Долгота - Дава Собел

Некоторые оптимисты верили, что надёжные часы решат проблему долготы: моряки будут везти с собой время порта, как пресную воду или солонину в бочонках. Ещё в 1530 году голландский астроном Гемма Фризий писал: «В наше время появились искусно сделанные часы, которые, по малости размеров, не доставят путешественникам никаких затруднений. — Очевидно, он имел в виду затруднения, связанные с весом или ценой, а не со способностью показывать время. — И с их помощью можно находить долготу». Однако два условия, которые выдвигал Фризий: часы при отплытии надо ставить «с величайшей точностью» и не позволять им в дороге останавливаться, — были в ту пору совершенно невыполнимы. Часы начала шестнадцатого века не отличались точностью на суше и не могли сохранять постоянный ход в морскую качку или при смене температуры.

Неизвестно, знал ли англичанин Уильям Каннигем о словах Геммы Фризия, когда в 1559 году рекомендовал для определения долготы часы, «какие привозят из Фландрии» или продают в Лондоне «рядом с Темплом». Увы, такие часы за сутки уходили вперёд или отставали примерно на пятнадцать минут; для надёжного вычисления координат такой точности не хватало. (Умножая разницу в часах на пятнадцать градусов, можно определить долготу лишь приблизительно; нужно ещё разделить разницу в минутах и секундах на четыре, чтобы перевести результат в градусы и минуты долготы.) Никакого заметного прорыва в этой области не произошло и к 1622 году, когда английский навигатор Томас Бландевиль предложил определять долготу в трансконтинентальных плаваниях «посредством точных часов».

Галилей, который ещё девятнадцатилетним студентом медицины предложил измерять пульс по маятнику, под конец жизни разработал чертежи первых в мире маятниковых часов. Согласно Винченцо Вивиани, ученику и биографу великого учёного, в июне 1637 года тот изложил ему свою мысль о том, как присоединить маятник «к часовому механизму из зубчатых колёс, дабы помочь навигаторам в определении долготы».

Легенда гласит, что мистическое озарение о возможности отмерять время с помощью маятника посетило Галилея в церкви. Юноша зачарованно наблюдал за качаниями люстры, и тут служка остановил огромный светильник, чтобы зажечь фитили в лампадах. Отпущенная люстра закачалась сильнее прежнего. Галилей следил за её движениями, засекая время по собственному пульсу. Вернувшись домой и продолжив опыты, он установил, что период колебания маятника зависит от длины подвеса.

Галилей мечтал воплотить своё наблюдение в прибор для измерения времени, но дальше разработок дело не ушло. Его сын, Винченцо, смастерил часы по отцовским чертежам, а позже та же конструкция была использована в часах одной из флорентийских церквей. И всё-таки честь создать первые работающие маятниковые часы выпала духовному наследнику Галилея, Христиану Гюйгенсу, сыну голландского дипломата, отдавшему жизнь науке.

В сферу его разнообразных интересов входила, помимо прочего, астрономия. Гюйгенс установил, что увиденные Галилеем луны Сатурна на самом деле представляют собой кольцо — факт, ошеломивший его современников. Он же открыл самый большой из спутников Сатурна, который назвал Титаном, и разглядел тёмные пятна на поверхности Марса. Однако Гюйгенс не собирался проводить за телескопом всю жизнь — его занимало множество других задач. По слухам, он даже укорял своего начальника по Парижской обсерватории, Кассини, за рабскую преданность ежесуточным наблюдениям.

Гюйгенс клялся, что пришёл к идее применить маятник независимо от Галилея. Он и впрямь проявил лучшее понимание физики колебаний — и необходимости сохранять их периодичность, — когда в 1656 году собрал свои первые маятниковые часы. Двумя годами позже он опубликовал трактат, в котором изложил их принципы и объявил своё изобретение пригодным инструментом для установления долготы на море.

К 1660 году Гюйгенс создал два корабельных прибора для измерения долготы и нашёл капитанов, готовых их испытать. Во время третьей такой проверки, в 1664 году, Гюйгенсовы часы спутешествовали к островам Зелёного Мыса у западного побережья Африки и на обоих этапах плавания — туда и обратно — показали вполне приличную точность в определении долготы.

Теперь Гюйгенс по праву считался признанным специалистом в этой области. В 1665 году он опубликовал ещё одну книгу, «Краткое руководство для использования часов в целях определения долготы». Увы, в следующих плаваниях обнаружились некоторые изъяны конструкции. Часы надёжно работали только в хорошую погоду. Штормовая качка мешала равномерным колебаниям маятника.

Чтобы обойти это затруднение, Гюйгенс изобрёл пружинные часы с балансиром, заменившим маятник в роли регулятора. Механизм был запатентован во Франции в 1675 году. И вновь Гюйгенсу пришлось отбиваться от обвинения в плагиате — на сей раз со стороны вспыльчивого скандалиста Роберта Гука.

Гук к тому времени успел увековечить своё имя во многих областях науки. Как биолог, изучая под микроскопом насекомых, птичьи перья и рыбью чешую, он обнаружил мельчайшие ячейки, из которых состоит всё живое, и дал им название «клетки». Как землемер и архитектор Гук помогал восстанавливать Лондон после Великого пожара 1666 года. Как физик он приложил руку к созданию теории всемирного тяготения и паровой машины, изучал свойства света и причины землетрясений. Помимо прочего, Гук вывел закон, описывающий поведение пружины, и придумал пружинный часовой механизм. Как только Гюйгенс сообщил о своём изобретении, начала раскручиваться тугая спираль конфликта: Гук объявил, что голландец украл идею у него.

Спор Гука и Гюйгенса из-за английского патента на систему баланс-спираль бурно обсуждался на нескольких заседаниях Королевского общества, но постепенно он исчез из повестки дня, так и не разрешившись.

Впрочем, ни Гук, ни Гюйгенс так и не создали настоящего морского хронометра. То, что два таких исполина потерпели поражение независимо друг от друга, значительно ослабило веру в возможность измерять долготу с помощью часов. Астрономы, всё ещё собирающие данные для метода лунных расстояний, поспешили объявить бесперспективным сам подход. Ответ, утверждали они, придёт с небес — от часового механизма Вселенной, а не от обычных часов.

5.

Симпатический порошок

Наш колледж вопреки сомненьям

Измерит скоро шар земной,

Во благо кораблевожденья

Решит задачу с долготой.

И смело всяк моряк по водам

Корабль направит к антиподам.

Пока учёные мужи спорили, как вычислить долготу, бесчисленные авантюристы и безумцы публиковали собственные прожекты, один фантастичнее другого.

Самый экстравагантный метод был предложен в 1678 году и основывался на так называемом симпатическом порошке. Это шарлатанское снадобье, составленное лихим естествоиспытателем и алхимиком сэром Кенельмом Дигби, якобы исцеляло на расстоянии. Чтобы магия сработала, требовалось всего лишь нанести порошок на какую-нибудь из вещей больного: скажем, если посыпать им бинт, снятый с раны, то она затянется быстрее. Увы, средство было не безболезненное. Сэр Кенельм рассказывал, что заставлял пациентов симпатически подпрыгивать, посыпая своим лекарством оружие, которым нанесена рана (такой способ лечения был самым действенным), или опуская повязку с неё в слабый раствор целебного порошка.

Отсюда, вполне естественно для подготовленного ума, вытекала остроумная идея использовать состав Дигби для нахождения долготы. Захватите с собой в плавание раненую собаку. Поручите надёжному человеку ежедневно в полдень смачивать повязку с её раны раствором симпатического порошка. Собака взвизгнет от боли, что будет означать: солнце сейчас над лондонским меридианом. Капитану останется лишь сравнить лондонское время с локальным временем корабля и вычислить долготу. Правда, путешественники должны были уповать, что порошок сможет действовать на расстоянии во многие тысячи лиг, но при этом не исцелит рану за долгие месяцы плавания. (Некоторые историки предполагают, что рану следовало наносить неоднократно.)

Неизвестно, предлагался этот метод всерьёз или в качестве сатиры. По утверждению его автора, мучить собаку не более жестоко, чем ожидать, что моряк пожертвует для нужд навигации собственным глазом. «До изобретения квадранта Дейвиса, — гласил памфлет, — когда по большей части использовали градшток, из двадцати старых шкиперов по меньшей мере девятнадцать были слепы на один глаз из-за того, что каждый день смотрели на Солнце, дабы определить своё местоположение». Эти слова довольно справедливы. Когда в 1595 году английский мореплаватель Джон Дейвис сконструировал свой квадрант, навигаторы хором приветствовали его изобретение. До того применялся градшток, или посох Якова, и высоту Солнца над горизонтом определяли, глядя прямо на светило через закопчённые стёклышки, вставленные в мушки прибора. За несколько лет таких наблюдений можно было полностью загубить зрение, и всё же их требовалось проводить каждый день. И если столько штурманов прошлого ослепли на один глаз, определяя широту, неужто кто-нибудь пожалеет ради определения долготы безродную псину?