от всех этих проблем, сделав хронометр целиком из дерева. Но и этого оказалось недостаточно. Потребовалось множество технических ухищрений, чтобы удовлетворить требованиям Адмиралтейства. В 1762 г. ошибка четвёртой модели хронометра Гаррисона составила всего 5 с, но правительство не выдало премию полностью — выплатило лишь 5 тыс. фунтов в 1765 г., — из-за того, что часы останавливались во время подзавода пружины. Избавиться от этого недостатка изобретатель смог через восемь лет, и только тогда он получил остаток премии.

Прошло почти полтора века после появления книги Коперника «Об обращениях небесных сфер», когда в 1687 г. были опубликованы «Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона. К тому времени коренным образом изменились не только знания о природе, но и способы её изучения. Основы классической механики Ньютона как бы подвели итог научным открытиям XVII в., которые совершили революцию в науке. С тех пор её историю принято делить на два больших периода: до и после выхода в свет великой книги. Революции в физике, химии или другой естественной дисциплине происходят, если становится ясно, что её основная теория не может объяснить всех накопившихся экспериментальных и теоретических фактов и находится в состоянии кризиса. Тогда эту теорию заменяют на другую. Так произошло в начале XX столетия, когда возникли теория относительности и квантовая механика. Но научная революция XVII в. утверждала нечто более значительное — новый научный метод, основанный на рациональном обобщении результатов экспериментов, поставленных для проверки ранее выдвинутых гипотез. Наука Нового времени стремилась к синтезу наблюдения и математического расчёта, техники и науки. А потому её невозможно представить без постоянного совершенствования измерительных приборов. Важность повышения точности измерений и создания новых научных приборов хорошо понимали ещё учёные эпохи Возрождения. Датский астроном Тихо Браге (1546—1601) в обсерватории Ураниборг близ Копенгагена изготовил целый набор великолепных астрономических приборов. Предмет гордости Браге — огромный квадрант радиусом около 2 м. С его помощью учёный мог определять координаты звёзд с небывалой до того точностью — до 5 угловых секунд. Итогом наблюдений, длившихся 20 с лишним лет, стал каталог более чем 1000 звёзд. Результаты этой титанической работы использовал ученик и помощник Браге — выдающийся немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571 —1630) для вывода своих знаменитых законов движения небесных тел.
Один из основоположников нового научного метода — Галилео Галилей (1564—1642) был не только гениальным учёным, но и блестящим инженером. Первая самостоятельная работа Галилея — определение удельного веса посредством изобретённых им гидростатических весов. Техническому изобретению Галилей посвятил и первую публикацию, в которой описал пропорциональный циркуль для военно-инженерных работ. В своём доме в Падуе учёный устроил механическую мастерскую, по существу исследовательскую лабораторию, где кроме самого Галилея трудились его помощники, а также литейщики, токари и столяры. Как военный инженер, Галилей написал два руководства по фортификации (строительству крепостей и
других оборонительных сооружений).
Таким образом, многие великие открытия естествоиспытателей, совершивших в XVIII столетии
революцию в науке, прямо или косвенно связаны с не менее великими техническими
изобретениями.

Newer Posts »