Башенные и карманные часы
Механики участвововали также в разработке в средневековой Европе нынешней формы механических часов. Часы, как показывает их название, представляли собой первоначально всего лишь колокол (cloche), отбивавший часы работы, а позже и каждый час. В колокол бил часовой, который узнавал время по песочным часам. Примерно в XI веке был изобретен остроумный механизм, при помощи которого язык колокола двигался вперед и назад. Все, что оставалось делать часовому, — это освобождать груз, который через посредство зубчатой передачи часового механизма (представлявшего, по сути дела, более простую форму мельничного механизма) отбивал соответствующий час. Кому - то из мельничных мастеров или монахов пришло в голову, что тот же самый механизм, работающий непрерывно, может быть использован так, что сам будет показывать время, представляя собой таким образом механические часы — выражение, до сих пор сохранившееся в употреблении, — хотя и был упразднен часовой. Так родились часы, включая и карманные, — прототип современных автоматических машин, саморегулирующихся, равно как и самодвижущихся.
Часы, несомненно, были изобретены в глубокой древности. Арабы значительно улучшили греческие водяные часы и сделали их основой для многих сложных автоматических устройств; но они приводились в движение поплавками и шнурками, и им недоставало точности и силы зубчатых передач колесного механизма. Мы, однако, знаем сейчас, что зубчатая передача имеет значительно более древнее происхождение как в Греции, так и в Китае. Часы уже не могут претендовать на то, чтобы быть европейским изобретением, хотя наиболее значительная работа над ними была проведена именно здесь. Часы были предметом скорее престижа, чем практического использования. Они составляли гордость городов и соборов, но в период Возрождения редкая профессия мастеров механических колоколов, а затем часовщиков должна была стать для науки тем же, чем мельничные мастера для промышленности — плодотворным источником изобретательства и мастерства.
Морской компас
Наблюдение направляющего действия земного магнетизма на естественные магниты или магнитный железняк должно было быть одним из наиболее трудных, равно как и важных, научных открытий. По - видимому, нет никакого сомнения в том, что способность насаженного на стержень магнитного железняка указывать направление была известна в Китае за несколько столетии до первого упоминания о его употреблении где - нибудь в другом месте.
Это открытие, согласно д - ру Нидхэму, явилось, по - видимому, побочным продуктом геомантического пророчества, заключающегося в том, что на доску бросали какой - либо предмет и на основании того, в каком положении он падал, предсказывали будущее. Такая практика существует до сих пор и. кстати сказать, дала нам большинство настольных игр, включая кости, карты и шахматы. Одним из употреблявшихся для этой цели предметов был символ Севера — Большая Медведица, или ковш, представленный в форме ложки. Такие ложки, сделанные из магнитного железняка — одного из пяти священных камней, — всегда показывали одно направление. Еще до VI века было открыто, что подобным свойством указывать направление обладают также куски железа, которых коснулся магнитный железняк или которые были оставлены остывать в положении, когда их концы указывали на Север и на Юг Водяной компас, в котором такой кусок железа поддерживали на куске дерева, был подробно описан в XI веке, но был, вероятно, известен задолго до этого. Это традиционный китайский компас, о связи которого с магическими досками свидетельствуют символы на его ободке. Как он попал на Запад, неизвестно до сих пор. В одном сказании XII века есть ссылка на него как на нечто хорошо известное. Снабженная стержнем игла и карта с розой ветров были, по - видимому, изобретены итальянцами в XIII веке.
Медленное развитие компаса после его первого открытия носит все следы традиционного технического улучшения; но наука рано была призвана объяснить его действие. Первой оригинальной научной работой западного христианского мира было «Письмо о магните» — «Epistola de Magnete» (1269), работа Петра Пилигрима (из Мерикура), современника Роджера Бэкона, который восхищался им как величайшим и наиболее практическим ученым своего времени. «Письмо...» показывает большую независимость мысли и способность планировать и проводить ряд экспериментов. Из этой работы — после долгого перерыва — должны были развиться исследования Нормана и Гильберта, из которых впоследствии выросли вся теория и практика магнетизма и электричества. Но это еще не все. Действие магнита на компас должно было обеспечить реальную научную основу для учения о влиянии и индукциях, которое прежде было чисто магическим. Еще более важным было то, что оно должно было представить работающую модель учения о притяжении, которое проникало сквозь всю науку и должно было стать путеводной звездой для великого обобщения Ньютона.
Кормовой руль
Кормовой руль был, очевидно, тоже изобретен в Китае. Китайская джонка радикально отличается от корабля тем, что, в то время как последний возник из первоначальной выдолбленной из дерева каноэ путем возведения бортов вокруг центрального киля, первая развилась из бамбукового плота путем подъема его носа и кормы2 - 29: 3 - 21. Она не имеет киля, и естественным местом для руля является середина кормы. В Европе центральный руль было гораздо труднее приспособить из - за старой срезанной формы киля на корме, и поэтому использовалось рулевое весло, закрепленное на правом борту; но когда в XIII веке центральный руль был приспособлен путем добавления вертикального ахтерштевня, это значительно повысило мореходные качества европейских судов с более глубоким килем, построенных по образцу судов викингов. Курс можно было теперь держать с помощью парусов, поставленных под большим углом к ветру. Это, в свою очередь, привело к развитию кормового и носового парусов из старого треугольного паруса. Уже не надо было больше ожидать ветров за кормой, и путешествия могли совершаться при более бурной погоде.
Два навигационных изобретения — компас и кормовой руль — должны были сыграть такую же важную роль на море, какую сыграло введение конской упряжи на суше. Их использование сделало возможными путешествия в открытом море, которые в значительной степени заменили прежнее каботажное плавание вдоль побережий. Они покорили океаны, впервые проложив дорогу научным исследованиям, войне и торговле, что имело огромные и быстрые экономические и политические результаты.
Мореплавание
Научные последствия развития мореплавания должны были иметь решающее значение. Плавание в открытом море, даже в Средиземном, требовало астрономических наблюдений и морских карт и непосредственно стимулировало развитие астрономии, способной давать точные предсказания, новой количественной географии и инструментов, пригодных к использованию на борту корабля. Плавание в океане выдвинуло также насущную проблему определения долготы, над разрешением которой предстояло немало поломать голову всем крупным астрономам XVII века. Потребность в компасах и других навигационных приборах вызвала к жизни новое ремесло, требующее большого искусства, — ремесло мастеров, производящих морские инструменты, чье последующее влияние на науку, особенно в установлении все более высоких уровней для точного измерения, было огромно. Многие ученые, включая самого Ньютона, были мастерами - инструментальщиками, а одному механику — Уатту — суждено было сыграть революционную роль в развитии промышленности и науки.