Все инженерные объекты и механизмы, изобретенные людьми, в том числе механизмы часов, работают в пространстве, имеющем физические свойства – размер, гравитацию, температуру, электромагнитное поле.
Из основ физики: мироздание делится на несколько уровней материи:
Во всех этих мирах главенствуют одни и те же постулаты, на которых основывается наше миропонимание. Во-первых, на размерности. Наш макромир описывается тремя пространственными координатами и временем ds ²=dz²+dy²+dz²-c²dt² Во-вторых, на наличии гравитационного поля, в-третьих на наличии электромагнитных полей, в-четвертых, на квантовании вещества и энергии, а также протекающих в пространстве процессов, и наконец, на предположении об искривленности пространства-времени (тензор Риччи).
Гравитация является ахилессовой пятой для современной физики. Энергия гравитации, в отличие от всех других видов энергии Вселенной, является всепроникающей, и мы привыкли к сознанию, что энергия гравитационного поля занимает исключительное положение по сравнению со всеми другими видами энергии Вселенной.
Однако никто пока не знает, что представляет из себя Гравитон (квант массы) – возможная частица, которая отвечает за гравитационную силу, а множество гравитонов должны создавать гравитационную волну. Гравитон не имеет массу, летает со скоростью света, стабилен. Поскольку размерность Гравитона принадлежит нано миру, человек ещё не приблизился к изобретению приборов способных разглядеть и зафиксировать частицы столь малых размеров. Правда, в этом направлении есть прогресс — благодаря гигантской лаборатории «Адронный коллайдер» и проводимых в нём экспериментах со столкновением субатомных частиц, в 2012 году, путём наблюдения за поведением частиц при их столкновении, была открыта элементарная частица Бозон Хиггса, косвенно подтверждающая существование Гравитона.
До тех пор, пока человек не имеет возможности воздействовать на частицу Гравитон, отвечающую за гравитацию, кадры из фантастических фильмов, где показаны летающие над городом машины, и плавно взлетающие без особых усилий летающие тарелки — останутся фантастикой. Сейчас для преодоления гравитации требуются огромные затраты энергии, стоит вспомнить огонь вырывающийся из ракет и звук реактивных самолетов, вынужденных сжигать топливо для того, что бы двигаться и не падать от остановки двигателя.
В попытке преодолеть гравитацию и достичь левитации, изучаются компенсирующие силы — струи газа, звуковые колебания, лазерные лучи, изменение магнитного поля, но природа гравитации находится на начальной стадии изучения, и существенных прорывов не ожидается до момента встречи с настоящим гравитоном.
Что касается механизмов измерения времени, то история их изобретений — это игра человека с силами природы (солнечный свет, вода, огонь, песок, гравитационный маятник) венцом которых стал сначала маятник, привязанный к гравитации, ставший эталоном секундной точности, а затем баланс и его особая конструкция «турбийон», в попытке своим инерционным механизмом и изохронизмом совсем отказаться от гравитации в поиске независимости от силовых внешних воздействий.
Изобретения часовщиков всегда находили неожиданное применение в жизни, об этом мы расскажем в отдельной статье, а здесь лишь приведем пример древних водяных часов — клепсидры, принцип работы которых привёл к изобретению мощных энергетических установок — гидроэлектростанций. На подобии этой аналогии можно предположить, что и система часового баланса является миниатюрной протомоделью возможной энергетической установки в мегамире, схожей с гипотетической сферой Дайсона или орбитальными кольцами.
Часовая школа считает очень важным наравне с мастерством поддерживать фундаментальное понимание физики процессов, происходящих в часовом механизме и дальнейшего применения удачных решений не только в часовой, но и в более широкой инженерно-технической деятельности.
Пример гравитации в макро-мире: звезда и планета. Нажмите play для просмотра видео.
Маятник раскачивается относительно Земли. Если маятник установить на полюсе, то вращение Земли не будет влиять на плоскость колебаний и они будут стабильны — лево, право. Если маятник не на полюсе, то он слегка меняет траекторию, отображая вращение Земли (маятник Фуко).
Качели — аналог маятника.
Движение маятника. Нажмите play для просмотра видео.
Гравитация, притяжение. Стремление маятника к центру.
Маятник, встроенный в механизм напольных, настенных, настольных часов.
Конструкция баланса наручных часов, в котором колебания не тормозятся вертикальной гравитацией.
Механизм часов с турбийоном.
Схожие с микромеханикой — гипотетические мега инженерные объекты, основанные на гравитации. «Сфера Дайсона» и «орбитальное кольцо» :
Влияние гравитации на объекты мегамира, и нашего макромира чувствительно осязаемы. В микромире дела обстоят несколько иначе, при малых размерах можно практически не учитывать гравитацию. Однако её влияние всё же присутствует.
Применительно к приборостроению на уровне размерности микромира, работы с гравитацией производят при выращивании кристаллов для производства компонентов.
Во-первых для получения бездефектных совершенных кристаллов, их выращивают в невесомости, в условиях нулевой гравитации.
Во-вторых при производстве кристаллов на Земле, гравитация ограничивает их скорость роста, и приходится ждать 1 месяц, пока кристалл вырастет на 1 сантиметр естественным образом. Ускорить рост кристаллов удалось путём преодоления гравитации, а именно — вытягиванием вещества вверх из расплава. Этот метод называется методом Чохральского.
Сравнительная таблица принципов механодинамики измерительных механизмов часов.
Эволюция механизмов измерения времени, следовала за открытиями природных свойств окружающей среды. Природа ритмов, динамичного движения, колебаний и импульсов, применялась в механизмах для измерения времени. Изобретения осваивались и развивались на основе удачных экспериментов, а затем уже описывался принципы работы способных моделей. Успешные изобретения транслировались из «часостроения» на другие объекты и области жизни человека. Механика часовых механизмов присутствует во многих вещах от бытовых приспособлений до энергетики и космоса.
Автор: Диана Герасимова. Copywright Watchschool.ru
