Древних ученых называли философами, поэтому и инструменты, которыми они пользовались, называли “философскими”. В течение столетий, до разделения науки на отдельные области в середине 19 века, все приборы и инструменты для изучения природных явлений называли одним общим термином, в отличие от инструментов для изучения точных наук — математики, астрономии и геодезии. С 1750 года мастера рекламировали свою торговую марку следующим образом: “Оптические, математические и философские инструменты”.
В 17-м и 18 веках ученые начали читать публичные лекции и демонстрировать результаты своих исследований. В Англии этим занималось Королевское общество естественных наук, образованное в 1660 году и находившееся под покровительством Карла II. Многие ведущие ученые того времени были членами Королевского общества.
Механические инструменты
Исаак Ньютон в своем трактате “Математические начала натуральной философии” (1686— 1687) вывел три основных закона движения, объясняющие поведение тел под воздействием на них внешних сил. Используя законы Ньютона, английский ученый Джордж Атвуд в 1780 году изобрел машину, состоявшую из колонны высотой 2,1 м, шкалы и часового механизма с маятником. Машина предназначалась для демонстрации ускорения падающего тела. Другие машины Атвуда демонстрировали момент силы и влияние силы тяжести. В то время была очень популярна игрушка — резная фигурка эквилибриста из дерева или слоновой кости, балансирующая на вершине колонны. К длинным рукам были прикреплены грузы, которые смещали центр тяжести фигурки ниже точки равновесия. Фигурка раскачивалась или вращалась, но очень редко падала. На других машинах демонстрировали принципы работы рычагов, клиньев и шкивов, показывали, как с помощью блока и полиспаста можно поднять тяжелый груз, затрачивая минимальное усилие.
В 19 веке французский физик Жан Фуко (1819-1868) заново открыл гироскоп, который до него считали просто детской игрушкой. В этом приборе маховик имеет устойчивую ось вращения независимо от положения относительно окружающей среды.
Пневматические приборы
Пневматика — это наука о свойствах воздуха и газов. Основным средством проведения экспериментов в области пневматики был вакуумный насос. Первый английский воздушный насос изобрел ирландский философ Роберт Бойль (1627-1691) и описал его в 1660 году. В начале 18 века сначала в Англии, а потом и в континентальной Европе, начали использовать модель насоса Фрэнсиса Хоксби. В отличие от микроскопа Эдмунда Калпепера, изготовленного в то же время, насос имел очень элегантную форму. После 1765 года на небесных глобусах появились созвездия, именуемые по названиям этих приборов.
Результаты работы вакуумного насоса во время публичной демонстрации заворожили зрителей. Например, при повышении вакуума в сосуде звон колокольчика, помещенного в этот сосуд, становился тише, а гинея и легкое перышко в вакууме падали с одной и той же скоростью.
Вакуумные насосы 19 века можно постоянно видеть на специализированных аукционах. Насосы 17 века часто имели деревянный корпус. К середине 19 века некоторые насосы, главным образом французские, имели в основном латунный корпус. Коллекционеры должны знать, что наличие стеклянного корпуса означает, что это мощный насос с тяжелым режимом работы, и не попадать впросак.
Электрические машины
Давно известно, что, если кусок янтаря потереть о рукав, образуется статический заряд, притягивающий мелкие предметы. Однако только в 1709 году удалось увеличить силу этого заряда: вслед за вакуумным насосом Фрэнсис Хоксби создал первую электростатическую машину с трением. Машина представляла собой стеклянный шар, приходящий в соприкосновение с пергаментом или кожей. К 1780 году машину усовершенствовали Эдвард Нейрн, Джон Катберсон и Джесс Рамсден. В 1880 году Джеймс Вимсхерст создал наиболее удачную
модель с двумя стеклянными дисками, вращающимися против часовой стрелки. В отличие от электрического тока статическое электричество находит мало областей применения. До конца 19 века врачи применяли статическое электричество для шоковой терапии. Эти машины в компактном корпусе красного дерева можно встретить и сейчас.
Химические инструменты
До середины 19 века химиками считали аптекарей и лекарей, которые готовили лекарства и поставляли пиявки. Выделяли химиков-органиков, которые занимались углеродными соединениями, а значит, и живыми организмами, и химиков-неоргаников. В 19 веке, по мере развития общества, возник интерес к свойствам отдельных химических веществ и к законам, которые регулировали взаимодействие веществ.
Химические инструменты не менялись веками. Для перегонки использовали стеклянные или медные реторты. Пестики и ступки делали из бронзы, камня, стекла или железного дерева. В середине 19 века для проведения исследований пользовались тонкими стеклянными трубками, бюретками и пипетками. Эти средства обеспечивали более высокую точность эксперимента. Было очевидно, что старые способы взвешивания являются недостаточно точными при проведении химических опытов. Начали делать весы со стеклянными чашками. Немецкий химик Людвиг Ортлинг (1818-1893), работавший в Лондоне, делал лучшие химические весы конца 19 века. Их продавали в стеклянных коробках, чтобы защитить от сквозняка и попадания посторонних предметов.
В 1855 году немецкий химик Роберт Бунсен (1811-1899) изобрел газовую горелку, названную его именем. Горелка позволяла получить высокую температуру нагревания, которую можно было контролировать при проведении лабораторных испытаний.
Гидростатические и гидродинамические приборы
Гидростатика и гидродинамика изучают равновесие жидкостей в состоянии покоя и в состоянии движения, соответственно, а также поведение жидкостей под давлением. Древнегреческие гидростатические и гидродинамические приборы состояли из нескольких соединенных между собой стеклянных сосудов разной формы и размера. При наполнении сосудов водой уровень жидкости в них был одинаковым. На металлическом цилиндре с отверстиями на разной высоте можно было показать, что сила струйного течения зависит от напора воды, а с помощью стеклянного сифона определяли, как можно отвести воду под напором атмосферного давления. I В 17 веке был изобретен насос двойного действия с двумя цилиндрами и двумя ручками, с помощью которого получали непрерывный поток жидкости. В 50-х годах 19 века вариант такого насоса, но больших размеров, использовали пожарные до изобретения пароструйного пожарного насоса.
Было установлено, что в воде удельный вес небольших тел равен их массе. Этот принцип нашел широкое применение в конце 18 века, когда появились фальшивые золотые гинеи. Фальшивая гинея в нормальных условиях весила столько же, сколько и настоящая. Когда монеты бросали в воду, сразу обнаруживалась подделка.
За вина и алкогольные напитки, ввозимые в Европу, платили пошлину в зависимости от их крепости. В 1826 году оптик и мастер по инструментам Роберт Бреттел Бейт изобрел гидрометр для определения удельного веса жидкостей. Гидрометры продавали вместе с термометром и логарифмической линейкой в хорошо подогнанном ящике из красного дерева. Гидрометрами пользовались пивовары. Коллекционеры обычно разыскивают старые образцы, особенно серебряные, которые были изготовлены в континентальной Европе.
Многие из описанных выше экспериментов оказались важными в конце 19 века, когда гидравлика нашла промышленное применение.
Счетные инструменты
Греки и римляне пользовались счетами, которые и сегодня можно увидеть у уличных торговцев в разных частях света. Средства счета не менялись до тех пор, пока шотландский математик Джон Непер (1550-1617) не ввел логарифмы в начале 17 века. В 1621 году английский математик Вильям Отред изобрел логарифмическую линейку. Обычно ее делали из самшита, на котором были отпечатаны цифры. В 19 веке Фуллер предложил логарифмическую линейку цилиндрической формы, длиной 30 см, но возможности счета были такими же, как и с помощью линейки длиной 9 м. В настоящее время линейку Фуллера можно найти, и стоит она относительно недорого.
В 1645 году французский философ и математик Блез Паскаль (1623-1662) изобрел первую механическую счетную машину, которая могла складывать и вычитать с помощью системы зубчатых колес. В 1888 году машина уже могла умножать и делить. В 1820 году француз Тома де Кольмар создал арифмометр. Как и в других аналогичных машинах, в арифмометре цифры появлялись в маленьких окошках, расположенных в ряд. Затем нужно было несколько раз повернуть ручку из слоновой кости, расположенную сбоку, и получить результат.
