Райан Норт - Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля

Часы– первое изобретение, которое позволит вам точно измерять время.

А это, как выясняется, очень глубокая тема – даже в мире, где еще не появилось рынка доступных для аренды машин времени. И как только у вас есть стекло, вам понадобится лишь немного ума и воды, чтобы придумать барометры и термометры, ну а те дадут возможность узнать температуру и давление – кстати, тоже в самый первый раз.

Да, с учетом ваших нынешних обстоятельств, интерес к устройствам, позволяющим определять температуру и время, может показаться поверхностным и бесполезным, но на самом деле все не так. Технологии, описанные в этом разделе, дадут вам шанс сделать шаг вперед в таких интересных областях, как промышленное производство, химия, медицина и даже предсказание погоды, а последнее вы захотите получить скорее рано, чем поздно.

И пусть электронные часы, которыми вы пользовались в том мире, что остался позади, выглядят более продвинутыми, чем те устройства, которые вы собираетесь изобрести, не беспокойтесь. Скоро вы наверстаете все потраченное время.

Настоящая машина времени, и пусть даже только в одном смысле, в том, который: «Сколько времени?», а не в другом, типа: «В конечном счете вот вам инструкция по изобретению устройства, которое вернет вас в ту эпоху, откуда вы прибыли».

Мы приносим наши извинения.

Течение времени никак не измерялось, разве что совсем неточными методами вроде «после рассвета» или «перед закатом». С другой стороны, никто не мог поймать вас на том, что вы соврали, отвечая на вопрос: «Который час?»

1600 до н. э. (водяные часы);

1500 до н. э. (солнечные часы);

350-е н. э. (песочные часы в античной Греции);

700-е н. э. (переизобретение песочных часов в Европе);

1300-е н. э. (широкое распространение песочных часов в Европе);

1656 н. э. (часы с маятником);

1927 н. э. (кварцевые наручные часы).

Глиняные сосуды (для водяных часов), стекло (для песочных), компасы и умение определять широту (для солнечных).

Современные наручные часы используют крохотные кусочки кварца, чтобы отслеживать ход времени: это второй по распространенности минерал на Земле, и он обладает полезным свойством под названием «пьезоэлектричество». Когда вы сжимаете кристалл кварца, генерируется небольшое количество электроэнергии; когда же, наоборот, вы пропускаете небольшое количество электроэнергии через кристалл кварца, кристалл вибрирует с предсказуемой частотой. Это позволяет создавать дешевые электронные часы, и в наше время небольшие кусочки камня, вибрирующие 32 768 раз в секунду, являются самой распространенной технологией в области хронометража.

Но поскольку у вас нет современной электроники или кристаллов кварца, то вам придется полагаться на более простые изобретения.

Часы на самом деле выполняют две функции: правильно установленные стрелки могут сообщить вам, который час, но даже неверно поставленные стрелки определят, сколько времени прошло с конкретного момента. Если вы заинтересованы только в том, сколько времени прошло, то самое простое изобретение – вроде водяных часов – может решить вашу проблему.

Водяные часы были первыми, придуманными человеком, и изготовить их легче легкого – проделайте крохотную дырочку в сосуде с водой, и все, вы достигли цели. Жидкость будет вытекать с (примерно) постоянной скоростью, и, отметив начальный уровень и замеряя потом, сколько воды вытекло из ведра через разные отрезки времени, вы можете измерять минуты, часы, а при наличии по-настоящему большого сосуда и дни. До изобретения часов с маятником в XVII веке н. э. водяные часы были наиболее точным и самым распространенным хронометром, так что вы справились великолепно.

Песочные часы работают по тому же принципу, но в них используется песок, а не вода, и цикл возобновляется всякий раз, когда вы их переворачиваете. Несколько пригоршней песка, дырочка, достаточно маленькая, чтобы замедлить его высыпание, и достаточно большая, чтобы песчинки не застревали, и дальше вам только и остается, что убавлять песок или добавлять, чтобы часы отмеряли тот отрезок времени, что вам нужен.

Если у вас есть песочные часы, то вы технически сможете измерить сколь угодно большой период времени, просто отмечая, сколько раз вам понадобилось их перевернуть. Но такая процедура требует постоянной бдительности, и ошибки имеют тенденцию накапливаться.

Чтобы избавить себя от необходимости переворачивать песочные часы или наполнять водяные, вы наверняка захотите изобрести солнечные, которые (по крайней мере в солнечные дни) показывают время. Создать их нетрудно – просто воткните палку посреди ровного участка земли и отмечайте точки, куда падает ее тень на протяжении дня. Несколько сложнее пользоваться ими, особенно если вы хотите точно знать, сколько времени в данный момент (а мы думаем, что хотите, иначе вам достаточно посмотреть на Солнце и сказать: «Ну, выглядит так, словно время уходить», и этого будет достаточно).

Во-первых, вместо того чтобы воткнуть палку в землю вертикально, вам нужно поместить ее под углом, равным вашей географической широте (ее можно определить с помощью раздела 10.12.3), и направить верхушкой на истинный север (он нам неизвестен, но магнитный север нас вполне устроит, см. раздел 10.12.2). Если вы сделали все это аккуратно, то тень палки в полдень будет всегда прямо под ней, а в шесть утра и шесть вечера – под прямым углом к ней по разным сторонам.

Чтобы получить метки для остальных часовых отметок, используйте следующую формулу, где l – ваша широта, а h – нужный час:

Угол = tan -1(sin l × tan h)

Не освежили в памяти тригонометрические таблицы перед тем, как отправиться в прошлое? Не беспокойтесь – вы бы их все равно не запомнили, и нужные таблицы включены в приложение Е.

Но дело в том, что даже после всех измерений и математических операций солнечные часы не будут совершенно точными. Если у вас есть часы для сравнения (надеемся, что они у вас имеются, поскольку в самый ужасный момент путешественнику во времени полагается бросить взгляд на верный наручный хронометр), вы обнаружите, что неточность варьируется в течение года, часы то уходят вперед, то отстают до пятнадцати минут.

Хорошие новости: это не ваша вина, и ошибка возникает не потому, что вы плохо сделали ваши часы. Все происходит таким образом, поскольку Солнце вам врет. Или, точнее говоря, Земля заставляет Солнце вас обманывать.