Со времени изобретения маятниковых часов и часов с регулирующей системой баланс — спираль начинается история классической колебательной хронометрии. Последняя достигла значительного успеха в XVIII—XIX вв. и развивалась вместе с развитием культуры как неотъемлемая часть науки и техники.

История маятниковых часов берет начало у арабов в средние века. В исторической литературе стало обычным утверждение, что арабский ученый Ибн Юнис в 1008 г. первый стал применять маятник для измерения времени, но остался неизвестным способ его использования. Историю маятника в Западной Европе связывают с трудами итальянских инженеров XV в. Они считали возможным использовать тяжелый маятник для получения возвратно-поступательного движения в насосах.

Ш. Фремонт в трактате «История развития часов» воспроизводит ряд эскизов из рукописей Леонардо да Винчи, иллюстрирующих использование возвратно-поступательного движения маятника тяжелого веса для приведения в действие двойного плунжера насоса. На гравюрах, имеющихся в работе Бессона «Леатр математических и механических инструментов» («Theatre des instruments rnathematiques et mecaniques»), опубликован ной в Лионе в 1578 г., приводятся и другие примеры использования маятника. Следовательно, является бесспорно установленным, что маятник задолго до исследования его свойств Галилеем применялся в качестве составной части машин. В то же время имеются основания утверждать, что до Галилея маятник использовался не в качестве регулятора механических процессов, а только как исполнительный механизм наряду с другими механизмами.

Однако идея применения маятника в качестве регулятора шпиндельного хода уже имелась у Леонардо да Винчи (1452— 1519). В библиотеке Амброзиани в Милане хранится большое количество листков различных размеров, исписанных рукой Леонардо да Винчи. Установлено, что они написаны на рубеже XV— XVI столетия. Они содержат ряд набросков, иллюстрирующих устройство различных механических приборов, часто без какого- либо пояснительного текста. На листке 257 рукой Леонардо набросан эскиз применения маятника в качестве регулятора хода часов (рис. 123). Вокруг оси намотана веревка с гирей на конце. Видно, каким образом приводится в действие зубчатая передача, а также как осуществляется связь движущей силы со спусковым устройством, но нет никаких объяснений действия спускового устройства и регулирования зубчатой передачи. Новонайденные рукописи Леонардо да Винчи «Мадридский кодекс I» и «Мадридский кодекс II» добавили 700 страниц к рукописному наследию ученого. Они открывают новые страницы его творческой биографии, и, что для нас особенно важно, в них имеются новые данные о работе Леонардо над применением маятника в часах. «Мадридский кодекс I» наиболее систематизирован и почти целиком посвящен одной теме — механике, а в ней — внешней баллистике (движению пуль и ядер) и движению маятника, а также детальному анализу и описанию различных машини механизмов.

Рис. 123. Схематически набросанный рисунок маятнико вых часов Леонардо да Винчи

Материалы, содержащиеся в «Мадридском кодексе I», не опровержимо свидетельствуют, что Леонардо положительно решал вопрос о возможности применения маятника в часах. Ученый-исследователь Ладислао Рети на многих страницах «Мадридского кодекса I» обнаружил значительное число записей и рисунков. Тщательно изучив их, он пришел к выводу, что они имеют прямое отношение к применению маятника в часах, с его выводами согласился Сильвио Бедини — один из западноевропейских авторитетов в области истории часовых механизмов.

Бедини и Рети указывают, что некоторые страницы «Мадридского кодекса I» (л. 9; л. 61, левая сторона; л. 157, левая сторона) содержат материалы, убедительно доказывающие, что у Леонардо были весьма оригинальные идеи относительно использования маятника в часах, намного опередившие исследования в этой области Галилео Галилея. На л. 157 (левая сторона) , по утверждению Бедини и Рети, можно видеть — почти за сто лет до Галилея — первый чертеж часового механизма с маятником.

В статье «Мадридские кодексы. Новонайденные страницы — новые грани таланта Леонардо» Анна Мария Брицио отметила, что эти рукописи можно датировать 1493 г. По ее свидетельству, «Леонардо всегда интересовали часовые механизмы. Он обнаруживает огромные познания и проявляет глубокий интерес к большим часовым устройствам и планетариям, которые в то время существовали в Ломбардии. Особенно его интересовали башенные часы аббатства Кьяровалле недалеко от Милана, а также астрономические часы Джованни де Донди, установленные в библиотеке герцогского замка в Павии. Леонардо сделал множество рисунков наиболее сложных узлов этих механизмов». В «Мадридском кодексе I» содержится также много иллюстраций, касающихся применения маятника в часах.

Кроме того, Леонардо наряду с различными типами механизмов анализирует часовые пружины, механизмы с пружинным приводом, зубчатые колеса для передачи движения и т. д. Большое внимание он уделяет проблеме уменьшения силы трения и в связи с этим предлагает ряд интересных решений.

Теория маятника, разработанная Леонардо да Винчи, основывается на его учении о «естественном» и «вынужденном» движениях и наблюдениях над колебанием маятника. По его мнению, движение маятника является частным случаем движения тела, брошенного в воздух. Тогда «всякое тело стремится упасть по направлению к центру Земли по кратчайшему пути» или имеет тенденцию к естественному движению тел, у которых движение от a до п тем больше, чем оно ближе к завершению. Скорость же насильственного или вынужденного движения (от п до т) тем меньше, чем оно ближе к завершению.

Своим острым глазом Леонардо усмотрел истинную (по идеальной параболе) траекторию движения брошенных тел и правильно изобразил ее на своих рисунках. Из наблюдений над колебанием маятника он сделал ряд обобщающих выводов. Когда маятник качается, то дуга, по которой он движется к крайней верхней точке, всегда короче той, по которой он двигался вниз, и нисходящая дуга становится все короче с течением времени, т. е. по мере затухания колебания. Кроме того, он заметил, что чем короче становится дуга, тем более однородными становятся колебания маятника, т. е. тем медленнее изменяется период его колебания.

Начиная с XVII в. имеются сведения о применении маятника в медицине. Так, в одной книге, вышедшей в 1602 г., дано описание особого инструмента, состоявшего из свинцового шара, который врач держал на длинном шнуре. Колебание маятника использовали для измерения пульса.

Однако свободные затухающие колебания маятника не могут служить для измерения длительных промежутков времени. Создание маятниковых часов состояло в соединении маятника с устройством для поддержания его колебаний и их отсчета. Со хранились сведения (правда, недостоверные), будто маятниковые часы в 1612 г. изготовил Иост Бюрги из Праги (в настоящее время они хранятся в Венском казначействе). Бюрги был астрономом и талантливым часовщиком. Однако в конце XVII в. многие часы были реконструированы, так что их современный вид не обязательно соответствует их первоначальному виду.

Английский часовщик XVII в. П. Вебстер сообщает, что через его руки прошли маленькие стенные часы с маятником, изготовленные в 1656 г.— на год раньше получения Гюйгенсом патента на свои маятниковые часы. Поскольку рукописи Леонардо да Винчи находились в библиотеке Аброзиани с 1637 г., то не исключена возможность, что эскизы, касающиеся применения маятника в качестве регулятора хода часов, могли стать известными итальянским часовщикам.

Таким образом, изобретение маятниковых часов нельзя при писать кому-то одному. Но все же основоположниками теории и практики создания часов можно считать Галилео Галилея и Христиана Гюйгенса.