Искусство Вокансона, Дро, Кулибина и многих других представляется особенно удивительным, если вспомнить о скромном арсенале механизмов, находившихся тогда в распоряжении инженеров и конструкторов.

Достаточно сказать, что им еще не был известен обычный кривошипно-шатунный механизм.

Преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала паровой машины представлялось чрезвычайно сложной задачей, которая неоднократно обсуждалась в Английском королевском обществе.

Кривошипно-шатунный механизм, изобретенный почти одновременно и независимо друг от друга Мэтью Васбру в 1779 году и Джеймсом Пикаром в 1780 году, считался для этой цели совершенно непригодным, поскольку он, как казалось, не мог обеспечить достаточно равномерного вращения вала. Многие инженеры и ученые тогда считали, что паровые машины должны, как обычно, качать воду с помощью насосов (для этого не надо преобразовывать поступательное движение поршня во вращательное — вала). По предлагаемой ими схеме воду, собранную таким образом в резервуаре, далее следовало использовать для того, чтобы приводить во вращение водяное колесо, от которого равномерное вращательное движение можно передать любой машине. При этом получалось подобие привычной, веками проверенной схемы! И это казалось превосходным!

Вот пример, лишний раз свидетельствующий о силе многолетней привычки, которую не так легко преодолеть, о ее влиянии даже на передовых людей.

Сам Уатт для своих паровых машин изобретал один за другим различные механизмы, конечно, более сложные, чем кривошипно-шатунный, который спустя некоторое время вытеснил все другие.

Итак, с одной стороны паровые машины, с другой — часы и механические игрушки начали настоящую серьезную историю автоматов.

И почти одновременно начала складываться наука о механизмах. В 1829 году Андре Ампер был приглашен в Политехническую школу в Париже для чтения лекций по теоретической и экспериментальной физике. Подготавливая курс, он решил наметить границы этой науки и сформулировать ее разделы. Увлеченный этой задачей, Ампер вышел далеко за ее пределы и разработал классификацию всех наук вообще, конечно, так, как они представлялись этому талантливому ученому, работавшему полтора века назад.

В классификации Ампера уже содержалось определение кинематики как науки, «…рассматривающей движения окружающих нас твердых тел и особенно систем таких тел, которые называют машинами».

Заметим, кстати, что в этой классификации он отвел также место и науке об управлении, назвав ее кибернетикой.

Трудно даже представить себе, как усовершенствовались методы проектирования механизмов за двести лет, прошедших со времени Уатта. Конечно, мы должны хотя бы мимоходом коснуться этих вопросов, рассказав о нескольких автоматах.

Наверное, можно пересчитать по пальцам тех жителей земного шара, которые за всю свою жизнь не видели хотя бы одной кинокартины. Кинематограф — удивительное изобретение, и о том, как оно началось, существует много интересных историй.

Рассказывают, например, что между губернатором штата Калифорния Леландом Станфордом и его приятелями как-то на скачках разгорелся спор о том, одновременно или неодновременно отрывает от земли все четыре ноги лошадь, скачущая галопом. Спор длился долго и бесплодно, пока губернатору не пришла в голову мысль обратиться к специалистам-фотографам. Дело происходило в 1872 году; фототехника в то время уже находилась на довольно высоком уровне. И один крупный специалист-фотограф — Эдвард Мейбридж взялся решить этот спор. Вдоль беговой дорожки ипподрома он установил 24 фотоаппарата с интервалами по полметра. К спусковым механизмам затворов этих аппаратов он привязал по нитке и протянул эти нитки через беговую дорожку. На противоположной стороне дорожки он установил длинный белый экран, на фоне которого скачущая лошадь была отчетливо видна.

Его исследовательская работа увенчалась полным успехом. Скачущая лошадь, разрывая нити, приводила в действие поочередно все 24 аппарата; в результате получались серии из 24 снимков, показывающих ее положения в различные моменты галопа. Фотограф извел в процессе опытов полмиллиона фотопластинок (так рассказывают!) и убедительно доказал, что лошадь, скачущая галопом, отталкивается от земли всеми четырьмя ногами в один момент.

Мейбридж опубликовал эти снимки в книге «Лошадь в движении», чем сильно оживил интерес к фотографированию движущихся объектов.

Так или иначе фактом является то, что в конце прошлого века изобретение кинематографа было технически подготовлено: это изобретение должно было быть сделано, и оно было сделано. Почти одновременно и с разных концов к этому изобретению шло столько людей, что до сих пор историки техники не могут разобраться не только, кто в конце концов изобрел кинематограф, но даже в какой стране было сделано изобретение. На эту честь претендуют с одинаковым жаром Америка, Англия, Франция и Германия.

Киносъемочная камера — фотографический автомат — позволяет сделать один за другим через одинаковые интервалы времени ряд снимков на светочувствительную пленку. Современные кинокамеры делают 24 снимка в секунду. В момент съемки — этот «момент» может занимать до ¹/₅₀ доли секунды — пленка должна оставаться неподвижной, а за оставшееся время механизм автомата должен продвинуть пленку точно на один кадр — на 19 миллиметров — и вновь ее остановить.

Вдоль обоих краев пленки — тонкой и непрочной — сделаны отверстия — перфорации. Их можно использовать для того, чтобы 24 раза в секунду продвигать и останавливать пленку. Механизм, который это делает, составляет сердце кинокамеры, и именно наличие его отличает кинокамеру от обычного фотоаппарата.

Разработаны и применяются десятки самых различных конструкций грейферов — так называют эти механизмы. Одна из них представляет собой простой шарнирный механизм.

Его ведущее звено получает мощность от небольшого электродвигателя или от заводной пружины. При нажатии пусковой кнопки он начинает равномерно вращаться. И с каждым оборотом зуб грейферного механизма входит в перфорацию и продвигает пленку на один шаг.

Казалось бы, все очень просто. Но это только кажется! Грейфер должен разгонять и останавливать пленку очень плавно, без резких рывков, иначе перфорация будет повреждена и пленка выйдет из строя. При этом зуб грейфера не должен двигаться поперек пленки, иначе он будет ее «пилить», и это сократит срок ее службы. Одно за другим предъявляются самые различные требования к механизму, на весь цикл работы которого отпускается всего ¹/₅₀ доля секунды.

И то обстоятельство, что существуют десятки самых разнообразных конструкций грейферных механизмов, свидетельствует не о том, что задачу протягивания ленты легко решить десятками различных способов, а как раз об обратном: инженеры и конструкторы десятками различных способов пытаются справиться с теми трудностями, которые возникают при решении технической задачи. В одних случаях они позволяют себе поступиться требованиями в отношении плавности, но зато уменьшить размеры механизма и упростить его схему. А в других — механизм приходится усложнять, чтобы обеспечить самое высокое качество его работы, тогда увеличиваются габариты и стоимость механизма.

Но вот фильм отснят и выходит на экран. Точнее говоря, его выводят на экран. И сделает это тоже автомат — кинопроекционный аппарат, в котором кинолента движется такими же скачками, какими двигалась пленка в кинокамере. 24 раза в секунду вам показывают на экране картинки, на каждой из которых герои фильма искусственно остановлены в последовательных положениях. 24 раза в секунду экран затемняется в то время, когда работает грейферный механизм, передергивая ленту от кадра к кадру.

Человеческий глаз инерционен. Он обладает свойством сохранять некоторое время полученное его сетчаткой зрительное впечатление. Говорят, он обладает «памятью зрения», которая измеряется несколькими сотыми долями секунды. И мы видим на экране вместо тысяч кадров с неподвижными изображениями один кадр, внутри которого совершаются самые сложные действия.