И вечный поиск…

Сколько лет автоматам?

Есть много вещей и машин, о которых невозможно сказать, кто их придумал, где они впервые появились. Первое колесо и первые часы, парус и компас, бумага и первая пороховая ракета… Об их происхождении можно судить только по археологическим находкам.

К таким «анонимным» творениям человеческого гения относятся, как это ни удивительно, и автоматы. История их теряется в тысячелетиях.

Еще выдающийся древнегреческий механик Герон Александрийский (он жил в Египте) написал книгу «Об автоматах» («автоматос» по-гречески — «само движущийся»), в которой собрал все, что знали в те времена об этих устройствах. Среди них был механизм, заменявший… продавца «святой воды». Принцип работы этого автомата древности был несложный: брошенная в щель монета падала на круглую пластинку и своим весом на короткое время открывала отверстие сосуда с водой.

Однако Герон Александрийский не был первым среди создателей таких механизмов. За несколько столетий до него грек Филон из Византии написал восемь томов, посвященных механике. Рассказывается в них и об автоматических устройствах.

В ту же эпоху, примерно 2400 лет назад, в саду философа Платона стояла скульптура — человек с флейтой. Каждое утро в один и тот же час каменный флейтист подавал звуковой сигнал ученикам Платона — пора вставать и идти на занятия!

Собственно говоря, это был привычный будильник, но оригинального устройства. Фигура флейтиста соединялась трубкой с пустой камерой, над которой находилась другая камера, в нее из большого сосуда — клепсидры — капала вода.

Когда она поднималась до определенного уровня, срабатывал механизм, открывающий клапан в нижнюю камеру. Вода вытесняла воздух, и он по трубке устремлялся к каменной фигуре с флейтой. Громкие звуки будили спящих.

Даже в средневековье, в эпоху всеевропейского застоя мысли, автоматические устройства не исчезли. А еще двести лет назад механическая утка французского механика Жака Вокансона крякала, поднимала и опускала голову, хлопала крыльями, клевала зерна.

«Механикусы» прошлых веков создавали самых разнообразных «механических людей» — музыкантов и парикмахеров, танцоров и игроков в карты. Отец и сын Дро, часовые мастера из Швейцарии, сконструировали и показывали на парижской выставке 1774 года «людей», которые играли на клавесине, писали, рисовали несложные рисунки.

Конечно, все такие устройства небольшой практической ценности. Но они свидетельствуют о том, что во все века были люди, способные создавать талантливые, непревзойденные для своего времени творения механической мысли.

Многие открытия создателей автоматов прошлого приняты современной техникой.

А когда же все-таки появились самые первые автоматы? Об этом трудно сказать что-то определенное.

У Гомера мы находим описание механической художницы, которая умела рисовать. О разных автоматически действующих механизмах сообщают папирусы Древнего Египта.

Идя дальше в глубь времен, мы уже не находим каких-либо письменных свидетельств о жизни народов. Но с уверенностью можно сказать, что уже в доисторическую эпоху существовали первые прообразы современных автоматов.

Разве не был таким прообразом, скажем, самый простой охотничий капкан? Австрийский специалист по автоматам Г. Цеманек утверждает, что автоматы, наверное, так же стары, как и человеческое общество.

Но расскажем, пожалуй, о самой любопытной истории с одним «автоматом», удивлявшем мир более восьми десятков лет. В 1809 году армия Наполеона заняла столицу Австрии Вену. Император французов, довольный военными успехами, расположился на отдых в загородном дворце Шенбрунн. А вечером ему доложили о знаменитом автомате, играющем в шахматы.

Созданный еще в 1769 году венгром Кемпеленом, шахматист-автомат много лет демонстрировался в разных странах. Внешне это была кукла человеческого роста в одежде турка.

«Турок» с длинной трубкой в руке сидел за небольшим шкафчиком, на котором располагалась шахматная доска. Хозяин этого удивительного механизма разъезжал по Европе и предлагал всем желающим сразиться с машиной.

Автомат не всегда выигрывал. Бывал и в проигрыше, если за стол садился опытный шахматист. Но чаще одерживал победы. В Петербурге, например, он без особого труда поставил мат Екатерине II.

Решил сыграть с невиданной куклой и Наполеон. Конечно, зрители прежде всего интересовались, нет ли тут, попросту говоря, жульничества. Не спрятан ли в шкафчике живой шахматист очень маленького роста?

Чтобы отбросить подозрения, владелец автомата перед каждым публичным сеансом снимал с куклы одежды, и все видели, что внутри нее ничего нет. Затем Кемпелен выдвигал нижний ящик шкафчика, доставал шахматные фигуры и расставлял их на доске. Можно начинать игру. Но зрители требовали открыть еще и шкафчик с тремя дверцами. Что ж, если зрители желают… В левом отделении шкафа нет ничего, кроме механических приспособлений. Но может быть, карлик-шахматист спрятался за другими дверцами? Изобретатель автомата широко распахивал обе дверцы, и все видели только рычаги, колесики.

Механический шахматист Кемпелена, снискавший себе громкую славу, просуществовал целых восемьдесят пять лет. Его «карьера» закончилась в пятидесятых годах прошлого столетия.

Во время шахматной игры — было это в США, в Филадельфии, — поблизости вспыхнул пожар. В зрительном зале началась паника. И тут из шкафчика выбрался… живой человек.

«Чудо механического искусства», изумлявшее всех десятки лет, оказалось подделкой. Правда, подделкой талантливой. Сколько понадобилось сообразительности, технической смекалки, чтобы сконструировать совсем небольшой ящик, в котором человек мог не только спрятаться, но и быстро, незаметно для окружающих перебираться из левой части шкафчика в правую во время осмотра.

Кто же был этот человек?

Когда секрет раскрылся, семь человек разных национальностей, недурно владевших шахматным искусством, признались в участии в обмане. Одним из них был венский мастер Иоганн Альгайер.

Это с ним сражался Наполеон. И быстро проиграл. Как видно, за шахматным столом он не проявлял тех способностей, какими прославился на поле брани.

Прошло полтора века, прежде чем пришли поистине сказочные и в то же время вполне реальные электронные автоматы, способные не только сыграть партию в шахматы, но и руководить сложным производственным процессом. Но это уже другая тема.

Который час?

По свидетельству историков и археологов, самыми древними часами были солнечные. Их возраст — не менее пяти тысяч лет.

Ответ на вопрос «Который час?» с их помощью определялся по тени, отбрасываемой вертикально стоящей в земле палкой, а циферблат заменяли вбитые в землю колышки.

Со временем такие часы были усовершенствованы. Механик Ренье, например, сконструировал механизм, который сообщал о наступлении полудня перезвоном колокольчиков.

Знаменитый узбекский астроном Улугбек в 1430 году построил в Самарканде солнечные часы около пятидесяти метров диаметром — по точности они превосходили все другие.

Столь же древни и часы песочные, они служат человеку не одну тысячу лет, определяя время количеством песка, высыпающегося из одного сосуда в другой.

Такие часы особенно прижились в морском флоте. Интересно, как мастера, делавшие песочные хронометры, добивались точности «хода»: несколько раз кипятили смесь песка и измельченного мрамора с вином и лимонным соком, затем удаляли накипь и сушили ее. Какую роль играли здесь вино и лимонный сок, сказать трудно.

Были еще огненные часы. Из особых сортов дерева и ароматных веществ мастер готовил «тесто» для «свечей». По отметкам, нанесенным на «свечу», узнавали время дня и ночи. «Часы» могли гореть неделями. Мастерили и «огненные будильники»: подвешивали металлические шарики, которые в определенное время, по мере сгорания «свечи», падали и стуком будили спящего.

А горняки древнего мира спускались под землю с лампой, в которой масла хватало на 10–12 часов горения. Выгорело масло — окончился рабочий день.

Кто не знает выражения «много воды утекло»? А существует оно с той поры, когда появились водяные часы. Время измерялось просто — высотой уровня жидкости в сосуде. Такие часы были очень распространены. Древние греки называли их «клепсидра», что в переводе означает «крадущая воду». По клепсидре определяли время не только в быту, но и регламентировали выступления ораторов.

Известный датский астроном Тихо Браге пользовался водяными часами, наблюдая звездное небо.

В средние века появились первые механические часы — колесные. Эти поначалу очень большие устройства устанавливали на зданиях. Примером могут служить кремлевские куранты: как известно, их механизм занимает несколько этажей Спасской башни.

Стрелки таких часов приводятся в движение через храповое колесо от вала, на котором намотан длинный трос с грузом на конце.

Большой прогресс в часовом деле связан с именем голландского физика и механика XVII века Христиана Гюйгенса. Он построил первые маятниковые часы, а немного позднее изобрел баланс — легкий волосок, заменивший тяжелый маятник. Новшество позволило сконструировать карманные часы. Впрочем, поначалу и такие часы были столь тяжелыми, что состоятельные владельцы отдавали их нести своим слугам.

А у больших часов еще раньше вместо троса с грузом стали применять пружину. Постепенно часы становились точнее. На циферблате появились минутная (с середины XVI века), а затем и секундная (во второй половине XVIII столетия) стрелки.

Точность всех таких часов была достаточна в обыденной жизни, но наука и техника, многие производства требовали более совершенных хронометров. Большим шагом вперед стали кварцевые часы. Маятник в этих часах заменил кристаллик горного хрусталя — кварца. Кристаллы кварца колеблются под действием электрического тока, причем колебания эти строго постоянны, поэтому у кварцевых часов большая точность хода — за год они могут уйти или отстать не более чем на одну секунду.

Однако и столь высокая точность в отсчете времени не годится, скажем, в астрономии, при вычислении орбиты движения небесного тела. На помощь приходят еще более совершенные атомные часы. Здесь роль маятника выполняют атомы и молекулы различных веществ, у них строго постоянные колебания. Сверхточные «хранители времени» ошибаются на одну секунду за тысячелетие!

Ну а наши обычные часы?

Как они изменяются? Наверное, многие из вас уже видели ручные часы с циферблатом без стрелок. На нем появляются цифры точного времени: 7.15, 7.16, 7.17… В основе здесь радиоэлектроника — обычные детали заменены транзисторами, а точность хода обеспечивают кварцевые кристаллы. Питают их микробатарейки. Такие часы могут ошибаться не более чем на минуту за год. Для, житейских дел большей точности и не нужно.

А в заключение расскажем о часах редких, необычных, которые находятся теперь в музеях.

В московской Оружейной палате хранятся часы Великой французской революции. У них необычен циферблат — на нем не двенадцать часовых делений, а только десять. Почему? В 1795 году Конвент молодой Французской республики принял закон о введении в стране метрической системы мер (которой пользуемся мы теперь). Республиканцы решили применить эту систему и в измерении времени.

Почему сутки делятся на двадцать четыре часа, а час на шестьдесят минут? Разве нельзя их разделить, скажем, на десять часов, а час на сто минут? Можно, и никаких особых неудобств от этого не будет. Зато время станут измерять метрическими мерами.

Вот тогда и были сконструированы часы с десятичасовым циферблатом. Каждый час делился на сто минут, а минута на десять секунд. Всем французам было предложено измерять время суток по-новому. Однако приверженность к прежнему измерению была настолько сильна, что нововведение успеха не имело.

Уникальные, единственные в мире часы находились в краеведческом музее города Иванова. Это был большой деревянный шкаф с тремя отделениями. В одном из них тридцать семь циферблатов показывают время во всех частях света, время восхода и захода солнца, фазы Луны.

Второе отделение занимают механические календари, отсчитывающие годы по четырем летосчислениям — григорианскому, юлианскому, еврейскому и мусульманскому. А в третьем, центральном отделении показывается движение Земли и других планет вокруг Солнца, а также видимое движение Солнца, Луны и звезд в Северном полушарии в течение суток.

В часовом механизме — двадцать пять пружин. Одни заводятся раз в неделю, другие — ежемесячно, а некоторые — ежегодно или раз в три года.

Теперь они хранятся в музее Петродворца, под Ленинградом. Сконструировал их в 1873 году парижский механик А. Биллете.

А самые красивые часы смастерил в прошлом веке уральский умелец Иван Юрин. Они отделаны малахитом, яшмой и золотом. Стрелки отмечают время сразу в шестидесяти шести городах Европы, Азии и Америки. Число и день недели, фазы Луны они показывают под звуки старинной мелодии.

Вам письмо

В начале нашего века ученые нашли в гробнице египетского фараона Аменоптиса, жившего более четырех тысяч лет назад, свитки папируса — письма. Они хранились в надежно закрытых медных цилиндрах, на каждом стоял штемпель с указанием места назначения. Из Египта письма посылались в Ливию, Абиссинию, Аравию.

Так узнали, что уже в Древнем Египте существовала почта. Была ли она первой на земле? Наверное, нет. Почтовая связь в различных формах существовала с незапамятных времен. При раскопках на территории Древней Ассирии были найдены послания, написанные на камнях. В Перу, в захоронениях инков, археологи обнаружили «шнурковые письма» — связанные веревочки разной длины, каждая обозначала слово или даже фразу. Такие письма доставляли письмоносцы-гонцы.

Были у инков и «устные письма». Почтальон-гонец бежал от своей станции к следующей (около пяти километров), где его ждал другой участник эстафеты. На бегу гонец сообщал ему на словах содержание «устного письма» и оставался на станции, а тот, кому он передал сообщение, бежал дальше, до следующей станции. Первый почтальон, отдохнув, принимал эстафету у следующего за ним.

Таким способом известия передавались со скоростью до четырехсот километров в сутки!

Правители страны принимали самые суровые меры к тому, чтобы содержание устных писем хранилось в тайне. Гонца, разгласившего тайну, казнили.

К древним «связистам» во многих государствах относились с особым уважением. В Египте, например, некоторым почтальонам после смерти ставили памятники. В Древней Греции гонец, спешащий с сообщением, был неприкосновенен. В Индии еще в прошлом веке письмоносцами назначали не только самых выносливых, но и самых грамотных людей. Они могли тут же прочесть письмо неграмотному адресату.

В России издавна существовала эстафетная почта. В XV столетии между большими городами появились первые почтовые станции, где почтальоны меняли усталых лошадей. Назывались станции ямами от татарского слова «дзям» — дорога. Отсюда же, кстати, и слово «ямщик».

Ямская служба долгое время была трудовой повинностью — жители были обязаны предоставлять своих лошадей для почтальонов. Эту повинность отменили только в 1857 году.

Почта со штатом государственных служащих появилась в России в 1665 году, при Петре I. Правительственный сенат утвердил почтовые правила; в них, в частности, говорилось: «Для избежания медленности содержится в почтамтах и на каждом почтовом дворе и станции по четыре лошади и денно и нощно в хомутах, два человека почтальонов во всем одетых, которые бы к отъезду были всегда готовы…»

Значительно позднее появились почтальоны в городах: в Петербурге в 1843 году, а в Москве в 1845 году. Во второй половине прошлого века почтовая связь стала развиваться. Однако еще в 1913 году в сельских районах Российской империи находилось всего три процента почтовых контор. Остальные были в городах. Положение резко изменилось лишь в советское время.

Почта совершенствовалась с развитием науки. Лошадей заменили поезда, телеграф, радио. Связь с самыми отдаленными районами земного шара стала обычным, повседневным делом. Все большее значение приобретает в связи автоматика, различные электронные устройства. Вместе с тем совершенствуется и самая простая доставка писем. Вот только один пример.

В Англии продаются почтовые конверты из прозрачной пластмассы. Каждый такой конверт можно использовать сотни раз. Он состоит из двух отделений. В одно вкладывают письмо, в другое — адрес и застегивают конверт «молнией». Получив письмо, адресат в том же конверте посылает ответ.

В заключение хочется вспомнить и о другой стороне почтовых сообщений — их краткости. Если в телеграммах каждый из нас не забывает о том, чтобы текст сообщения не содержал лишних слов, то в письмах мы об этом обычно не вспоминаем. Что написал — то и хорошо. Между тем всегда стоит помнить старую народную мудрость: краткость — сестра таланта.

В истории почтовой переписки известен своеобразный рекорд такой краткости. Виктор Гюго, написав роман «Отверженные», отправил его издателю с письмом, в котором стоял только один знак: «?» Ответ издателя был столь же краток: «!»

Листок бумаги

Великий узбекский мыслитель Алишер Навои называл бумагу «крыльями, разносящими по миру мысли мудрецов».

История создания этого материала, как и многих изобретений и открытий, теряется в веках и тысячелетиях. Известно, что первой «бумагой» был египетский папирус. На нем писали уже в период Древнего царства, около пяти тысяч лет назад. Свитки с письменами сохранились в гробницах фараонов.

Папирус — родственник нашей осоки. Корни его египтяне употребляли в пищу, а из стеблей делали бумагу. Стебель папируса расщепляли на тонкие полоски и переплетали их в два слоя, как рогожки. Затем рогожку смачивали водой, клали на ночь под пресс и высушивали. Бумага готова.

Ученых уже давно интересовала загадка необыкновенной долговечности папирусной бумаги. Ведь ее делали из растительной клетчатки — целлюлозы. Из нее же делается и наша бумага. Но бумагу, на которой мы пишем, различные микроорганизмы разрушают уже через несколько десятков лет. А папирус спорит с тысячелетиями. В чем секрет?

Он был раскрыт уже в наше время. Оказалось, что в папирусе много особых веществ — фитонцидов, подавляющих жизнедеятельность микроорганизмов.

Другой родиной бумаги был Древний Китай. Здесь ее делали из молодых побегов бамбука, коры тутовых деревьев и ивы. Рецепты изготовления бумажных листов хранились как большая государственная тайна.

Мысли мудрецов в те времена ценились в Китае куда больше, чем сейчас. Записанные черной тушью на бумаге, они сохранялись на многие века.

В VIII веке нашей эры искусством изготовления «хранительницы истории» владели уже многие страны Востока. Бумагой пользовались не только ученые и государственные деятели. На базарах среднеазиатских городов нередко можно было увидеть такую картину: писарь тут же изготовлял бумажный лист и, положив его, еще не просохший, на спину заказчика, писал какую-нибудь жалобу или просьбу.

Около восьмисот лет назад бумагу стали делать в Европе. Долгое время ее делали из хлопчатобумажного тряпья, измельченного жерновами или в больших ступах.

На Руси с такой бумагой познакомились в XIV веке, а готовить ее начали в XVI.

Работа была тяжелой. Каждый бумажный лист стоил большого физического труда. Первая попытка механизации связана с именем француза Николая Робера. В 1798 году он создал первую бумагоделательную машину.

Новая эра бумажного производства началась в прошлом веке, когда бумагу стали делать из древесины.

…На эмблеме одного из наших крупнейших комбинатов в Котласе изображена елка, а от нее тянется, наматывается в рулон бумажная полоса. В цехах комбината все выглядит, конечно, сложнее. Древесину, преимущественно хвойную, измельчают и обрабатывают в котлах с кислотой или щелочью. Получают клетчатку — целлюлозу, а из нее особые машины делают бумагу.

Такая машина — сложный агрегат. Длина ее достигает ста двадцати метров.

Для производства бумаги употребляют не только древесину, но и хлопок, камыш, отходы кукурузы и соломы, многие другие однолетние растения. И не только растения. Изобретатель Л. Венчунас предложил делать бумагу… из камня. Сначала получают очень тонкие нити, а из них делают бумажные листы. «Каменная» бумага очень прочна, мягка на ощупь и, конечно, не боится огня.

Столь же надежна бумага из синтетических волокон, из тончайших металлических пленок, из стекловолокна…

Есть теперь и бумага-градусник, и бумага, убивающая микробов. Свыше восьмисот видов бумаги, картона и изделий из них дает сейчас стране наша промышленность. Сегодня бумага — это и посуда, и строительные материалы, и корпуса автомашин, и трубопроводы, и тара, и одежда… Кто знает, что еще будут делать из нее в будущем!

Этот «сверкающий камень»

…Предание рассказывает: финикийский торговый корабль укрылся от бури в небольшой бухте Средиземного моря. Моряки сошли на пустынный песчаный берег. Развели костер. Корабельный повар принес из трюма большие куски соды, которую везли продавать в Египет, бросил в огонь и поставил на них котел.

Утром в золе потухшего костра моряки с удивлением увидели какие-то прозрачные камни, сверкающие на солнце.

Так, если верить рассказам древних, было впервые получено стекло — сплав песка с содой. Произошло это около трех тысяч лет назад в Финикии, близ устья реки Бел (территория современной Сирии).

Невозможно проверить, так ли все происходило в действительности. Известно только, что песок с берегов реки Бел высоко ценился древними финикийскими стеклоделами, изделия которых славились на всем восточном побережье Средиземного моря.

Около 2600 лет назад стеклоделие было широко развито в Месопотамии. Мастера Вавилона умели делать цветное, золоченое и прозрачное стекло. Здесь же научились строить печи, в которых поддерживалась необходимая высокая температура.

Изобретение стеклодувной трубки в I веке до новой эры по справедливости считается одним из выдающихся открытий человеческой мысли. Оно сделало стеклоделие искусством. Стеклодувная трубка позволила выдувать из жидкой раскаленной массы изделия самой различной формы. Выдувать, а не отливать в формах. Из стекла делали кувшины и вазы, светильники и архитектурные украшения, браслеты и кольца.

Финикийские ремесленники первыми стали ставить на своих изделиях клеймо. Изделия с именами Аристона, Артаса и Знниона из Сидона были известны далеко за пределами страны. Позднее один из них, Эннион, переселившись в Италию, стал родоначальником европейского стеклоделия; центром его стал остров Мурано, близ Венеции.

Искусство муранских художников-стеклоделов достигло вершин мастерства. Созданные ими бокалы и вазы до сих пор удивляют своим совершенством. В Ленинграде, в Эрмитаже, хранится венецианский бокал ювелирной работы. Высота его достигает полуметра. Особенно искусно сделана крышка бокала — она украшена стеклянными цветами и орнаментом.

Прошло время, и секреты острова Мурано перестали быть секретами. К XVII веку уже во многих европейских странах появились мастера стеклянных дел.

Изготовление «сверкающего камня» было поставлено на широкую ногу еще в Киевской Руси. При раскопках древних поселений найдены разнообразные стеклянные изделия и остатки стекловаренных печей X–XI веков.

Индустриальный век потребовал от стекла новых качеств — огнестойкости и прочности, эластичности и электропроводности.

Эластичное стекло можно изгибать и завязывать, как шелковую ленту. Пружины из такого стекла не уступают стальным.

Огнестойкое стекло называется пирекс. На вид его трудно отличить от обычного, но состав его другой. Вместо соды употребляют борную кислоту. Поставьте стакан из пирекса на огонь, нагрейте и бросьте в воду — он не растрескается, не лопнет.

А прочное, безосколочное стекло называют триплексом. Делают его так: два листа обычного стекла прослаивают тонким прозрачным целлулоидом. Разбейте такое стекло на мелкие осколки — они не разлетятся, приклеенные к целлулоиду.

Стеклянная пряжа… Есть и такая. Она пушиста, как шерсть, из нее готовят ткани, не боящиеся огня.

Все большее применение находит теперь стекло в строительстве. В сочетании с алюминием оно придает зданиям изящество, легкость, обилие света. Можно не сомневаться, что города и заводы будущего расцветут всеми красками «сверкающего камня».

И еще: стекло с успехом заменяет теперь бумагу. Стеклобумагу готовят из тончайших стеклянных волокон. Она не боится ни огня, ни воды. На ней можно писать и печатать. Пока производство такой бумаги еще не налажено, но ее уже называют «бумагой двухтысячного года».