Мозг – повелитель времени

Земля вращается с постоянной скоростью, совершая оборот на 360° за каждые 24 ч. Таким образом, существует непосредственная связь между градусами долготы и временем. Зная, сколько времени прошло с того или иного момента, можно определить, на сколько градусов повернулась Земля: если вы читаете эту книгу вот уже целый час (1/24 часть суток), Земля за это время повернулась на 15° (360/24). Таким образом, если в полдень вы оказались посреди океана и знаете, что сейчас 16:00 по Гринвичу, следовательно, вы находитесь в точности в «4 часах от Гринвича», т. е. на 60° долготы. Проблема решена. Все, что вам требуется, это лишь точный морской хронометр.

Проблемой определения долготы занимались величайшие ученые XVII и XVIII вв., такие как Галилео Галилей, Блез Паскаль, Роберт Гук, Христиан Гюйгенс, Готфрид Лейбниц и Исаак Ньютон. Однако награда, в конце концов, досталась не ученому, а известному изобретателю-самоучке и гениальному часовщику Джону Гаррисону (1693–1776).

Гаррисон и другие понимали, что для решения проблемы долготы нужны часы, которые приводятся в движение металлическими пружинками (пружинами баланса). Маятник в море использовать нельзя, поскольку движение корабля сильно влияет на его колебания. Кроме того, из-за разности температур на суше и в море изменяется длина металлического стержня, на котором закреплен груз.

Вообще говоря, колебания температуры — один из важнейших факторов, которые приходится преодолевать при создании как биологических, так и рукотворных часов. Создание часов, не зависящих от колебаний температуры, — серьезная задача как для эволюции, так и для часовых дел мастеров.

Одним из первых изобретений Гаррисона был решетчатый маятник, в котором груз удерживался системой стержней, изготовленных из разных металлов и присоединенных в противоположных направлениях. В этой конструкции вызванное повышением температуры удлинение стержня в одном направлении уравновешивалось удлинением в другом направлении, так что длина маятника оставалась прежней.

Гаррисон специализировался на изготовлении механических часов. И это позволило ему изобрести биметаллическую пластину — соединенные между собой пластины из двух разных металлов с разными коэффициентами теплового расширения. Такие термочувствительные пластины можно использовать для регуляции пружины балансира, так что она сохраняет постоянный период колебаний при изменении температуры.

Благодаря подобным техническим новшествам и невероятному мастерству, Гаррисон сумел создать первый морской хронометр, удовлетворявший всем требованиям, необходимым для установления долготы. Это был прецедент технологического решения, которое с тех пор воспроизводится вновь и вновь: лучший способ для измерения пространства заключается в использовании часов166.

КВАРЦ И ЦЕЗИЙ

На протяжении сотни лет после работы Гаррисона и других мастеров происходило постепенное усовершенствование часовых механизмов. Но на границе XIX и XX вв. в часовом деле наметилась настоящая революция.

Часы стали настолько точными, что их среднесуточный уход не превышал одной секунды, однако возникла проблема синхронизации. Сложно было синхронизировать даже пару часов, расположенных вдали друг от друга: как проверить, что часы в Париже и в Берне показывают одно и то же время? Решение пришло благодаря развитию двух технологий — электричества и радио.

В начале XX в. основной метод синхронизации заключался в электрокоординации: электрические сигналы от главных часов отправлялись на периферию с минимальной задержкой.

Координация времени ни в коей мере не была эзотерической академической задачей; это был практический вопрос, от решения которого зависела работа железных дорог, телеграфа и финансового рынка. И, как в большинстве экономически выгодных предприятий, изобретатели патентовали свои изобретения. Поскольку центром часовых технологий была Швейцария, многие патенты оказались зарегистрированными в патентном бюро Берна. Здесь с 1902 по 1909 г. один исполнительный служащий патентного бюро изучил множество разных патентов, в том числе, касающихся электрокоординации часов. В 1905 г. этот человек (звали его Альберт Эйнштейн) опубликовал статью «К электродинамике движущихся тел», которая не только отвергала концепцию абсолютного времени, но и вкратце описывала способ синхронизации удаленных друг от друга часов167.

О сути работы Эйнштейна мы поговорим в следующей главе. А теперь просто обратим внимание на тот факт, что в начале XX в., после столетий прогресса в области изготовления часов, маятники и механические часы начали устаревать — по крайней мере, в качестве современного измерительного оборудования. В 1920-х гг. появились первые кварцевые часы, а еще через 20 лет были созданы первые атомные часы.