Текст книги "Репортаж из XXI века"

Автор книги: Михаил Васильев

Соавторы: Сергей Гущев
сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 25 страниц)

Век радио

* * *

Суеверное удивление, чуть ли не преклонение вызывали у древних народов удивительные свойства магнитного железняка, притягивавшего к себе металлические предметы, или янтаря, к куску которого, потертому о сукно, подпрыгивали и прилипали, словно приклеенные невидимым клеем, клочки бумаги и пушинки.

Однако должны были пройти тысячелетия, чтобы люди смогли догадаться о взаимных связях электрического и магнитного полей. Гений Фарадея нужен был для этого. Генрих Герц впервые приоткрыл дверцу в страну электромагнитных колебаний. Александр Попов нашел и доказал полезность этой новой страны для человека.

Действительно, электромагнитные колебания, наука о которых существует немногим более полувека, – это целая страна волшебных возможностей.

Разве не волшебная возможность – разговор друзей через тысячекилометровые расстояния с одного материка на другой?!

Разве не волшебная возможность – ясное видение через кромешный мрак безлунной и беззвездной ночи, когда невооруженный глаз не различает пальцев протянутой вперед руки?!

Разве не волшебная возможность – передать на расстояние десятков, сотен и даже тысяч километров движущееся изображение, сохранив его четкие контуры и все богатства его красок?!

Разве не волшебная возможность – подвесить в воздухе, раскалить до белого каления и даже расплавить кусок тугоплавкого металла, ничем не прикасаясь к нему?!

Это перечисление немыслимых еще совсем недавно чудес, которые сегодня благодаря открытию страны электромагнитных колебаний стали для многих заурядной реальностью, можно бы продолжать и продолжать. А если бы против каждого чуда из этого длинного списка мы поставили дату первого его свершения, мы заметили бы, что чем дальше, тем все больше новых и новых удивительных чудес открывает человек в мире электромагнитных колебаний. Вначале открытие новых чудес свершалось раз в десятилетие, затем их начали открывать ежегодно, а сейчас – по нескольку в год. По нескольку в год новых применений электромагнитных колебаний в самых различных областях науки и техники!

А сколько еще идей применения высокочастотных электромагнитных колебаний ждет своего воплощения! Это те области страны электромагнитных колебаний, которые уже просматриваются в бинокли с освоенных вершин, но на которые еще не ступала нога человека.

Здесь и удивительные строительные машины, которые медленно ползут по целине, окруженные облаком серого дыма, а за ними остается ровная, как зеркало, блестящая гладь вновь построенного шоссе.

Здесь и автомобили и другие транспортные машины, не имеющие ни баков с горючим; ни проводов, по которым они получали бы энергию, – ничего, кроме параболических антенн – приемников лучистой энергии.

Здесь и невиданные самолеты, преодолевающие тысячекилометровые расстояния и не имеющие на борту ни капли горючего.

Здесь и искусственное солнце, пылающее и день и ночь над важнейшими столицами мира. И поющее пламя, сияющее над скверами и заменяющее репродукторы громкоговорителя.

Здесь и замечательные машины, ведущие разведку отдаленных планет и сообщающие на землю результаты своих наблюдений…

О неисследованных областях страны электромагнитных колебаний, страны токов высокой частоты, о новой удивительно быстро возникшей и выросшей отрасли науки, техники – радиоэлектронике – рассказывали нам многие ученые. Эти рассказы и собраны в настоящей главе.

Вторые полстолетия жизни радио

Кабинет академика Владимира Александровича Котельникова находится в старом здании университета на проспекте Маркса. Здесь, где бывали Пушкин и Лермонтов, Лебедев и Жуковский, Тимирязев и Столетов, советский ученый, крупнейший специалист в области радиотехники рассказывает нам о науке будущего.

– Радио родилось сравнительно недавно. Трех четвертей века не прошло с того майского дня, как великий ученый А. С. Попов выступил в Русском физико-химическом обществе с сообщением «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». Под этим сухим научным заглавием скрывалось великое открытие, всех результатов которого мы и сегодня не можем себе представить.

Заглянуть на 50 лет в будущее радио – вещь не простая. Ведь это все равно, что во времена грозоотметчиков Попова, в годы первых опытов радиосвязи рассказать о современном телевизоре и радиолокаторе. Беспочвенным фантазером назвали бы такого рассказчика! А я убежден, что вторые полвека существования радио будут отмечены не менее важными принципиальными открытиями, не менее важными новыми применениями, чем первые. И, конечно, далеко не о всех из них мы можем сегодня даже догадываться. Поэтому будем говорить только о том, что уже дало хотя бы первый росток.

Общей тенденцией развития радиотехники за последние десятилетия было освоение все более и более коротких волн. За каждое пятилетие – в очень усредненных цифрах, ибо это все-таки процесс скачкообразный, – длина вновь освоенных волн уменьшалась раз в пять. Бесспорно, что еще в течение некоторого времени этот процесс освоения сверхкоротковолновых колебаний будет продолжаться. Если сейчас мы уверенно оперируем с сантиметровыми волнами, то, несомненно, скоро начнем широко применять волны длиной всего в доли миллиметра.

На первый взгляд процесс освоения все более коротких волн носит количественный характер. Однако это количественное изменение может привести к целому ряду революционных качественных переворотов.

Все, наверное, читали в научно-фантастических романах описания крохотных приемо-передатчиков, с помощью которых жители мира будущего в любую минуту могут переговариваться друг с другом. Миллионы радиостанций, работающих одновременно! Где уместить их все в заполненном и так до предела диапазоне освоенных нами волн? Не больше нескольких десятков телевизионных передач можем мы сейчас пустить одновременно. Только освоение миллиметровых и более коротких волн даст возможность разместить в эфире практически неограниченное количество каналов не только радиотелефонной связи, но и неограниченное количество каналов телевизионных передач.

Ученый рассказывает – и перед нами встают, оживая, страницы из научно-фантастических романов. Бытовая радиотехника XXI века…

…Раннее утро выходного дня. Вы вспомнили, что забыли с вечера договориться с вашим другом о совместной загородной прогулке. Вы протягиваете руку и берете с ночного столика небольшой, величиной с портсигар, аппарат. Это телевизионный приемо-передатчик индивидуального пользования, какими снабжены все без исключения жители нашей планеты. Вы устанавливаете позывной вашего друга и нажимаете кнопку вызова. Зеленоватый экран приемника пересекают трепещущие полосы ряби: это значит, что вызываемый аппарат занят, ваш друг с кем-то разговаривает. Но приборы устроены таким образом, что друг ваш уже информирован о вашем вызове. Теперь от него зависит, включить вас в свой разговор или заставить ждать, когда он окончится.

Оказывается, его разговор не был секретным. Экран вашего аппарата светлеет, и на нем возникает знакомое лицо, нарисованное карандашом электронного луча с такой четкостью, что вы можете сосчитать, несмотря на небольшую величину изображения, все ресницы и все веснушки. Одновременно возникает и звук. Оказывается, разговор ведется о том же самом – о загородной прогулке.

Окончилась фраза – и на экране возникло лицо второго собеседника. Вы врываетесь в разговор – экран не гаснет, вы видите оба лица, следите за их выражениями и, быть может, думаете: как могли они, люди середины XX века, разговаривать даже не по радио, а по телефону и не видеть при этом своего собеседника! Ведь это так важно!

Разгорается спор о маршруте поездки. Надо посмотреть географическую карту. Как ни четко изображение, карта Московской области величиной с почтовую открытку – отнюдь не лучшее пособие для пунктуальной разработки маршрута автомобильной прогулки. Вы включаете комнатный телевизор– его экран занимает целую стенку. И вот карта, находящаяся в палатке вашего друга, проводящего свой отпуск в сотне километров от Москвы, перед вами. Вы выбираете маршрут поездки, как если бы все трое склонились над одним столом.

…Прогулка получилась изумительной. Жаль одно: не удается увидеть футбольный матч, который состоится днем на Центральном стадионе имени В. И. Ленина. А почему не посмотреть его с помощью индивидуальных аппаратов? И, сидя на обрывистом берегу одного из волжских морей, вдыхая дивный аромат весеннего леса, вы следите за всеми перипетиями футбольного сражения…

– Да, – говорит Владимир Александрович Котельников, – бесспорно, будут и крохотные телеприемники, помещающиеся в жилетном кармане, и гигантские, с экраном в несколько квадратных метров. Большая величина экрана не повлечет за собой большой величины самого телевизора. Телевизор будет подобен картине: весь аппарат станет плоским. Толщина экрана будет очень небольшой. Уменьшить величину телевизора и вообще всех радиоустройств позволит, в частности, применение полупроводниковой аппаратуры.

Еще более изумительный революционный переворот может вызвать применение очень коротких радиоволн в химии.

Представим себе какую-нибудь молекулу грубо, упрощенно, как какое-то сооружение, имеющее отдельные ответвления, отдельные обособленные части. Собственные колебания этих частей могут совпадать с той или иной частотой радиоволн, быть резонансными. Облучая вещество радиоволнами той или иной длины, можно «отламывать», разрушать части молекул, разрывать их, изменять их структуру, то есть переделывать химический состав вещества. Воздействием радиоволн можно будет ускорять ход реакции в более значительной степени, чем с помощью самых энергичных катализаторов, можно будет осуществлять такие процессы, которые в настоящее время протекают с огромным трудом или считаются практически невозможными.

Конечно, в настоящее время это только идея. Потребуется много лет работы, чтобы найти конкретные методы использования этой идеи, изучить взаимодействие различных веществ с различными радиоволнами и т. д. Но я убежден, что день рождения новой науки – радиоволновой химии – скоро настанет, а затем придет период ее могучей творческой зрелости.

Мне хочется остановить ваше внимание и еще на одном очень интересном, стремительно развивающемся участке нашей техники, движение которого вперед, однако, было бы невозможно без развития радиоэлектроники. Речь идет о так называемых электронно-счетных и других «думающих» машинах. Я убежден, что в XXI веке вы смогли бы увидеть, например, такую машину.

…Она стоит на левом углу письменного стола, занимая не больше места, чем обыкновенная пишущая машинка середины XX века. И хотя из нее высовываются белые листы бумаги, она не имеет бесчисленных кнопок с буквами, без которых нельзя представить себе пишущую машинку. Всего шесть или семь крошечных кнопочек приютилось на ее передней стенке.

Для того чтобы включить ее, надо нажать кнопку. Нажмем на выбор еще две-три кнопки: раз они имеются, значит, для чего-то нужны. Теперь поговорим на любую интересующую нас тему… Например, о технике XXII века. А об этом безмолвном аппарате вспомним чуть позже.

Проходит десять минут разговора, изобилующего репликами, встречными, нередко не досказанными до конца вопросами: собеседники понимают друг друга с полуслова. И, окончив разговор, нажимаем еще одну кнопку на пишущей машинке XXI века. Из нее выскакивает несколько листов тонкой и плотной бумаги, покрытых четкими типографскими знаками.

На одних – точный текст прошедшей беседы. Впрочем, не совсем точный: машина выправила не хуже умелого литправщика неправильно построенные фразы, дополнила их, добиваясь точности выражения мысли. Не все фразы получились одинаково красивыми, некоторые несколько неуклюжи, корявы, но все построены грамматически правильно, чего нельзя было бы сказать о речи, которая была записана.

А на других листах – перевод этой же беседы на латинский и английский языки. Перевода именно на эти языки потребовали мы, нажав первые попавшиеся кнопки ее клавиатуры…

– Такая автоматическая стенографистка-переводчик отнюдь не фантастическая вещь даже с точки зрения сегодняшней техники.

Машины уже осуществляют перевод с одного языка на другой. Правда, они еще чрезвычайно громоздки и обладают не очень большим запасом слов и поэтому – «специализируются» в основном на научных текстах. Не представляет труда создать машину и для литературной правки текста. Ведь построение фраз на любом языке подчиняется определенным законам. А машина способна следить за выполнением любых законов, которые мы ей продиктуем,

Сейчас эти машины еще не могут воспринимать прямо человеческий голос – они работают от текста, нанесенного на ленту специальными знаками. Но эта трудность будет преодолена, и, бесспорно, управление многими машинами со временем будет осуществляться в виде приказаний, отдаваемых голосом.

Теперь коротко поговорим о передаче энергии без проводов. Конечно, речь идет не о тех ничтожных ее количествах, которые принимает каждый радиоприемник на свою антенну, а о передачах энергии, достаточной, например, для того, чтобы привести в движение пропеллер самолета. Бесспорно, и эта задача будет решена. Летящий в воздухе самолет будет получать энергию для своего движения с земли в виде луча направленных высокочастотных колебаний, подобно лучу прожектора.

Можно представить себе трассу Москва – Сочи, оборудованную такими энергостанциями, – их будет на длине трассы всего четыре или пять. Самолет, не имеющий в своих баках ни капли горючего, за этот счет взявший вдвое больше груза и пассажиров и летящий гораздо быстрее, чем современный, взлетит по энерголучу в Москве. Затем его перехватят энерголучи Тульской станции, Орловской, Харьковской и т. д. Это будет своего рода воздушный троллейбус без проводов.

Может ли энергетический луч стать оружием? Вряд ли. Ведь его очень легко будет отразить с помощью хорошо отполированной поверхности корпуса самолета, как зеркалом отражается солнечный луч. А вот расчистить путь космического корабля от метеоров он, видимо, сможет.

Действительно, маневрировать кораблем, летящим в космическом пространстве со скоростью в десятки километров в секунду, будет нелегким делом. А столкновение такого корабля с метеором, даже небольшим, но также имеющим огромную скорость, по результатам подобно встрече воздушного шара с бронебойным снарядом.

Вот как мне представляется борьба астронавтов с метеоритами.

Космический корабль будет непрерывно ощупывать пространство вокруг себя радиоимпульсами локатора. Едва обнаружит он на опасном для себя расстоянии метеорное тело, как включатся электронно-счетные механизмы и, сделав соответствующие расчеты, определят, угрожает ли кораблю столкновение. Если окажется, что оно неизбежно, в направлении метеорного тела будет брошен могучий энергетический луч. Вряд ли найдутся в космосе метеорные тела, имеющие защитную отражающую поверхность. Под влиянием энерголуча вещество метеорита нагреется, он растрескается на кусочки, и они испарятся от жары. Легчайшее облачко пара встретится кораблю вместо космического снаряда. А займет все это малые доли секунды.

Революция умственного труда началась

Полтора столетия назад не было ни счетно-решающих машин, ни электроники– науки, из которой они развились. Была только мечта – создать механизм, способный выполнять ту работу, которую мог бы делать лишь один, но зато самый удивительный механизм в мире – человеческий мозг. И эта мечта иногда приводила к несколько неожиданным результатам. Рассказывают, что однажды император Франции Наполеон Бонапарт сел играть в шахматы с изумительным партнером – механическим шахматистом. Создатель этого удивительного механизма демонстрировал его устройство – хитроумное сплетение колес, шестерен, рычагов, заключенных в металлическом кожухе. Говорят, что, несмотря на все усилия великого полководца, он, одержавший столько блистательных побед на полях сражений, был разгромлен в пух и прах на шахматной доске,

Впрочем, тайна механического шахматиста была вскоре разгадана. Между деталями механизма был спрятан человек крохотного роста. Он был неплохим шахматистом, но когда в помещении, где шла очередная игра, случился пожар, ему пришлось покинуть свое убежище.

И вот оказалось, что в наше время машины-шахматисты существуют вполне реально. Говорят, одной из них даже удалось сделать ничью с гроссмейстером Решевским. Это электронно-счетные машины. Машины, призванные механизировать умственный труд, как тракторы и комбайны, экскаваторы и блюминги механизируют физический труд людей.

Поговорить о будущем этих удивительных машин мы и пришли к крупнейшему специалисту в этой области науки – академику Сергею Алексеевичу Лебедеву, возглавляющему Институт точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР.

– О будущем нашей отрасли техники рассказывать почти невозможно, – сказал академик. – Ученые едва успевают осмыслить и находить применение множеству интереснейших возможностей, которые уже сегодня предоставляют науке электронные счетно-решающие устройства. Примеров здесь столько, что, право, не знаю, какой из них будет интереснее для читателей.

Первое такое устройство было создано в 1945 году. За 12 лет математики с помощью электронных машин научились решать задачи невообразимой сложности. Как бы это объяснить на простом примере?

Каждый школьник знает, что на решение системы уравнений с двумя неизвестными уходит две-три минуты. А чтобы решить систему из 200 уравнений, надо потратить в миллион раз больше времени! Это означает, что человеку, решившемуся на такой подвиг, пришлось бы в течение 12 лет день за днем с карандашом и бумагой корпеть над расчетами. А машина решает такую систему менее чем за час. За один час она составляет таблицу логарифмов, на которую раньше математики тратили десятки лет. Судите сами…

Но даже такие скорости перестают удовлетворять математиков и физиков, занятых, например, внутриядерными исследованиями. Машины уже сейчас решают самые трудные уравнения в частных производных. Перед наукой теперь все чаще встают проблемы, которые нельзя решить без повышения скорости работы машин.

Первое время, – говорит Сергей Алексеевич, – скорость решения едва достигала тысячи операций е секунду. Сейчас эти цифры уже кажутся нам смешными.

Возьмем строительство. Никак не удавалось определить точно, какую форму и крутизну надо придавать берегам каналов, чтобы они не осыпались. Делались расчеты. Но стоило строителям пройти несколько сот метров, состав грунта чуть-чуть менялся и прежние расчеты уже не годились. Так, из-за мелочи, из-за небольшой математической неточности мы теряли миллионные средства на земляных работах. Вычислительные машины сберегают стране эти средства.

Намного точнее метеорологи стали давать прогнозы погоды с тех пор, как за обработку метеоданных взялись машины. С их помощью можно за один час дать прогноз погоды по всему Советскому Союзу на следующий день.

Электронные помощники математиков позволяют быстро перепробовать множество вариантов задачи и выбрать из них наилучший. Так можно определить наивыгоднейшую форму крыла самолета, сопла реактивного двигателя, лопаток турбин и т. п.

В нашей стране уже работают вычислительные машины, организованы вычислительные центры, Без них нечего было бы и мечтать о завоевании космоса человеком, о всемирно известных полетах советских космонавтов, о запусках кораблей и автоматических станций к Луне, к Венере, к Марсу…

Особое внимание мы уделяем использованию высшей автоматики на производстве. Ведь электронные машины могут управлять агрегатами, поточными линиями, даже целыми заводами. Машины помогут человеку вести сложнейшие технологические процессы, требующие непрерывного внимания, учета множества различных факторов, а порой и моментального решения.

…Химикам потребовалось создать, синтезировать вещество с определенными свойствами. Из каких компонентов «строить» новое вещество? На этот вопрос нам поможет ответить машина. Она проанализирует свойства сотен веществ, сравнит эти свойства с заданными и подскажет, какие два-три вещества могут лечь в его основу.

Даже самый способный и старательный ученик не сумеет точно повторить движения опытного, талантливого мастера, который за десятки лет изучил все тонкости металлообработки. Неужели его мастерство так и останется при нем? Нет! Мы можем записать, скопировать каждое движение мастера, и по такой записи-программе станок, руководимый вычислительной машиной, сможет работать без участия человека. Программные станки-автоматы уже существуют, ими руководят так называемые управляющие станки.

Любая, даже самая сложная по форме деталь может быть описана рядом математических формул. По этим формулам управляющая электронная машина обеспечит точное изготовление детали на станке.

Трудно сказать, что было бы со статистикой, если бы на помощь ей не пришли вычислительные машины. Автоматизация технической стороны статистики освобождает массу служащих от утомительного вычислительного труда.

Радиотехническая промышленность наметила выпустить, скажем, 10 миллионов телевизоров и приемников в год. А в каждом аппарате – тысячи различных деталей. Их изготовляют сотни специализированных предприятий. Машина быстро рассчитает план производства для каждого из них.

Академик С. А. Лебедев говорит скупо, веско, и каждая идея, высказанная им, вызывает в воображении увлекательные картины.

– Где-то в Закарпатье, в самом центре чистенького украинского села, на одном из домов – вывеска: «Библиотрансляция». В дом входят парни и девчата, как видно школьники-старшеклассники, студенты техникумов, расположенных в селе. Каждый из них приходит точно в назначенный час. Опоздать нельзя: в кабинках, вроде тех, которые предназначены для международных телефонных разговоров, уже светятся голубоватые экраны телевизоров. Вот группа учеников – почитателей великого Тараса Шевченко – вчитывается в проходящие на экране редчайшие документы из биографии создателя «Кобзаря». А в соседней кабинке экран занят колонками формул, и невидимый диктор помогает будущему технику освоить основы высшей математики. Только сегодня утром преподаватель посоветовал этому студенту повторить один из разделов математики с помощью библиотрансляции и даже прислал со студентом записку, в которой говорилось:

«Уважаемый тов. библиотехник! Прошу Вас помочь нашему студенту вызвать сегодня же из Львова лекцию по математике. Может быть, стоило бы записать передачу на пленку, чтобы иметь ее под рукой».

Что за чудо? Кто такой библиотехник? И как можно вызвать лекцию из Львова?

Оказывается, библиотрансляция – передача любых литературных, исторических, научных справок – ведется по индивидуальным заказам с помощью телевизионных устройств.

Чтобы слушать радио, необязательно иметь собственную радиостанцию. Достаточно завести простенький репродуктор. Сотни, тысячи репродукторов связаны проводами с радиотрансляционным узлом, который ведет передачу. Наподобие такого узла работает и библиотрансляционная сеть.

Немного книг в сельской библиотеке. – Их гораздо больше во Львове, в областном книгохранилище, в Киеве, в Москве. Книг в крупных библиотеках столько, круг тем и вопросов так велик, что справочную работу приходится вести сотням консультантов-библиографов. Но и они не могут держать в памяти лавину разнообразных знаний, накопленных человеком, и вынуждены целыми днями рыться в каталогах, перебирая тысячи карточек в поисках одной необходимой…

Человек сможет не обременять свою память массой ненужных технических сведений. Ему поможет «память» так называемых информационных электронных машин. По первому требованию машина отыщет нужную клетку и приведет в движение магнитофонную ленту, на которой записан не только звук, но и изображение.

Огромное количество сведений хранится в архивах – фильмотеках библиоценгра, и о каждом кусочке из миллионов магнитных лент, о каждом микрофильме «помнят» электронные машины. Это они передали в закарпатское село лекцию по математике, рассказали школьникам о Шевченко. Теперь вам понятна и роль сельского библиотехника. Он помогает читателям, вернее радиозрителям, составить заявку, отправляет ее в свой областной библиоцентр, следит за работой экранов. Библиотехник – это библиотекарь нового века…

…Международная конференция. Отставая от оратора на одно-два слова, машина-переводчик, размером не больше письменного стола, мгновенно доносит смысл речи до каждого слушателя, на каком бы языке тот ни говорил.

О таком переводчике с полным основанием мы можем мечтать уже в наше время. Дело, стало быть, в быстроте его работы. Уже теперь виден путь, как ускорить работу машины. Мы пользуемся сейчас главным образом универсальными машинами, которые можно переналаживать, менять методы расчета. Но универсальные машины довольно громоздки, сложны. Есть более простые специализированные устройства, предназначенные для одного определенного класса задач, но зато работающие намного быстрее. Это похоже на ту же специализацию, что происходит и на промышленных предприятиях.

Счетно-решающие устройства облегчат и ускорят труд человека, разгрузят его мозг от однообразной арифметической работы.

Страшно сказать: производительность труда рабочих на заводах возросла за последнее столетие на 1400 процентов, а конторских работников всего на 40 процентов. Чудовищное несоответствие! Но в ближайшие годы с этим будет покончено. Революция умственного труда началась.

Машина будет помогать человеку, кое в чем даже превзойдет его, но никогда не сможет заменить собой человека. Ум человеческий будет неустанно совершенствовать свое механическое детище. Только человек может подсказать наиболее экономный путь решения задачи, предложить машине новую, более совершенную программу. Растет скорость, надежность и производительность машин, упрощается их конструкция, уменьшаются размеры. Если в первой электронной машине было 18 тысяч ламп, то сейчас их число сократилось до четырех тысяч, а в ближайшие годы их совсем не останется: все они будут заменены полупроводниками.

– Внедрение таких машин, реорганизацию умственного труда человека, – заканчивает беседу академик С. А. Лебедев, – по своим результатам можно сравнить только с таким этапом истории человечества, как введение машинного труда взамен ручного, происшедшее несколько веков назад. Машины революционизировали физический труд. Нынче мы участвуем в революции умственного труда.