Солнечные часы отлично работают в ясные и солнечные дни. Но без солнца пользы от них мало. С самого начала этот недостаток учитывался, и по таким часам за временем следили только в дневные часы. Так как в 15000 г. до н. э. люди, как правило, по ночам спали, то это никого и не волновало. Разумеется, солнечные часы не работали в помещении и в пасмурные дни.

В конце концов на смену солнечным часам пришли краткосрочные хронометры, предки секундомеров, – песочные и водяные часы. Все они имели одинаковый дизайн и использовали определенное количество воды или песка, которое перемещалось из одного места в другое с фиксированной скоростью. Дожидаясь того, чтобы вода или песок закончились, человек мог отследить маленький промежуток времени. Это требовалось для выполнения конкретной работы: на какое время оставлять ткань в краске или сколько времени будет сохнуть раствор.

Технология времени не отставала от занятий человека и задавала им темп. По мере того как мы переселялись из полей в города, часы становились все сложнее. Спустя многие тысячи лет после того, как каменные круги и гномон помогали следить за солнцем и временами года, появились настоящие механические часы. Эти массивные, хотя и не слишком точные часы использовали сложный механизм из колесиков, пружинок, гирь и рычагов. Они показывали только часы, как и солнечные часы, но для этого не требовалось солнце. Эти часы стали отражением того, что люди проводили больше времени в помещении и не ложились спать сразу после заката.

Они были слишком новыми, слишком дорогими и слишком редкими, чтобы ими могли пользоваться обычные люди. В Средние века время принадлежало в первую очередь церкви, чьи колокола говорили людям, когда вставать, когда работать и когда собираться вместе. (Это были самые важные моменты для большинства людей.) В конце концов место теократии заняло светское правительство, и общественные часы заменили колокола. И все же время и управление им оставались делом властей, какими бы они ни были.

В эпоху Возрождения с изобретением более точных часов с маятником и пружинных часов произошла некоторая эволюция технологии времени и власти времени. Но только в девятнадцатом веке, с началом промышленной революции, стали иметь значение малые промежутки времени. Города росли, появлялись заводы и фабрики, и люди начали подчиняться более строгому расписанию. Потом появились поезда и расписания поездов, пропуска, которые надо было пробивать на проходной, и официальные расписания разного рода, за которыми гражданам приходилось следить. Им повезло: революция в промышленности, породившая необходимость следить за временем, дала людям и средство для этого. Началось массовое производство деталей для часов, и часы стали доступными. Та самая технология, которая сделала хронометрию доступной для обычных людей, сделала хронометры и относительно дешевыми.

Но как бы ни эволюционировали часы, их функция не меняется с каменных кругов эпохи палеолита. Они существовали для того, чтобы отмечать движение земли вокруг оси и ее вход и выход из зоны солнечного света. Вот почему до наших дней стрелки на часах все так же вращаются вокруг центральной оси, как тень двигалась по кругу на солнечных часах, и в полдень, когда солнце стоит в самой высокой точке, стрелки оказываются в верхней точке циферблата.

Первые механические часы, в которых есть часовой механизм, а не солнечная тень, были созданы в Китае в 725 году н. э. Поначалу даже в механических часах использовали воду или песок, чтобы они показывали время. Эти системы были намного сложнее, чем обычные водяные часы, так как вода вращала механизм часов наподобие колеса водяной мельницы. В конце концов эти системы заменили более надежными и менее мокрыми системами гирь и блоков. Но настоящим механическим часам необходим источник энергии, а батарейки еще не придумали.

Так что же делать?

Давайте вспомним физику. Кинетическая энергия – это энергия движения. Потенциальная энергия – это энергия, которой объект обладает благодаря своему положению (то есть все наготове и ждет только отмашки). Натянутая тетива лука обладает потенциальной энергией, которая превратится в кинетическую энергию, когда стрела будет пущена. На вершине водопада вода обладает потенциальной энергией, которая будет выпущена при падении воды, и ее можно использовать для вращения водяного колеса.

Есть два разных вида потенциальной энергии: гравитационная (энергия при взаимном расположении тел) и энергия упругой деформации. Падающая вода, которая вращает водяное колесо, – это пример гравитационной потенциальной энергии. Она использует эффект гравитации, чтобы передвигать предмет с одного места на другое. Лук и тетива – это пример энергии упругой деформации. В систему необходимо вложить энергию, растянув или сжав ее, чтобы возникла потенциальная энергия. Когда вы натягиваете тетиву лука, вы вкладываете энергию в систему, создавая потенциальную энергию упругой деформации. Когда вы отпускаете стрелу, потенциальная энергия превращается в кинетическую.

Вне зависимости от того, какой вид потенциальной энергии использует часовщик – маятник или пружину, – необходим механизм, который будет получать эту энергию и превращать ее в кинетическую, то есть в энергию движения. В механических часах этот механизм называется спуском, или анкерным механизмом. Когда маятник раскачивается взад и вперед, соединенный с ним рычаг постоянно вращает колесико.

Маятник качается ритмично, чтобы при каждом его движении зубчатое колесико поворачивалось на одно деление. Это позволяет всем остальным, связанным между собой колесикам, вращаться в определенном ритме, поэтому стрелки часов перемещаются через определенный интервал времени. Пружина в часах служит для той же самой цели, что и гири или маятник, но позволяет сделать часы меньшего размера, которые можно носить с собой. С маятником такое невозможно.