Люди помешаны на времени и погоде. Мы говорили о погоде, так как все мы были пещерными жителями, охотившимися с копьями. Но время - другое дело. Конечно, у людей всегда было представление о течении времени. Восход и заход солнца дают естественное представление о днях, но дневные и темные периоды меняются в зависимости от времени года, и получить точное и линейное представление о времени оказывается довольно сложно. Если только вы не греческий инженер, живший в Александрии около 250 г. до н.э.
Легенда гласит, что инженер, работавший в парикмахерской своего отца, привел его к открытию не только первых рабочих часов, но и органа, положив начало пневматике. Этого инженера звали Ктесибий, и хотя его история практически забыта, она показывает, что он имеет место как исторический хакер.
Вы можете подумать, что устройства для измерения времени существовали до 250 г. до н.э., и это отчасти правда. Однако устройства до Ктесибия имели много ограничений. Например, солнечные часы могут показывать время, но только если светит солнце. Ночью или во время шторма это бесполезно.
Проблема с водяными часами
Одним из первых способов измерения времени была клепсидра. По сути, это кастрюля с носиком на дне, который можно закрыть пробкой. Греки использовали их, среди прочего, для того, чтобы дать юристам с обеих сторон в дебатах равное время. Хронометрист наполнял клепсидру до отметки и удалял пробку. Ваше время истекло, когда из носика больше не шла вода. Если был перерыв, пробка могла приостановить таймер.
Если вы посетите Йеллоустонский парк, вы можете увидеть гейзер под названием Clepsydra Geyser. Он был назван в честь греческих водяных часов, потому что до землетрясения 1959 года они извергались каждые три минуты.
Такие часы существуют уже много лет и во многих древних культурах. В Китае они могли быть уже в 4 000 г. до н.э., а в Индии, возможно, около 2 500 г. до н.э. Египет разработал их где-то около 1400 г. до н.э.
Проблема клепсидры в том, что когда она полная, воды вытекает больше, чем когда горшок почти пустой. Таким образом, хотя это работает, чтобы убедиться, что все получают одинаковое количество времени, вы не можете, например, засекать время трех человек, позволяя одной клепсидре наполнить чашку водой. Первая чашка наполнялась быстрее, чем последняя из-за изменения давления воды в сосуде.
Ктесибий работал в парикмахерской своего отца - это современный язык, поскольку мы не знаем, как они на самом деле назывались в Александрии 200 г. до н.э. Судя по всему, в магазине было довольно много капающей воды. Капающая вода натолкнула его на мысль, и в результате появилась серия часов, которые оставались самыми точными часами в мире, пока в 1656 году не появились маятниковые часы.
Как это работало
В то время как у обычной клепсидры есть фиксированное количество воды, у версии Ктесибия над ней был больший источник воды. Он заполнил бы нижний сосуд быстрее, чем вода слилась бы из носика. Кроме того, нижний сосуд имел переливной шлюз для стока лишней воды.
Поскольку верхний сосуд наполняет нижний быстрее, чем вода уходит, нижний сосуд остается полным все время - по крайней мере, до тех пор, пока верхний сосуд не пуст. Поскольку давление в нижних сосудах остается постоянным, поток воды из носика также остается постоянным, что означает, что вы можете линейно измерять время. Например, набрав воду из носика в третий сосуд с поплавком, вы узнаете, как долго идут часы. Если поплавку требуется 10 минут, чтобы подняться на 1 дюйм, то час равен 6 дюймам.
Хотя в свое время эти часы считались точными, по современным стандартам они не были точными. В частности, вязкость воды влияет на точность хода часов. Вязкость воды может изменяться на несколько процентных пунктов при изменении температуры на каждый градус. Ледяная вода вообще не работает. Нет никаких доказательств того, что древние водяные часы регулировали свою температуру, поэтому часы, вероятно, были не очень точными. Однако эти часы сбрасывались при перезаправке - обычное явление - так что хотя бы ошибки не накапливались. Вы можете предположить, что они были сброшены на что-то вроде восхода солнца или солнечных часов.
Затерянные во времени
Ктесибус, видимо, что-то понимал в давлении воды и тоже работал со сжатым воздухом. Но глубина его понимания и вытекающих из него изобретений остается загадкой. Очень мало мы знаем о Ктесибе благодаря упоминаниям о нем в других произведениях Витрувия, Афинея, Героя и других. Его работы в основном утеряны, вероятно, во время пожара в Александрии.
Хотите попробовать свои силы в изготовлении старинных часов? Попробуйте видео ниже. Или попробуйте более современный взгляд на водяные часы. Если вы хотите увидеть, как далеко мы продвинулись, у [Билла] есть хорошее объяснение атомных часов, которые настолько далеки от клепсидры, насколько это вообще возможно.