Изобретение механических часов приписывается разным лицам. В частности, изобретателем часов называют монаха и математика Герберта Ориякского (930-1003 гг.), который ввел в Европе арабские цифры и счет на абаке. В романе М. Булгакова «Мастер и Маргарита» Воланд величает его «известным чернокнижником». Так и было.
Герберт (впоследствии папа Сильвестр II) знал больше своих современников, следовательно, он был чернокнижником, за что и был, по-видимому, отравлен. ‘
Скорее всего, его часы были водяными. Герберт во время своих поездок по Испании мог знакомиться с принципом действия и устройством различных арабских астрономических приборов и, прежде всего, водяных часов. Совершенно определенно, что в VI в. арабы оснастили часы искусным механизмом, с помощью которого на циферблате каждый час появлялась какая-нибудь кукла.
Но водяные часы никогда не показывали точное время. Герберт был автором солнечных часов, изготовленных в 996 г. для города Магдебурга. Однако, ни в одном более позднем источнике нет упоминания о том, что идеи Герберта кто-либо стал развивать после его смерти.
Изобретателями механических часов называют и других лиц. Во всяком случае, схемы первых башенных часов были различными. С течением времени часы стали сложнее. Можно считать, что изобретение и изготовление часов определенным образом способствовали становлению механики.
Очевидно, например, что зубчатые колеса столь широко распространились в технике во многом благодаря изобретению часов. Производство часов, даже таких крупных и несовершенных, какими были первые образцы, требовало гораздо более высокой точности изготовления, чем все прежние машины.
Говорят, что современное машиностроение есть детище ог «брака» тонкого мастерства часовщика с техникой тяжелого машиностроения, применявшейся строителями водяных мельниц и других мощных двигателей.
У китайцев с начала нашей эры были часы (или действующие астрономические модели), которые приводились в движение водяным колесом. Одни из них, созданные между 1088 и 1092 гг., имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение колеса до тех пор, пока каждый ковш не наполнится доверху, а затем допускало его поворот на определенный угол.
Однако это приспособление не было настоящим спуском, поскольку вращение колеса определялось главным образом течением воды. Оно весьма отличалось от балансового и шпиндельного спусков европейских часов XIV в. Сколько-нибудь достоверных данных о том, что изобретения Китая повлияли на развитие часовых механизмов в Европе, не имеется, хо тя такая возможность и не исключена.
В Европе Виллард де Гонкур описывал (приблизительно в 1250 г.) грубое спусковое устройство, позволявшее фигурке ангела всегда показывать рукой на солнце. По это опять же мало напоминает шпиндельный спуск.
Равномерность хода механических часов, приводимых в движение подвешенной гирькой, зависит от спуска («сторожка»), который через определенные промежутки времени прерывает движение часового механизма. Происхождение этого устройства еще туманнее, чем в случае подавляющего большинства средневековых изобретений.
В современных механических часах используется пружинный двигатель. В старинных часах двигателем была гиря. И сейчас еще таких часов достаточно. Прототипом первых часов многие считают колодец с воротом. Ворот — это вал, на который намотана веревка: один конец веревки прикреплен к вороту, а к другому привязано ведро.
Вращая ворот за рукоятку, вы поднимаете ведро с водой. Но стоит вам упустить ведро, которое вы только что с трудом подняли, как оно стремглав полетит вниз, разматывая веревку и заставляя ворот и рукоятку с бешеной скоростью вращаться. Возможно, что для изобретателя часов с гирей образцом послужил именно колодец с ворогом. Ведро напоминает гирю, а вращающаяся рукоятка — стрелку.
Для обеспечения равномерности движения стрелки было придумано приспособление — регулятор. Такой регулятор есть во всех механических часах: и в грузовых, и в пружинных.
Гиря, опускаясь, заставляет вращаться не только вал, но и соединенное с ним зубчатое колесико. Чтобы затормозить вращение этого колесика, рядом с ним расположена ось с двумя лопаточками. Одна лопаточка попадает в какой-го момент между двумя зубцами колесика. Зубец, которому лопаточка мешает пройти, толкает ее вперед. От этого ось поворачивается на пол-оборота, и нижняя лопаточка застревает между двумя другими зубцами. Для того, чтобы колесику не так-то легко было вращать вертушку, на верхний конец оси насажен брус с двумя грузиками. Заставив гирю вращать вертушку да еще брус с грузиками, можно обеспечить ее медленное п равномерное опускание (небольшими толчками).
Первые часы по сравнению с современными были очень просто и грубо сделаны, и поэтому показывали время не очень точно. У них была только одна стрелка — часовая. Заводить их приходилось по нескольку раз в день, поэтому часовщик должен был жить в башне с часами, чтобы следить за механизмом. Цифры на циферблате показывали от 1 до 24, а не так, как сейчас — до 12. Один час они били после захода солнца, а 24 — на заходе следующего дня. В старину началом суток считалась не полночь, как теперь, а время захода солнца. Позже стали размечать циферблат, повторяя цифры от 1 до 12 два раза — для ночи и для дня. По через некоторое время стали делать часы с привычным сейчас счетом.
Согласно некоторым документам, часы появились в Англии около 1286 г., во Франции — около 1300 г., в Италии — около 1335 г. Известно, что впервые механические часы зарегистрированы в документах в 1320 г. Однако эти первые известные нам часы, кстати, современники Данте Алигьери (башенные часы упоминаются в «Божественной комедии») уже представляли образец высокого мастерства: довольно сложный механизм воспроизводил движение планет и Луны. По мнению Лэндса, механические часы родились около 1250 г. Именно к этому времени относятся первые упоминания о профессии часовщика, а в записях церковных расходов появляется статья, предусматривающая оплату мастеру, ремонтирующему башенные часы. Первоначально их роль сводилась к тому, чтобы созывать своим боем на молитву (что же это за часы без боя?). Появление механических часов вызвало серьезные изменения в жизни людей.
По церковным колоколам горожане распределяли в Париже свой день. Сапожники, обойщики, суконщики, позументщики кончали работу с первым ударом к вечерне. Булочники пекли хлеб до заутрени. Плотники кончали работу с первым ударом большого колокола церкви Нотр-Дам. В восемь часов вечера летом и в семь часов зимой колокола давали сигнал: туши свет. И все поспешно тушили лампы и свечи и ложились спать.
Часы, о которых до нас дошли лишь косвенные сведения, были признанными шедеврами, предметом гордости церквей и монастырей. Так, до нашего времени дожил часовой механизм собора в Солсбери, построенный в 1386 г. Он состоит из двух серий колес, приводимых в движение гирями: одной для указания времени, другой для боя. Самые старые документы о механических часах, содержащие описание и чертеж, опубликованы в одиннадцати различных рукописях, одна из которых принадлежит создателю часов профессору астрономии и медицины Джованни де Донди из Падуи. Он закончил сооружение часов в 1364 г. после 16 лет труда.
Одни из первых появились башенные часы в Англии (1286 г.). Король Эдуард Первый велел поставить большие часы на Вестминстерской башне в Лондоне, над зданием парламента. Это высокая четырехугольная башня с остроконечным куполом, которая возвышается над всеми окрестными зданиями, как великан над карликами. Триста шестьдесят ступеней ведут наверх к Большому Тому — так прозвали англичане свои первые часы. Четыре века подряд Большой Том без устали отбивал время. В туманные лондонские дни старая башня как маяк среди моря рассылала во всс стороны свои глухие тревожные сигналы. Потом место Большого Тома заняли другие часы — Большой Бен.
Через несколько лет другой мастер — француз Жан Жуванс построил часы для одною из королевских замков. На них имеется надпись: «Карл Пятый, король Франции, поставил меня с помощью Жана Жуванса в лето тысяча триста восьмидесятое» Жан Жуванс и Генрих де Вик — вот немногие из первых часовщиков, имена которых дошли до нас.
Биг-Бен, или Большой Бен, — самые большие часы в Лондоне. Помещены они на Вестминстерской башне, там, где когда-то жил их предок Большой Том. У Большого Бена четыре циферблата, по одному с каждой стороны четырехугольной башни. Поперечник циферблата — 8 м. Минутная стрелка — 3,5 м в длину. Человек рядом с ней — все равно что муравей рядом со спичкой. Каждая цифра-в три четверти метра. Маятник весит больше, чем трое взрослых мужчин, — 200 кг. Минутная стрелка движется прыжками в 15 см. Вот какой великан Биг-Бен!
В Нью-йоркском порту установлены гигантские часы с двумя циферблатами, из которых один обращен к морю, а другой — в сторону города. Диаметр каждого циферблата — 12 м, высота каждой цифры — 2 м, длина больших минутных стрелок — 5 м и часовых — 4 м. Стрелки освещаются при помощи мощных прожекторных фонарей. В подзорную трубу можно видеть часы с моря с расстояния в 2 мили.
Первые механические часы были огромными башенными часами, гири которых весили несколько десятков пудов. Прошло много лет, прежде чем часы уменьшились до размеров степных, настольных и карманных. Большому Тому было уже двести лет, когда по повелению короля Франции Людовика XI (1423-1483 гг.) были изготовлены первые переносные часы.
Были они все же не очень маленькими. Во время путешествий короля ящик, в котором помещались часы, навьючивался на спину лошади, Специальный конюх. Мартин Герье. должен был за пять су в день ухаживать за лошадью и за часами. По-видимому. он был мастер и по той и по другой части и никогда не путал своих обязанностей и не пробовал кормить часы овсом или заводить лошадь.
Вскоре появились и в других городах Европы башенные часы. Карл Пятый, король Франции, выписал из Бургундии часового мастера Генриха де Вика, которому поручил поставить часы на башне королевского дворца в Париже. Восемь лет работал над постройкой часов мастер. За то, что он присматривал потом за часами, ему было положено жалованье — шесть су в день — и отведено помещение в той же башне, где находились часы.