Текст книги "Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени"

Автор книги: Джеймс Бёрк

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 24 страниц) [доступный отрывок для чтения: 9 страниц]

Кроме всего прочего, железные дороги (особенно в Европе) невероятно способствовали мобильности. Люди находили себе спутников жизни в других городах, обновляя генофонд. Рост добычи угля (на выплавку чугуна для локомотивов и на растопку этих же самых локомотивов) привел к появлению большого количества сырья для производства угольного или светильного газа. Этот газ был побочным продуктом процесса коксования угля ^{29  –  60 ,  103} . Начало коммерческому применению этой технологии положил все тот же ассистент Уатта Уильям Мердок, придумавший планетарно-солнечную передачу и заставивший паровую машину крутить колесо. Газовое освещение позволило людям проводить больше времени за чтением, стимулировало развитие вечернего обучения и способствовало появлению большого числа образованных работающих женщин.

Экономики Запада, таким образом, имели в своем распоряжении сытых грамотных рабочих и клерков, источники сырья для заводов и фабрик, производивших товары, и торговцев, продавших эти товары, пользуясь железной дорогой. Для Соединенных Штатов единственным препятствием на пути к роли мировой сверхдержавы явилось отсутствие действенного способа связать эти ресурсы единой коммуникационной системой. Главную роль в решении этой проблемы опосредованно и совершенно непредсказуемым способом сыграли железные дороги. Зачастую для проезда составов, следующих в противоположных направлениях, использовалась всего одна колея (что послужило причиной ряда весьма эффектных лобовых столкновений). В 1851 году для организации движения был применен телеграф ^{30  –  114 ,  235 ,  275}  – поезд получал команду проезжать или ожидать своей очереди. Переход от передачи азбуки Морзе до передачи речи по телефону был уже вопросом времени. И важнейший шаг в развитии телефонной связи сделал Томас Эдисон ^{31  –  41 ,  55 ,  104} , который на заре своей карьеры работал именно железнодорожным телеграфистом.

Когда телефон вошел в повседневную жизнь, его главным недостатком была плохая слышимость – даже если говорящий на другом конце провода кричал в микрофон. Эдисон использовал для улучшения качества звука угольный порошок или дисперсную газовую сажу, тот самый материал, при помощи которого Сайрес Далкин делал копировальную бумагу. Сажа сама по себе не была открытием. Из всех известных материалов сажа обладала самыми мелкими частицами, и еще в Древнем Египте (а также в Индии и Китае) ее использовали в качестве черного пигмента для чернил и прообраза современной туши для ресниц. В древности ее получали из нагара масляных ламп и светильников, а в XIX веке основным источником дымного нагара выступало пламя светильного газа и каменноугольных смол, в том числе креозота ^{32  –  65 ,  140} .

Принцип работы телефона основывался на вибрации металлической мембраны в микрофоне говорящего, которая вызывает изменение напряжения и силы тока в электромагните. На противоположном конце провода оно вызывало изменение магнитного поля, создаваемого другим электромагнитом, что в свою очередь приводило к колебаниям мембраны динамика, которая и воспроизводила звук ^{33  –  51} . Эдисон и его инвесторы из компании «Вестерн юнион» занимались вопросом улучшения слышимости телефона, и в 1877 году кто-то предположил, что сажа может быть чувствительна к электрическому заряду, а под давлением ее сопротивление изменяется. Эдисон приступил к опытам, прежде всего отделив передающую часть телефона Белла ^{34  –  54} от приемника (раньше они помещались в одном корпусе, что вызывало помехи) и поместив спрессованный угольный порошок между мембраной и электромагнитом. Демонстрация в совете директоров «Вестерн юнион» произвела фурор. С тех пор капсюли с угольным порошком использовались на протяжении еще пятидесяти лет.

Благодаря появлению телефона в 80-е годы XIX века изменился облик городов – возникли пригороды (в современном смысле этого слова, то есть районы, жители которых работают в городе). Для выездов на природу издавна использовались конки, но, чтобы обосноваться за городом, жителям, а особенно бизнесменам, нужны были средства связи с городом – конторой или фабрикой. С появлением телефона такая возможность появилась. Кроме того, индустриализация вызвала стремительный рост цен на землю, и жить в большом доме в центре города стало накладно. Так или иначе, новый богатеющий средний класс предпочитал селиться подальше от рабочих, которые ютились в арендованных комнатушках рядом с фабриками.

Рост стоимости земли привел также к появлению небоскребов, и теперь архитектор или начальник стройки мог пообщаться с прорабом на верхнем этаже здания не при помощи посыльного или сигналов свистка, а по телефону. Вскоре из-за выросших цен на недвижимость мелкие розничные магазины стали перебираться в пригороды, их владельцы просто заказывали товар по телефону у городских оптовиков ^{35  –  115} .

К концу XIX века бурное заселение пригородов породило спрос на индивидуальные средства передвижения. Ответом стал автомобиль «Модель Т» Генри Форда ^{36  –  166} . В шинах автомобилей использовалась более прочная резина, изготовленная с добавлением сажи. Исследования, проведенные в 1904 году, показали, что сажа значительно увеличивает прочность резины ^{37  –  67 ,  144} , так как снижает интенсивность ее окисления.

И тут произошел один из тех крутых поворотов, которыми знаменита история: вместе сошлись и фосфаты, благодаря которым удалось накормить горожан, и электрический телефон, изменивший повседневную жизнь. Ответственность за эти события лежит на ученом, который не мог найти работу.

Уже некоторое время было известно, что, если пропустить электрический заряд через кусок металла в вакуумной трубке, возникает поток загадочных частиц ^{38  –  52 ,  239} , который получил название катодный луч (по названию электрода). Эти лучи можно было сфокусировать в пучок толщиной с карандаш, а затем при помощи магнитного поля направлять его в нужную сторону. Также демонстрировалось, что, если подставить под луч стекло, покрытое фосфором, оно будет светиться в месте падения луча.

Ученых заинтересовал этот феномен: они надеялись побольше узнать о поведении электричества в условиях, близких к вакууму. Однако никто всерьез не думал о каком-либо практическом применении катодных лучей. Конец XIX века ознаменовался открытием «волшебных икс-лучей» [2]2
  В английском языке рентгеновские лучи традиционно называются икс-лучами (X-rays). Буква X в данном случае обозначает нечто таинственное. Примеч. перев.


[Закрыть] ^{39  –  116 ,  226} и все увлеклись поисками другого излучения, которое могло бы производить в вакууме столь же удивительные эффекты.

И тут наступает тот самый драматический поворот. Немецкий физик Фердинанд Браун с горечью осознал, что тема его работы (излучение в вакуумных трубках), мягко говоря, переоценена. Все, что можно было сделать с трубками, токами, катодами и экранами, уже сделано. В 1896 году Браун решает изучить единственное неисследованное явление – сами катодные лучи. Несколькими годами ранее Генрих Герц доказал, что в электрическом токе переменно чередуются положительные и отрицательные циклы и характеристики тока можно описать частотой этих циклов в секунду. Тем не менее электрические циклы никто не наблюдал воочию. Браун предположил, что увидеть их можно при помощи катодных лучей. В перспективе это позволило бы отслеживать и контролировать стабильную частоту генерируемого тока. До сих пор возможностей для такого мониторинга не существовало.

Браун изготовил вакуумную трубку, раструб которой заканчивался фосфоресцентным экраном. Вокруг раструба он расположил электромагниты, чтобы с помощью их поля регулировать направление потока частиц. Магниты реагировали на чередование положительных и отрицательных циклов тока и соответствующим образом направляли луч. Таким образом, по мере движения луча вверх и вниз в ответ на изменения направления тока световое пятно описывало на экране синусоиду. Прибор Брауна, известный нам сегодня как осциллограф, позволял определять частоту любого переменного тока. Этот высокоточный инструмент стал прообразом телевизионной электронно-лучевой трубки ^{40  –  50 ,  280} , изображение в которой формируется вертикальной последовательностью пучков частиц, развернутым по горизонтали в форме строк на экране.

Открытая Брауном возможность измерения частоты тока стала сюжетом нового эпизода нашей истории, в котором на сцене вновь появляются сажа и Эдвард Ачесон, двадцатидвухлетний сотрудник Томаса Эдисона ^{41  –  31 ,  55 ,  104} . Проработав некоторое время в Европе, в 1880 году он вернулся в Штаты и занялся установкой осветительного электрооборудования. Рынок был уже достаточно развит, и шансов проявить себя оставалось мало, поэтому Ачесон выбрал специфическую нишу – изготовление промышленных абразивов для производства генераторов.

Сперва Ачесон задумал изготовить искусственный алмаз для абразивной обработки. Он смешал глину с коксовым порошком и сплавил их вместе в электрической печи при крайне высокой температуре. В результате получился карбид кремния или карборунд, как он его назвал, своей твердостью уступавший только алмазу. Абразивные характеристики нового материала оказались настолько хороши, что Ачесон получил контракт с компанией Вестингауза, которая поставляла осветительное оборудование на Всемирную выставку 1893 года в Чикаго ^{42  –  73 ,  109} .

Когда однажды Ачесон случайно превысил обычную температуру и нагрел состав до четырех тысяч градусов Цельсия, он обнаружил, что из карборунда испарился кремний, а остался практически чистый графит. Графит представляет собой редкую форму углерода, этот материал крайне устойчив к износу и нагреву. В то время природный графит импортировали с Цейлона. Ачесон быстро нашел патентоспособные пути использования графита для производства электродов, динамо-машин и электрических батарей. Спустя несколько десятилетий инженеры Третьего рейха нашли графиту еще одно, гораздо более страшное применение.

В октябре 1942 года нацистская Германия осуществила первый пуск ракеты Фау-2 с полигона Пенемюнде на Балтике. Полное название ракеты в переводе с немецкого означало «Оружие возмездия – 2» ^{43  –  119} . Она была четырнадцать метров в длину и полтора – в диаметре. Тяга составляла двадцать восемь тонн на взлете, горение топлива продолжалось чуть больше минуты, а скорость на момент прекращения горения составляла шесть тысяч километров в час на высоте около ста километров. В период с 1944 года до конца войны по Англии было выпущено более тысячи таких ракет. Первоначально Фау-2 обладала радиусом действия всего триста километров, но Гитлер мечтал о разработке новой модификации, способной долететь до Нью-Йорка. Поскольку продолжительность горения топлива для такого полета была бы намного больше, для решения этой задачи требовался графит. Графит был единственным материалом, пригодным для изготовления газовых рулей в сопле ракеты, только он мог выдержать такой длительный нагрев и не деформироваться.

Открывает эту главу рассказ об индустриальной революции, начало которой положил Уатт. Получение графита стало ключом к началу еще одной революции. Эксперименты Брауна с вакуумными трубками в 1895 году были вызваны всеобщим ажиотажем вокруг рентгеновского излучения, ученые силились понять, что же собой представляют эти «икс-лучи». Сам Вильгельм Рентген, первооткрыватель этого феномена, полагал, что это световые волны очень высокой частоты. К сожалению, доказать это можно было единственным способом – проверить, вызывает ли рентгеновский луч, подобно лучу обычного света, интерференционную картину. Интерференция световых волн возникает в том случае, когда свет отражается от множества поверхностей сразу. Волны отраженного света в процессе дифракции сталкиваются и либо усиливают друг друга, либо гасятся, образуя характерный муаровый узор. Проблема заключалась в том, что для постановки эксперимента с рентгеновским излучением, которое обладает крайне малой длиной волны, в качестве отражающих поверхностей нужно было найти очень мелкие однородные объекты.

Запуск немецкой ракеты Фау-2 с платформы Пенемюнде. Четыре больших внешних аэродинамических руля крепились к направляющим газовым рулям из графита, расположенным прямо под соплом ракеты. После войны американцы изъяли около сотни ракет и перевезли на ракетный полигон «Белые пески» в штате Нью-Мексико. Эти трофеи стали ценным источником информации для разработки ракет-носителей американской лунной программы

Несколькими годами ранее французский геолог Рене Гаюи отметил, что кристаллы горных пород при раскалывании образуют фрагменты правильной формы, которая остается неизменной и при дальнейшем измельчении. Ученый предположил, что такое возможно при наличии у кристаллов упорядоченной структуры атомов, иначе говоря, кристаллической решетки. В 1912 году физик из Германии Макс фон Лауэ пришел к мысли, что если кристаллы действительно имеют в своей основе такие регулярные атомные структуры, то они могут выступать как бесконечно малые равномерно упорядоченные мишени для отражения рентгеновских лучей и с их помощью можно получить интерференционный узор. Гипотеза Лауэ подразумевала, что под действием рентгеновских лучей, падающих на кристалл, электроны станут испускать «вторичные» лучи, которые, в свою очередь, будут интерферировать друг с другом (если полагаться на предположение Рентгена о световой природе этих лучей). Лучшим кристаллом для такого эксперимента оказался графит, поскольку его электроны не так прочно связаны с атомом и могли хорошо отреагировать на попадание рентгеновских лучей.

Первый же эксперимент подтвердил правоту Лауэ. Рассеянные вторичные лучи развернулись вокруг центрального рентгеновского луча и экспонировали фотобумагу ^{44  –  191} . Постепенно вокруг оси основного луча сформировались вызванные дифракцией интерференционные узоры. Таким образом «икс-лучи» действительно оказались разновидностью световых волн. Однако самой захватывающей находкой было то, что узоры варьировались в зависимости от атомной структуры кристаллов. Впервые в истории появилась возможность недеструктивного исследования твердого вещества. Так был изобретен метод рентгеновской кристаллографии.

Именно с его помощью в 1952 году Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон смогли доказать трехмерную структуру молекулы протеина. Исследователи увидели, что она имеет форму двойной спирали, как и было ранее предсказано на основании расчетов. Полученная ими дифракционная модель подтвердила существование молекулы ДНК.

Открытие молекулы ДНК подтолкнуло науку к новой, биологической, революции: генной терапии для лечения и предотвращения заболеваний, комбинированию генов для получения гибридных организмов, например помидоров с более насыщенным вкусом или морозоустойчивой клубники, или, возможно, даже «конструирования» новых видов животных. Уже сейчас идет работа по расшифровке генома человека [3]3
  Международная научно-исследовательская программа «Геном человека» была успешно завершена в 2003 году, через семь лет после первого издания этой книги. Примеч. ред.


[Закрыть], своего рода библиотеки ДНК, заложенной в любом человеке, от которой зависит, кто мы и какие мы: больные или здоровые, белые или черные, а, возможно, глупые или умные. Мир оказался не готов к далекоидущим социальным последствиям промышленной революции, вызванной первым детищем Уатта – паровой машиной. Готов ли он сейчас к биологической эволюции, начало которой было положено другим его изобретением – копировальной бумагой?

Ученые смогли увидеть дифракционную модель ДНК только потому, что отраженные от атомов рентгеновские лучи были зафиксированы на фотографии…

3
Фотофиниш

В великой паутине перемен многое взаимосвязано: одни ее элементы возникают благодаря тому, что существуют другие. На современных автогонках, например таких, как Серия Ле-Ман, момент финиша и поднятия клетчатого флажка фиксируется для истории фотографами и телевизионщиками. В данном случае принцип действия паутины проявляется в том, что машина, результат которой зафиксирован фотографами, именно фотоснимку обязана своей победой.

Технология получения снимков, которая включала зарядку в камеру пленки, фотографирование и сдачу пленки в мастерскую для проявки, впервые пришла на ум Джорджу Истману, американцу из города Рочестер в штате Нью-Йорк. В один из дней 1870 года начальство банка, в котором он, бросив школу, работал с четырнадцати лет, отказало ему в долгожданном повышении. Он уволился и на личные сбережения открыл свое дело – мастерскую под названием «Производство и продажа фотографических принадлежностей». В те времена фотодело было занятием хлопотным, сложным и затратным – фотографу приходилось возиться с негативами на стеклянных пластинах, ведрами химикатов и неуклюжими деревянными камерами. Когда же Истман закончил свои эксперименты и начал работу, девизом его фирмы стало: «Вы только нажимаете кнопку, остальное делаем мы».

В 1884 году, на начальных стадиях работы, «пленка» Истмана представляла собой рулончик бумаги с нанесенной на нее эмульсией бромистого серебра. Это не являлось открытием – еще в 1875 году данный метод применил изобретатель Леон Варнеке. Кассету экспонировали и проявляли, затем бумажную ленту накладывали на стекло лицевой стороной вниз, чтобы перенести на него изображение, а в конце убирали бумагу. Такой способ тоже был не нов, не принес он удачи и в этот раз – эмульсия пузырилась, бумага рвалась, а снимки получались нечеткими. Однако направление мысли было правильным.

Вскоре ответ нашелся. (Впрочем, есть мнение, что его нашел не Истман, а Ганнибал Гудвин, скромный епископальный священник из Нью-Арка; с его семьей адвокаты Истмана в конце концов утрясли этот вопрос за пять миллионов долларов.) Изобретение Гудвина-Истмана представляло собой полоску прозрачного гибкого негорючего материала. Благодаря своей инертности он идеально подходил для работы с фотохимикатами ^{45  –  108} . В 1895 году фирма Истмана начала выпуск кассет с такой пленкой для первого миниатюрного фотоаппарата, который можно было просто держать в руках, получившего название «Кодак». Эти камеры вывели фотографию на новый уровень – уровень простого любителя – и своей популярностью превратили маленькую фирму из двух человек в огромную компанию с фабриками по всему миру и штатом в тридцать тысяч сотрудников.

Чудесный материал, из которого Гудвин и Истман придумали делать пленку и который перевернул фотодело, появился благодаря шумихе, начавшейся в 1867 году со статьи в «Нью-Йорк таймс» об истреблении африканских слонов. Охотники-европейцы в Африке отстреливали слонов с устрашающей скоростью. Например, некий майор Роджерс прославился тем, что за всю свою охотничью карьеру убил больше двух тысяч животных. Такая бойня была вызвана возросшей популярностью слоновой кости в Европе и Америке – за тридцать лет ее потребление утроилось. К 1864 году в Англию ввозилось около миллиона фунтов слоновой кости в год, а если учесть, что бивень слона весил примерно шестьдесят фунтов (двадцать семь килограммов), то только Англия импортировала 8333 и 1/3 слона в год. Столь желанная слоновая кость шла на изготовление различных украшений и шаров для бильярда, наиболее популярного «салонного спорта». Качественные шары изготавливались из центральной части самых лучших бивней, без единой трещинки или пятнышка. Их тщательно отбирали – в работу шел только один бивень из пятидесяти – и выдерживали в течение двух лет. Неудивительно, что вести об исчезновении слонов в Африке были с унынием встречены европейскими и американскими бонвиванами.

В 1869 году американские производители бильярдных шаров Фелан и Колландер с истинно американской предприимчивостью посулили награду в десять тысяч долларов изобретателю, который предложит материал – заменитель слоновой кости. На призыв откликнулись двое печатников из Олбани – Джон и Исайя Хайатт. Их материал был не отличим от слоновой кости и впоследствии перевернул не только мир бильярда, но и антикварный рынок. Субстанция размягчалась при температуре сто градусов Цельсия, что облегчало ее формовку, была прочной, эластичной и однородной, обладала большой прочностью на растяжение и не боялась воды, масел и кислот. В первую очередь ее стали использовать вместо натуральных материалов – резины, гуттаперчи, кости, рога и раковин. Также материалу можно было придать вид слоновой кости, янтаря, жемчуга, оникса и мрамора.

Вещество получило невероятно широкое распространение, вот лишь некоторые из товаров, для производства которых оно применялось: куклы, вазы, дверные ручки, расчески, пуговицы, музыкальные инструменты, рукоятки ножей, изоляция для проводов, игрушки, спортивные товары, наперстки, перьевые ручки, термосы, шашки, домино, коробки для игральных костей, дешевая бижутерия, солонки, мыльницы, брелоки, термометры, портновские сантиметры, ручки для щеток, игольницы, пуговицы ^{46  –  75} , растяжители для перчаток, подставки для заколок, ложки для обуви, коробки для зубного порошка, талька, помады, вазелина и кремов. Материал вдохнул новую жизнь во французский городок Ойонна, который стал европейским центром производства расчесок и солнцезащитных очков XIX века.

Изобретение братьев Хайатт изменило и жизнь клерков. Из нового материала получались прекрасные воротнички и манжеты, которые не изнашивались, всегда выглядели чистыми и как будто только что отутюженными. Они стали обязательным элементом гардероба в банках и конторах. Забавно, но еще одна сфера применения нового материала возвращала его к «историческим корням» – братья открыли компанию «Олбани дентал» по производству искусственных зубов из искусственной же слоновой кости. В рекламе новых протезов говорилось, что, поскольку при их изготовлении применялась камфара, они «источают аромат чистоты». Кроме того, по сообщениям «Нью-Йорк таймс», такие зубы иногда еще и взрывались.

Исайя Хайатт дал чудесному веществу название целлулоид. История его появления началась в 1833 году с экспериментов французского химика Анри Браконно, который обработал картофель азотной кислотой (в то время эти забавы назывались растительной химией). Другой француз, Теофил Жюль Пелуз, провел аналогичный опыт, заменив картофель бумагой. Наконец, в 1846 году Кристиан Шёнбейн, профессор химии Базельского университета, пошел еще дальше: он использовал вместо картофеля и бумаги волокна хлопка и добавил серную кислоту. Получилось секретное (но ненадолго) оружие – так называемый ружейный хлопок.

Существовало несколько путей его использования. Можно было смешать ружейный хлопок с эфиром и применять как антисептик для открытых ран, что было проделано в 1847 году в Бостоне. Обработанные ружейным хлопком медвежьи кивера английских гвардейцев сделались водонепроницаемыми. По-другому поступили братья Хайатт: они смешали ружейный хлопок с камфарой, нагрели, спрессовали и получили целлулоид. Однако наиболее интересное и эффектное применение новому веществу с радостью нашли военные.

Ружейный хлопок обладал рядом очень ценных качеств. Он был в три раза мощнее обычного пороха, а кроме того, детонировал без вспышки и дыма, что делало выстрел или залп незаметным для противника. Одно только это обстоятельство уже гарантировало ему популярность в артиллерийских войсках. Кроме того, он обладал другими преимуществами, которые выгодно отличали его от пороха: он не намокал, на него не действовала высокая температура, он не оставлял налета в стволе орудия.

Ружейный хлопок был впервые применен в 1864 году, а уже 1880-м его популярность привела к существенному росту производства латунных гильз. Единственным серьезным недостатком ружейного хлопка была слишком высокая взрывоопасность. На фабриках, где его производили, он то и дело взрывался, а однажды разрушил даже целый английский город – Фавершам. Спустя некоторое время Альфред Нобель ^{47  –  138 ,  148} , богатый швед, наживший большую часть своего состояния на разработке нефтяных месторождений в Баку, и увлеченный пироман, смешав ружейный хлопок с эфиром и алкоголем, получил нитроцеллюлозу. Соединив ее с нитроглицерином и добавив древесных опилок, Нобель создал динамит ^{48  –  139 ,  149} , который был более стабилен и предсказуем. И снаряды полетели…

Эти горячие забавы в свое время приведут к «Конкордам» и атомным бомбам, и всё потому, что одному человеку из Вены в один прекрасный момент стало интересно, что происходит, когда мимо уха пролетает пуля. Общеизвестно, что если такое случается в бою, то слышно два хлопка. Первый – это звук выстрела, но откуда второй хлопок? Венский ученый Эрнст Мах решил выяснить причину этого явления. Мах был философом и занимался проблемами человеческого восприятия. Он прочитал об опыте одного школьного учителя из Венгрии. Антолик, так звали экспериментатора, ставил опыты с электрическими искрами и сажей, насыпанной на стеклянную пластину. По непонятной причине искры «сдували» сажу. Мах поставил свой опыт. Поперек стеклянной трубки, изнутри покрытой сажей, он натянул два тонких провода, по которым производился выстрел. Когда пуля перебивала каждый из проводов, возникали вспышки электрических искр и срабатывал затвор фотоаппарата, который фиксировал происходящее. Фотографии частиц сажи в трубке позволили увидеть на первом снимке волну в форме V-образной дуги перед пулей, а на втором – вихревые возмущения воздуха позади пули.

Мах вычислил, что дуга в форме буквы V возникает быстрее, чем движется звук. (Он обозначил скорость звука за единицу, поэтому в современной физике принят термин Мах-1.) Дуга представляла собой ударную волну. Увидеть ее Мах смог благодаря тому, что свет, проходящий через стеклянную трубку, из-за завихрений воздуха преломляется, образуя неоднородные полосы в виде прожилок и полос дрожащего воздуха. Такая техника фотосъемки называется шлирен-методом (от нем. Schlieren – неоднородность, свиль стекла) и с тех пор применяется во всех аэродинамических экспериментах. Именно благодаря открытию Махом ударной волны много позже физики, вооруженные этими знаниями, вычислят оптимальную точку подрыва атомного заряда в Хиросиме.

Мах стремился воочию наблюдать возникновение ударной волны, поскольку был убежден, что только видимые, осязаемые и поддающиеся подсчету объекты представляют собой реальность. Он говорил: «Если вы не можете это почувствовать, забудьте об этом». Мах отрицал существование универсалий и признавал лишь конкретные феномены, воспринимаемые человеком субъективно. Некоторые опыты Маха по изучению восприятия предвосхитили методику тренировок астронавтов перед полетом. Испытуемых усаживали в кресло, установленное на конце четырехметрового рычага, пристегивали и надевали на голову мешок. Механизм вращался подобно карусели, и на большой скорости человек переставал чувствовать вращение. Это подтверждало суждение Маха о субъективности человеческого восприятия и относительности явлений.

Эти мысли были сладчайшей музыкой для другого ученого, Альберта Эйнштейна, тоже имевшего самое непосредственное отношение к событиям в Хиросиме ^{49  –  227} . Эйнштейн всегда отмечал влияние идей Маха на возникновение теории относительности и отзывался о его трудах как о «материнском молоке», которым вскормлено большинство физиков его времени.

Помимо теории относительности, мы должны быть благодарны Эйнштейну за Голливуд и индустрию кино. Дело в том, что в начале XX века никто не знал, какова природа света. Иногда свет проявляет себя в виде волн, которые расходятся от источника концентрическими кругами и обладают такими характеристиками, как длина и частота. Подобное поведение света подтверждается наличием интерференционных узоров. С другой стороны, иногда он проявляет свойства потока частиц. Это было обнаружено в 1873 году. Оператор трансатлантической телеграфной станции на ирландском побережье обратил внимание на то, что его аппаратура выдает электрический ток, сила которого зависит от количества света, падающего из окна. Чем ярче светило солнце, тем выше был ток, а вечером его не было вовсе. Выяснилось, что солнечный свет из окна попадал на селено-металлические резисторы и именно селен, по всей видимости, и производил электрический ток под действием солнца.

Шлирен-фотография ударных волн, вызванных пулей в аэродинамической трубе. Фото иллюстрирует феномен, который в 1889 году в ходе экспериментов наблюдал Эрнст Мах. (В его честь скорость звука получила название Мах-1). Технику шлирен-фотографии впервые применил Август Топлер в 1864 году для «наблюдения» за звуковыми волнами

Есть события, которые можно сравнить с перекрестками магистральных линий, пересекающих все полотно паутины перемен. В своих странствиях по ней мы периодически оказываемся на таких перекрестках. К их числу относятся и открытия Уатта, и исчисление бесконечно малых величин, и движение романтизма, и Ньютон, и книгопечатание, и углеродная сажа. Открытие свойств селена является еще одним примером такого основополагающего события, за которым следует множество революционных изобретений.

Например, немецкий изобретатель Пауль Нипков использовал селен в конструкции диска для считывания изображений и преобразования их в электрические сигналы. Затея не удалась, но сам принцип работы, предложенный Нипковым, позднее лег в основу механического телевидения ^{50  –  40 ,  280} , прообраза современного телевидения с электронной разверткой. Это будет потом, а пока было ясно, что испускаемое селеном электричество не зависит от световых волн и носит характер отдельных импульсов электрического заряда. Количество испускаемых электронов возрастало с увеличением интенсивности освещения. Тем не менее опыты показали, что изменение частоты света не оказывало никакого влияния на заряд, как следовало бы ожидать, если бы дело было в световых волнах как таковых. С увеличением частоты волн возрастала только скорость высвобождения электронов. Решение загадки нашел Эйнштейн: свет можно охарактеризовать и как волны, и как частицы (он назвал их фотонами), все зависит от метода исследования. Наблюдатель может измерить либо количество частиц света, либо частоту волн, но не оба параметра одновременно.

Людей кинематографа мало волновала важность этого фундаментального открытия для науки. Новое свойство селена значило для них только одно – возможность снимать звуковое кино. Если бы селен мог испускать электроны под действием мерцания света, вызванного электрическими колебаниями, которые, в свою очередь, происходили бы вследствие вибрации мембраны под действием звука, то мерцающий свет можно было бы записать на движущуюся кинопленку как последовательность светлых и темных пятен. При проецировании пленка с таким движущимся изображением также вызвала бы мерцание света, а его с помощью селеновой батареи можно было бы преобразовать в электрические импульсы и посредством другой мембраны воспроизвести исходный звук ^{51  –  33} . Таким образом, по замыслу профессора Тыкоцинера из Университета Иллинойса (он проработал над проблемой с 1900 по 1918 год) можно было бы записать звук на кинопленку. К несчастью для Тыкоцинера, звук получался слишком уж слабым для кинотеатра, так что он забросил этот проект и не попал в Голливудский пантеон.