Текст книги "Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки"

Автор книги: Карл Саббаг

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 18 страниц)

Во времена французской революции необходимость быстрой связи между правительством и армией стала настолько острой, что французский парламент принял закон, гласивший:

«Каждый, кто, не обладая официальными полномочиями, передает какие-либо сигналы из одной точки в другую при помощи оптического телеграфа или любыми другими средствами, подлежит заключению в тюрьму на срок от одного месяца до одного года…»

Не было ни единого человека, кто не понимал бы, насколько ценным для правительства и коммерции стало бы изобретение успешного способа сообщения между разными районами страны, а также между странами. Изобретателю «маятникового телеграфа» не повезло: прошло всего два года и братья Шапп [78]78
  Клод Шапп (1763–1805) – французский механик, телеграфный инженер (с 1793), директор французских телеграфных линий (с 1794). Его брат Игнас Шапп (1760–1829) – член Законодательного собрания Франции в период Великой французской революции, главный директор французских телеграфов. (Прим. ред.).


[Закрыть]изобрели куда более удобный оптический телеграф. 2 марта 1791 года в 11 часов утра они передали сообщение: «Si vous réussissez, vous serez bientôt couvert de gloire» («Если вы преуспеете, то вскоре будете купаться в славе») на расстояние в десять миль, используя сочетания черных и белых поперечин семафора, часы, телескопы и шифровальные книги.

Система показала себя настолько успешной, что вскоре во Франции образовалась целая телеграфная сеть общей протяженностью свыше 5000 километров, связывавшая 534 станции. На передачу от станции к станции одного слова с использованием хитроумного семафора с подвижными поперечинами, стоящего на вершине башни и управляемого снизу тросами, уходило около трех минут, а чтобы совершить путешествие, скажем, из порта Тулон в Париж, на расстояние 800 километров, сообщение должно было миновать около восьмидесяти станций, и для этого требовалось несколько часов. В романе Александра Дюма «Граф Монте-Кристо» один из персонажей, банкир, разоряется, потому что оператора телеграфа подкупили и он подменил текст сообщения, передававшегося с юга Франции в одно из правительственных учреждений Парижа.

Но эта система телеграфных башен, включая сеть, организованную английским Адмиралтейством для передачи сообщений из портовых городов южного и восточного побережья в Лондон, исчезла практически в одночасье с изобретением электрического телеграфа, коммерческое применение которого началось в 1840-е годы. Единственным наследием громоздкого оптического телеграфа стали немногочисленные географические названия на картах Англии и Франции (а также Сан-Франциско), такие, как Телеграфный холм.

Враскачку

Во времена моего детства в рождественские хлопушки клали загадочное и удивительное устройство, очень долго занимавшее мои мысли. Это был простой маятник: нитка и гирька – небольшой кусочек выкрашенного в бронзовый цвет металла, отлитого в форме стрелы или геральдической лилии. Если расположить такой маятник над ладонью мальчика или мужчины и немного подождать, то маятник начинал раскачиваться по прямой взад-вперед; если подержать его над ладонью девочки или женщины, он начинал описывать круги. Он умел даже угадывать пол домашнего животного. Более того – что еще поразительнее, – если подержать маятник над беременной женщиной, по движению гирьки можно было определить пол будущего ребенка.

Не могу сказать, что я верил показаниям маятника на сто процентов. Я был скептически настроенным ребенком, мне хотелось разобраться, что происходит, а значит, найти возможное объяснение. И желательно было проделать это, не раздвигая границы научного знания до идеи о существовании неких связанных с полом эманаций, исходящих от живых существ и влияющих на движение маятника.

Пример с беременной женщиной заставлял меня усомниться в довольно правдоподобном объяснении: мол, раз ты знаешь пол существа, над которым держишь маятник, ты сам каким-то образом – сознательно или подсознательно – двигаешь маятник в нужном направлении. Но как это может объяснить отчетливые круговые движения над животом женщины, которая и сама еще на тот момент не знала пол своего будущего ребенка, а потом родила девочку?

Теперь, став старше и немного мудрее, я знаю, что сомневался тогда не напрасно. В происходящем нет ничего таинственного, и изумление вызывает лишь способность человеческого организма исподволь использовать зрительную обратную связь.

А происходит на самом деле вот что.

Во-первых, эффект действительно основывается на знании пола человека или животного (о беременной женщине мы поговорим чуть позже).

Во-вторых, гирька движется так, как вы ожидаете, – если бы вам сказали, что прямая линия означает «женщина», а круг – «мужчина», маятник именно так и двигался бы. (Если вам объяснили наоборот, маятник двигается наоборот.)

Когда вы держите маятник неподвижно и «мысленно велите» ему двигаться, слабые и незаметные сокращения мышц пальцев сообщают нити движение. Благодаря этим движениям гирька маятника начинает чуть-чуть покачиваться в нужном направлении. Пока вы наблюдаете, как маятник движется, те же мышечные движения становятся более интенсивными, а другие движения, вызывающие колебания в ненужном направлении, тем временем гасятся. Вы вглядываетесь пристальнее, и маятник все более и более четко движется по нужной траектории, мышцы пальцев все более точно передают движение, благодаря которому возникает «таинственный» эффект.

Есть простой способ проверить правильность этого объяснения. Попробуйте силой мысли заставить гирьку двигаться тем или иным образом, не держа ее над рукой. Вы все равно можете этого добиться, как бы ни старались держать маятник неподвижно. Попробуйте заменить «мужчину» с прямой линии на круг, и вам это удастся. Попробуйте «приказать» маятнику вращаться (не совершая при этом сознательных движений рукой), а глаза при этом держите закрытыми. Ничего не произойдет, и тем самым будет доказано: зрительная обратная связь необходима, чтобы правильные движения мышц «вознаграждались» и усиливались за счет видимогоподтверждения успеха.

Наконец еще одна впечатляющая наглядная демонстрация того, насколько сильно неуловимые мышечные движения подчиняются зрительной обратной связи. Подвесьте маятник внутри бутылки, плотно зажав нить между пробкой и горлышком бутылки, и поставьте бутылку на ничем не накрытую столешницу. Прижмите ладони к столу и пристально следите за гирькой. А теперь «велите» ей двигаться по прямой или кругами. Опыт займет немного больше времени, чем если бы вы держали маятник в руках, но рано или поздно гирька подчинится вашему приказу – в результате передачи незаметных сокращений мышц через древесину к бутылке, а потом и к нити.

А как же беременная женщина? Что ж, вынужден признать, что маятник все-таки предсказывает пол ребенка, но только с вероятностью пятьдесят процентов… Точно так же его предсказывает подброшенная монета.

Из Европы в Америку за один час, поездом

В 1956 году американский адвокат Фрэнк Пол Дэвидсон (р. 1918), проведя вместе со своим семейством целых семь часов в качающемся на волнах пароме, пересекающем Ла-Манш, решил, что должен быть какой-нибудь более удобный способ добираться из Франции в Англию. Дэвидсон имел хорошие связи в американских финансовых кругах, и как-то раз он поделился пережитым в компании своих приятелей, нью-йоркских банкиров. Прошло совсем немного времени, и они все вместе основали «Группу по изучению тоннеля под Каналом [79]79
  Мы называем этот канал Ла-Маншем, англичане – Английским каналом или просто Каналом. (Прим. ред.).


[Закрыть]». Прошло менее сорока лет, в 1994 году тоннель под Ла-Маншем был открыт, и вот благодаря тому самому начинанию поезда уже вовсю курсируют по подводному тоннелю между Англией и Францией, перевозя пассажиров и машины. И те, кто не любит летать самолетом, теперь не обязаны бороться с морской болезнью.

Дэвидсон, которому сейчас уже за девяносто, по-прежнему бодр и деятелен. Последние три десятилетия он вместе с небольшой группой инженеров из Массачусетского технологического института занимается разработкой трансатлантической трассы, которая пролегала бы на дне океана в тоннеле, тянущемся, допустим, от Бристоля к Бостону, а внутри этого тоннеля бегали бы поезда на магнитной подушке. Используемая технология – магнитная левитация, или маглев, – основывается на взаимном отталкивании магнитов поезда и рельсов, в результате чего создается воздушная подушка, по которой поезд передвигается практически без трения. В Японии был сооружен пробный участок подобной железной дороги, и в ходе испытаний поезд развивал скорость до 581 километра в час [80]80
  В настоящее время дороги с поездами на магнитной подушке (маглевы) существуют в Германии, Японии и Китае. Маглев строится также в Южной Корее. ( Прим. ред.).


[Закрыть].

Но кто захочет отправиться на поезде в путешествие длиной в пять тысяч километров только ради того, чтобы попасть из Англии в Америку? Даже при скорости 500 километров в час дорога займет десять часов, а на самолете можно долететь за пять или шесть. Однако у «Атлантического тоннеля» Фрэнка Дэвидсона есть еще одно дополнительное качество: в тоннеле не будет воздуха; мчась в вакууме, поезд будет экономить энергию, которая при обычной магнитной левитации тратится на преодоление сопротивления воздуха, благодаря чему поезда смогут двигаться намного быстрее.

Таким образом, поезд Дэвидсона все-таки обгонит самолет, да еще с приличным запасом. Технология, которую пропагандирует Дэвидсон, предполагает, что у поездов практически не будет ограничений по скорости, поскольку с ростом скорости не будет нарастать сопротивление, как это происходит в воздухе. Поезда смогут с легкостью разгоняться до 8000 и более километров в час, так что можно будет смотаться из Англии в Америку на денек, потратив на дорогу по часу в каждый конец.

В отличие от большинства предсказанных технологий будущего, эта технология не требует разработки новых идей. Пока есть только два препятствия: деньги и общественное мнение. Построить тоннель, то есть изготовить в странах, расположенных на северных побережьях Атлантики, бетонные секции, а потом соединить их в одно целое, не так уж сложно. Необходимые технологии уже существуют. А развивающаяся семимильными шагами система спутниковой навигации поможет разрешить, пожалуй, самую непростую проблему – как предотвратить возможность случайного контакта поезда со стенами тоннеля на высокой скорости. (Возникшее в такой ситуации трение сожжет поезд дотла вместе с пассажирами.)

Прокладывание «Атлантического тоннеля» потребует тесного сотрудничества целого ряда стран и международных корпораций по части финансирования и осуществления строительных работ. Но стоимость проезда будет на удивление умеренной. Согласно произведенным несколько лет назад предварительным оценкам, билет будет стоить около ста фунтов в один конец, что несколько дешевле билета на самолет, а времени на дорогу уйдет гораздо меньше.

Фундаментальная химия

Гетероциклические соединения – это молекулы, состоящие из атомов, образующих кольцо (цикл), в которое, помимо углерода и водорода, входит атом какого-либо еще элемента. Существует много разных гетероциклических соединений с разным количеством атомов водорода и углерода, объединенных в кольца, и различными атомами других элементов, дополняющими эту структуру. Каждое из соединений имеет собственную уникальную формулу, например С5Н5N (пиридин) или С4Н8О2 (этилацетат), однако чаще в разговоре и на письме молекулы веществ обозначаются не формулами, а названиями. Но как быть, если известно множество вариантов того или иного типа молекул и всегда есть возможность синтезировать новые? И вот в 1880-е годы два химика, Артур Рудольф Ганч (1857–1935) и Карл Оскар Видман (1852–1930), независимо друг от друга разработали систему, позволяющую дать каждому соединению уникальное название исходя из количества атомов в кольце и свойств дополнительного химического элемента, входящего в состав соединения.

Поскольку перед вами не монография по химии, вам, наверное, хотелось бы чего-нибудь не столь скучного, как достижения химической номенклатуры. И вы совершенно правы. Система Ганча-Видмана не учла специфического ребячливого чувства юмора английских химиков. Практически каждому гетероциклическому соединению она присвоила совершенно безупречное наименование, которое легко запоминалось и не вызывало неприличных ассоциаций. Но когда очередь дошла до соединений, содержащих мышьяк, возникла проблема. По-английски «мышьяк» – «arsenic», это слово происходит от арабского «al-zarnikh» [81]81
  Не совсем так. Английское arsenic происходит от лат.arsenicum (греч. arsenikon, arrhenikon), которое, в свою очередь, восходит к арамейскому zarnīg, родственному авестийскому zaranya – «золото». ( Прим. ред.).


[Закрыть]. Профессора Ганч и Видман решили, что все гетероциклические соединения, содержащие мышьяк, должны начинаться на «арс-» [82]82
  Созвучно английскому «arse» – задница. ( Прим. перев.).


[Закрыть]. (Точно так же приставки «фтор-» и «йод-» указывают на содержание в соединении фтора и йода.) Но лиха беда начало. Затем ученые решили ввести систему суффиксов, зависящих от размеров кольца: «-ирин», «-ит», «-ол», «-инин» и «-епин». Так что, к сожалению, никак нельзя было избежать присвоения пятизвенному гетероциклу, содержащему мышьяк, названия «arsole» [83]83
  Созвучно английскому «asshole» – засранец. ( Прим. перев.).


[Закрыть].

Это не шутка, такая молекула действительно существует. Вы можете узнать о ней поподробнее, ознакомившись со статьей двух шведских ученых, которая начинается словами: «Ароматичность арсолов бурно обсуждалась в литературе на протяжении многих лет…» [84]84
  Имеется в виду статья «Возвращаясь к ароматичности ареола» (Arsole Aromaticity Revisited),опубликованная в журнале «Письма в органическую химию» (Letters in Organic Chemistry, Volume 2, Number 5, August 2005, p. 469–474).Ее авторы – Микаэль П. Йоханссон и Йонас Юселиус, оба работают в Хельсинкском университете (Финляндия). ( Прим. ред.).


[Закрыть]Профессор Пол Мей, химик из Бристольского университета, настолько увлекся возможностями, открывшимися благодаря этой номенклатуре, что предложил на своем сайте «Молекулы с дурацкими или необычными именами» назвать производную ареола и шестизвенного бензольного кольца «сексибензарсолом».