Стивен Джонсон

Изобрели телеграф, затем айфон: гениальные идеи, изменившие мир

© Стивен Джонсон, 2023

© ООО «Издательство АСТ», 2023

* * *

Посвящается Дину

Введение

Как прошёл ваш день?

Вы проснулись в комфортной прохладе или, может, в уютном тепле? Вы приняли душ под сильной, равномерной струёй воды? Удалось ли вам включить свет и беспрепятственно одеться в предрассветных сумерках? Вы смогли выпить молоко за обедом, невзирая на отсутствие коров в поле зрения? Вы сумели отвлечься от надоедливого брата или сестры, вставив в уши наушники?

Технологии и инновации в современном мире развиваются с головокружительной скоростью.

Похоже, день прошёл нормально. Ничего примечательного. Действительно, всё это выглядит непримечательным… до тех пор, пока однажды вы не задумаетесь, что температуру, свет, звук, воду – практически всё в своём окружении – вы можете регулировать сами.

Большинство людей, живущих в развитых странах, даже не задумываются о том, насколько им повезло обладать всеми необходимыми для жизни благами: питьевой водой, которая не заразит смертельно опасной бактериальной инфекцией; искусственным светом, продлевающим день; кондиционером, позволяющим комфортно жить в климате, который всего шестьдесят лет назад казался невыносимым. Но откуда же появилась эта роскошь? И кто сделал её возможной?

Фото молодожёнов, садящихся в машину, Лодзь, Польша, приблизительно 1938 год. Первоначально электромобили были разработаны в 1890-х годах.

Вообще-то… никто.

Никто конкретный.

Если вы стремитесь понять, каким образом гениальные идеи изменили наш мир, в первую очередь следует забыть о мифе, связанном с моментом прозрения. Уникальные изобретения появляются отнюдь не по той причине, что какой-то одинокий гений оказывается умнее всех остальных. Идеи по своей сути являются сетью, вмещающей мысли множества других людей. Мы обращаемся к средствам, метафорам, концепциям и научному пониманию нашего времени, после чего переделываем их в нечто новое. Если же необходимый фундамент отсутствует, вы не сможете совершить прорыв, каким бы гениальным человеком вы ни были.

Вся наша жизнь окружена и поддерживается целым кластером объектов и систем, работающих благодаря творчеству людей, пришедших в наш мир до нас. Изобретатели, любители и реформаторы безустанно трудились над проблемой и отказывались мириться с тем, что я люблю называть «мед-ленной догадкой», – идеей, приходящей в голову в течение десятилетий, а не секунд.

Эти обычные люди создавали необычные вещи.

Мастера и мечтатели – главные герои нашей истории (даже несмотря на то, что их гениальные идеи редко преображали мир в одночасье). В основном этих людей преследовали предчувствия. Их одолевали неясные, даже ошибочные мысли, намекающие на нечто большее. Именно совокупность идей в конечном счёте и привела к той технологической революции, с которой мы сталкиваемся в современном мире.

На горизонте Дубая (Объединенные Арабские Эмираты) нашему взору открываются невероятные небоскрёбы. Один из них – Бурдж-Халифа, самое высокое здание в мире, включающее в себя 1,8 миллиона футов стекла.

Чаще всего изобретения и научные открытия происходят комплексно в определённые моменты истории, когда несколько географически разбросанных исследователей независимо друг от друга натыкаются на одно и то же. Аккумуляторная батарея, телеграф, паровой двигатель и электронная музыкальная библиотека – всё это изобреталось несколькими людьми в течение нескольких лет. Учёным и исследователям удалось проследить сотни таких одновременных изобретений.

Инновации, о которых пойдёт речь в настоящей книге, относятся к повседневной жизни, а не к научной фантастике: стеклянная линза, кондиционер, звукозапись, чашка чистой водопроводной воды, наручные часы, лампочка. Такого рода историю стоит рассказать отчасти потому, что она позволяет взглянуть на мир свежим взглядом, не воспринимая его как должное. Другая причина, послужившая началом моей истории, заключается в следующем: изобретения прошлого положили начало более обширному спектру изменений в обществе, чем можно было ожидать.

Обычно инновации начинаются с попытки решить конкретную проблему. Однако бывает и так, что наряду с решением они вызывают и другие изменения, которые было невозможно предугадать. Всем нам нравится думать, будто мы принимаем решения и отвечаем за окружающий нас мир. Безусловно, изменения зачастую происходят благодаря сознательному планированию, а также действиям политических, военных лидеров, художников, учёных, изобретателей, протестных движений. Каждое из них способно сознательно привести к новой реальности. И всё же социальные преобразования не всегда являются прямым результатом сознательного выбора людей. В некоторых случаях идеи и инновации начинают жить собственной жизнью и вызывают изменения, которые не входили в планы создателей. Разве кто-то думал, что изобретение кондиционера изменит американскую политику, а печатный станок Гутенберга приведёт к созданию телескопов и микроскопов? Но именно таким маловероятным образом важные инновации и формируют наш мир.

Нельзя не отметить, что изобретения нередко влекут за собой неоднозначные последствия. Вот вам пример: автомобили перемещают нас быстрее, чем лошади, но стоит ли скорость передвижения того воздействия, какое машины оказывают на окружающую среду? Мобильные телефоны обеспечивают почти мгновенный доступ к людям и информации, но как это влияет на живое общение, любые другие социальные навыки, совместное использование общественных мест и даже безопасность вождения?

Обращаю ваше внимание на несколько важных моментов: во-первых, речь в книге (как и в названии) идёт исключительно о североамериканцах и европейцах. История Китая, Индии, стран Ближнего Востока или Южной Америки отличалась бы от моего повествования, но была бы не менее интересной). Некоторые важные события – развитие научного метода и индустриализация – сначала произошли в Европе, а уже потом распространились по миру[1]. (Причины их возникновения и роль Европы – это, безусловно, интересные вопросы, однако в книге я не пытаюсь дать на них ответы).

Второй момент: хотя в книге фигурируют несколько блестящих изобретательниц – первый в истории программист Ада Лавлейс и предпринимательница Энни Мюррей, – большинство историй уходят корнями во времена, когда женщинам всячески препятствовали строить карьеру в научной, изобретательской или предпринимательской областях. Именно по этой причине подавляющее большинство новаторов, о которых далее пойдёт речь, – мужчины. К счастью, за последние несколько десятилетий прогресс в области гендерного равенства облегчил женщинам путь к научным открытиям и созданию изменяющих мир устройств (хотя для того, чтобы достичь абсолютного равенства, предстоит ещё много работы). Вполне возможно, что лет через сорок историки, которые будут писать новую версию книги, при желании смогут рассказать только о женщинах-новаторах.

Мой рассказ – это взгляд в далёкое прошлое. Чаще всего мы смотрим на историю через призму повествований отдельных людей или наций, однако эти рамки слишком уж ограничены. История вершится на микроскопическом уровне атомов, на масштабном уровне глобального изменения климата и на всех промежуточных слоях. Чтобы правильно изложить историю, нам необходима структура, учитывающая каждый этап. Например, если мы хотим узнать, каким образом прозрачное стекло изменило современный мир, нам следует изучить субатомные свойства диоксида кремния, материала, из которого изготавливается стекло, а уже потом увеличить масштаб и рассмотреть влияние стекольной промышленности на город Венецию.

Я хочу показать вам, как эти, казалось бы, несвязанные между собой миры взаимосвязаны невоспетыми героями, чьи вопросы, любопытство и упорство привели к изобретениям и цепным реакциям, формирующим современный мир. Сюда относится всё: места, где мы живём; продукты, которые мы едим; предметы, которые мы производим и потребляем; способы информирования и виды развлекательной деятельности.

Другими словами: я хочу рассказать вам, как мы до всего этого додумались.

Округ Марин, Калифорния

Август 2017 г.

Стекло

Вроде бы нет ничего примечательного в том, что в пустыне под действием жара образовалось нечто горячее. Однако то, о чём сейчас пойдёт речь, было не просто горячим, а раскалённым, а его воздействие – колоссальным.

Примерно двадцать шесть миллионов лет назад в песках Ливийской пустыни под воздействием жара, который составлял не менее 1000 градусов по Фаренгейту (538 градусов по Цельсию), отдельные песчинки кварца расплавились, а затем спеклись вместе. Многие учёные полагают, что причиной тому послужило столкновение с кометой и последующий взрыв. Когда перегретые песчинки остыли ниже температуры плавления, огромная часть Ливийской пустыни покрылась слоем… стекла.

Эта пектораль, плоское нагрудное украшение, в Древнем Египте часто прямоугольной формы.

Около десяти тысяч лет назад, плюс-минус несколько тысячелетий, некий человек, путешествуя по пустыне, наткнулся на большой стеклянный осколок. Этот фрагмент путешествовал по рынкам и среди общественных кругов ранней цивилизации, пока не стал центральным элементом броши, сформированным в форме жука-скарабея. Целых четыре тысячи лет стекло пролежало нетронутым, пока в 1922 года археологи не обнаружили его в погребальной камере фараона Тутанхамона, в просторечии известного как король Тут.

Кварц (диоксид кремния) – химическое соединение, в изобилии распространённое на нашей планете. Более пятидесяти процентов земной коры состоит из элемента, который не играет практически никакой роли в естественном метаболизме углеродных форм жизни (таких как мы) или в технологиях, использующих ископаемое топливо и пластмассы. На протяжении эволюции люди не нашли большего применения диоксиду кремния по той причине, что его самые интересные свойства проявляются при температуре свыше 1000 градусов по Фаренгейту (538 градусов по Цельсию). Насколько вы знаете, достичь столь высоких температур на поверхности планеты без соответствующей технологии невозможно (эту технологию мы в конце концов изобрели, и она стала называться печью). Научившись генерировать экстремальное тепло в контролируемой среде, мы раскрыли молекулярный потенциал диоксида кремния и поняли, как создавать стекло. И вскоре наше представление о мире и о себе изменилось.

Груды сырого полупрозрачного минерального камня Rauchtopaz (Дымчатый кварц).

Созданные из стекла

В первом и втором веках во времена расцвета Римской империи из украшения стекло превратилось в передовую технологию. Именно тогда стеклоделы придумали способ, как производить более прочный и менее мутный материал, чем тот, из которого был создан скарабей короля Тута. В результате римские мастера начали превращать расплавленный кварц в сосуды для питья и хранения, а также в оконные стёкла.

Коллекция стеклянных бутылок, сохранившихся со времен Древнего Рима. Многие древние цивилизации умели изготавливать стеклянные изделия, однако они были матовыми и часто окрашенными.

Давайте перенесёмся на одно тысячелетие назад в богатый город Константинополь, нынешний Стамбул, Турция. Священная война, вызвавшая осаду и разрушение города в 1204 году, послужила одним из тех исторических толчков, что посылает импульсы влияния по всему миру. В результате небольшая община стеклоделов из Турции отправилась на запад через Средиземное море. Высадились они в Венецианской республике, процветающем городе на берегу Адриатического моря.

В тринадцатом веке Венеция являлась мировым центром коммерческой торговли. Турецкие стеклоделы, поселившиеся там и топившие пылающие жаром печи, создавали новые предметы роскоши, которые купцы продавали по всему миру.

В 1291 году, стремясь сохранить навыки работы стеклоделов и обеспечить общественную безопасность (учитывая, что стеклодувы случайно сожгли несколько кварталов), венецианское правительство выдворило турок на остров Мурано, на другую сторону Венецианской лагуны. В результате они создали то, что нынче мы называем «инновационным центром»: место, подобное Силиконовой долине, где процветают новые идеи и технологии.

В экономической науке это называется «эффектом информационного перелива». Соберите вместе группу людей, и идеи начнут естественным образом передаваться из уст в уста. Если взять в расчёт тот факт, что Мурано был густонаселённым местом, новые идеи о стеклоделии распространялись быстро. Кроме того, многие мастера приходились друг другу родственниками. Отсюда следует вывод, что успех Мурано был обусловлен не только обменом опыта, но и конкуренцией.

К 1300-м годам Мурано стал известен как остров стекла, а его богато украшенные вазы и другие изысканные изделия из стекла стали символами статуса во всей Западной Европе. Стеклодувы работают здесь и в настоящее время. Многие из них являются прямыми потомками семей, эмигрировавших из Турции.

Один из членов сообщества, муранский стеклодел Анджело Баровьер, совершил один из главных прорывов в области стекла. Прозрачность – вот что являлось его главной целью. Однажды, после многих лет проб и ошибок в работе с различными веществами, Баровьер сжёг солерос, привезённое из Сирии богатое минералами растение. Он извлёк минералы из пепла и добавил их в расплавленное стекло. Когда смесь остыла, получился необычный вид стекла: сквозь него можно было видеть! Так и родилось современное прозрачное стекло.

В наши дни мы считаем само собой разумеющимся, что стекло – это прозрачный материал. Мы настолько к нему привыкли, что даже не задумываемся о нём как о технологическом достижении. И всё же восемьсот лет назад способность создавать прозрачное стекло сделала Мурано одним из самых технологически развитых мест на планете, а прорыв Баровьера оказался гораздо более важным, чем он мог предположить.

Как мы теперь знаем, большинство материалов поглощают энергию света. Однако благодаря своему составу диоксид кремния свет не поглощает, а пропускает. Вот почему стекло прозрачно. Его также можно использовать для преломления, искажения и даже разрушения световых волн. Это свойство стекла оказалось даже более революционным, чем простая прозрачность.

Ясный взгляд

В двенадцатом и тринадцатом веках монахи в европейских монастырях трудились над религиозными манускриптами, искусно расписывая и разрисовывая страницы. Зачастую они работали при слабом свете свечей, поэтому многие из них начали использовать изогнутые куски стекла в качестве приспособления для чтения. Располагая стекло над страницей, монахи использовали его как громоздкую лупу.

Первые очки назывались «roidi da ogli», «диски для глаз». Благодаря их сходству с чечевицей (lentes на латыни), диски получили название «lenses» или линзы.

Никто точно не знает, когда и где это произошло, но в Северной Италии средневековые стеклоделы сделали ещё один шаг вперёд: они сформировали из стекла два небольших выпуклых диска, поместили каждый из них в оправу и соединили в верхней части. И вот они, первые в мире очки!

На протяжении нескольких поколений это хитроумное устройство использовалось исключительно монахами и учёными. В те времена подавляющее большинство людей были неграмотными, поэтому у них не было ежедневной необходимости расшифровывать крошечные символы в виде букв. Очки в ту эпоху считались редким и дорогим предметом роскоши.

Ход истории очков изменил немецкий мастер по металлу.

В 1440-х годах Иоганн Гутенберг изобрёл печатный станок, создав его по образцу деревянного винтового пресса, который использовался для давки винограда. Изготовив многоразовые металлические буквы (наборный шрифт), он начал печатать. Знаменитый печатный станок Гутенберга – отличный пример адаптации существующей технологии для получения совершенно новых результатов в совершенно другой области.

Благодаря Гутенбергу печатные книги стали не только относительно дешёвыми, но и портативными. Можно сказать, что всплеск грамотности во всех смыслах открыл людям глаза, поскольку огромное количество людей внезапно осознали, что они страдали дальнозоркостью и остро нуждались в очках.

Опубликованная в 1450-х годах библия Гутенберга стала первой крупной книгой, напечатанной наборным шрифтом. Том, представленный на фотографии, принадлежит Йельскому университету.

В течение ста лет после изобретения Гутенберга тысячи европейских мастеров по изготовлению очков не сидели без дела. Их бизнес неуклонно шёл в гору, поэтому очки быстро превратились в передовую технологию. Если не считать одежду, изобретённую во времена неолита, очки стали тем предметом, который на регулярной основе носили даже самые простые люди.

Европу наводняли не только линзы, но и идеи относительно их применения. Свойства диоксида кремния планировалось использовать не только для улучшения зрения, но и для того, чтобы взглянуть на вещи, выходящие за естественные пределы человеческого зрения.

Иоганн Гутенберг (справа) в гравировке 1881 года.

Линзы и улучшение качества жизни

В 1590-х годах в небольшом городке Мидделбург в Нидерландах отец и сын, Ханс и Захариас Янссен, экспериментировали с размещением двух линз на одной линии друг с другом, увеличивая таким образом наблюдаемые объекты.

Так на свет появился микроскоп.

Через семьдесят лет, используя это изобретение, британский учёный Роберт Гук сделал важнейшее открытие. Рассмотрев в микроскоп кору пробкового дерева, он заметил, что она состоит из множества маленьких пор. Так Роберт Гук идентифицировал один из фундаментальных строительных компонентов жизни – клетку. С того момента в науке и медицине началась настоящая революция.

Если микроскопу потребовалось почти три поколения, чтобы создать поистине преобразующую науку, другой инструмент со стеклянными линзами внёс изменения в довольно короткие сроки. Спустя двадцать лет после изобретения микроскопа группа голландских производителей линз изобрела телескоп. Случилось это примерно в одно и то же время. Когда итальянский учёный Галилео Галилей узнал о новом чудесном приборе, «позволяющем видеть далёкие вещи так, будто они находятся рядом», он изменил его конструкцию, чтобы достичь десятикратного увеличения. В январе 1610 года Галилей при помощи своего телескопа заметил, что вокруг Юпитера вращаются луны. Это был первый реальный вызов глубоко укоренившемуся убеждению, что все небесные тела обращались вокруг Земли.

Микроскоп Роберта Гука, 1665 год. Со временем микроскопы выявили невидимые колонии бактерий и вирусов, что в свою очередь привело к появлению современных вакцин и антибиотиков.

С помощью микроскопа Гук изучал блох, мух, дерево, листья и даже собственную замороженную мочу, а затем зарисовывал увиденное в новаторской книге «Микрография», опубликованной в 1665 году.

Несколько сотен лет спустя, в девятнадцатом и двадцатом веках, линзы продолжали оказывать на общество огромное влияние: они помогали фотографам фокусировать лучи света на специально обработанной бумаге с целью получения снимков; кинокамеры и проекторы использовали линзы для записи и показа первых «кинокартин». А позже, в начале 1940-х годов, когда изобретатели обнаружили, что люминофорный слой и попадающие на него электроны создают изображение, появился телевизор.

Вы только подумайте об основных компонентах современной жизни, берущих своё начало в прозрачном стекле: медицинские открытия, происходящие благодаря изучению клеток и микроорганизмов; фотографии, телевизионные передачи и фильмы-блокбастеры; лобовые стёкла автомобилей и самолётов; стеклянные небоскрёбы. Как изменился бы мир, если бы венецианцам не удалось изобрести прозрачное стекло? Или если бы диоксид кремния вообще не пропускал свет?

Портрет Галилео Галилея. Печатный станок Гутенберга помог учёным, таким как Галилей, распространять свои идеи. Однако работы Галилея противоречили учениям Римско-католической церкви, поэтому он оказался в тюрьме во Флоренции, Италия.

Все эти изобретения связаны с уникальной способностью стекла пропускать свет. И всё же стекло обладает ещё одним физическим свойством, которое не смогли использовать стеклодувы Мурано и изготовители линз эпохи Возрождения. Этот аспект стекла также изменит современную жизнь – как только его обнаружит человек с арбалетом.

Внимание, целься, огонь!

В 1880-х годах в лондонском Королевском научном колледже трудился физик Чарльз Вернон Бойс, который обладал даром к проектированию и созданию научных приборов. В 1887 году Бойс захотел создать тончайший слой стекла для измерения воздействия чрезвычайно малых сил на объекты. Его идея заключалась в использовании стеклянного волокна для создания измерительного инструмента. Но где же взять такое волокно?

Что ж, новая форма измерения почти всегда предполагает создание нового инструмента. Для своей разработки Бойс использовал необычный подход: он принёс в лабораторию арбалет, а для оружия создал лёгкие стрелы. Затем, используя сургуч, он прикрепил конец стеклянной палочки к стреле, накалил стекло до мягкого состояния и выстрелил!

Стрела устремилась к цели, вырвав тонкую нить волокна из расплавленного стекла, всё ещё державшегося на арбалете. Одним из выстрелов Бойс создал нить почти в девяносто футов (27 метров). Что ещё удивительнее, стекловолокно оказалось таким же прочным, как и стальная нить того же размера.

На протяжении тысячелетий люди создавали предметы из стекла, потому что оно было красивым и прозрачным. При этом им ничего не оставалось, как мириться с его хрупкостью. Уверенный выстрел Бойса как бы намекнул на существование совершенно иного способа использования этого удивительного материала. Он понял, что стекло можно было сделать прочным.

В 1930-х годах началось массовое производство стекловолокна. После добавления пластиковой смолы появился совершенно новый строительный материал – файбергласс, или стеклопластик. Стеклопластик – прочный, гибкий и теперь уже повсеместно распространённый материал. Он используется для теплоизоляции, для изготовления одежды, досок для сёрфинга, яхт, шлемов, компьютерных плат – практически везде. Лопасти ветряных турбин, меняющие возможности альтернативной энергетики, тоже сделаны из стеклопластика, точно так же, как и фюзеляж A380 компании Airbus, самого большого коммерческого самолёта. Смесь алюминия и стеклопластика делает самолёт гораздо более износостойким, чем традиционный алюминий.

В течение первых десятилетий инноваций в области стекловолокна акцент на прочности в противовес прозрачности имел довольно важный смысл. Проводимость света через оконное стекло или линзу, казалось бы, и без того было полезным открытием. Зачем вообще было думать, как свет проходит через волокно размером не больше человеческого волоса? И тем не менее прозрачность стеклянных волокон сыграло на пользу, когда мы начали думать о свете как о способе кодирования цифровой информации.

Включите лазерный луч!

В 1970 году исследователи из компании Corning Glass Works, современного Мурано, разработали настолько необычайно прозрачный вид стекла, что даже огромные размеры не делали его матовым. (Если раньше мы могли создавать блоки размером с автобус, то сегодня нам доступно производство прозрачных блоков длиной в полмили). Учёные из Bell Labs взяли сверхпрозрачное стекло и пустили через него лазерные лучи, создавая оптические сигналы, которые соответствовали двоичному коду. (Двоичный код использует нули и единицы для представления букв, цифр или других символов в электронном устройстве. Этот язык используют в вычислительной технике и телекоммуникациях). Сочетание двух, казалось бы, несвязанных изобретений – концентрированного, упорядоченного света лазеров и сверхпрозрачного стекловолокна – стало известно как волоконная оптика. Использование волоконно-оптических кабелей гораздо эффективнее, чем передача электрических сигналов по медным кабелям, особенно на большие расстояния. Свет обеспечивает большую пропускную способность и гораздо меньше подвержен шумам и помехам, чем электрическая энергия. Магистраль глобальной сети построена из оптико-волоконных кабелей. Да, всё верно: Интернет сплетён из стеклянных нитей.

Вы только задумайтесь о культовом действии двадцать первого века: вы делаете селфи на телефон, после чего загружаете изображение в приложение, откуда оно попадает на телефоны и компьютеры других людей по всему миру. А теперь подумайте, каким образом стекло способствует этому событию. Мы делаем снимки посредством стеклянных линз, храним их на стеклопластиковых платах, передаём по всему миру, используя стеклянные кабели, и наслаждаемся снимками на стеклянных экранах. Вся эта цепочка – диоксид кремния. И на самом деле, связь между селфи и стеклом имеет долгую историю.

Я вижу, следовательно, я существую

До 1400 года европейские художники писали пейзажи, портреты королевских особ, религиозные сцены и многие другие сюжеты. Однако они никогда не рисовали сами себя. Автопортрет – стал прямым результатом очередного технологического прорыва в нашей способности работать со стеклом.

В качестве нововведения стеклоделы Мурано покрыли обратную сторону прозрачного стекла металлической смесью олова и ртути, чтобы создать блестящую и хорошо отражающую поверхность – зеркало. Зеркало превратилось в настоящее откровение. До появления зеркал большинство людей видели себя только в искажённом виде в воде или полированном металле. Они шли по жизни, не имея точного представления о самих себе. Представьте, если бы вы не были уверены в том, как на самом деле вы выглядите. Такова была реальность до изобретения точных зеркал.

Подобно тому, как стеклянная линза расширяла наши знания до звёзд и микроскопических клеток, стеклянные зеркала впервые показали нам самих себя. Зеркало оказало на общество глубокое влияние. Художники начали писать автопортреты, а также изобрели перспективу как формальный приём в изобразительном искусстве. Вскоре после этого в европейской культуре произошёл фундаментальный сдвиг в сторону индивидуальности. Увидев себя, люди начали считать себя центром по отношению к государству, закону, экономике, даже к своему богу. Ввиду нового взгляда законы всё больше ориентировались на человека, что привело к акценту на правах человека и индивидуальных свободах. Многие силы сошлись, чтобы сделать этот сдвиг возможным, и зеркальное стекло стало одной из них.

Фигурки из муранского стекла под струей горячего газа, изобразительное искусство ручной работы.

Стекло помогло создать современное самоощущение; теперь же оно помогает нам исследовать мир за пределами себя – с вершины вулкана.

Взгляд на вселенную

Мауна-Кеа, спящий вулкан на острове Гавайи, возвышается почти на четырнадцать тысяч футов (4267 метров) над уровнем моря и простирается почти на двадцать тысяч футов (6096 метров) к океанскому дну. Ландшафт на его вершине скалистый и бесплодный. Даже облака чаще всего формируются ниже пика, где воздух сухой и разрежённый. Учитывая тот факт, что на вершине вы находитесь настолько далеко от континентов, насколько это возможно, атмосфера Гавайев не нарушается турбулентностью солнечной энергии, отражающейся от крупных земельных массивов или же поглощаемой ими. Это означает, что на вершине практически самая стабильная атмосфера на планете. Именно по этой причине Мауна-Кеа является идеальным местом для наблюдения за звёздами.

На вершине Мауна-Кеа расположены тринадцать обсерваторий – массивные белые купола, разбросанные по красным скалам, словно сверкающий аванпост на далёкой планете. Один из куполов – обсерватория У. М. Кека, вмещающая самые большие и мощные оптические телескопы на Земле. Творя свою магию, телескопы-близнецы не полагаются на линзы. Чтобы уловить как можно больше света из отдалённых уголков Вселенной и узнать что-нибудь о звёздах и галактиках, потребовались бы линзы размером с пикап. При таких размерах стекло становится слишком тяжёлым и вносит неизбежные искажения в изображение. Поэтому учёные и инженеры Кека использовали другой инструмент для улавливания чрезвычайно слабых следов света: зеркало.

Каждый из телескопов имеет тридцать шесть шестиугольных зеркал, работающих как единая активная поверхность диаметром в тридцать три фута (10 метров). Входящий звёздный свет отражается от второго зеркала, затем фокусируется вниз и улавливается комплексом приборов, которые обрабатывают изображения и выводят на экран компьютера. Даже в тонкой, сверхстабильной атмосфере Мауна-Кеа небольшие возмущения могут размыть полученные изображения. Для коррекции зрения телескопов в обсерватории используется хитроумная система под названием «адаптивная оптика». Лазеры направляются в ночное небо, создавая искусственную звезду. Эта звезда служит точкой отсчёта, потому что учёные точно знают, как выглядел бы лазер без атмосферных искажений. Таким образом у них появляется возможность измерить любые искажения, сравнивая «идеальное» лазерное изображение и то, что регистрируют телескопы. На основе этой информации компьютеры генерируют инструкции, чтобы зеркала телескопа слегка отклонялись и подстраивались под точные искажения в небе над Мауна-Кеа в конкретную ночь. Это как если бы вы были дальнозорким и вдруг надели бы очки и смогли бы читать.

Обсерватория Кека на Мауна-Кеа.

Когда мы смотрим через зеркала телескопа, мы заглядываем в далёкое прошлое, потому как наблюдаемые объекты – галактики и сверхновые – могут находиться на расстоянии миллиардов световых лет от нас. И снова стекло расширило наше видение, не только до невидимого мира клеток и микроорганизмов или глобальной связи, но и до самых первых дней существования Вселенной. Стекло начиналось с безделушек и пустых сосудов. Однако несколько тысяч лет спустя, возвышаясь над облаками на вершине Мауна-Кеа, оно превратилось в настоящую машину времени.

В окружении кремния

Возможно, вы надели очки, чтобы чётко видеть текст этой книги. Или, быть может, вы смотрите на страницу, используя смартфон или планшет. Вероятно, вы работаете в режиме многозадачности, читая и одновременно просматривая видео на YouTube. Где бы вы ни находились и что бы вы ни делали, вокруг неизменно находятся сотни предметов, существование которых зависит от диоксида кремния: стекла в ваших окнах, объектив камеры телефона, экран компьютера, а также всё, что имеет микрочип или цифровые часы. Стекло изменило восприятие мира и расширило представления о человечестве. Отныне мы способны чётко видеть, смотреть на самих себя, наблюдать невидимое, заглядывать за пределы мира и делиться своими впечатлениями с другими. Ни один материал на Земле не имел настолько большого значения для концептуального прорыва, чем стекло.

Поликристаллический кремний высокой чистоты из фрайберга, Германия.

Холод

А теперь представьте, что вы превратились в одного из многих людей, живущих в тропическом климате в период до 1800-х годов. Как бы странно это ни звучало, но вам никогда в жизни не довелось бы столкнуться с чем-то очень холодным. И я говорю не только о снеге. Вы бы никогда не увидели даже кубика льда! А что ещё хуже – никакого мороженого!

Ледяной отель в Юккасъярви, Швеция. Отель перестраивается каждую зиму. Температура внутри держится на уровне 23 градусов по Фаренгейту (-5 градусов по Цельсию).

В холодных частях света люди испокон веков проделывали со льдом фантастические вещи. В современном мире, например, вы можете заселиться в отель, где температура в номере составляет всего десять градусов ниже нуля, и спать на ледяной кровати. Вы даже можете кататься на лыжах в пустыне! Однако не стоит забывать, что о возможностях льда в тёплом климате мы узнали всего несколько сотен лет назад. И началась эта революция с простого желания: ледяного напитка в жаркий летний день.

Тропический лёд

В самом начале лета 1834 года трёхмачтовый корабль «Мадагаскар» вошёл в порт Рио-де-Жанейро, Бразилия, перевозя на борту самый необычный груз: замёрзшее озеро Новой Англии.

Судно «Мадагаскар» и его экипаж находились на службе у предприимчивого и упорного бостонского бизнесмена по имени Фредерик Тюдор. Хотя большую часть своей взрослой жизни Тюдор слыл неудачником, он всё равно не отказывался от идеи относительно льда (даже несмотря на то, что это стоило ему рассудка, состояния и свободы). Его медленное упорство окупилось: Фредерик Тюдор стал известен как «Ледяной король».

Будучи обеспеченным и молодым бостонцем, Тюдор давно пользовался благами замёрзшей воды из пруда в Роквуде, его семейного загородного поместья. Помимо естественной красоты, лёд оказался чрезвычайно полезен в тех случаях, когда требовалось что-то охладить. Как и многие богатые семьи в северных регионах, Тюдоры хранили огромные девяностокилограммовые блоки льда в специальном погребе (ледохранилище). Когда наступали жаркие летние месяцы, владельцы ледохранилищ откалывали от этих блоков кусочки, чтобы освежить напитки, сделать мороженое или охладить воду в ванне во время жары.

Фредерик Тюдор знал из личного опыта, что большая глыба льда может пролежать до позднего лета, если держать её подальше от солнца. Это знание заронило семя идеи в его сознание, а путешествие в тропики его взрастило.

В 1801 году семнадцатилетний Фредерик и его старший брат Джон, страдавший от болезненного коленного недуга, отправились в путешествие на Карибы в надежде, что климат поможет Джону поправиться. План не оправдал ожиданий: в Гаване, Куба, братьев Тюдор настигла жаркая и влажная погода.

Вскоре они отплыли обратно в Соединенные Штаты, вот только летний зной никуда не делся. Всего через шесть месяцев Джон умер.

В гнетущей, неизбежной влажности тропиков Тюдор мечтал о прохладительном напитке, а заодно и о том, что перевозка льда с морозного севера в Вест-Индию могла сделать его богачом. Конечно, его идея казалась довольно радикальной, однако история мировой торговли показала, что на перевозке товара из одного места, где он в изобилии присутствовал, в другое, где его не хватало, можно было сколотить огромное состояние. Фредерик решил, что лёд идеально подходил под это уравнение: почти ничего не стоящий в Бостоне, он был бы бесценен на Карибах.

Невзирая на то, что спустя несколько бесцельных лет идея Фредерика Тюдора о торговле льдом так и оставалась догадкой, он всё равно от неё не отказывался. В конце концов он поделился своими мыслями со вторым братом, Уильямом. Кроме того, Фредерик начал делать записи в дневнике, который назвал «Дневником ледяного дома». Судя по записям, Фредрик Тюдор был в высшей степени уверен в своей схеме: «В стране, где в определённые времена года жара стоит невыносимая, – писал он, – лёд должен рассматриваться как самый главный предмет роскоши». Фредрик был абсолютно убеждён, что торговля льдом принесёт братьям Тюдорам настолько огромное состояние, что они не будут знать, как с ним справиться. (Уильям, в свою очередь, не питал столь явных надежд относительно перспектив плана своего брата).

Как бы то ни было, но Фредерик, похоже, меньше всего думал о том, как доставить лёд на Карибы в замёрзшем состоянии и что с ним делать по прибытии.

Какой бы бредовой ни казалась его идея, у Тюдора имелось достаточно средств, чтобы привести свой план в действие. Он мог позволить себе нанять корабль и погрузить туда бесконечный запас бесплатного льда, изготовленного матушкой-природой. В ноябре 1805 года он отправил своего брата и кузена на карибский остров Мартиника в Вест-Индии. Их задачей было обеспечить надлежащее хранение и найти местного покупателя, который захотел бы получить эксклюзивные права на продажу льда.

В ожидании вестей от посланников Тюдор купил за 4750 долларов парусное судно «фаворит» и начал заготовку льда к путешествию длиной около двух тысяч миль (3219 км). В феврале 1806 года Тюдор с полным трюмом роквудского льда отплыл от бостонской гавани. Вот что писала «Бостонская газета»: «Мы надеемся, что это не окажется скользкой спекуляцией».

Хотя трёхнедельное плавание было сопряжено с задержками ввиду плохих погодных условий, лёд всё же дошёл до Мартиники в удивительно хорошем состоянии. Однако на этом трудности не закончились. Проблема возникла оттуда, откуда Тюдор её совсем не ждал: жители острова не проявили никакого интереса к его экзотическим замороженным богатствам. Местные люди просто не знали, что с ним делать.

Иногда уникальность предмета затрудняет понимание его использования. Тюдор предполагал, что новинка в виде ледяных блоков будет свидетельствовать в его пользу, однако вместо этого на замороженную воду лишь смотрели пустыми глазами. Безразличие к торговле льдом не позволило Уильяму Тюдору найти эксклюзивного покупателя на груз. Хуже того, ему даже не удалось найти место для его хранения.

Инвестиции Тюдора таяли под тропической жарой с пугающей скоростью. Он расклеил по городу флаеры с инструкциями о том, как перевозить и сохранять лёд. Ему даже удалось произвести впечатление на нескольких местных жителей, приготовив мороженое – необычное лакомство в такой близости от экватора. И всё же продажи шли плохо. В своём дневнике Тюдор отметил, что эта тропическая неудача лишила его почти четырёх тысяч долларов. И тем не менее, несмотря на невезенье, он продолжал отправлять корабли со льдом на Карибы (хотя на островах мало кто ждал его груз). Тем временем состояние семьи рушилось, а кораблекрушения и эмбарго лишь ухудшали ситуацию. К 1813 году Фредерик разорился и оказался в долговой тюрьме.

Но даже тогда Тюдор не сдался. Его дом в Новой Англии давал ему преимущество помимо самого льда. В отличие от американского юга с его сахарными плантациями и хлопковыми полями, северо-восточные штаты были в значительной степени лишены природных ресурсов, которые можно было бы где-то продавать. Это означало, что корабли покидали бостонскую гавань без груза, направлялись в Вест-Индию, загружались ценным товаром и возвращались на богатые рынки восточного побережья Америки. Платить команде за плавание на пустом корабле – это фактически сжигать деньги. Любой груз был бы лучше, чем ничего, а это значит, что Тюдор мог выторговать более дешёвые тарифы и погрузить лёд на судно, которое в противном случае ушло бы пустым. Так он мог избежать расходов на покупку и содержание собственных судов.

Чикаго процветал благодаря железным дорогам и скотобойням, 1874 год. Но не менее верно и то, что этот город был построен благодаря льду!

Вся прелесть льда заключалась в том, что он был практически бесплатным. Тюдору приходилось платить только рабочим, чтобы те вырезали глыбы из замерзшего водоёма. Как раз в те времена Новая Англия производила ещё один продукт, который считался столь же бесполезным, что и лёд: опилки, основной отход лесопильных заводов. После нескольких лет экспериментов Тюдор обнаружил, что опилки являются прекрасным теплоизолятором. Глыбы льда, уложенные друг на друга и разделённые опилками, могли продержаться в замороженном состоянии почти в два раза дольше, чем незащищённый лёд. В этом и заключался гений бережливости Тюдора: он взял три вещи, которые рынок оценивал по нулевой цене, – лёд, опилки и пустой корабль, – и в итоге превратил их в прибыльный бизнес.

Получив ценный урок из своего первого, катастрофического путешествия на Мартинику, Тюдор испробовал несколько конструкций ледохранилищ в надежде изолировать груз от тропической жары. В конце концов он остановился на двойной изоляции. Так, с помощью воздуха между двумя каменными стенами, внутреннее пространство оставалось холодным.

Хотя Тюдор и не понимал молекулярную химию, он всё же заметил, что опилки и двойная изоляция вращались вокруг одного и того же принципа: лёд тает, забирая тепло из окружающей среды. Сам процесс происходит на внешней поверхности льда, и если поместить буфер между льдом и теплом, то можно замедлить таяние. Воздух является хорошим буфером, поскольку он плохо проводит тепло. Между стенками построенного Тюдором ледохранилища было достаточно воздуха, а опилки обеспечивали наличие воздушных карманов для сохранения изоляции.

К 1815 году Тюдор окончательно собрал ключевые части головоломки льда: заготовка, изоляция, транспортировка и хранение. Всё ещё преследуемый кредиторами, Фредрик начал осуществлять регулярные поставки в современное ледохранилище, построенное в Гаване, где постепенно рос аппетит к мороженому. Спустя пятнадцать лет после первоначальной догадки, торговля льдом наконец-то принесла Тюдору прибыль. К 1820-м годам он перевозил и хранил замороженную воду из Новой Англии по всему американскому югу. К 1830-м годам корабли Тюдора ходили в Бразилию и Бомбей, Индия.

Охлаждённые напитки стали неотъемлемой частью жизни в южных штатах. (Даже сегодня американцы гораздо чаще европейцев используют лёд в напитках, что является отдалённым наследием амбиций Тюдора). К 1850 году успех Тюдора вдохновил бесчисленных подражателей. Лишь за один год по всему миру было отправлено более ста тысяч тонн бостонского льда. К 1860 году на ежедневной основе лёд доставляли в два из трёх домов в Нью-Йорке. Когда в 1864 году Тюдор умер, он скопил состояние, которое в пересчёте на сегодняшние доллары оценивается более чем в двести миллионов.

Замороженное мясо на вынос

Холодильные установки, работающие на льду, изменили историю Америки, и нигде это не было настолько заметно, как в Чикаго. Первоначальный всплеск роста города произошёл после того, как каналы и железнодорожные линии соединили его с Мексиканским заливом и городами восточного побережья. Удачное расположение Чикаго в качестве транспортного узла, созданного как природой, так и самыми амбициозными инженерными решениями XIX века, позволило пшенице поступать со щедрого Среднего Запада на густонаселенный Северо-Восток. Однако мясо не могло проделывать столь долгий путь и оставаться при этом свежим. В середине 1800-х годов в Чикаго развилась крупная торговля консервированной свининой. Свиней забивали на скотобойнях на окраинах города, мясо солили и хранили в бочках для отправки на восток. При этом свежая говядина оставалась в основном местным деликатесом.

По мере развития XIX века спрос и предложение между голодными городами Северо-Востока и скотоводческими ранчо Среднего Запада становились всё более несбалансированными. В 1840-х и 1850-х годах в результате волны иммиграции население Нью-Йорка, Филадельфии и других восточных городских центров увеличилось. Местные поставщики говядины не могли справиться с растущим спросом на мясо. В то же время завоевание Великих равнин позволило владельцам ранчо разводить огромные стада крупного рогатого скота, вот только людей, которых нужно было кормить, стало гораздо меньше. Да, живой скот можно было отправлять железной дорогой в восточные штаты, где его забивали на месте, однако перевозка коров слишком дорого стоила. Более того, в пути животные часто недоедали или даже получали травмы. К моменту прибытия в Нью-Йорк или Бостон почти половина становилась непригодной для употребления в пищу.

Лёд помог восстановить баланс и добавить мясо в рацион питания многих людей.

В 1868 году чикагский свиноводческий магнат Бенджамин Хатчинсон построил инновационный упаковочный завод с холодильными камерами, заполненными льдом. Отныне свинину можно было замораживать, упаковывать и отправлять покупателю круглый год. Холодильные камеры Хатчинсона вдохновили других предпринимателей на внедрение установок со льдом в мясоперерабатывающую промышленность. А некоторые компании начали перевозить говядину на восток зимой в открытых вагонах, полагаясь на внешнюю температуру.

В 1878 году Густавус Франклин Свифт нанял инженера и поручил ему разработать усовершенствованный рефрижераторный товарный вагон с целью круглогодичной транспортировки говядины на восточное побережье. Лёд помещался в специальные бункеры над мясом. На остановках по пути следования поезда рабочие меняли местами блоки льда, не тревожа при этом находящееся под ними мясо. Прорыв в железнодорожном охлаждении привёл к новым возможностям для рефрижераторных судов. Так мясной бизнес Чикаго вышел на мировой уровень.

Взрывной успех торговли мясом изменил ландшафт американских равнин. Обширные пастбища были заменены промышленными откормочными площадками. На чикагских скотобойнях в среднем за год забивалось четырнадцать миллионов животных. Путь от мрачных откормочных площадок до кровавых конвейеров на скотобойнях и длинных, холодных рефрижераторных поездов привёл к созданию промышленного пищевого комплекса.

Лёд сделал доступным новый вид продовольственной сети. И тем не менее, даже в середине XIX века, когда работающие на угле фабрики, железные дороги, телеграф и другие инновации неуклонно меняли образ жизни и работы людей, ледяной бизнес всё ещё основывался на старой технологии: вырезании кусков замёрзшей воды из реки, озера или пруда. Спустя столетие после промышленной революции искусственный холод по-прежнему оставался фантазией.

Повозка со льдом, запряженная лошадьми, и рабочие, доставляющие лёд для холодильников, 1899. Электрические холодильники для дома будут представлены в 1910-х годах.

Коммерческий спрос на лёд – все эти миллионы долларов, прибывающие из тропиков к ледяным баронам Новой Англии, – послужил сигналом для всего мира, что на холоде можно делать деньги. Этот сигнал, в свою очередь, неизбежно привёл к поискам следующего логического шага. И снова очередная глава истории холода начинается где-то в жарком месте, но на этот раз с новым персонажем – комаром.

Новый вид холода

Если вы живёте рядом с болотом в субтропическом климате, тогда комары – ваши неизбежные компаньоны. Их там очень много. А где есть комары, там случается и малярия.

В 1842 году в скромной больнице в Апалачиколе, штат Флорида, доктор Джон Горри отчаянно искал способ помочь пациентам, сгорающим от малярийной лихорадки. Горри нашёл выход: он подвесил к потолку больницы глыбы льда, которые охлаждали воздух и его пациентов. Однако умное решение врача было подорвано другой природной стихией Флориды – ураганами. Стоило штормам вызвать ряд кораблекрушений и задержать поставки льда, как запасы льда у Горри тотчас закончились. Тогда молодой врач начал обдумывать более радикальное решение: он стал производить собственный лёд.

До середины девятнадцатого века даже самый умный человек в мире не смог бы изобрести холодильник: необходимых материалов просто ещё не было. Но к 1850 году все детали головоломки наконец-то были собраны вместе. Инженеры выяснили, как пар преобразуется в тепло и энергию. Эти знания и послужили фундаментом для разработки инструментов точного измерения тепла и веса, а также стандартизированной шкалы Цельсия и Фаренгейта.

Горри, обладая этими знаниями, смог сформировать новые связи, необходимые для создания холодильной машины. В его конструкции насос сжимал воздух, нагревал, а затем отправлял через охлаждаемые водой трубки. Как только сжатый воздух расширялся, он забирал тепло из окружающей среды. Охлаждённый воздух можно было использовать даже для создания льда! Горри подал заявку на патент на созданную им рефрижераторную машину, которая, по его справедливому прогнозу «…будет лучше служить человечеству… Фрукты, овощи и мясо будут сохраняться благодаря охлаждающей системе и тем самым станут доступны всем!».

Добрый доктор Горри создал то, что в настоящее время имеет широчайшее распространение, и всё же он не был тем одиноким гением, который родил на свет столь гениальную идею. Мысль об искусственном холоде витала в воздухе, и люди по всему миру независимо друг от друга пришли к одной и той же важнейшей концепции и начали получать патенты. Существующие научные знания в сочетании с состояниями, нажитыми на торговле льдом, помогли искусственному холоду превратиться из идей в изобретения.

Иллюстрация первого абсорбционного холодильника, 1873.

Одним из изобретателей стал французский инженер Фердинанд Карре, чей проект холодильной машины следовал тем же основным принципам, что и у Горри. Карре изобрёл прототип устройства в Париже, однако его успех был обусловлен событиями, разворачивавшимися в Соединенных Штатах.

После начала Гражданской войны в 1861 году военно-морской флот Юнионистов блокировал корабли южан, чтобы помешать торговле и подорвать экономику Конфедерации. Отсутствие кораблей означало отсутствие льда. Чтобы помочь в борьбе с возникшим ледяным голодом на американском юге, машины Карре контрабандой доставили из Франции в Джорджию, Луизиану и Техас. В то же время целая группа изобретателей работала над устройствами Карре, повышая их эффективность. Тогда же открылись несколько промышленных заводов по производству льда. К 1870 году, спустя два года после окончания войны, южные штаты производили больше искусственного льда, чем где-либо в мире.

Искусственное охлаждение превратилось в масштабную индустрию. Города, освобождённые от ограничений в ресурсах, переживали бурный рост. Благодаря богатому разнообразию продуктов многие люди стали более здоровыми и хорошо питались. Так искусственное охлаждение сформировало новую Америку.

Шоковая заморозка

Зимой 1916 года эксцентричный натуралист и предприниматель перевёз свою молодую семью в отдалённую тундру Лабрадора на севере Канады. Кларенс Бердсай провёл там несколько зим, открыв пушную компанию и написав научные отчёты для правительства США.

Зимняя температура на полуострове регулярно опускалась до 30 градусов по Фаренгейту (-1 градус Цельсия). Суровый климат означал, что зимнее меню обычно состояло из замороженной рыбы или «бревиса» – местного блюда из солёной трески и сухарей. (Хлеб варили и сдабривали маленькими жареными кусочками солёного свиного сала). Любое мясо или продукты, замороженные в тёплые месяцы, при размораживании всегда становились кашеобразными и безвкусными.

Вместе с местными инуитами Бердсай занялся подлёдным ловом, вырезая лунки в замёрзших озерах и забрасывая леску для ловли форели. При минусовой температуре воздуха рыба, вытащенная из озера, замерзала в считанные секунды. Но позже, когда форель размораживали, готовили и ставили на стол, она оказывалась гораздо вкуснее, чем улов в другие времена года. Бердсай стал одержим идеей выяснить причину.

Сначала он решил, что свежая рыба вкуснее лишь потому, что её поймали совсем недавно. Но чем глубже Бердсай погружался в исследования, тем больше он подозревал о наличие другого фактора. Зимний улов сохранял свой вкус в течение нескольких месяцев, в отличие от других замороженных продуктов. Приступив к экспериментам, он обнаружил, что овощи, замороженные глубокой зимой, намного вкуснее, чем те из них, что были заморожены поздней осенью или ранней весной. (В марте или ноябре на Лабрадоре было достаточно холодно для заморозки, но не так сильно, как в январе). Изучив продукты под микроскопом, Бердсай заметил поразительную разницу в кристаллах льда, образовавшихся в процессе заморозки: в безвкусных овощах кристаллы были значительно крупнее, и казалось, что они разрушали молекулярную структуру самой пищи.

Рабочий толкает тяжелую тележку с упакованными яйцами на холодильный склад, штат Нью-Джерси, апрель 1939 года.

В конце концов Бердсай понял, что дело заключалось не только в температуре, но и в скорости. В результате медленной заморозки водородные связи льда формировали более крупные кристаллические формы. Быстрая же заморозка образовывала мелкие кристаллы, которые наносили меньший ущерб продуктам. Это объясняет, почему пища, замороженная в январе, вкуснее, чем замороженная в марте: относительно тёплый воздух ранней весны означал, что пище требуется больше времени для замерзания. Инуиты-рыбаки веками пользовались этой технологией: они вытаскивали рыбу из воды и тут же её замораживали.

После приключений на Лабрадоре Бердсай и его семья возвращаются в Нью-Йорк. Кларенс устраивается на работу в рыболовную ассоциацию США и воочию убеждается, что рыба, поступающая из нью-йоркских гаваней, портится ещё до того, как попадает на рынок. В ходе экспериментов Бердсай продолжает делать записи и вскоре возвращается к своей идее об искусственном охлаждении. Он понял, что рынок замороженной продукции мог привести к колоссальному успеху. Однако потребовалось почти десять лет, чтобы его медленная догадка превратилась в нечто коммерчески жизнеспособное.

К началу 1920-х годов Бердсай разработал процесс быстрой заморозки при температуре -40 градусов по Фаренгейту (-4 по Цельсию). Вдохновлённый промышленным конвейером Генри Форда на заводе Model T, Бердсай создал «многорядный морозильник». Он обнаружил, что практически всё, что он замораживал этим методом (фрукты, мясо, овощи), после размораживания оставалось удивительно свежим. Бердсай создал компанию под названием General Seafood и начал производство с использованием многорядного морозильника.

Замороженные продукты вскоре расширили охват продовольственной сети. Рыбу, пойманную в Северной Атлантике, можно было съесть в Денвере или Далласе. Продукты, собранные летом, можно было употреблять спустя несколько месяцев. Можно было есть замороженный горох в январе и не ждать пять месяцев, пока вырастет свежий.

Эксперименты Бердсая оказались настолько многообещающими, что в 1929 году, за несколько месяцев до биржевого краха, который привёл к Великой депрессии, General Seafood была приобретена другой компанией, сделав Бердсая мультимиллионером. Как и каждая большая идея, прорыв Бердсая был не одиночным озарением, а совокупностью других идей.

Прохладная жизнь

В результате вышеперечисленных событий возникла целая экономика холода, а такие изобретатели как Фредерик Мак-Кинли Джонс внесли в неё важный вклад. В 1930-х годах Джонс разработал небольшую охлаждающую установку, которая крепилась на грузовик и сохраняла содержимое кузова в охлаждённом состоянии. После Второй мировой войны Мак-Кинли спроектировал холодильные контейнеры, которые можно было перемещать с поезда на корабль и с корабля на грузовик, что позволило усовершенствовать систему распределения продовольствия в Америке.

К 1950-м годам американцы приняли образ жизни, который в значительной степени определялся искусственным холодом: они покупали замороженные обеды в местных супермаркетах и складывали их в морозильные камеры новых холодильников Frigidaires, оснащённых по последнему слову техники. Однако во многих местах в Соединенных Штатах, в то время как холодильники сохраняли продукты холодными, сами люди всё ещё страдали от жары.

Внутри холодильника 1940-х годов есть небольшая морозильная камера. Скоропортящиеся продукты хранились рядом с морозильной камерой. В нижнем отсеке находилась холодильная установка, 1942 г.

Первый «аппарат для охлаждения воздуха» – то, что мы сейчас называем кондиционером, – был придуман Уиллисом Кэрриером в 1902 году. Его изобретение – это классическая история случайного открытия. Когда Кэрриер был молодым инженером, его наняли в бруклинскую типографию для решения возникшей проблемы: во влажные летние месяцы краска размазывалась в процессе печати. Изобретение, придуманное Кэрриером, не только удаляло влагу, но и охлаждало воздух. Кэрриер вдруг заметил, что сотрудники предпочитали обедать возле печатных станков!

Установка кондиционирования воздуха для всего здания Капитолия, июнь 1938 года. Это был долгожданный прогресс во время жаркого и влажного лета в Вашингтоне.

Тогда предприимчивый инженер начал разрабатывать устройства для регулировки влажности и температуры во внутренних помещениях. Спустя несколько лет Кэрриер создал компанию, сосредоточившуюся на промышленном использовании его технологии. И всё же Кэрриер был убеждён, что охлаждение воздуха должно приносить пользу не только промышленности, но и населению. А где можно чаще всего встретить публику? Конечно же, в кино – особенно летом. Вот только кто станет платить, чтобы сидеть в тёмном, душном, жарком зале с несколькими сотнями других потных тел? Естественно, киностудии хотели изменить ситуацию, а Кэрриер желал продемонстрировать, что его технология справится с задачей.

В День повиновения 1925 года Кэрриер представил свою экспериментальную систему кондиционирования воздуха в «Риволи», новом флагманском кинотеатре компании Paramount Pictures на Манхэттене. Он убедил Адольфа Зукора, легендарного руководителя Paramount, что на инвестициях в центральное кондиционирование воздуха можно хорошо заработать. Сам Зукор незаметно устроился на балконе. Зрители тем временем яростно размахивали веерами в надежде охладиться перед началом фильма. Сначала у Кэрриера и его команды возникли некоторые технические трудности, но вскоре система заработала. Зал начал постепенно охлаждаться; люди перестали обмахиваться веерами. В тот момент Зукор увидел будущее: «Да, людям это однозначно понравится».

В течение следующих двадцати с лишним лет большинство американцев сталкивались с кондиционерами только в крупных коммерческих помещениях, таких как кинотеатры, универмаги, гостиницы или офисные здания. Уиллис Кэрриер знал, что кондиционеры придут и в дома, но на тот момент существующие машины были слишком большими и дорогими для жилых помещений.

В 1930-х годах 80 миллионов американцев – 65 процентов всего населения – ходили в кино каждую неделю. Изобретение Кэрриера позволяло им приходить в жаркие летние месяцы, чтобы насладиться фильмом и «охладиться с помощью кондиционера».

Ввиду начала Второй мировой войны замыслы Кэрриэра относительно охлождения жилых домов пришлось отложить, однако к концу 1940-х годов на рынке появились первые переносные кондиционеры, устанавливаемые в окна. На протяжении нескольких лет американцы устанавливали более миллиона кондиционеров в год. Устройство, которое раньше имело размеры, превышающие габариты бортового грузовика, теперь комфортно располагались в окнах гостиных и спален по всей стране.

Изобретение Кэрриера обеспечивало не только циркуляцию молекул воздуха и воды, но и циркуляцию людей. К 1960-м годам население Солнечного пояса – региона, простирающегося с юго-востока на юго-запад вдоль нижней части США, – заметно выросло. Благодаря кондиционерам иммигранты из более холодных штатов собирали вещи и толпами отправлялись селиться там, куда раньше из-за тропической влажности или палящего климата пустыни путь был закрыт. Население Тусона, штат Аризона, всего за десять лет выросло на 400 процентов, взлетев с 45000 до 210000 жителей. Хьюстон, штат Техас, вырос с 600000 до 940000 за то же десятилетие. Всего через сорок лет после дебюта кондиционера в кинотеатре «Риволи», население Флориды выросло с менее чем одного миллиона до более чем двадцати миллионов, во многом благодаря домам с установленными в них кондиционерами.

Масштабная миграция изменила политическую карту Америки. Рост населения Флориды, Техаса и Южной Калифорнии привёл к изменению состава избирательной коллегии (процесс, установленный Конституцией США и определяющий порядок избрания президента). Штаты с тёплым климатом получили двадцать девять голосов в период с 1940 по 1980 год, в то время как более холодные штаты Северо-Востока и Ржавого пояса (упадочная, некогда сильно индустриальная часть страны, простирающаяся от Великих озёр до верхней части Среднего Запада) потеряли тридцать один голос. В первой половине двадцатого века только два президента или вице-президента были выходцами из штатов Солнечного пояса. Но начиная с 1952 года, президентское кресло занимали кандидаты из Солнечного пояса, пока Барак Обама и Джо Байден не прервали эту серию в 2008 году. Политики и политические стратеги как Республиканской, так и Демократической партий прекрасно понимают, насколько важно для их кандидатов наладить контакт с избирателями из штатов Солнечного пояса.

То, что случилось в Соединенных Штатах, теперь происходит и в планетарном масштабе. Самые быстрорастущие мегаполисы располагаются преимущественно в тропическом климате: Ченнай, Бангкок, Манила, Джакарта, Карачи, Лагос, Дубай, Рио-де-Жанейро. По прогнозам, к 2025 году в этих городах будет проживать более миллиарда новых жителей. Само собой разумеется, что многие жители этих населённых пунктов не имеют кондиционеров в своих домах, по крайней мере, пока. Также на данный момент неясно, будут ли эти города экологически устойчивыми в долгосрочной перспективе, особенно те, которые расположены в пустынном климате. Но всё же способность контролировать температуру и влажность позволила городским центрам достичь статуса мегаполисов. (Не случайно крупнейшие города мира – Лондон, Париж, Нью-Йорк, Токио – до второй половины двадцатого века находились исключительно в умеренном климате). То, что мы наблюдаем сейчас, – это первая массовая миграция людей, ставшая возможной благодаря технике и долгой истории великих мыслителей, неустанно исследовавших возможности холода.

Температура в Дубае (Объединенные Арабские Эмираты) может достигать более 100 градусов по Фаренгейту (+38 градусов по Цельсию), однако на крытом горнолыжном склоне поддерживается прохладная температура (-2). Это стало возможным благодаря комбинации изоляции и искусственного охлаждения.

Звук

Вы можете вставить в уши наушники и слушать всё, что угодно вашей душе: музыку, подкасты, аудиокниги. Вы живёте в современном звуковом мире. А как бы вы отнеслись к тому, чтобы послушать очень далёкое, пещерное прошлое?

В начале 1990-х годов в пещерном комплексе в Арси-сюр-Кюр, Франция, была найдена невероятная коллекция древних рисунков. Стены пещеры изобиловали сотнями изображений бизонов, мамонтов, птиц, рыб и даже призрачным отпечатком детской руки. Археологические находки свидетельствуют о том, что на протяжении десятков тысяч лет неандертальцы и ранние современные люди использовали эти пещеры в качестве жилья и места для проведения церемоний. Радиоизотопное датирование – процесс, позволяющий определить возраст определённых геологических или органических веществ, – показало, что возраст изображений составляет тридцать тысяч лет.

Как правило, пещерные рисунки служат доказательством глубокой человеческой потребности представлять мир в образах. Но в последние годы появилась новая теория о первобытном использовании пещер, сосредоточенная не на изображениях, а на звуках.

Раскачаем пещеру!

Спустя несколько лет после обнаружения наскальных рисунков в Арси-сюр-Кюр, Егор Резникофф, профессор Парижского университета и всемирно известный специалист в области старинной музыки, начал изучать эхо и реверберацию, создаваемые в разных частях пещерного комплекса. И вот что он выяснил: неандертальское искусство сосредотачивалось в особых местах, причём некоторые из самых витиеватых и чётких изображений находились на глубине более одного километра. Резникофф определил, что картины последовательно размещались в наиболее акустически интересных частях пещеры, где реверберация была более глубокой. То есть если вы издадите громкий звук, стоя под изображениями палеолитических животных в дальнем конце пещер, вы услышите семь отчётливых отголосков собственного голоса. Реверберация длится почти пять секунд после того, как голосовые связки перестают вибрировать.

Согласно теории Резникоффа, неандертальские общины собирались для ритуалов возле нарисованных ими изображений. Они напевали, используя эхо пещеры с целью магического усиления звуков. Если профессор прав, тогда получается, что первые люди экспериментировали с примитивной формой аудиотехники, усиливая самый пьянящий из звуков – человеческий голос.

Стремление улучшить, а потом и воспроизвести человеческий голос со временем проложит путь к целому ряду прорывов в области коммуникаций, вычислений, политики и искусства.

Хотя голосовые технологии развились в полную силу лишь в конце XIX века, но стоило им появиться, как они изменили практически всё. И началась история отнюдь не с усиления. Первый большой прорыв, связанный с одержимостью человеческим голосом, произошёл с простого акта его записи.

Стенография звуковых волн

Запись человеческого голоса стала возможной после двух ключевых событий, одно из которых произошло в физике, а другое – в анатомии. Приблизительно с 1500 года учёные работали над предположением, что звук распространяется в виде невидимых волн. К восемнадцатому веку в подробных книгах по анатомии было представлено строение человеческого уха, а также описано, каким образом звуковые волны проходят через слуховой проход и вызывают вибрации в барабанной перепонке. В 1850-х годах парижский типограф Эдуард-Леон Скотт де Мартенвиль случайно наткнулся на одну из тех книг и в результате загорелся интересом к биологии и физике звука.

Скотт де Мартенвиль изучал стенографию – способ письма посредством особых знаков и целого ряда сокращений, дающий возможность быстро записывать устную речь. В то время стенография являлась самой передовой формой технологии записи голоса; ни одна другая система не фиксировала устную речь с такой же точностью и скоростью. Когда Скотт посмотрел на подробные иллюстрации внутреннего уха, у него зародилась догадка: а что если процесс расшифровки человеческого голоса можно автоматизировать? Что было бы, если бы вместо человека, записывающего слова, появилось бы устройство, фиксирующее звуковые волны?

Скотт приступил к работе над устройством, пропускающим звуковые волны через рогообразный аппарат с пергаментной мембраной на конце. Волны вызывали вибрации в пергаменте, которые, в свою очередь, передавались на иглу, сделанную из жёсткой щетины свиньи. В результате игла оставляла полоски на странице, покрытой чёрной сажей от масляных ламп. Своё изобретение Скотт назвал «фоноавтографом».

Сегодня нам кажется очевидным, что звукозаписывающее устройство должно включать в себя функцию, позволяющую прослушивать запись. Но в 1850-х годах эта идея не была интуитивно понятной. И дело не столько в том, что Скотт забыл или не смог изобрести воспроизведение. Суть в том, что сама идея даже не приходила ему в голову. Он смотрел на звукозапись через призму стенографии, опираясь на колебания, а не на звучание. Учитывая, что с помощью стенографии человек читал любую записанную информацию, Скотт решил, что то же самое произойдёт и с фоноавтографом. Машина будет записывать звуковые волны человеческой речи, а люди научатся «читать» эти загогулины точно так же, как они научились читать стенографию.

Эдуард-Леон Скотт де Мартенвиль запатентовал фоноавтограф в марте 1857 года, за двадцать лет до того, как Томас Эдисон изобрёл фонограф.

В некотором смысле Скотт вовсе не пытался изобрести устройство для записи звука. Он хотел изобрести идеальный способ транскрипции. Вот только для того, чтобы её прочитать, нужно было выучить совершенно новый язык. К сожалению, наш нейронный инструментарий не включает в себя способность читать звуковые волны. Чтобы декодировать записанное аудио, нам пришлось бы преобразовать его обратно в звук и расшифровать посредством барабанной перепонки, а не сетчатки глаза.

Меня слышно?

В 1872 году другой изобретатель изменил первоначальный проект Скотта, включив в него ухо, взятое от трупа. В ходе своих изысканий он нашёл способ улавливать и передавать звук человеческого голоса по уже существовавшим телеграфным проводам. Этим изобретателем был Александр Грэхем Белл, который прославился благодаря телефону.

До появления телефона люди чаще всего общались друг с другом посредством почтовой службы, поэтому изобретение Белла произвело настоящую революцию. Телефон сократил огромные расстояния между нами и сблизил мир, даже несмотря на то, что первая трансатлантическая линия, по которой обычные граждане могли звонить из Северной Америки в Европу и наоборот, была проложена ещё только в 1956 году. Эта система могла обслуживать всего лишь двадцать четыре одновременных звонка. Вот такая пропускная способность для объединённого населения в несколько сотен миллионов человек на двух континентах: два десятка одновременных межатлантических разговоров.

Невидимое становится слышимым

Вероятно, самым значимым наследием телефона стала инновационная организация, выросшая на его основе: Bell Labs – исследовательская группа, первоначально созданная Александром Грэмом Беллом в 1880-х годах. Bell Labs сыграла решающую роль в разработке почти всех основных технологий двадцатого века. Радиоприёмники, вакуумные лампы, транзисторы, телевизоры, солнечные батареи, коаксиальные кабели, лазерные лучи, микропроцессоры, компьютеры, сотовые телефоны, оптика – все эти важнейшие инструменты современной жизни возникли благодаря идеям, первоначально созданным в Bell Labs. Не зря её называли «фабрикой идей».

Александр Грэм Белл (1847–1922), пишет за своим столом в своем кабинете в Вашингтоне, 1913. Белл считал, что телефон будут использовать с целью трансляции живой музыки. По его задумке оркестр должен был выступать на одном конце линии, а слушатели – наслаждаться музыкой через телефонный динамик. Точно так же, как и Эдисон со своим фонографом, Белл предполагал, что телефонное устройство станет средством коммуникации. Он верил, что люди будут отправлять звуковые письма, записанные на восковом цилиндре фонографа. Что ж, конечный результат этих двух легендарных изобретателей оказался полной противоположностью первоначальных идей.

Когда человек говорил в трубку, звуковые волны превращались в электрические импульсы, а потом, уже на другом конце, снова становились звуковыми волнами.

С появлением телефона мы переступили важнейший порог в истории технологии: компонент физического мира, в данном случае звук, был представлен в виде электрической энергии. Преобразуясь в электрическую энергию, звуковые волны смогли преодолевать огромные расстояния с поразительной скоростью. Вот только назвать этот процесс безошибочным было нельзя. Перемещаясь из города в город по медным проводам, электрические импульсы подвергались затуханию, потере сигнала и шуму. Усилители, как мы позже увидим, помогали бороться с проблемой и улучшали сигналы по мере их прохождения. И всё же главной целью считался чистый сигнал, не ухудшающийся по мере прохождения импульсов по телефонной сети. Интересно, что путь, который в конечном итоге привёл к этой цели, начался с другой задачи: не сделать звучание голосов чистым, а сохранить переговоры в тайне.

Кто звонит?

Во время Второй мировой войны легендарный британский математик Алан Тьюринг и А. Б. Кларк из Bell Labs работали над созданием защищённой линии связи. Система под кодовым названием SIGSALY записывала звуковую волну двадцать тысяч раз в секунду, но вместо того, чтобы преобразовывать запись в электрический сигнал или канавку в восковом цилиндре, она превращала информацию в числа, кодируя её в цифровой форме на двоичном языке нулей и единиц – языке, который используют все современные компьютеры.

Впервые о возможностях цифрового программирования узнали викторианский изобретатель Чарльз Бэббидж и его соратница Ада Лавлейс. В 1830-х годах Бэббидж создал устройство под названием «Аналитическая машина», которую многие считают первым программируемым компьютером. А вот Лавлейс, будучи блестящим математиком в эпоху, когда молодым женщинам активно препятствовали изучать дисциплины, где традиционно главенствовали мужчины (такие как математика и естественные науки), написала для этой машины первые строки кода! (Сегодня многие представители технологического сообщества отмечают день рождения Ады Лавлейс 10 декабря как напоминание о том, что первым программистом была женщина).

Лондон, Великобритания, июнь 2018 г. Машина Бэббиджа – прародительница современных компьютеров. Механический аналоговый компьютер хранится в Лондонском музее науки.

Лавлейс сделала ещё один важный вклад в цифровой мир, напрямую связанный с SIGSALY и её наследием. В заметках, сопровождавших её первые компьютерные программы, она высказала радикальную идею: компьютеры могут быть полезны не только для вычисления, но и для творческой работы. Она представила будущее, где «аналитическая машина сможет сочинять музыкальные произведения любой степени сложности и протяжённости». Идея, что гигантский калькулятор можно использовать для создания музыки, казалась абсурдной большинству коллег Лавлейс. И всё же она оказалась права.

Ключевым шагом, воплотившим провидческую идею Лавлейс в реальность, стало осмысление звука в терминах цифрового кода. Для SIGSALY это означало взять военное сообщение и преобразовать его в серию нулей и единиц так, чтобы на принимающей стороне её можно было преобразовать в разборчивую речь. Изначально всё это делалось для того, чтобы сохранить военную тайну, поскольку передавать цифровые образцы в безопасном режиме оказалось гораздо проще. Любой, кто искал традиционный аналоговый сигнал, слышал лишь взрыв цифрового шума. (SIGSALY получил прозвище «Зелёный шершень», потому как шум напоминал жужжание насекомого в заставке популярного радиошоу). Даже несмотря на то, что немцы сумели перехватить и записать многочасовые передачи SIGSALY, они так и не смогли их интерпретировать.

Систему SIGSALY ввели в эксплуатацию 15 июля 1943 года, однако поистине разрушительная сила исходила от другой её мощной возможности: цифровые копии можно было дублировать. При наличии соответствующего оборудования цифровые образцы звука можно было передавать и копировать с доскональной точностью, а также манипулировать ими для создания новых видов музыки. Блестящее предсказание Лавлейс оправдалось благодаря цифровой революции в области звука. Как только мы начали делать цифровые копии песен, фильмов и телепередач, а также использовать компьютеры и синтезаторы для записи и создания новых форм электронной музыки, развлекательный бизнес заметно преобразился. Многие изменения в современных СМИ – переосмысление музыкального бизнеса, начавшееся с сервисов совместного доступа, влияние iTunes, рост потокового мультимедиа, пульсирующие звуки большинства поп-песен из Топ-40 – можно проследить на примере цифрового жужжания «Зелёного шершня» и инновационных идей Ады Лавлейс.

Портрет Ады Лавлейс, нарисованный чернилами.

Телеграф + телефон = радио?

Цифровые образцы SIGSALY продолжили свой путь благодаря другому прорыву в области коммуникаций, сделанному компанией Bell Labs: радио. Интересно вот что: хотя радио со временем и стало средством массовой информации, изобилующим разговорами и песнями, начиналось всё отнюдь не с развлечений. Первые действующие радиопередачи, осуществлённые итальянским инженером-электриком Гульельмо Маркони и другими изобретателями, были посвящены азбуке Морзе. (Маркони назвал своё изобретение «беспроводной телеграфией»). Но как только информацию стали передавать посредством радиоволн, специалисты и исследовательские лаборатории принялись изучать, как сделать устную речь и песни частью нового изобретения.

Одним из специалистов стал Ли де Форест, блестящий и эксцентричный изобретатель. Работая в домашней лаборатории в Чикаго, де Форест мечтал объединить беспроводной телеграф Маркони с телефоном Белла. Он начал серию экспериментов с искровым передатчиком – устройством, создающим яркий, однотонный импульс электромагнитной энергии, который может быть обнаружен антеннами на дальнем расстоянии (что идеально подходило для передачи азбуки Морзе). Однажды, когда де Форест запускал серию импульсов, он вдруг заметил, что в комнате произошло нечто необычное: каждый раз, когда он создавал искру, пламя в лампе вело себя странно. Каким-то образом электромагнитный импульс усиливал яркость. И вот тогда этот мерцающий свет навёл его на мысль: а что если использовать газ для усиления слабого радиоприёма? Быть может, даже получится сделать его настолько сильным, чтобы передавать слова, а не только стаккато импульсов азбуки Морзе?

Маркони перед своим приемным устройством для беспроводной телеграфии, гравированная иллюстрация, 1910 год.

После нескольких лет проб и ошибок де Форест остановился на газонаполненной лампе, содержащей три точно сконструированных электрода, предназначенных для усиления входящих беспроводных сигналов. Своё изобретение он назвал аудионом. Аудион был достаточно мощным, чтобы передавать разборчивые сигналы. В 1910 году де Форест использовал радиоустройство, оснащённое аудионом, для первой в истории передачи человеческого голоса с корабля на берег. Но на этом де Форест не остановился, потому как преследовал гораздо более амбициозные цели в отношении своего устройства. Изобретатель представлял себе мир, где беспроводная технология могла бы использоваться не только для военных и деловых коммуникаций, но и для массового удовольствия – в частности для того, чтобы сделать его любимую оперу доступной каждому.

13 января 1910 года во время представления оперы «Тоска» в нью-йоркской Метрополитен-опера, де Форест подключил телефонный микрофон к передатчику на крыше в надежде создать первую прямую общественную радиопередачу. Он пригласил полчища репортёров и VIP-персон послушать его на радиоприёмниках, разбросанных по всему городу. Сигнал был ужасным. В результате газета «Нью-Йорк Таймс» объявила эту авантюру «катастрофой». Прокурор США даже подал на де Фореста в суд за мошенничество, обвинив его в том, что он преувеличил значение своего устройства. Нуждаясь в деньгах для оплаты судебных расходов, де Форест продал патент аудиона по выгодной цене компании разработок American Telephone and Telegraph (AT&T).

Джазовый прорыв

Когда исследователи из Bell Labs начали изучать аудион, они обнаружили нечто необычное: Ли де Форест ошибался практически во всём, что изобретал. На самом деле газ не имел ничего общего с усилением радиосигнала. Это усиление было вызвано звуковыми волнами, исходившими от громкого шума искры в эксперименте де Фореста.

В течение следующего десятилетия разработчики из Bell Labs и других компаний модифицировали трёхэлектродную конструкцию де Фореста. Они откачали из лампы газ, превратив её в идеальный вакуум и сделав её одновременно передатчиком и приёмником. Так появилась электровакуумная лампа – первый великий прорыв в электронике. Вакуумные лампы усиливают электрический сигнал практически любой технологии: телевидение, радар, звукозапись, гитарные усилители, рентгеновские лучи, микроволновые печи, первые цифровые компьютеры. Но первой и основной технологией стало радио.

Радиоприемник марки Radiola выпускался в 1920–1930 гг. Затем он был продан Ericsson под тем же именем.

Радио начиналось как двустороннее средство связи, и эта практика продолжается по нынешний день: некоторые радиолюбители разговаривают друг с другом, а иногда и подслушивают чужие разговоры. К началу 1920-х годов модель вещания заметно эволюционировала. Профессиональные радиостанции начали передавать новости и развлекательные передачи аудитории, которая слушала их на приёмниках в своих домах.

И тогда произошло нечто совершенно неожиданное.

Существование радио открыло Соединенным Штатам новый вид музыки – музыку, которая до этого времени принадлежала исключительно Новому Орлеану, речным городам американского юга и афроамериканским кварталам Нью-Йорка и Чикаго. Почти в одночасье радио сделало джаз национальным феноменом. Оно создало новых афроамериканских знаменитостей, таких как Дюк Эллингтон, Луи Армстронг и Элла Фицджеральд. Это был настоящий прорыв: впервые белая Америка приветствовала афроамериканскую культуру в своей гостиной, пусть и через динамики радио.

Популярность джаза изменила не только наши музыкальные вкусы. Зарождение движения за гражданские права было тесно связано с распространением джазовой музыки по Соединенным Штатам. Для многих американцев это была первая культурная точка соприкосновения между чёрной и белой Америкой, которая в значительной степени была создана афроамериканцами, что само по себе было ударом по сегрегации. Мартин Лютер Кинг-младший чётко обозначил эту связь в своём выступлении на Берлинском джазовом фестивале в 1964 году: «Музыка во многом придала сил нашему движению за свободу».

Джаз-клуб Village Vanguard, находится на Седьмой авеню в Гринвич-Виллидж, Нью-Йорк. Был открыт 22 февраля 1935 года Максом Гордоном, к 1957 году стал главным местом проведения джазовой музыки.

Меня слышно с задних рядов?

Как и многие политические деятели двадцатого века, Кинг был обязан электровакуумной лампе по иной причине. Вскоре после того, как де Форест и Bell Labs начали использовать вакуумные лампы для обеспечения радиовещания, эту технологию применили для усиления человеческого голоса в более непосредственных условиях путём питания усилителей, подключенных к микрофонам. Впервые в истории люди смогли говорить и петь перед огромной аудиторией. Мы больше не зависели от реверберации пещер, соборов или оперных театров. Теперь работу эха выполняло электричество, да ещё и в тысячу раз мощнее.

Усиление звука создало совершенно новый вид политических событий: массовые митинги, ориентированные на отдельных ораторов. До появления ламповых усилителей пределы наших голосовых связок не позволяли говорить с тысячью людей одновременно. Микрофон же расширил диапазон слышимости на несколько порядков.

Ламповые усилители позволили создать музыкальный эквивалент политических митингов: Вудсток, Live Aid, выступление «Битлз» на стадионе Ши. Кроме того, идиосинкразия технологии вакуумных ламп оказала влияние на музыку двадцатого века, сделав её громкой и шумной. Начиная с 1950-х годов, гитаристы стали замечать новый интригующий вид звука. Перегружая усилитель, они создавали слой шума поверх нот, издаваемых при ударах по струнам гитары. Технически говоря, это был звук неисправности усилителя, искажающий звучание. Такие искажения присутствуют на нескольких первых записях рок-н-ролла. Стоит заметить, что искажённый звук, в наше время называемый фуззом, возник лишь в шестидесятых годах, когда на рынке появились коммерческие усилители, а также музыканты, такие как Кит Ричардс из Rolling Stones. Именно они впервые сыграли легендарные фузз эффекты (начальные ноты «(I Can't Get No) Satisfaction»).

Восковая фигура Джими Хендрикса, Музей мадам Тюссо, Лондон.

Аналогичная картина сложилась и с фидбэком – скрипучим звуком, возникающим, когда усилительные колонки и микрофоны находятся в одном физическом пространстве. В конце 1960-х годов такие музыканты как Джими Хендрикс создали новый звук. Они использовали вибрацию гитарных струн, микрофонные звукосниматели и динамики, основываясь на сложном и непредсказуемом взаимодействии этих трёх технологий.

Глубокое «видение» звука

Бывает и так, что инновации приходят благодаря использованию новых технологий совершенно неожиданным образом. С самого начала история звуковых технологий всегда была связана с расширением диапазона и интенсивности наших голосов и ушей. Но самый неожиданный поворот произошёл всего столетие назад, когда люди впервые осознали, что звук может быть использован для чего-то другого: звук мог помочь видеть!

С древних времён маяки строились для того, чтобы сигнализировать морякам о наличии опасной береговой линии. Вот только маяки плохо работают именно тогда, когда они больше всего нужны: в штормовую погоду, когда излучаемый ими свет скрыт за завесой тумана и дождя. Многие маяки использовали в качестве дополнительного сигнала колокола, вот только рёв моря мог заглушить и их. Оказалось, звуковые волны обладают интригующим физическим свойством: под водой они распространяются в четыре раза быстрее, чем по воздуху, и подводные звуковые волны практически не нарушаются звуковым хаосом, происходящим над уровнем моря.

В 1901 году компания из Бостона под названием Submarine Signal Company (SSC) начала производство системы средств связи, основанной на гидроакустике. В их системе подводные колокола звонили через равные промежутки времени и принимались «гидрофонами» – микрофонами, специально разработанными для подводного приёма. SSC установила более сотни станций по всему миру в особенно опасных гаванях или каналах. Хотя это была гениальная система, но даже она имела свои ограничения. Во-первых, она работала только в тех местах, где SSC установила предупреждающие колокола. И она была совершенно бесполезна для обнаружения менее предсказуемых опасностей, таких как другие корабли или айсберги.

Угроза, которую представляют айсберги для морских путешествий, стала главной новостью 15 апреля 1912 года, когда роскошный лайнер «Титаник» столкнулся с одним из них и затонул в Северной Атлантике. Всего за несколько дней до катастрофы канадский изобретатель Реджинельд Фессенден посетил офис SSC, чтобы ознакомиться с новейшими технологиями подводной сигнализации. Фессенден являлся пионером беспроводной радиосвязи. Он отвечал как за первую радиопередачу человеческой речи, так и за первую трансатлантическую двустороннюю радиопередачу посредством азбуки Морзе. SSC попросили Фессендена разработать лучшую гидрофонную систему, отсекающую фоновый шум подводной акустики. Когда всего через четыре дня после визита в SSC стало известно о страшном кораблекрушении, Фессенден был потрясён не меньше, чем весь остальной мир. Однако, в отличие от остальных, у него появилась идея, как предотвратить подобные трагедии в будущем.

Внимание! Айсберг! Или шпионская подлодка! Или рыба!

Фессенден изобрёл устройство, генерирующее собственные звуки и слушающее эхо, возникающее при отражении звуков от объектов в воде (подобно тому, как дельфины используют эхолокацию, чтобы ориентироваться в океане). Осциллятор Фессендена можно было использовать на кораблях и обнаруживать объекты на расстоянии до двух миль (3 км). Он настроил его так, чтобы игнорировать любые фоновые шумы водной среды. Его устройство стало одновременно системой для передачи и приёма телеграфных сообщений, а также первым в мире функциональным гидролокатором.

Всего через год после того, как Фессенден закончил свой первый рабочий прототип, началась Первая мировая война. Немецкие подводные лодки, курсировавшие в Северной Атлантике, представляли большую угрозу, чем айсберги. Однако на тот момент Соединенные Штаты всё ещё были в двух годах от вступления в войну. Руководители компании Submarine Signal Company, столкнувшись с финансовым риском разработки двух революционных новых технологий (водной телеграфии и гидролокатора), решили создать и выпустить на рынок осциллятор только как устройство для прослушивания.

Фессенден пытался убедить британский Королевский флот инвестировать в осциллятор, но его мольбы в конечном итоге были проигнорированы. К концу Первой мировой войны в 1918 году подводные лодки стали причиной гибели десяти тысяч человек. Самым ценным оборонительным оружием могла бы стать простая звуковая волна, отражающаяся от корпуса атакующей лодки, как и предлагал Фессенден. Однако гидролокатор не стал стандартным компонентом военно-морской обороны до Второй мировой войны.

Во второй половине двадцатого века принципы эхолокации применялись не только для обнаружения айсбергов и подводных лодок. Рыболовные суда использовали вариации осциллятора Фессендена для обнаружения и отслеживания рыбы. Учёные использовали гидролокатор для исследования великих тайн океанов, открывая скрытые ландшафты, природные ресурсы и линии разломов земной коры.

Обломки «Титаника». В 1985 году группа американских и французских исследователей использовала гидролокатор (о котором мечтал фессенден, когда «Титаник» затонул), чтобы обнаружить корабль в Атлантике на глубине 12 тысяч футов (3658 м).

Инновация фессендена оказала влияние и на медицину. Ультразвуковые приборы используют высокочастотные звуковые волны для получения внутренних изображений человеческого тела. Эти изображения представляют собой ценную информацию с точки зрения медицинской диагностики и лечения. Ультразвук произвёл революцию в дородовом наблюдении, и он регулярно спасает современных детей и их матерей от осложнений, которые менее века назад были бы смертельными.

Удивительно думать о том, сколько достижений в различных областях обязаны своим появлением нашим усилиям по воспроизведению звуковых волн: голоса, новые политические движения, новые способы защиты кораблей, новые медиаплатформы, новые способы сохранения здоровья детей. Звукозапись стала частью нашей сущности.

Космический корабль «Вояджер» приближается к планете Юпитер, 3D визуализация.

Когда в 1977 году мы запустили космический зонд «Вояджер», одним из главных предметов на его борту стал позолоченный диск фонографа. Таким образом мы хотели представить человечество и сделать подарок неизвестным цивилизациям. «Вояджер-1» покинул Солнечную систему в 2013 году, став первым созданным человеком объектом, который отправился в межзвёздное пространство. Пройдёт примерно сорок тысяч лет, прежде чем он столкнётся с другой планетарной системой. Но когда это произойдёт, он будет нести в себе звук человеческого голоса, говорящего «привет».

Чистота

Утром, заходя в ванную, вы умываетесь и чистите зубы, даже не задумываясь о том, куда потом уходит грязная вода. Но если вы оглянетесь на полтора века назад, вы увидите, что санитарные условия были совсем другими. Пить водопроводную воду было опасно для жизни. Если вы жили в городе, то улицы перед вашей дверью были почти по колено завалены отходами; вокруг бродили свиньи, поедая объедки. Жизнь в городской Америке в середине 1800-х годов была поистине грязной. И самым грязным местом из всех был Чикаго.

В девятнадцатом веке, благодаря своей центральной роли в качестве узла для транспортировки пшеницы и мяса с Великих равнин в прибрежные города, Чикаго пережил огромный скачок в развитии. Но одно оставалось неизменным: его рельеф. Большинство городов имели уклон, ведущий вниз к рекам или гаваням. Чикаго же, благодаря наследию ледника, сползшего тысячи лет назад, обладал рельефом гладильной доски. Плоский рельеф считался огромной проблемой, учитывая, что гравитационный дренаж являлся ключевым элементом городских канализационных систем. Воде в Чикаго некуда было деваться, и сильные летние ливни в считанные минуты превращали город в болото. Чикагцы прокладывали деревянные дороги над грязью, но всякий раз, когда доска прогибалась, мокрая земля сочилась сквозь неё.

Смертельно опасная грязь

Быстрый рост города на Среднем Западе создал проблемы с жильём и транспортом, однако наибольшие трудности возникли из-за чего-то более скатологического: когда в город въезжает почти сто тысяч новых жителей, они производят много экскрементов. В Чикаго, конечно, приходилось иметь дело и с отходами жизнедеятельности животных – лошадей на улицах, свиней и крупного рогатого скота, ожидавших забоя на скотных дворах. Эта грязь была не просто неприятна для глаз и носа; она была смертельно опасна. В 1850-х годах регулярно вспыхивали эпидемии, как и в других многолюдных городах США и всего мира.

В то время связь между отходами и болезнями оставалась не до конца понятной. Многие городские власти придерживались теории «миазмов». Они считали, что миазмы, или загрязнённый воздух с ужасными зловониями, распространяли эпидемии: холеру или дизентерию, вызывающую тяжёлую диарею. Медсестра-новатор и защитница здоровья Флоренс Найтингейл заявила, что «первое правило ухода за больными – держать воздух внутри помещения таким же чистым, как и снаружи». Истинный путь передачи – невидимые бактерии, распространяющиеся через фекалии, – не был широко известен и принят ещё десятилетие.

Флоренс Найтингейл (1820–1910) в больнице в Ускутаре во время Крымской войны 1854–1856 гг.

Тем не менее, руководители города полагали, что очистка поможет бороться с болезнями. В 1855 году для решения проблемы отходов был создан Чикагский совет уполномоченных по канализации, который нанял инженера Эллиса Чесброу, чей опыт в строительстве железных дорог и каналов оказался решающим.

Поднимайте выше!

У Чесброу появилась невероятная идея решения проблемы дренажа. Создание искусственного уровня путём строительства подземной канализации слишком дорого стоило. Поэтому Чесброу, вдохновлённый своими железнодорожными временами, решил, что если нельзя выкопать землю и создать надлежащий уровень для дренажа, почему бы не поднять город?

План Чесброу по строительству первой в Америке комплексной городской канализационной системы был вдохновлён винтовым домкратом – простым устройством, которое поднимало многотонные локомотивы на железнодорожные пути и спускало с них. С помощью Джорджа Пульмана, который впоследствии сколотил состояние на строительстве железнодорожных вагонов, Чесброу запустил один из самых амбициозных инженерных проектов XIX века: армия людей с винтовыми домкратами поднимала здание за зданием. По мере того, как домкраты дюйм за дюймом поднимали городские постройки, рабочие рыли ямы и устанавливали туда толстые брёвна для их поддержки. Затем каменщики приступали к сборке нового фундамента. Канализационные трубы прокладывались под зданиями и подключались к магистральной трубе в центре улицы.

В 1860 году инженеры подняли половину городского квартала; почти акр пятиэтажных зданий, вес которых оценивался в тридцать пять тысяч тонн, был поднят более чем шестью тысячами домкратов. К тому времени, когда Чесброу и его команда закончили свой генеральный план (почти два десятилетия спустя), весь город был поднят в среднем почти на десять футов (3 метра). Так появилась первая канализационная система.

Поднятие дома Бриггса, приблизительно 1857 год. Удивительно, но пока команда Чесброу поднимала Чикаго на домкратах, жизнь горожан шла своим темпом.

Подземный ход

В течение трёх десятилетий более двадцати городов по всей стране последовали примеру Чикаго и создали собственные подземные сети канализационных туннелей. Если взглянуть на историю через объектив с большим увеличением, то мы увидим, что эти масштабные инженерные проекты в конечном итоге определили облик современного мегаполиса. Они создали представление о городе как о системе, поддерживаемой невидимой сетью подземных служб, выходящих за рамки очистки отходов. Первый паровоз проехал по туннелям под Лондоном в 1863 году. Парижское метро открылось в 1900 году. Вскоре за ним последовало и нью-йоркское метро. Со временем через туннели стали прокладывать автомагистрали, пешеходные дорожки и пути для скоростных поездов. Не стоит забывать и об электрических и оптико-волоконных кабелях, проложенных под многими городскими улицами. В наши дни под землёй существуют целые параллельные миры, питая и поддерживая возвышающиеся над ними города.

Из крана пить запрещается!

Самое необходимое и самое легко упускаемое из виду чудо, которое отчасти делают возможным канализационные системы, – это стакан чистой водопроводной питьевой воды. Всего сто пятьдесят лет назад в городах по всему миру пить воду было слишком рискованно. Никто не знал, насколько она загрязнена. Даже жители Чикаго, несмотря на блестящий план Чесброу, подвергались опасности. В новой канализационной системе произошла буквально смертельная ошибка.

Подземные сооружения Чесброу успешно отводили отходы с городских улиц, из туалетов и подвалов. Однако почти все канализационные трубы сливали нечистоты в реку Чикаго, которая впадала в озеро Мичиган (основной источник питьевой воды в городе). В начале 1870-х годов водоснабжение Чикаго было настолько ужасным, что когда человек включал кран, раковина или ванна регулярно наполнялись мёртвой рыбой. Отравленные загрязнённой водой в реке или озере, они попадали в городской водопровод. Местные жители называли эту отвратительную смесь грязной воды и рыбы «похлёбкой».

Ситуация в Чикаго повторялась по всему миру: канализационные системы убирали отходы, но чаще всего во время сильных ливней грязная вода из канализационных труб сливалась прямо в водопроводную систему. Большинство людей пребывали в блаженном неведении относительно того, что смесь отходов с питьевой водой настолько смертельно опасна. Никто не видел скрытых убийц, таившихся в грязной воде. Чтобы создать чистые и здоровые условия для жизни, в первую очередь нужно было понять, что происходило на уровне микроорганизмов. Нужно было выяснить, как вирусы или бактерии проникали в наши тела и влияли на здоровье, а затем найти способ не дать им нам навредить.

Мойте руки!

В 1847 году венгерский врач Игнац Земмельвейс попытался установить связь между поведением и заболеваниями. Земмельвейс работал в больнице в Австрии, где было два родильных отделения: одно – для обеспеченных беременных женщин, которых обслуживали врачи и студенты-медики, другое – для женщин из рабочего класса, за которыми ухаживали акушерки. Земмельвейс отметил, что от родильной лихорадки умирало гораздо меньше женщин из бедных слоёв населения. Он изучил оба родильных отделения и сделал обескураживающее открытие: элитные врачи и студенты-медики принимали не только роды, но и проводили вскрытие трупов в морге. Мытьё рук в промежутках было минимальным или вообще отсутствовало.

Земмельвейс предположил, что некая инфекционная частица передаётся через руки от трупов к молодым матерям. Он приказал персоналу больницы мыть руки и инструменты хлорной известью, чтобы остановить цикл заражения. Коллеги-врачи Земмельвейса были не в восторге; им не нравилось, когда их обвиняли в переносе болезней (кроме того, они не любили колкого Земмельвейса). Медицинское сообщество высмеивало, критиковало и игнорировало идею антисептического очищения, что стало роковой ошибкой для многих пациентов, а также для Земмельвейса, который был изгнан из больницы и в конце концов умер в психиатрической клинике.

Бактерия Streptococcus pyogenes (увеличенная в 900 раз), вызывающая послеродовой сепсис. Игнац Земмельвейс, как и большинство других людей того времени, не знал об этих бактериях.

Отсутствие понимания взаимосвязи между бактериями и заболеваниями означало, что такие болезни, как холера, быстро распространялись (особенно в густонаселённых городах с плохими санитарными условиями). Медики того времени всё ещё были убеждены, что опасная болезнь передавалась через зловония. Однако вспышка холеры в Лондоне в 1854 году, унёсшая жизни 616 человек, заставила одного человека пересмотреть теорию миазмов.

Эпидемия холеры во франции, 1884 год. Медицинские работники дезинфицируют багаж на санитарно-карантинной станции для морских путешественников.

Пиво против бактерий

Английский врач Джон Сноу какое-то время провёл в шахтах, леча больных холерой шахтёров. Он дышал тем же гнилостным воздухом, что и они, но не заболел. Когда Сноу перебрался в Лондон, он начал изучать, как в атмосфере распространялись газы. И вот тогда ему в голову закралась мысль: холера не в воздухе. Холера в воде.

Вспышка холеры в Лондоне в 1854 году началась в районе Сохо, где располагались скотобойни, не было канализации, а плотное население теснилось в зданиях с грязными выгребными ямами. Сноу стучался в двери и фиксировал случаи смерти по каждому адресу, составляя карту, а затем собирая данные воедино. Выяснилась закономерность: смертельные случаи сконцентрировались вокруг водяного насоса на Брод-стрит, которым пользовались многие жители района. Но одна группа жителей Сохо избежала вспышки заболевания: работники местной пивоварни, пьющие пиво. Они даже не догадывались, что их любимый напиток спас им жиз-ни. Те, кто пил пиво, не проглатывали микроорганизмы (которые Сноу называл «анималькулями») вместе с заражённой водой. Его открытие послужило доказательством теории распространения холеры через воду.

Сноу так и не удалось непосредственно увидеть бактерии, вызывающие холеру, потому как технология микроскопии того времени не позволяла рассмотреть столь маленькие организмы. Но он оказался прав в отношении источника бактерий: они жили не в воздухе, а в воде. И если кто-то выпивал заражённую холерой воду, в его кишечнике вскоре поселялось до триллиона смертоносных существ.

Карты, микроскопы и ванна

Работа Сноу помогла открыть новую науку – эпидемиологию, которая использовала карты и опросы вместо лабораторных экспериментов для выявления закономерностей и причин заболеваний. Затем новая инновация – стекло – сделала его теории ещё более ясными.

В начале 1870-х годов немецкая компания Zeiss Optical Works, специализирующаяся на изготовлении линз, начала производство новых микроскопов. Впервые эти приборы были построены на основе математических формул, описывающих поведение света. Новые линзы позволили немецкому врачу Роберту Коху, одному из первых учёных, идентифицировавших бактерию холеры, заняться микробиологией. Вместе со своим великим соперником, французским биологом-химиком Луи Пастером, Кох и его микроскопы помогли разработать и распространить микробную теорию болезней.

С технологической точки зрения, великий прорыв XIX века в области здравоохранения – знание того, что невидимые микробы могут убивать, – был своего рода совместной работой карт и микроскопов. Постепенно отношение к этому вопросу начало меняться, особенно в Англии и Америке. Реформаторы строили общественные бани в городских трущобах, где у многих людей не было доступа к водопроводу. Появился особый жанр книг и брошюр, где содержались подробные инструкции, обучающие людей, как принимать ванну. Может показаться странным, что людям приходилось читать книгу, чтобы узнать, как и зачем принимать ванну. Однако до 1800-х годов европейцы и американцы считали, что погружение тела в воду вредно для здоровья, а закупоренные поры защищают от болезней. На самом деле, ванны были настолько отвратительны для людей того времени, что даже самые богатые члены общества избегали их любой ценой. Королева Елизавета I принимала ванну только раз в месяц, и по сравнению со своими сверстниками она была помешанной на чистоте. А вот французского короля Людовика XIII не купали ни разу до семи лет.

Личная гигиена и доступность чистой воды были напрямую связаны между собой, но для принятия важных решений о крупномасштабной санитарной обработке населения властям требовалась количественная информация. Они получили ее, в очередной раз отчасти благодаря новаторским усилиям Роберта Коха. Благодаря новым линзам и инструментам для микробиологических исследований Кох теперь мог видеть и измерять бактерии. Он экспериментировал, смешивая загрязненную воду с прозрачным желатином и наблюдая за растущими колониями бактерий на стеклянной пластине. Он разработал сложные инструменты для измерения плотности бактерий в воде. В 1880-х годах Кох установил единицу измерения, которую можно было применять к любому количеству воды: если на миллилитр воды приходится менее ста колоний бактерий, то ее можно пить.

Девушки, готовящиеся к ванным процедурам, приблизительно 1900 год.

Возможность измерения содержания бактерий стала настоящим прорывом в решении задач общественного здравоохранения. До принятия этих стандартов измерения любые улучшения в системе водоснабжения проверялись по старинке: строился новый коллектор, резервуар или труба, а затем учёные сидели и ждали, пока люди не начнут умирать. Если смертей становилось меньше, значит, в здравоохранении наблюдались улучшения. Возможность взять пробу воды и научно определить, загрязнена ли она, ускорила эксперименты и новые разработки в области санитарии. По мере развития общественной инфраструктуры люди гораздо чаще пользовались в домах проточной водой, и эта вода была чище, чем несколькими десятилетиями ранее. Самое важное, что теория болезней, основанная на бактериях, превратилась из посторонней идеи в научный консенсус.

Тсс! Это секрет!

Микроскопы и измерения открыли новый фронт в войне с бактериями: вместо того, чтобы бороться с ними косвенно, удаляя грязь из питьевой воды, можно было использовать химические вещества для прямой атаки на микроорганизмы. Одним из ключевых солдат на этом фронте стал врач из Нью-Джерси по имени Джон Лил.

Интерес Лила к общественному здравоохранению, особенно к загрязнённым источникам водоснабжения, был вызван личной трагедией. Его отец умер медленной и мучительной смертью в результате употребления заражённой бактериями воды во время Гражданской войны.

В конце 1890-х годов Лил экспериментировал со многими методами уничтожения бактерий, но особенно его заинтересовал гипохлорит кальция, известный в то время как «хлорид извести» (любимое чистящее средство Земмельвейса). Хлорид извести, или хлор, был широко распространён в системе здравоохранения. Дома и кварталы, где происходила вспышка тифа или холеры, регулярно дезинфицировались этим химическим веществом (что никак не способствовало борьбе с болезнями, передающимися через воду). Его резкий, едкий запах в сознании многих американцев и европейцев неизгладимо ассоциируется с эпидемиями. Кроме того, хлорид извести потенциально смертельно опасен. Поэтому идея добавлять хлор в воду на тот момент не прижилась, и большинство врачей и органов здравоохранения отвергали этот подход.

Вооружившись инструментами, позволяющими видеть и измерять микроорганизмы, Лил убедился, что добавление хлора в нужной дозировке намного эффективнее избавляло воду от опасных бактерий, чем любые другие средства, без угрозы для пьющих воду людей. Но как доказать это в массовом масштабе? Когда Лил устроился на работу в Джерси в городскую службу водоснабжения, он нашёл ответ… Но сделал это в тайне.

Теперь под контролем Лила находилось семь миллиардов галлонов воды в водосборном бассейне реки Пассаик, которая обеспечивала питьевой водой двести тысяч жителей Джерси-Сити, штат Нью-Джерси. Они стали невольными участниками одной из самых странных и смелых авантюр в истории общественного здравоохранения. В тайне, без разрешения государственных органов и без уведомления общественности Джон Лил хлорировал воду.

Водоканал Джерси вёл с городом несколько судебных процессов по поводу качества воды. Компании было приказано построить новые канализационные линии, что, как знал Лил, не решит проблему. Именно поэтому он пошёл на риск.

Инженер Джордж Уоррен Фуллер помог Лилу построить и установить «устройство для подачи хлорида извести» на водохранилище за пределами Джерси. Установка была запущена 26 сентября 1908 года. Это было первое в истории массовое хлорирование городского водоснабжения и ошеломляющий риск, учитывая неприятие населением химической дезинфекции.

Через три дня о смелом эксперименте Лила стало известно. Некоторые назвали его сумасшедшим и террористом. В суде, где ему пришлось предстать в защиту своих действий, он заявил, что будет пить хлорированную воду сам и без колебаний нальёт её своей семье. Лил объявил, что это самая безопасная вода в мире. Судебное дело было улажено. Через несколько лет данные подтвердили смелый шаг Лила и его теорию: В Джерси резко сократилось количество заболеваний, передающихся через воду.

Лил решил не патентовать технологию хлорирования, чтобы её могли беспрепятственно применять любые водопроводные компании и муниципалитеты. Исследователи обнаружили, что в период с 1900 по 1930 годы, когда хлорирование и другие методы дезинфекции воды были впервые распространены, чистая питьевая вода привела к снижению смертности в среднем американском городе на 43 процента; младенческая смертность снизилась на невероятные 74 процента. Хлорирование стало стандартной практикой в Соединённых Штатах, а затем и во всём мире.

Однако хлорирование применялось не только ради спасения жизней, но и ради развлечений. После Первой мировой войны (1914–1918 гг.) по всей Америке открылось десять тысяч хлорированных общественных бань и бассейнов; обучение плаванию стало переходным обрядом. После Второй мировой войны (1939–1945 гг.) увлечение плаванием перешло в частную сферу. К 1960-м годам в миллионах американских домов появились хлорированные бассейны.

Конкурс купальных костюмов, 1921 год. Хлор сделал возможным использование общественных бассейнов. Это вызвало, казалось бы, не связанное с этим изменение: женская мода. В начале двадцатого века на средний женский купальный костюм требовалось девять метров ткани; к концу 1930-х годов было достаточно 0,9 метра.

Чистый, чище, чистейший

На протяжении XIX века развитие технологий приводило к появлению крупных проектов и систем общественного здравоохранения. Однако история чистоты в двадцатом веке также связана с идеями, приносящими пользу и в частной жизни.

Всего через несколько лет после смелого эксперимента Лила пять предпринимателей из Сан-Франциско сложились по сто долларов, чтобы запустить в производство продукт на основе хлора. Кажется, это была хорошая идея, вот только их бизнес по производству отбеливателей был нацелен на крупную промышленность, а продажи развивались не так быстро, как они надеялись. Но жена одного из инвесторов, Энни Мюррей, владелица магазина в Окленде, штат Калифорния, считала, что хлорный отбеливатель может стать революционным продуктом как для домов, так и для фабрик.

По настоянию Мюррей компания создала более слабую версию химического вещества и разлила его в небольшие бутылочки. Мюррей была настолько убеждена в перспективности продукта, что раздавала бесплатные образцы всем покупателям в своём магазине. В течение нескольких месяцев продажи резко взлетели. В то время Мюррей этого не знала, но она помогала изобрести совершенно новое направление индустрии.

Энни Мюррей создала первый в Америке коммерческий отбеливатель: Clorox.

Средства гигиены были одними из первых продуктов, которые рекламировались в журналах и газетах на целую страницу. В 1920-х годах началась эпоха, когда американцев буквально засыпали рекламой и убеждали в том, что им грозит позор, если они ничего не предпримут против бактерий на теле или в доме. Мыло, отбеливатель, ополаскиватель для рта и дезодорант спасут вас: покупайте сейчас!

Радио, а затем и телевидение начали экспериментировать с сюжетами; блестящий маркетинговый ход – реклама компаний, производящих средства гигиены. Так родилась современная «мыльная опера».

Современная стоимость бизнеса, связанного с уборкой, оценивается в восемьдесят миллиардов долларов. Зайдите в супермаркет или аптеку, и вы увидите сотни, если не тысячи, продуктов, посвящённых избавлению домочадцев от опасных бактерий или очищению от зубов до ступней.

Конфликт между людьми и бактериями, разыгравшийся за последние два столетия, и наше растущее понимание путей развития болезней имели далеко идущие последствия. По состоянию на 1800 год ни одно общество не могло успешно построить и поддерживать город с населением более двух миллионов человек, но чистая питьевая вода и надёжная канализационная система изменили ситуацию. Сейчас население Лондона и Нью-Йорка достигает восьми миллионов человек. Продолжительность жизни выросла, а уровень заболеваемости снизился.

Однако сорок процентов населения мира – около трёх миллиардов человек – по-прежнему не имеют доступа к чистой питьевой воде и основным системам санитарии. Многие из этих людей живут в бедных районах мегаполисов, таких как Дели, Индия (население 24 миллиона человек), где отсутствует инфраструктура и основные услуги. Поэтому в настоящее время стоит вопрос о том, как расширить «революцию чистоты». Как использовать новые идеи и технологии, чтобы вдохновить новые решения, подобно тому, как теория бактерий и микроскоп вызвали догадку о химической очистке воды? И можем ли мы обойти дорогостоящую, трудоёмкую работу по строительству гигантских инфраструктурных или инженерных проектов?

В 2011 году Фонд Билла и Мелинды Гейтс объявил о проведении многолетнего конкурса, призванного помочь изменить наше представление об основных санитарных услугах. В рамках конкурса были предложены проекты туалетов, которые не требуют подключения к канализации или электроэнергии и стоят менее пяти центов на пользователя в день. Первой премией была отмечена туалетная система Калифорнийского технологического института. По их проекту солнечная батарея питает электрохимический реактор, который перерабатывает человеческие отходы, производя чистую воду для полива. Также он вырабатывает водород, который можно хранить в топливных элементах. Работу системы контролируют недорогие компьютерные чипы. Туалет проходит испытания на двух объектах в Индии и в Китае.

Очевидно, что высокие технологии можно использовать низкотехнологичным способом для производства чего-то чистого и простого в использовании. Интересно, что компьютерные технологии сами по себе являются побочным продуктом чистой революции. Без чистой воды у нас не было бы смартфонов и ноутбуков.

Компьютерные чипы – фантастически сложные создания. Их микроскопические детали практически невозможно постичь. Чтобы измерить их, нам нужно уменьшить масштаб до микрометров, или микронов: одна миллионная часть метра. Производство в таких масштабах предполагает использование необычной робототехники и лазерных инструментов. Но фабрики по производству микрочипов требуют и другой технологии: они должны быть до абсурда чистыми. На самом деле, это одни из самых чистых мест на планете. Пылинка, попавшая на одну из тонких кремниевых пластин, подобна падению горы Эверест на угол улицы Манхэттена.

Заводам по производству микрочипов требуется и сверхчистая вода, причём в большом количестве. Её используют в качестве растворителя. Чтобы избежать загрязнений, из воды отфильтровываются любые бактериальные загрязнения, минералы, соли и случайные ионы. Этот процесс создаёт чистую H_2O, которую невозможно пить. Стакан такой воды начнёт вымывать минералы из вашего организма.

Экологически чистые туалеты фонда Билла и Мелинды Гейтс представлены на выставке Reinvented Toilet Expo в Пекине, Китай, 8 ноября 2018 г.

Это и есть замкнутый круг чистоты: некоторые из самых блестящих идей в науке и технике в XIX веке помогли очистить воду, которая была слишком грязной для питья. А теперь, примерно 150 лет спустя, мы производим слишком чистую для питья воду, чтобы производить инструменты и технику, необходимые для цифрового века, включая «туалеты будущего»!

Время

Который час?

Если бы вы задали этот вопрос 150 лет назад, то получили бы как минимум двадцать три разных ответа в штате Индиана, двадцать семь – в Мичигане и тридцать восемь – в Висконсине. Всё зависело от того, где вы находились и как вели счёт времени.

На протяжении почти всей истории человечества время исчислялось путём отслеживания небесных ритмов солнечных тел. Дни определялись по циклам восхода и захода солнца, месяцы – по циклам луны, годы – по медленным, но предсказуемым ритмам времён года. На протяжении большей части истории мы не понимали, что являлось причиной этих закономерностей, поскольку мы полагали, что Солнце вращалось вокруг Земли, а не наоборот.

Назад и вперёд, назад и вперёд…

Со временем люди создали инструменты для измерения времени суток и, в конечном итоге, часов, минут и секунд. Одним из таких людей был студент, живущий в Италии 16 века, чьи мечты привели к важному открытию.

Пиза, Италия, знаменита не только своей наклонившейся башней, но и своим учёным сыном Галилео Галилеем. Под потолком тысячелетнего собора Пизы висит коллекция алтарных ламп. Легенда гласит, что в 1583 году девятнадцатилетний Галилей сидел на скамье во время молитвы и вдруг заметил, что одна из алтарных ламп раскачивалась взад и вперёд. Он был почти загипнотизирован этим регулярным движением. Независимо от величины дуги, лампе для раскачивания требовалось одинаковое количество времени. Когда длина дуги уменьшалась, скорость движения тоже уменьшалась. Чтобы подтвердить свои наблюдения, Галилей измерил колебания лампы по единственному надёжному хронометру, который смог найти: по собственному пульсу.

Лампы в Пизанском соборе, вдохновившие Галилея.

Следующие двадцать лет Галилей демонстрировал свой гений в физике, математике и астрономии. Он экспериментировал с телескопами и более или менее изобрёл современную науку. Однако алтарная лампа так и раскачивалась в его сознании. Он решил построить маятник, который повторил бы то, что он наблюдал в соборе в Пизе. Галилей обнаружил, что время, необходимое маятнику для раскачивания, зависело от длины нити, на которой висел предмет, а не от размера дуги или массы предмета. «Чудесное свойство маятника, – писал он одному учёному, – состоит в том, что он совершает все свои колебания, большие или малые, за одинаковое время».

В эпоху Галилея устройств, поддерживающих постоянный ритм, не существовало. В большинстве итальянских городов имелись громоздкие механические часы, которые приходилось постоянно корректировать по показаниям солнечных часов, иначе они ежедневно теряли или набирали до двадцати минут. Оставаться точными в эпоху Возрождения было сложной задачей – но никто этого не замечал.

Подождите, а где мы находимся?

В середине шестнадцатого века большинство людей не нуждались в точности до долей секунды. Если вы знали примерное время дня, проблем у вас не было… если только вы оставались на суше. Однако это была первая великая эпоха глобальной навигации. Европейские исследователи, вдохновлённые Колумбом, отправлялись на Дальний Восток и в Америку в поисках удачи и славы. И если они хотели выжить, то время им было крайне необходимо. Мореплаватели по карте солнца и других звёзд умели вычислять широту, то есть насколько далеко на севере или юге они находились. Тем не менее, чтобы определить долготу, они нуждались в часах.

До появления современных навигационных технологий единственным способом определения долготы было наличие на борту двух часов. Одни часы были настроены на точное время в точке отправления (при условии, что вы знали долготу этого места). Другие часы фиксировали текущее время в том месте, где вы находились в море. Разница между двумя часами и давала долготное положение: каждые четыре минуты разницы означали один градус долготы, или шестьдесят восемь миль на экваторе.

Когда Галилей вернулся к идее маятниковых часов, ему было семьдесят семь лет, и он ослеп. Поэтому в 1641 году его сын нарисовал проект. Качание маятника создаёт равные удары, которые управляют стрелками часов. Галилео так и не смог проверить свою революционную идею в море.

В ясную погоду можно было легко сбросить время местонахождения корабля благодаря точным показаниям положения солнца. Проблема заключалась в часах порта отправления. Поскольку технология хронометража ежедневно теряла или набирала до двадцати минут, портовые часы были практически бесполезны уже на второй день морского плавания.

По всей Европе предлагались решения проблемы определения долготы. Галилей тоже работал над проблемой, но его метод, основанный на астрономических наблюдениях, оказался слишком сложным для использования и недостаточно точным. Его мысли вернулись к маятнику в надежде, что медленный напор сможет оправдаться. С помощью своего сына Галилей в 1641 году разработал план первых маятниковых часов. Хотя проблема долготы была решена только в 1761 году, когда англичанин Джон Харрисон изобрёл точный морской хронометр, маятниковые часы Галилея стали значительным прогрессом в технологии измерения времени.

Маятник качается

К 1700-м годам маятниковые часы стали обычным явлением на рабочих местах, городских площадях и в домах богатых людей по всей Европе, особенно в Англии. Каждую неделю маятник терял или набирал всего минуту, что делало маятниковые часы в сто раз более точными его предшественников. Маятниковые часы не просто показывали время; они изменили его восприятие.

Производство часов в Шварцвальде, иллюстрация, опубликованная в журнале L'Illustration, Париж, 1858 г.

Вы только подумайте о первых днях промышленной революции в Англии в середине восемнадцатого века. Вспоминается ли вам шум? Например, грохот паровых машин, лязг ткацких станков, приводимых в движение паром, и другие звенящие, грохочущие механизмы? За всей этой фабричной какофонией был ещё один важный звук: тиканье маятниковых часов, тихо отбивающих время.

Точные часы являлись необходимостью для индустриализации мира. Они определяли долготу в море и значительно снижали риски морских перевозок. Более безопасные перевозки означали стабильные поставки сырья для промышленников, которые затем могли отправлять товар на зарубежные рынки. В конце 1600-х – начале 1700-х годов самые надёжные часы в мире производились в Англии, что создало резерв специалистов. Этот резерв оказался невероятно полезным, когда возникли другие промышленные инновации (подобно тому, как опыт производства очков открыл двери для телескопов и микроскопов). Часовщики стали передовым отрядом того, что в конце концов станет промышленной инженерией.

Время жизни

Часы являлись самым важным устройством, необходимым для того, чтобы перевести людей на организованное время. Когда люди в основном занимались сельским хозяйством или жили в сельской местности, время обычно определялось в зависимости от того, сколько времени требовалось на выполнение задач. Вы обсуждали вопросы за время, необходимое на дойку коровы, а не опираясь на конкретные минуты. Вместо почасовой оплаты ремесленникам платили за произведённую вещь. Графики людей были разнообразными и нерегулируемыми. Очевидно, что никто не работал по фабричному свистку.

Как только люди ушли с фермерских полей на фабрики, наше восприятие времени изменилось навсегда. Отныне вы должны были приходить вовремя и выходить на четырнадцатичасовую смену. Ваш рабочий день не совпадал с солнечным; вы просыпались и выходили из дома в темноте и продолжали работать до тех пор, пока на улице снова не становилось темно. Если биологические часы нуждались в помощи, вы выпивали чашку кофе или чая. Совершенно новый бизнес стимуляторов помогал вам бодрствовать и работать.

Для первых поколений, живших во времена промышленной революции, «дисциплина времени» являлась шоком для системы. Маятниковые часы взяли неформальное течение жизни и упорядочили его с помощью математической сетки. И снова увеличение нашей способности измерять вещи оказалось столь же важным, как и наша способность их создавать.

И всё же часы были не у всех; владельцы фабрик нанимали «будильников», которые поднимали рабочих, чтобы те вовремя приходили на работу. Карманные часы оставались предметом роскоши до середины девятнадцатого века. В то время производство часов включало в себя более сотни различных работ, начиная от вращения куска стали на резьбе для изготовления отдельных винтов размером с блоху и заканчивая нанесением надписей на корпуса часов.

Все изменилось, когда сын сапожника из Массачусетса, Аарон Деннисон, позаимствовал новый процесс производства оружия, в котором использовались стандартизированные, взаимозаменяемые детали, и применил те же методы в часовом деле. Часы Деннисона «Wm. Ellery», названные в честь Уильяма Эллери, одного из подписантов Декларации независимости, превратили предмет роскоши в обязательный гаджет. В 1850 году средние карманные часы стоили 40 долларов; к 1878 году часы Деннисона стоили всего 3,50 доллара.

Сколько у вас времени?

Благодаря Деннисону часы появились во многих карманах, но все они показывали разное время. В Соединенных Штатах каждый город и пригород синхронизировал часы с положением солнца. Если вы перемещались на запад или восток хотя бы на несколько километров, изменение положения солнца показывало на солнечных часах другое время. Вы могли стоять в одном городе в 6:00 вечера, а всего через три города правильное время было 6:05. Да, время демократизировали, но пока ещё не стандартизировали.

Портрет часовщика, примерно 1860 год. Во время Гражданской войны было продано более 160000 карманных часов Аарона Деннисона. Даже Авраам Линкольн носил часы «Wm. Ellery».

Самое странное, что никто не замечал этой разницы. Вы не могли напрямую поговорить с кем-то из соседних городов, а дорога туда занимала час или два по разбитым тропам.

Как только люди и информация стали перемещаться быстрее, разница во времени вылилась в огромную проблему. Телеграф и железные дороги выявили скрытую нечёткость нестандартизированного времени точно так же, как столетиями ранее изобретение печатного станка выявило необходимость в очках.

Поезда, движущиеся на восток или на запад, играют со временем злую шутку. При движении на запад кажется, что время идёт медленнее, потому что вы успеваете за движущимся по небу солнцем. Путешествие на восток имеет противоположный эффект. Каждый час, проведённый в поезде, требовал корректировки часов на несколько минут в зависимости от скорости движения поезда. Также необходимо учитывать, что каждая железная дорога работает по своим собственным часам. В XIX веке для того, чтобы отправиться в путешествие, требовалось произвести внушительные подсчёты.

Эту проблему британцы решили в 1840-х годах, стандартизировав страну по гринвичскому времени (Гринвич, Англия, расположен на начальном меридиане, где долгота равна нулю градусов). Железнодорожные часы были синхронизированы по телеграфу. Но Соединенные Штаты слишком расширились, чтобы работать по одним часам, особенно после открытия трансконтинентальной железной дороги в 1869 году. С восемью тысячами городов по всей стране, в каждом из которых были свои часы, и более чем сотней тысяч миль железнодорожных путей, соединяющих их, необходимость в какой-то стандартизированной системе была непреодолимой.

В начале 1880-х годов за дело взялся железнодорожный инженер по имени Уильям Ф. Аллен. Аллен был редактором справочника по расписанию движения поездов, поэтому он не понаслышке знал, насколько раздражала существовавшая система времени. На железнодорожном съезде в Сент-Луисе в 1883 году Аллен представил карту, на которой пятьдесят различных железнодорожных расписаний были перенесены в четыре часовых пояса: Восточный, Центральный, Горный и Тихоокеанский. Аллен разработал карту таким образом, чтобы разделение между часовыми поясами проходило зигзагообразно, в соответствии с точками соединения основных железнодорожных линий, а не прямо по продольным линиям.

Железнодорожное начальство не сомневалось в его плане, поэтому дало Аллену девять месяцев на воплощение его идеи в жизнь. Он начал энергичную и в конечном итоге успешную кампанию по написанию писем и выкручиванию рук, чтобы привлечь политиков и других чиновников. Так 18 ноября 1883 года в США наступил «день двух полудней». Восточное время Аллена отставало от местного времени в Нью-Йорке ровно на четыре минуты. Поэтому в тот необычный ноябрьский день церковные колокола на Манхэттене звонили в старый нью-йоркский полдень, а через четыре минуты звучал перезвон второго полудня по восточному времени (EST). Второй полдень передавался по телеграфу на всю страну, что позволило железнодорожным линиям и городским площадям вплоть до Тихого океана синхронизировать часы в соответствии со своими часовыми поясами.

В следующем году среднее время по Гринвичу стало международным, и тогда весь земной шар разделился на часовые пояса. Мировая торговля, путешествия и связь значительно улучшились, когда люди смогли синхронизировать часы. Следующая революция во времени будет связана с ещё более точной синхронизацией устройств.

Хорошие вибрации

В 1880-х годах французские учёные Пьер и Жак Кюри обнаружили нечто интересное в кристаллах, таких как кварц: если приложить достаточное давление, то можно заставить их вибрировать, особенно если воздействовать на них переменным током. Что ещё более важно, кристалл кварца колебался с постоянной частотой 32768 раз в секунду – регулярное движение, как у качающейся лампы Галилея. Так же, как и наблюдения Галилея привели к появлению маятника, открытия братьев Кюри в области так называемого пьезоэлектричества привели к появлению нового вида часов.

В 1928 году У. А. Маррисон и Дж. В. Хортон из Bell Labs создали первые кварцевые часы, используя регулярные колебания кристалла. Эти кварцевые часы теряли или набирали всего тысячную долю секунды в день. По сравнению с маятниковыми часами, они были гораздо менее уязвимы к изменениям температуры и влажности, не говоря уже о движении.

Кварцевые часы стали основными хронометрами в науке и промышленности. Начиная с 1930-х годов, стандартное время в США отсчитывалось кварцевыми часами. К 1970-м годам наручные часы на основе кварца стали доступны на массовом рынке. Сегодня практически все бытовые приборы, имеющие часы, – компьютеры, сотовые телефоны, планшеты, микроволновые печи, будильники, наручные часы, автомобильные часы, – работают на кварцевом пьезоэлектричестве.

Кроме того, кварцевое время сделало возможным то, что на первый взгляд не имеет никакого отношения ко времени: вычисления. Компьютерные микропроцессоры выполняют миллиарды вычислений в секунду, одновременно перетасовывая информацию. Все эти операции координируются главными часами, которые сейчас почти без исключения сделаны из кварца. Тот факт, что существуют компьютеры для выполнения домашней работы или просмотра видео, объясняется не только новаторами вроде Стива Джобса и Билла Гейтса; наши компьютеры также зависят от многовековых инноваций часовщиков.

Вне астрономического времени

Как только мы начали измерять дни с помощью кварцевых часов, мы обнаружили, что продолжительность дня не так и надёжна, как мы думали. Дни укорачивались или удлинялись ввиду приливов и отливов на поверхности планеты, ветра, дующего над горными хребтами, или внутреннего движения расплавленного ядра Земли. Если мы хотели точно определить время, мы не могли полагаться на вращение Земли. Нам нужен был лучший хронометр.

Открытие атома в начале двадцатого века, которое возглавили такие ученые, как Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, привело к появлению впечатляющих и смертоносных инноваций в области энергетики и оружия, включая атомные электростанции и водородные бомбы. Атомные исследования также привели к менее известному, но столь же важному открытию. Бор заметил, что электроны, вращающиеся внутри атома цезия, движутся с поразительной регулярностью. Эти электроны отстукивали ритм, который был гораздо надёжнее, чем вращение Земли, и мог быть использован для измерения равных промежутков времени.

Первые атомные часы появились в середине 1950-х годов, и они сразу же установили новый стандарт: теперь мы могли измерять наносекунды, миллиардные доли секунды. Атомные часы в тысячу раз точнее кварцевых. Они могут измерять время с отклонением всего в одну секунду каждые пять миллиардов лет!

13 октября 1967 года Международная конференция по мерам и весам объявила, что основное время планеты будет измеряться в атомных секундах. День перестал быть временем, которое требуется Земле для совершения одного оборота. День стал равен 86400 атомным секундам, отсчитываемым 270 синхронизированными атомными часами по всему миру. Эти часы используют кварцевые механизмы и обнуляются каждый год, чтобы атомные и солнечные ритмы не слишком расходились.

Нильс Хенрик Давид Бор был датским физиком. Он внёс фундаментальный вклад в изучение культуры атома и квантовой теории, за что он получил Нобелевскую премию по физике в 1922 году.

Атомное время кардинально изменило повседневную жизнь. Международные авиаперевозки, телефонные сети и финансовые рынки – все они зависят от наносекундной точности. Каждый раз, когда вы смотрите на смартфон, чтобы определить своё месторасположение, вы обращаетесь к сети из двадцати четырёх атомных часов, расположенных на спутниках на низкой околоземной орбите. Эти спутники снова и снова посылают сигналы: Время 11:48:25.084738.. Время 11:48:25.084739… Поскольку спутники находятся в предсказуемых позициях, по-настоящему «умный» телефон может вычислить точное местоположение путём триангуляции между тремя различными метками времени. Эта система глобального позиционирования (GPS) – современная высокотехнологичная версия того, что делали морские навигаторы восемнадцатого века: сравнивали время.

Долгое, очень долгое время

История измерения времени, казалось бы, сводится к ускорению и делению дня на всё меньшие и меньшие отрезки. Однако измерение времени в атомную эпоху движется в прямо противоположном направлении: измерение в эонах, а не в микросекундах.

В 1890-х годах польско-французский учёный Мария Кюри предположила, что излучение – это не какая-то химическая реакция между молекулами, а нечто, присущее атому. Это открытие было настолько важным для развития физики, что впоследствии она стала первой женщиной, получившей Нобелевскую премию. Её исследования быстро привлекли внимание мужа, Пьера Кюри, который оставил свои собственные исследования кристаллов и сосредоточился на радиации. Вместе они обнаружили, что радиоактивные элементы распадаются с постоянной скоростью. Период полураспада углерода-14, например, составляет 5730 лет. Оставьте немного углерода-14 на пять тысяч лет, и вы обнаружите, что половина его исчезла.

Пьер Кюри и Мари Склодовска Кюри, 1903 г.

И снова наука открыла новый источник «равного времени», только эти часы не отсчитывали микросекунды колебаний кварца или наносекунды электронов цезия. Время распада радиоуглерода исчислялось столетиями или тысячелетиями, и эта скорость также могла быть использована в качестве «часов».

Большинство часов сосредоточены на измерении настоящего: сколько сейчас времени? Но радиоуглеродные часы – это всё о прошлом. Различные элементы распадаются с разной скоростью. Они подобны часам, тикающим в разных временных масштабах. Углерод-14 «тикает» каждые 5730 лет, а калий-40 – каждые 1,3 миллиарда лет. Углеродное датирование, как известно, является идеальными часами для «глубокого времени» человеческой истории, в то время как калий-40 измеряет геологическое время, историю самой планеты. Когда более десяти тысяч лет назад гомо сапиенс впервые пересёк Американский континент, не было историков, способных записать сказания об их путешествии. Однако история записана с помощью углерода в костях первобытных людей и древесного угля, который они оставляли на местах стоянок. Мы обладаем огромными знаниями о доисторических миграциях людей по всему земному шару во многом благодаря углеродному датированию. Без него далёкое прошлое человеческих миграций или геологических изменений было бы похоже на учебник истории, в котором все страницы беспорядочно перетасованы: изобилующий фактами, но лишённый хронологии и причинно-следственных связей.

Таков своеобразный парадокс времени в атомный век: мы живём во всё более короткие промежутки времени, управляемые часами, которые тикают с безукоризненной точностью. Мы подчинили наши естественные ритмы абстрактной временной сетке. И в то же время у нас есть способность воображать и записывать истории, которым тысячи или миллионы лет, прослеживать цепочки причин и следствий, охватывающие десятки поколений. Наши временные горизонты расширились в обоих направлениях – от микросекунды до тысячелетия. Полученные нами знания могут помочь нам решить некоторые из наиболее важных проблем 21 века.

Свет

Представьте, что некая инопланетная цивилизация наблюдает за Землёй в поисках признаков разумной жизни. В течение миллионов лет о нашем доме не было бы известно почти ничего. И только столетие назад внезапно стали бы появляться важные изменения: ночью поверхность планеты светилась бы огнями уличных фонарей городов, сначала в Соединенных Штатах и Европе, а затем неуклонно распространяясь по всей Земле. Если смотреть из космоса, то можно сказать, что появление искусственного света стало самым значимым изменением во внешнем виде планеты за последние 65 миллионов лет.

Искусственный свет изменил то, как мы живём, как работаем и даже спим. Он вдохновил людей на инновации, влияющие на все аспекты жизни, от производства и архитектуры до товаров для дома и развлечений. Он помог создать глобальные сети связи и лежит в основе разработок в области производства энергии. Но, как и положено ярким идеям, искусственный свет разгорался медленно.

Свет свечи не всегда был романтичным

Более ста тысяч лет назад люди изобрели свечу, которая впервые обеспечила искусственный свет. Хотя некоторые древние культуры и использовали масляные лампы, на протяжении тысяч и тысяч лет скромная свеча защищала от темноты своим недолговечным и зловонным свечением. Свечи, сделанные из пчелиного воска, высоко ценились, но были слишком дорогими.

Свечи из пчелиного воска.

Простые же люди обходились сальными свечами, где сжигался животный жир. Огонь производил искры света, а также густой дым и сильный, неприятный запах. Во многих семьях сальные свечи изготавливались в домашних условиях. Вы нагревали, перемешивали и обезжиривали чаны с коровьим или овечьим жиром и многократно обмакивали в вонючую смесь сплетенные фитили или использовали комбинацию фитилей и формочек. Сало, или жир, накапливалось вокруг фитиля, а затем застывало. Изготовление свечей могло продолжаться беспрерывно, поскольку в среднем колониальная семья в Америке использовала около четырёхсот свечей в год.

Представьте себя фермером из Новой Англии среди суровой зимы 1700-х годов. Солнце садится в час ночи, и вам грозит многочасовая темнота. Это кромешная тьма: нет ни фонарей, ни ламп, ни лампочек, ни флуоресцентных ламп – даже керосиновые лампы ещё не изобрели. Есть только мерцающий свет камина и дымное горение сальной свечи.

Вероятно, спать вам захочется чуть раньше обычного.

Учёные считают, что до появления искусственного освещения режим сна у людей кардинально отличался от нашего. С наступлением темноты они погружались в «первый сон» и просыпались где-то через четыре часа, чтобы перекусить, облегчиться, заняться сексом или поболтать у костра. Затем они возвращались в постель на четыре часа «второго сна». Мерцающий свет свечи не был достаточно сильным, чтобы превратить наш сон из двух стадий в одну. Для столь значительных изменений требовался постоянный яркий свет светильников девятнадцатого века. И источник такого света был обнаружен в самом неприятном месте: в черепе пятидесятитонного морского млекопитающего.

Фонтан… и огонь!

Легенда гласит, что примерно в 1712 году сильный шторм у берегов острова Нантакет в штате Массачусетс унёс капитана судна по фамилии Хасси (его имя утеряно для истории) и его корабль далеко в море. В глубоких водах Северной Атлантики он встретил невиданный ранее вид китов, гигантского левиафана морских глубин – кашалота.

Большинство считает, что Хасси подстрелил зверя гарпуном. А когда огромное млекопитающее вскрыли, китобои обнаружили полость внутри массивной головы существа. Она была заполнена белым маслянистым веществом, напоминающим сперму, или сперматозоиды. Этот китовый жир стали называть «спермацетом».

Учёные до сих пор не до конца уверены, почему кашалоты выделяют спермацет. Одни считают, что киты используют жидкость для плавучести, другие полагают, что она помогает эхолокационной системе млекопитающих. Как бы то ни было, но речь идёт о большом количестве спермацета: взрослый кашалот вмещает в своём черепе до пятисот галлонов. И жители Новой Англии вскоре придумали, что с ним делать.

Они выяснили, что свечи из спермацета дают гораздо более сильный, белый свет, чем сальные свечи, и не так коптят. Ко второй половине XVIII века свечи из спермацета стали самым ценным видом искусственного освещения в Америке и Европе.

Свечной бизнес стал настолько прибыльным, что группа производителей создала организацию под названием «Объединённая компания производителей свечей из спермацета» (United Company of Spermaceti Chandlers). Этот «Спермацетный трест», как его называли, не допускал конкурентов в бизнес и заставлял китобоев сдерживать цены. Другими словами, организация являлась одной из первых в истории фиксирующей цены монополией.

Остров Нантакет в штате Массачусетс, наши дни.

Китобойный промысел был опасным и отвратительным делом, особенно когда речь шла о добыче спермацета. Моряки вырезали отверстие в верхней части головы пойманного кашалота. Зачастую они опускали в полость над мозгом кита самого маленького человека на борту, иногда ребёнка, чтобы начать выкачивать спермацет. В конце концов всё больше людей забирались в гигантскую голову и проводили дни внутри вонючей, гниющей туши, таская вёдра с ценным маслом. В голове не укладывается мысль, что если ваш прапрадедушка хотел почитать вечером книгу, двенадцатилетнему подростку приходилось целый час ползать в черепе кита!

Охота на кашалотов в Южных морях, гравюра XIX века, Морской музей реки Колумбия, Астория, Орегон.

Всего за столетие было уничтожено около 300000 кашалотов (считается, что в настоящее время популяция кашалотов составляет от 200000 до 1,5 миллионов, хотя точную оценку получить практически невозможно). Вся популяция могла бы погибнуть, если бы мы не нашли новый источник топлива для искусственного света. На этот раз он оказался в земле.

Скажите «сыр»!

Ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и газ, образуются в земле из древних останков некогда живых организмов. Первое коммерческое использование ископаемых видов топлива было связано с искусственным освещением. В середине XIX века были изобретены новые керосиновые и газовые лампы, которые горели в двадцать раз ярче любой свечи. Их яркость способствовала многим изменениям, в том числе взрыву журнальных и газетных публикаций во второй половине девятнадцатого века. Теперь, когда люди могли видеть в вечерние часы, им хотелось больше материалов для чтения. И один человек, в частности Якоб Риис, хотел, чтобы люди знали о том, что происходит в самых тёмных уголках жизни. Инновации в области искусственного освещения помогли ему привлечь внимание публики.

В 1830-х годах фотографы при съёмке всё ещё зависели от естественного солнечного света. Это ограничивало их возможности снимать в темноте, в помещении, в любое время или в любом месте с недостаточным естественным освещением. Различные фотографы экспериментировали с горючими химикатами и материалами, чтобы создать искусственное освещение, которое расширило бы возможности фотографии. В 1880-х годах двое немецких учёных, Адольф Мите и Йоханнес Гейдике, смешали мелкий магниевый порошок с хлоратом калия. Когда их смесь взрывалась, она излучала белый свет, что позволяло делать фотографии в условиях недостаточной освещённости. Они назвали эту смесь Blitzlicht – «свет вспышки».

Три вида керосиновых ламп.

В октябре 1887 года одна из нью-йоркских газет напечатала четырёхстрочную заметку о Блицлихте. Её заметил Якоб Риис, молодой датский иммигрант, полицейский репортёр и фотограф-любитель. Риис уже давно думал о необходимости разоблачения убогости жизни в домах XIX века. Он много лет исследовал манхэттенские трущобы, но его журналистские отчёты об ужасающих условиях, которые он там видел, не смогли изменить общественное мнение. Так же как и исчерпывающие обзоры с названиями вроде «Отчёт Совета по гигиене и общественному здоровью», Риис подозревал, что проблема, связанная с борьбой с городской бедностью, заключается в образе мыслей. Американцы, особенно большинство голосующих, были слишком далеки от убожества и страданий, чтобы реально представить себе мир, а уж тем более требовать перемен. Они просто не понимали такую картину жизни – и именно это хотел дать им Якоб Риис.

Городские многоэтажки были печально известны отсутствием свежего воздуха и света, даже непрямых солнечных лучей. И это было большим камнем преткновения для фотографии Рииса. Возможно, именно здесь Блицлихт смог пролить свет во тьму.

Риис собрал команду фотографов-любителей (и несколько любопытных полицейских) и отправился ночью в недра города, буквально вооружённый «Блицлихтом» (для получения вспышки ему нужно было выпустить патрон из револьвера). Жители трущоб с тревогой отнеслись к такой вечеринке со стрельбой. Как позже писал Риис: «Зрелище было не самым приятным: незнакомые мужчины вторгались в дом в полночь, вооружённые большими пистолетами, из которых они безрассудно стреляли. Какими бы сладкими ни были наши речи, жильцы бросались через окна и бежали по лестницам наутёк».

Якоб Риис, примерно 1900 год.

Удручающие снимки нищенской жизни в доходных домах, которые появились в результате экспедиций Рииса, изменили историю. Используя новую технику печати, он опубликовал свои фотографии в книге «Как живёт другая половина» (1890). Эта книга стала настоящим бестселлером. Риис путешествовал по Соединенным Штатам со своей историей, а его фотографии проецировались со стеклянных слайдов на стену или экран. Такая просветительская работа вызвала огромный сдвиг в общественном мнении. Его фотографии вызвали поддержку закона штата Нью-Йорк о доходных домах от 1901 года, который ликвидировал многие из ужасающих условий жизни, задокументированных Риисом. Его крестовый поход вдохновил новую традицию журналистских расследований, которые в конечном итоге улучшили условия труда и на фабриках.

История фотографии напоминает нам, что идеи рождаются благодаря сотрудничеству. И как только они выходят в мир, эти мысли приводят в движение долговременные изменения, которые редко связаны с одной дисциплиной. Эксперименты со вспышкой изменили жизнь миллионов горожан в следующем столетии.

Лампочка выключается… и включается

Пока Риис фотографировал, другие мыслители и изобретатели искали способы привнести в мир искусственный свет. Самым выдающимся событием между временами керосиновых ламп и сегодняшними хорошо освещёнными зданиями и домами, безусловно, стало создание электрической лампочки.

Лампочка стала синонимом гениальности или «Эврики!». Но на самом деле в истории лампочки не было ни одного момента внезапного прозрения. Но зато появился знаменитый главный герой: Томас Эдисон.

Тридцатиоднолетний Эдисон уже изобрёл фонограф, когда в 1878 году он взял отпуск на несколько месяцев, чтобы отправиться в путешествие по американскому Западу – региону, где ночью было значительно темнее, чем на освещённых газом улицах Нью-Йорка и Нью-Джерси. В августе, через два дня после возвращения в свою лабораторию в Менло-Парке, штат Нью-Джерси, Эдисон нарисовал в блокноте три диаграммы и озаглавил их: «Электрический свет». В 1879 году он подал заявку на патент «электрической лампы», которая обладала всеми основными характеристиками известной нам сегодня лампочки.

Молодой волшебник из Менло-Парка стал частью целой группы людей, изобретавших в течение восьмидесяти лет лампу накаливания. В 1802 году британский химик Хамфри Дэви присоединил лампу с платиновыми спиралями к первой электрической батарее, заставив её ярко гореть в течение нескольких минут. К 1840-м годам десятки отдельных изобретателей работали над вариациями лампочки. С тех пор по 1879 год учёные из Америки, Великобритании, Бельгии, Франции и России экспериментировали с такими элементами, как углерод, платина, асбест и иридий. По крайней мере половина из этих людей уже пришли к основной формуле лампочки, к которой в конечном итоге пришёл Эдисон: подвешивая углеродную нить в вакууме, можно предотвратить окисление и не дать нити слишком быстро перегореть.

Томас Эдисон и его фонограф, приблизительно 1878 год. Эдисон сказал: «Гений – это один процент вдохновения и девяносто девять процентов пота».

Так почему же Эдисону достались все лавры?

Одна из причин – самореклама. Эдисон был мастером маркетинга и рекламы. У него были очень тесные отношения с прессой. Он также слыл мастером того, что сегодня мы величаем «призрачным продуктом»: он анонсировал несуществующие продукты, чтобы отпугнуть конкурентов. Всего через несколько месяцев после того, как в 1878 году Эдисон начал работу над электрическим светом, он заявил репортёрам из Нью-Йорка, что находился на пороге запуска национальной системы освещения. Он не добавил, что электрические лампы в его лаборатории светились всего пять минут.

Эдисон пригласил прессу в свою лабораторию в Менло-Парке, чтобы продемонстрировать революционную лампочку. Он приводил репортёров по одному, щёлкал выключатель и давал каждому насладиться светом три или четыре минуты – ровно столько, сколько выдерживала лампочка. Далее он выпроваживал гостя из комнаты. Когда Эдисона спросили, как долго прослужат лампочки, он спокойно ответил: «Почти вечно».

Своё обещание он выполнил только в 1882 году – по крайней мере, создал лампочку, которая превосходила все остальные. В том же году он щёлкнул клавишу выключателя на новой электростанции на Перл-стрит и обеспечил электрическим светом целый район Нижнего Манхэттена. К этому времени несколько других фирм уже продавали собственные модели электрических ламп накаливания. Британский изобретатель Джозеф Свон начал освещать дома и театры годом ранее, в 1881 году. Эдисон стал частью цепочки, но самым ярким её звеном.

Ключевым ингредиентом успеха Эдисона послужила команда, которую он собрал в лаборатории в Менло-Парке. В эту группу входили механик, машинист, математик/физик и ещё около дюжины чертёжников, химиков и слесарей. Поскольку лампочка Эдисона была не столько единым изобретением, сколько совокупностью небольших, но гениальных усовершенствований, разнообразие команды оказалось существенным преимуществом для Эдисона. Менло-Парк стал первой в мире лабораторией исследований и разработок. Он даже платил своим сотрудникам акциями, а не только наличными, что является системой, широко используемой в современной технологической индустрии. Эдисон не просто изобрёл технологию; он изобрёл целую систему, доминирующую в промышленности двадцатого века.

Лампа Эдисона, 1978 год, Детройт.

Лас-Вегас и неоновое освещение. Когда неоновый газ выделяется и заряжается электрическим током, он начинает светиться. В начале 1920-х годов Том Янг, предприимчивый изготовитель вывесок, понял, что он может поместить неон в гнущиеся стеклянные трубки для создания впечатляющих вывесок. Его идея и компания обрели популярность, особенно в Лас-Вегасе.

Лампочки и электрическое освещение изменили буквально всё. Фабрики смогли работать двадцать четыре часа в сутки, что позволило увеличить количество рабочих смен и повысить производительность труда. Преступность снизилась благодаря электрическим фонарям. Освещение преобразило спорт и сферу развлечений, а неоновые лампы украсили вывески. Частные дома освещались одним щелчком выключателя, что в конечном итоге открыло двери для других электроприборов. Холодильник, стиральная машина, пылесос, миксер – эти приборы сократили время, которое домохозяйки тратили на работу по дому, что позволило многим женщинам выйти на рынок труда.

Новые технологии открывают новые возможности, и мы безустанно их исследуем.

Сканируйте штрих-код!

Если вы когда-нибудь читали комиксы о супергероях или смотрели научно-фантастические фильмы, вы наверняка видели, как злодея или инопланетянина поражает луч света. Лазерное оружие – луч смерти, световой меч или тепловой луч – уже более века является стандартным элементом научной фантастики.

Настоящие лазерные лучи появились только в конце 1950-х годов, а в повседневную жизнь они вошли лишь в 1970-х. Когда лазер наконец-то появился, его первое массовое применение заключалось отнюдь не в качестве мощного оружия, а для того, чего авторы фантастики и представить себе не могли: сканирования штрих-кодов.

Лазер – это один, невероятно концентрированный луч света. Его не существует в природе; он создан с помощью человеческих технологий. Естественный или обычный электрический свет имеет несколько длин волн, или цветов, которые распространяются в разные стороны. Лазерный луч имеет лишь одну длину волны, и она распространяется в одном направлении. Как и лампочка, лазер не является творением одного изобретателя; он стал результатом работы в исследовательских лабораториях и самостоятельных попыток физика Гордона Гулда, который придумал слово «лазер» и запатентовал конструкцию одного из них.

Итак, лазеры – это очень интенсивные, узкие пучки света, которые можно использовать с невероятной точностью. Задержите эту мысль, и давайте вернёмся в 1940-е годы и посмотрим на другое изобретение: штрих-коды.

В конце 1940-х годов два аспиранта, Бернард Сильвер и Норман Вудленд, создали машиночитаемый код для идентификации товаров и цен. Первый штрих-код выглядел как «яблочко» на мишени и для его прочтения требовалась лампочка в пятьсот ватт – почти в десять раз ярче, чем любая другая. Однако изобретение лазера сделало возможным использование небольших ручных сканеров. Лучевой пистолет из фантастики превратился в оружие розничной торговли в реальной жизни.

QR-код, векторная иллюстрация.

Технология штрих-кодов распространялась медленно: в 1978 году сканеры имелись только в одном проценте магазинов. Однако сканирование позволило магазинам получать информацию не только о ценах, но и о продажах, наличии товара, пополнении запасов и клиентской базе. Имея более точную информацию о товарах и продажах, розничные компании смогли более взвешенно подходить к выбору количества сотрудников и необходимых закупок. Сети и супермаркеты превратились в огромные магазины и распространились по всему миру. В современном мире штрих-коды используются не только на кассах. QR-код (Quick Response) – тип штрих-кода, изобретённый в 1994 году в Японии, – представляет собой чёрные квадраты, расположенные в виде узора на белой сетке, который может быть «прочитан» смартфоном или камерой. QR-коды широко используются в рекламе и продвижении товаров, онлайн-покупках, банковских услугах и путешествиях. Они появляются на всём – от рекламных щитов до визитных карточек и футболок.

Лазерная точность

Лазерные лучи, впервые нашедшие практическое применение в сканировании штрих-кодов, сегодня используются практически во всех сферах современной жизни: хирургия и медицинские процедуры, производство, сверление и сварка, музыка и кино, глобальные коммуникации. Лазеры даже становятся ядерными.

Учёные из Национального научного центра Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Северной Калифорнии (NIF) построили самую большую в мире лазерную систему с самой высокой энергией. Их цель – использовать лазеры для создания нового источника энергии на основе ядерного синтеза, процесса, который естественным образом происходит в плотном ядре нашего Солнца и других звёзд.

Импульс маломощного лазерного излучения посылается по оптоволоконным кабелям, после чего расщепляется на 192 отдельных луча; их мощность усиливается в миллион миллиардов раз, достигая ста тысяч гигаватт. Все 192 луча одновременно направлены на крошечную каплю водорода. Лазеры должны быть расположены с умопомрачительной точностью: это как если бы вы были питчером на бейсбольном стадионе в Сан-Франциско и пытались бы выбить мяч, летящий со стадиона в Лос-Анджелесе… на расстоянии 350 миль.

Как только лазерные лучи попадают на каплю, водород выделяет энергию. Много энергии – как в ядерном синтезе, сверхгорячем, сверхплотном процессе в звёздах, соединяющем атомы водорода и высвобождающем ошеломляющее количество энергии. В тот момент, когда лазеры сжимают водородную мишень, топливная гранула является самым горячим местом в Солнечной системе – даже горячее центра Солнца.

В 2013 году NIF объявил, что во время нескольких выстрелов устройство впервые сгенерировало чистую положительную энергию: процесс создал немного больше энергии, чем израсходовали лазеры. Однако не все учёные согласились с этими выводами, и к 2016 году возникли серьёзные споры о том, сможет ли NIF когда-либо достичь своей цели – термоядерного синтеза с помощью лазерного зажигания. Министерство энергетики США осуществляет надзор за NIF и установило крайний срок до 2020 года. Так они смогут определить, следует ли агентству продолжать эксперименты по термоядерному синтезу или лучше переориентировать ресурсы и усилия NIF. Лазеры, однако, остаются важными исследовательскими инструментами.

Некоторые люди могут посчитать, что NIF – это дорогое, прославленное лазерное шоу, которое никогда не сможет производить больше энергии, чем получает. Двести лет назад отправиться в трёхлетнее плавание посреди Тихого океана в поисках восьмидесятифутовых кашалотов могло показаться таким же безумием. Однако каким-то образом эти поиски в течение целого столетия разжигали наш аппетит к свету. Может быть, провидцы из NIF – или любая другая команда – в конечном итоге сделают то же самое. Так или иначе, мы всё ещё гонимся за новым светом.

Заключение

Я надеюсь, что истории из этой книги помогли вам взглянуть на окружающий мир свежим взглядом. В следующий раз, когда вы посмотрите в стеклянную витрину, или щёлкнете клавишу выключателя, или посмотрите на часы, чтобы узнать, который час, остановитесь на секунду и вспомните обо всех идеях и человеческом сотрудничестве. Именно эти люди сделали чудесные изобретения настолько обыденными, что мы уже даже не думаем о них как о чудесах. И я надеюсь, что мысли об этом вдохновят вас пойти по стопам новаторов, с которыми вы столкнулись. Конечно, мы живём в век технологического прогресса, но это не значит, что мы решили все проблемы. Мы всегда будем открывать для себя новые вещи.

Самые важные инновации – по крайней мере, в наше время – появляются в виде кластера одновременных открытий. Мышление и технологии объединяются, чтобы сделать идею реальностью – скажем, искусственное охлаждение или лампочку. И тогда по всему миру вдруг появляются люди, работающие над этой проблемой и, как правило, подходящие к ней с одними и теми же фундаментальными предположениями. Однако время от времени какой-то человек или группа людей совершают скачок, который кажется почти путешествием во времени. Но как им это удается? Что позволяет им видеть за гранью, когда их современники не могут этого сделать? Обычное объяснение – универсальная категория «гения», великого интеллектуального дара. И всё же я подозреваю, что не меньшую роль играет среда, в которой развиваются идеи, а также сеть интересов и влияний, формирующих его или её мышление.

Если и есть что-то общее между изобретателями и первооткрывателями, так это то, что они работали на периферии областей или на пересечении совершенно разных дисциплин. Работа в рамках установленной области одновременно расширяет и ограничивает возможности. Останетесь в границах своей дисциплины – вам будет легче добиваться постепенных успехов. (В этом, конечно, нет ничего плохого. Прогресс зависит от постепенных улучшений). Границы, однако, могут стать и шорами, не позволяющими увидеть большую идею, которая становится видна только тогда, когда вы их пересекаете. Иногда границы являются буквальными, географическими: Фредерик Тюдор, путешествующий на Карибы и мечтающий о льде в тропиках, или Кларенс Бердсай, занимающийся подлёдным ловом с инуитами. Иногда границы концептуальны: Ада Лавлейс представляет, что однажды вычислительную машину смогут использовать для создания музыки.

Стив Джобс, великий новатор нашего времени, говорил о творческой силе, которую даёт случайное знакомство с новым опытом: как, например, присутствие на уроке каллиграфии в конечном итоге сформировало графический интерфейс Macintosh; как вынужденное увольнение из Apple в возрасте тридцати лет позволило ему запустить Pixar в бизнес анимационных фильмов и создать компьютер NeXT.

Длинная история инноваций показывает, что человек не желает попадать в ловушку общепринятых идей. Человеку нужно иметь твёрдое намерение придерживаться медленного напора в течение длительного периода времени. Бросайте вызов идеям и исследуйте неизведанные территории. Заводите новые связи, а не замыкайтесь на одной и той же рутине. Не бойтесь отправиться в новую область, даже если поначалу вы окажетесь дезориентированы. Если вы хотите немного улучшить мир, вам нужны сосредоточенность и решимость; но если вы хотите совершить блестящий рывок вперёд – что ж, в этом случае вам придётся немного поплутать.

Благодарности

Одно из преимуществ работы, связанной с созданием вещей, – в моём случае, книг и телевизионных шоу, – заключается в том, что вы иногда натыкаетесь на удивительную аудиторию. Когда мы создавали телевизионную версию «Как мы до этого додумались» для PBS и BBC, мы сознательно думали о том, чтобы привлечь к нашему шоу молодую аудиторию. Однако наше понятие «молодости» было сформировано обычной аудиторией документальных исторических фильмов – в основном, это все, кто не достиг пенсионного возраста.

Но затем произошло нечто удивительное. В течение нескольких недель и месяцев после выхода шоу в эфир я начал получать от семей (а затем и от школ) отзывы. Детям понравились наши выпуски! Мы начали производство в надежде найти путь к зрителям поколения X, но оказалось, что мы сделали шоу, которое подходит и для десятилетней аудитории. Вот почему я был несказанно рад, когда Кен Райт из издательства Penguin предложил идею адаптации «Как мы до этого додумались» для юной аудитории. Дети, тяготящие к телевизионной версии, получали книгу, которую могли назвать своей.

У меня не было опыта написания книг для юной аудитории, поэтому, к счастью, Кен привлёк талантливую Шейлу Кинэн к работе над адаптацией книги для взрослых. Кэтрин Фрэнк мастерски справилась со сложной редакционной работой, а Джим Гувер привнёс в книгу замечательный дизайн, повторяющий визуальную атмосферу оригинального шоу. Я также благодарен Райану Салливану, Джанет Паскаль и остальным членам команды за их вклад в проект, и я надеюсь, что в ближайшее время мы сможем снова собрать аудиторию для новой книги.

Я обязан поблагодарить талантливых людей, стоящих за оригинальным сериалом и книгой для взрослых, начиная с моего партнёра и продюсера Джейн Рот и большой семьи Nutopia: Питер Лаверинг, Фил Крейг, Диен Петтерль, Джулиан Джонс, Пол Олдинг, Ник Стейси, Джемила Твинч, Саймон Уиллгосс, Роуэн Гринуэй, Роберт МакЭндрю, Мириам Ривз, Джек Чепмен, Джемма Хаген, Хелена Тэйт, Дженни Вульф и Кирсти Уркхарт. В PBS/CPB/OPB за исключительную поддержку я благодарен Бет Хопп, Биллу Гарднеру, Дэйву Дэвису и Дженнифер Лоусон, а также Мартину Дэвидсону из BBC. Что касается издательской деятельности, то особую благодарность я выражаю моим друзьям из Riverhead. Джеффри Клоске, Кортни Янг, Кэти Фриман, а также моя соратница и агент Лидия Уиллс – спасибо!

Наконец, я благодарю за поддержку и товарищество свою жену, Алексу Робинсон, и наших трёх парней: Клэя, Роуэна и Дина. Особая благодарность Дину, который, как оказалось, является заядлым читателем и однозначно входит в нашу целевую аудиторию. Он дал мне обширные замечания по черновой рукописи, которые значительно улучшили окончательный вариант. Я посвящаю книгу тебе!

Февраль, 2018 год.

Бруклин, Нью-Йорк

Список литературы

Bartky, I. R. «The Adoption of Standard Time», Technology and Culture 30, 1989.

Basile, Salvatore. «Cool: How Air Conditioning Changes Everything», Fordham, 2014.

Braiser, M. D. Secret Chambers: «The Inside Story of Cells and Complex Life», Oxford, 2012.

Burian, S. J., S. J. Nix, R. E. Pitt, and S. Rocky Durrans, «Urban Wastewater Management in the United States: Past, Present, and Future», Journal of Urban Technology 7, no. 3, 2000.

Cain, Louis P. «Raising and Watering a City: Ellis Sylvester Chesbrough and Chicago's First Sanitation System», Technology and Culture 13, no. 3 (1972): 353–372.

Chesbrough, E. S. «The Drainage and Sewerage of Chicago», paper read (explanatory and descriptive of maps and diagrams) at the annual meeting in Chicago, September 25, 1887.

Clorox Company, The. The Clorox Company: 100 Years, 1,000 Reasons. 2013.

Dolin, Eric Jay. Leviathan: The History of Whaling in America. Norton, 2007. [Kindle version]

Drake, Stillman. Galileo at Work: His Scienti c Biography. Dover, 1995. [Kindle version]

Dreyfus, John. The Invention of Spectacles and the Advent of Printing. Oxford University Press, 1998.

Ekirch, A. Roger. At Day's Close: A History of Nighttime. Phoenix, 2006.

Frost, Gary L. «Inventing Schemes and Strategies: The Making and Selling of the Fessenden Oscillator», Technology and Culture 42, no. 3, 2001.

Gladstone, John. «John Gorrie, the Visionary. The First Century of Air Conditioning», The Ashrae Journal, article 1 (1998).

Goetz, Thomas. The Remedy: Robert Koch, Arthur Conan Doyle, and the Quest to Cure Tuberculosis. Penguin, 2014. [Kindle version]

Hijiya, James A. Lee de Forest and the Fatherhood of Radio. Lehigh University Press, 1992.

Irwin, Emily. «The Spermaceti Candle and the American Whaling Industry», Historia 21 (2012).

Kreitzman, Leon, and Russell Foster. The Rhythms of Life: The Biological Clocks That Control the Daily Lives of Every Living Thing. Pro le Books, 2001.

Kurlansky, Mark. Birdseye: The Adventures of a Curious Man. Broadway Books, 2012.

Nightingale, Florence. Notes on Nursing. Harrison, 1879.

Marsalis, Wynton. «On Martin Luther King's Legacy». January 16, 2012. wyntonmarsalis.org/news/entry/ on-martin-luther-kings-legacy.

McGuire, Michael J. The Chlorine Revolution. American Water Works Association, 2013.

Mercer, David. The Telephone: The Life Story of a Technology. Greenwood, 2006.

Miller, Donald L. City of the Century: The Epic of Chicago and the Making of America.

Simon & Schuster, 1996.

Mumford, Lewis. Technics and Civilization. Rout-ledge, 1934.

Polsby, Nelson W. How Congress Evolves: Social Bases of Institutional Change. Oxford University Press, 2005

Priestley, Philip T. Aaron Lufkin Dennison – an Industrial Pioneer and His Legacy.

National Association of Watch & Clock Collectors, 2010.

"The Puzzle of Brueghels Paintings of Telescopes." MIT Technology Review, October 2, 2009. www.technologyreview.com/s/415552/the-puzzle-of-brueghels-paintings-of-telescopes/

Riis, Jacob A. How the Other Half Lives: Studies Among the Tenements of New York.

Dover, 1971. [Kindle version]

Senior, John E. Marie and Pierre Curie. Sutton Publishing, 1998.

Shachtman, Tom. Absolute Zero and the Conquest of Cold. Houghton Mifflin, 1999.

Sides, Hampton. Kingdom Of Ice. Doubleday, 2014.

Toole, Betty Alexandra. Ada, the Enchantress of Numbers: Poetical Science. Critical Connection, 2010.

Thompson, E. P. «Time, Work-Discipline and Industrial Capitalism», Past & Present 38, 1967.

Toso, Gianfranco. Murano Glass: A History of Glass. Arsenale, 1999.

Verita, Marco. «L'invenzione del cristallo muranese: Una veri ca analitica delle fonti Storiche», Rivista della Stazione Sperimental del Vetro 15, 1985.

Weightman, Gavin. The Frozen Water Trade: How Ice from New England Lakes Kept the World Cool. HarperCollins, 2003. [Kindle version]

Willach, Rolf. The Long Route to the Invention of the Telescope. American Philosophical Society, 2008.

Wright, Lawrence. Clean and Decent: The Fascinating History of the Bathroom and the Water Closet. Routledge & Kegan Paul, 1984.

Yochelson, Bonnie. Rediscovering Jacob Riis: The Reformer, His Journalism, and His Photographs. New Press, 2008.

Рекомендации

Книги:

Bridgman, Roger. 1,000 Inventions and Discoveries. DK/Smithsonian, 2014.

Ignotofsky, Rachel. Women in Science: 50 Fearless Pioneers Who Changed the World. Ten Speed Press, 2016. (Книга на русском языке: Рейчел Игнатовски, «Женщины в науке»).

Jones, Charlotte Foltz. Mistakes That Worked: The World's Familiar Inventions and How They Came to Be. Delacorte Books for Young Readers, 2016.

Macaulay, David. The Way Things Work Now. Houghton Mifflin Harcourt Books for Young Readers, 2016.

Онлайн ресурсы:

PBS: How We Got to Now www.pbs.org/how-we-got-to-now/home Смитсоновский национальный музей американской истории изобретений и инноваций invention.si.edu

TED Talks to Watch with Kids

www.ted.com/playlists/86/talks_to_watch_with_kids

Примечания

1

Причины их возникновения и роль Европы – это, безусловно, интересные вопросы, однако в книге я не пытаюсь дать на них ответы.

Content

Стивен Джонсон
Изобрели телеграф, затем айфон: гениальные идеи, изменившие мир

Введение

Стекло

Созданные из стекла

Ясный взгляд

Линзы и улучшение качества жизни

Внимание, целься, огонь!

Включите лазерный луч!

Я вижу, следовательно, я существую

Взгляд на вселенную

В окружении кремния

Холод

Тропический лёд

Замороженное мясо на вынос

Новый вид холода

Шоковая заморозка

Прохладная жизнь

Звук

Раскачаем пещеру!

Стенография звуковых волн

Меня слышно?

Невидимое становится слышимым

Кто звонит?

Телеграф + телефон = радио?

Джазовый прорыв

Меня слышно с задних рядов?

Глубокое «видение» звука

Внимание! Айсберг! Или шпионская подлодка! Или рыба!

Чистота

Смертельно опасная грязь

Поднимайте выше!

Подземный ход

Из крана пить запрещается!

Мойте руки!

Пиво против бактерий

Карты, микроскопы и ванна

Тсс! Это секрет!

Чистый, чище, чистейший

Время

Который час?

Назад и вперёд, назад и вперёд…

Подождите, а где мы находимся?

Маятник качается

Время жизни

Сколько у вас времени?

Хорошие вибрации

Вне астрономического времени

Долгое, очень долгое время

Свет

Свет свечи не всегда был романтичным

Фонтан… и огонь!

Скажите «сыр»!

Лампочка выключается… и включается

Сканируйте штрих-код!

Лазерная точность

Заключение

Благодарности

Список литературы

Рекомендации

Примечания