Возьмем, например, баллистику. Изначально Галилей надеялся, что такие его открытия, как закон (как мы его теперь называем) падения тел, а также параболическая траектория снарядов совершат революцию в артиллерии. Когда его ученик Торричелли приступил к практическим опытам с пушечными ядрами с целью проверить теории Галилея, выяснилось, что траектория отличается от параболической: он утверждал, что теория верна, но ее нельзя применять при больших скоростях, поскольку никто не знает, как правильно учитывать сопротивление воздуха (как оказалось, ее можно применять к снарядам, летящим на небольшое расстояние с низкой скоростью){1060}. В конечном итоге революцию в баллистике совершили Робинс и Эйлер в период с 1742 по 1753 г. благодаря открытию звукового барьера и пониманию того, как влияет на траекторию вращение снаряда (вызванное намеренно, с помощью нарезки ствола; ядра Торричелли кувыркались в полете). В результате были выведены уравнения для надежного вычисления траекторий. Физика Галилея мыслилась как практическая, но не нашла применения в самой, казалось бы, очевидной области. Тем не менее его идеальная параболическая траектория стала важной предпосылкой для гораздо более сложного анализа реальных траекторий, выполненного Робинсом и Эйлером. Теория Галилея была практической – просто потребовалось целых сто лет, чтобы это понять. В 1780-х гг. для юного Наполеона, обладавшего исключительными математическими способностями, задачи, перед которыми спасовал великий Торричелли, были всего лишь школьными упражнениями – естественно, в Военной школе{1061}.
Или возьмем задачу, которая занимала Галилея бо́льшую часть его сознательной жизни: вычисление долготы в открытом море. Угол к северу или югу от экватора (широту) вычислить легко, если знать дату, – по высоте Солнца над горизонтом в полдень. Угол к западу или востоку определить гораздо сложнее, поскольку отсутствует надежная точка отсчета. Галилей выдвигал предположение, что в качестве универсальных часов можно использовать затмения лун Юпитера (которые он открыл в 1610). Имея надежные таблицы, предсказывающие эти затмения, можно определить время, которое показывают эти мировые часы; сравнение местного времени (например, прошедшего после полудня) с временем места, для которого составлены таблицы, позволяет без труда вычислить угол к востоку или западу от точки отсчета. Теория была красивой. Рассчитать движение спутников Юпитера оказалось непросто, но Галилей и его соратники упорно работали, и Галилей даже сконструировал маленькую механическую модель, которая позволяла определить положение спутников без сложных вычислений; его расчеты были бы еще точнее, знай он, что следует учитывать скорость света, поскольку время затмения также зависит от расстояния от Юпитера до Земли.
Но главная трудность была чрезвычайно простой: как смотреть в мощный телескоп на крошечный, удаленный объект и проводить надежные наблюдения на судне, которое прыгает по волнам? Галилей изобрел мощный бинокль, прикреплявшийся к голове, поскольку трудно удерживать телескоп в неподвижности на раскачивающемся корабле, а также нечто вроде кресла на шарнирах для наблюдателя (в шарниры был вмонтирован компас). Проблема вычисления долгот была широко известна: правительства разных стран предлагали огромные вознаграждения тем, кто сумеет ее решить. Галилей хотел добиться бессмертной славы именно этим открытием, а не другими; он пытался претендовать на награду испанских властей, но безрезультатно (его ученик Кастелли отправился в плавание, но был сражен морской болезнью), а в последние годы жизни вступил с тайные переговоры с голландцами в надежде, что они воспримут его идеи и применят на практике, но переговоры закончились неудачей{1062}.
Или Галилей был прав? В 1679 г. семья Кассини (они эмигрировали из Италии во Францию, где стали знаменитыми как астрономы и картографы) использовала луны Юпитера для вычисления долготы, но не на море, а на суше. Эти измерения позволили им пересчитать площадь Франции (которая оказалась на 20 процентов меньше, чем предполагали), а также определить форму земного шара (хорошая новость для последователей Ньютона и сокрушительный удар по картезианцам). Галилей оказался прав: спутники Юпитера были перспективным способом измерения долготы. Просто потребовалось шестьдесят лет, чтобы воплотить его предложение на практике, причем только на суше{1063}.
Существовали и альтернативные предложения, как вычислить долготу. Долгое время все питали надежду, что определить координаты морякам поможет отклонение магнитной стрелки компаса. Несмотря на усилия нескольких поколений, надежда оказалась иллюзорной, поскольку и магнитное склонение, и магнитное наклонение непредсказуемо меняются{1064}. В конечном итоге лучшим оказалось самое простое решение: все, что требовалось, – это взять в путешествие надежный и точный прибор для измерения времени и сравнивать разницу между местным временем (например, местным полуднем) и временем в точке отсчета (например, на Гринвичском меридиане).
Галилей был убежден, что ему удалось доказать, что маятники способны показывать точное время, и он изобрел маятниковые часы (хотя не изготовил их; он уже ослеп, когда заинтересовался этим вопросом, а у его сына, который пытался ему помочь, отсутствовали необходимые навыки). Гюйгенс, не знавший о работе Галилея, изготовил первые маятниковые часы (1656) и уточнил закон движения маятника (1673). Тем временем Роберт Гук, Гюйгенс и Жан де Отфей в период с 1658 по 1674 г. придумали способы управления маховиком (который был изобретен в XIV в. и обладал большей устойчивостью, чем маятник, что делало его более пригодным для мобильных измерителей времени) с помощью пружины, так что маленькие или наручные часы стали надежными измерителями времени. Тем не менее задача конструирования часов для мореплавания была еще далека от решения: такие часы должны оставаться точными независимо от температуры, влажности и качки. Это удалось Джону Харрисону, который в 1735 г. сконструировал первый надежный морской хронометр{1065}. Но неужели открытия Галилея, Гука и Гюйгенса тут не сыграли никакой роли? Конечно, сыграли, но их было недостаточно. Для решения задачи потребовалось больше ста лет, но на протяжении всего столетия это решение постоянно приближалось.
Разумеется, часы не были изобретением XVII в. Как мы уже видели, первые механические часы датируются концом XIII в., а их механизм из зубчатых колес был позаимствован от водяных и ветряных мельниц. Водяные мельницы, известные еще древним грекам и римлянам, в те времена не получили широкого распространения, но в процессе средневековой предшественницы промышленной революции, приблизительно в конце 1-го тысячелетия н. э., они появились повсюду. В Книге Судного дня мы находим сведения о том, что в 1086 г. в Англии насчитывалось более шести тысяч водяных мельниц. За ними довольно быстро последовали вертикальные ветряные мельницы: первые, о которых сохранились достоверные сведения, были построены в Уидли, в Йоркшире, в 1185 г. Учитывая тот факт, что самая высокая концентрация средневековых водяных мельниц наблюдалась в Англии, вряд ли можно считать совпадением, что именно в этой стране появились первая вертикальная ветряная мельница и первые механические часы. В качестве источника энергии пар победил воду и ветер только после 1830 г.{1066}; в придуманной Свифтом Лапуте, как и в Англии XVIII в., энергия пара не заменяла энергию воды, а дополняла ее.
Тем не менее считалось, что именно изобретения Галилея, Гука и Гюйгенса подготовили почву для появления зубчатых механизмов времен промышленной революции{1067}. До середины XVII в. шестерни размечались и вырезались вручную. Гук спроектировал первую машину для изготовления одинаковых шестерен, что сделало возможным массовое производство машин и механизмов. Для того чтобы изготовить свои машины, инженеры XVIII и XIX вв. должны были стать часовщиками (например, Ричард Аркрайт сотрудничал с часовщиком Джоном Кеем, когда в 1769 г. конструировал прядильный станок), а качество их продукции значительно повысилось в результате революции в часовом деле, которая произошла после 1656 г.{1068}
Механические часы предоставляют нам прекрасную возможность для сравнения, поскольку мы можем увидеть, как реагировали на них другие культуры, когда знакомились с часами путешественников из Европы. Японцы вскоре начали сами изготавливать часы (точно так же, как ружья), а китайцы не проявили интереса к определению времени по часам и не стали заниматься их изготовлением, хотя еще в XI в. Су Сун изобрел сложные водяные часы для астрономических измерений.
