Два пути

Насколько бы фундаментальными ни были идеологические разногласия, разделяющие людей, часто случается так, что извилистые пути истории неожиданно снова сводят их вместе. В нашем случае причиной разлада явилось рабство – проблема, по поводу которой почти с самого начала стороны разделились бесповоротно и навсегда. Ну или так им, во всяком случае, казалось.

Обращение африканцев в рабство европейцами началось довольно буднично. Пленные негры-мусульмане, привезенные в Европу португальцами в XV веке, предложили выкупить свою свободу, посулив «возмещение» из числа своих же соплеменников. В 1444 году в португальский город Лагос прибыл первый рабовладельческий корабль с таким возмещением в количестве двухсот тридцати пяти человек на борту.

Эта практика вскоре стала общераспространенной, и, когда Христофор Колумб прибыл в Новый Свет, он практически сразу же приступил к порабощению местного населения. Двадцатью годами позже на островах Карибского бассейна уже трудились африканские рабы. Сахар, а затем и табак быстро стали предметами роскоши и всецело зависели от дешевого производства с использованием рабского труда. Хочешь легко и стремительно разбогатеть – становись рабовладельцем, эта формула исправно работала с 1500 по 1800 год. Спрос на черную рабочую силу рос астрономическими темпами, и вскоре самыми оборотистыми и успешными работорговцами стали англичане. Они организовали торговый треугольник, в котором черные рабы из Африки обменивались на сахар на островах Карибского моря и на табак в американских колониях.

Спрос на рабов по ту сторону Атлантики был практически ненасытным. В 1770 году из Ливерпуля в Северную и Центральную Америку отплыло сто девяносто два корабля с рабами. В 1800-м их число составило уже 1283. На Кубе в 1804 году прибыли достигали максимальных значений, невзирая на то, что рабовладельцы вынуждены были мириться с десятипроцентной «убылью груза» (эвфемизм, за которым стояли умершие во время плавания) из-за невообразимо тяжелых условий пребывания на кораблях. Учитывая прибыль в несколько сот процентов, эти потери рассматривались как приемлемый инвестиционный риск. В период с 1600 по 1807 год из Африки в Новый Свет были силой вывезены в общей сложности 12 420 000 африканцев. Наибольшее их количество попадало, во-первых, на английские сахарные и табачные плантации на Карибах и в Северной Америке соответственно, а во-вторых, в обширные португальские сахарные хозяйства Бразилии.

Аргументы против рабства выдвигались практически с момента его возникновения. Изначально большинство возражений имели экономические основания. Торговцы со странами Востока были недовольны необходимостью конкурировать с заниженными из-за рабского труда ценами на товары из Вест-Индии. Франция налагала запреты на импорт, чтобы защитить своих производителей сахарной свеклы. Экономист Адам Смит критиковал рабство с теоретических позиций – дескать, оно снижает стимулы для обычных рабочих. Утверждалось также, что отмена рабства снизила бы риск бунта в колониях. Британское казначейство одобряло рабство, поскольку налоги на сахар были для правительства легким источником дохода. Плантаторы с карибского острова Сент-Китс писали в палату лордов, что не смогут обрабатывать свои плантации без черных так же, как древние египтяне не могли делать кирпичи без своих рабов. Джон Кэлхун, сенатор американского Юга, утверждал, что рабство продвинуло представителей африканской расы до «столь цивилизованного, столь развитого состояния с физической, моральной и интеллектуальной точки зрения», что им нет конкурентов среди народов, живущих собственно в Африке. Кэлхун также придерживался распространенного в те времена представления о том, что рабство – это единственный способ поддерживать надлежащие взаимоотношения между расами.

Доставка рабов в Вест-Индию. В XVIII веке рабство стало яблоком раздора в обществе. Доходы от работорговли достигли своего максимума в 1804 году. На Кубе цена сильного раба достигала двадцати тысяч долларов (в переводе на современные деньги)

Тем не менее постепенно стала получать распространение и гуманистическая точка зрения, к концу XVIII века ее начали продвигать английские и американские квакеры. Для пропаганды аболиционизма использовались весьма драматические приемы. В 1738 году американский квакер Бенджамин Лэй прибыл на ежегодное собрание общины «Делавэр френдз» в плаще, который скрывал военный мундир и шпагу. С собой у него была выпотрошенная книга, по виду напоминавшая Библию, со спрятанным внутри свиным пузырем с каким-то красным соком. В момент страстной речи, обличающей рабство, он поднялся с места и прокричал: «О, вы, довольные хозяева негров, удерживающие братьев своих в рабстве… сбросьте свои плащи, как я… Всемогущий простит вас… если вы пронзите их сердца шпагой, как я – эту книгу!» Затем он картинно вынул шпагу и проткнул ею книгу, забрызгав соседей соком, который те в ужасе приняли за кровь.

Движение постепенно набирало силу. В судебном деле 1772 года адвокаты Грэнвилль Шарп и Уилл Уилберфорс отвоевали свободу рабу с карибских островов Джеймсу Сомерсетту. Решение главного судьи лорда Мансфилда по этому делу гласило, что по английскому закону никто не может быть рабом: «Как только нога раба ступит на английскую территорию, раб становится свободным». В 1774 году община «Инглиш сосайети оф френдз» постановила исключить из своего состава всех членов, вовлеченных в работорговлю. В 1776 году квакерам штата Пенсильвания надлежало распустить всех своих рабов или же покинуть общину. В 1787 году было образовано Английское аболиционистское общество. Одним из лидеров аболиционистского движения в Англии был квакер из Бирмингема по имени Сэмпсон Ллойд. На заре промышленной революции Ллойд занимался весьма выгодным бизнесом – производством булавок, иголок и гвоздей. В 1765 году он переключился на еще более популярный товар – деньги – и основал Ллойдз-банк.

Производство гвоздей было ключевой отраслью промышленности. Согласно технологии XVI века, из металла выковывались прутья, которые разогревали и проволакивали сквозь волочильный канал, чтобы сделать их тоньше. Затем прутья нарезали на куски, один конец делали плоским, а другой – заостряли ковкой. В 1728 году французский изобретатель придумал рифленый ролик для прессования прутьев. Самые тонкие прутья иногда наматывали на барабан. Как бы то ни было, изготовление гвоздей в XVIII веке (и сопутствующая отрасль – волочение проволоки) так и оставалось мелким локальным производством, и сколько было производителей, столько было и технологий.

Жизнь изготовителей гвоздей и проволоки круто изменилась с началом строительства моста через Ниагару. В 1831 году немецкий инженер из саксонского города Мюльхаузен иммигрировал в Америку и в Пенсильвании основал город Саксонбург (после того как ему было отказано в поселении на Юге из-за его взглядов на рабовладение). Потом он работал фермером, землемером на Пенсильванском канале и в конце концов железнодорожным инженером. Звали его Джон Реблинг, и он имел странное увлечение: он делал веревки из проволоки – тросы. Поскольку в Америке такие изделия не выпускал никто, нести идею в массы оказалось очень сложно. Ему не удалось заинтересовать своим изобретением фирму «Уошберн и компания» из города Вустер в Массачусетсе (мы вернемся к ней в нашем рассказе), и в 1848 году он перебрался в город Трентон в штате Нью-Джерси и открыл собственное дело.

Отработав технологию на нескольких небольших мостах в Пенсильвании и Делавэре, Реблинг получил контракт на строительство нового железнодорожного моста через Ниагару. Прямо на месте были сплетены 3640 проволок, и получился компактный равномерно натянутый трос. При помощи воздушного змея трос перебросили на противоположную сторону, и работа пошла. В итоге был построен первый в мире висячий мост длиной двести пятьдесят метров, достаточно прочный, чтобы выдержать вес поезда. Мост был открыт для движения 16 марта 1855 года.

Вскоре после успеха на Ниагаре технология витья тросов Реблинга стала стандартной для висячих мостов. В историю он вошел своим следующим проектом – Бруклинским мостом. В день открытия 28 мая 1883 года его сразу же окрестили восьмым чудом света. Он завершал транспортное объединение Соединенных Штатов от побережья до побережья. Все в этом сооружении было колоссальным. При длине 1825 метров он весил пять тысяч тонн и держался на 44-миллиметровых тросах, каждый из которых был 1091 метр в длину. С обеих сторон реки тросы крепились к пластинам ковкого чугуна, погребенным под гранитными опорами, каждая весом шестьдесят тысяч тонн и двадцать семь метров в высоту. На тросах было подвешено дорожное полотно 26-метровой ширины (на полтора метра шире Бродвея).

В середине XIX века только одно изобретение требовало столько проволоки, сколько затеи Реблинга, – телеграф215 – 30, 147, который пересекал практически всю страну. Проблема заключалась в том, что для телеграфа требовалась особая проволока однократного волочения – такая, которую не нужно сращивать через каждые двадцать метров, и при этом устойчивая к порезам от щипковых хватов, применявшихся на производстве. В 1860 году выход из положения нашел англичанин Джордж Бедсон. Он предложил защищать проволоку и укреплять ее погружением в ванну с расплавленным цинком. Эта технология называлась гальванизация216 – 184, и с ее помощью Бедсон мог превратить десятикилограммовую чушку в гальванизированный прут за пятнадцать секунд. В 1868 году фирма «Уошберн и компания» (та самая, что отказала Реблингу) привезла технологию Бедсона в Америку на фабрику непрерывной проволоки в Вустере, штат Массачусетс. Никто и не догадывался, что тем самым готовился фундамент для великого преображения американского Запада.

Шестью годами ранее по Закону о гомстедах217 – 298 предполагалось выделение ста шестидесяти акров общественной земли бесплатно каждому гражданину старше двадцати одного года, который обоснуется на ней и будет ее обрабатывать. По прошествии пяти лет владения земля переходила в постоянную собственность держателя. Тем не менее во многих районах Запада провозгласить это было проще, чем сделать, поскольку с 1862 года общественная земля использовалась скотоводами как бесплатные пастбища. А скотоводы не очень-то собирались уступать свои земли фермерам без боя (что и показали территориальные войны на Диком Западе). В конце концов благодаря гальванизированной проволоке Бедсона, а также усилиям фермера, торговца древесиной и заводчика скота победили землепашцы. Все трое жили в городке Де Кальб в штате Иллинойс, в девяноста трех километрах к западу от Чикаго. Именно в Де Кальбе в 1873 году на ярмарке они и увидели диковинную штуку, которую продавал местный фермер Генри Роуз. Она представляла собой установленную на ограде доску со вбитым в нее рядом гвоздей – с ее помощью изобретатель держал свою корову на безопасном расстоянии.

Фермер Джозеф Глидден, заводчик скота У. Л. Элвуд и торговец древесиной Джон Хейш модифицировали идею, и в 1874 году Глидден уже запатентовал окончательную версию. В их варианте изобретение представляло собой два витка скрученной гальванизированной проволоки, которые они купили в фирме «Уошберн и компания». На несущую проволоку с равными интервалами были намотаны «шпоры» из этой же самой проволоки. Изобретение назвали «колючая проволока». Она сделает США крупнейшим производителем зерна в мире, спасая посевы от нашествия скота.

Колючей проволокой фермеры могли огораживать свою землю, а особенно воду (которая служила причиной многих раздоров со скотоводами). Но и владельцам ранчо проволока принесла пользу. Она позволяла держать дорогой импортный скот отдельно от больных животных, а также строго контролировать размножение. Проволока стоила дорого, двести долларов за погонную милю, но зато она экономила трудозатраты и снижала потери скота. Кроме того, она избавляла от необходимости нанимать ковбоев.

Так или иначе, благодаря колючей проволоке к рубежу веков на открытых равнинах Небраски и Иллинойса, где раньше бродил скот, раскинулись бескрайние поля волнующейся кукурузы.

Для двух жестянщиков из Нью-Йорка, Меррелла и Соула, лучшего нельзя было и вообразить. Меррелл (у него были идеи) познакомился с Соулом (у него водились деньги) в овощном магазине, где Меррелл в то время работал. Скооперировавшись, они наладили процесс закатывания кукурузы в жестяные банки, что идеально подходило для быстро растущего продовольственного рынка в индустриальных городах восточного побережья.

В 1880-х годах на автоматизированной линии Меррелла и Соула кукурузу готовил аппарат Руба Гольдберга под названием «Меррелл ган кукер». Он состоял из варочной трубы, снабженной локомотивным бойлером, с одной ее стороны был огромный двигатель, который прогонял кукурузные зерна через трубу. Из другого конца трубы кукуруза падала в банки и автоматически запаковывалась. К 1890-м годам фабрика Меррелла и Соула в Читтенанго была крупнейшим консервным предприятием в северных штатах, выпускавшим сто пятьдесят тысяч банок в день.

Успехи с кукурузой вдохновили Меррелла и Соула на выпуск консервированного сухого молока и мясного фарша. А затем случилась беда – кукуруза стала чернеть. Через некоторое время после консервирования на зернах появлялись черные пятнышки. В 1909 году партнеры провели исследование, которое показало, что пятна появляются вследствие химических реакций, возникающих в процессе запаивания оловянных банок. Пытаясь решить проблему, производители сломали голову и перепробовали все, начиная от замены олова на сталь и заканчивая различными внутренними покрытиями – пергаментом, лаком, льняным маслом. В конце концов попробовали эмалирование, и это дало результат. Сначала его делали по технологии, изобретенной Бедсоном для гальванизирования проволоки, однако в 1930-х годах внедрили новый способ гальванического покрытия банок кадмием. Оказалось к тому же, что этот материал предохраняет от ржавчины всё – от деталей машин до поддонов холодильников. Кадмий был вдвойне привлекателен, поскольку его получение не требовало дополнительных затрат – он являлся побочным продуктом выплавки цинка. Затем, правда, выяснилось, что кадмий крайне токсичен, и его использование пришлось прекратить.

Однако сначала открыли еще одно свойство кадмия, которое станет жизненно важным для национальной безопасности и будет способствовать появлению самой противоречивой технологии современного мира. По иронии судьбы, это изобретение сведет в одной точке две разные последовательности событий, которые начались в завязке этой главы с разногласий по поводу рабовладения.

В XVIII веке аболиционистское движение пользовалось мощной поддержкой производителя проволоки и гвоздей – Ллойда. Рабовладельцы также нашли себе мощных союзников в лице производителей другого, не менее важного товара – сахара. Значение сахара в торговле было настолько велико, что после Англо-французской войны англичанами всерьез обсуждался вариант возвращения французам Канады в обмен на карибский остров Мартинику – там, в отличие от Канады, имелись плантации сахарного тростника. К 1800 году сладости составляли половину всего продуктового импорта Европы. Вплоть до 1830-х из сахара делали конфеты, сахарную пудру и засахаренные булочки. Затем появились леденцы – сладкие ромбики, приготовленные из сахара или патоки. Сахар также употребляли с кофе, чаем и горячим шоколадом (шоколад в плитках появится только в 1847 году). Для повседневных нужд сахар продавался в виде сахарных голов.

Сахарное производство дало жизнь новому напитку, мгновенно завоевавшему рынок. Получали его путем перегонки патоки. До XVII века о нем практически нет упоминаний в исторических источниках, но в начале XVIII века рост цен на зерно, которое использовалось для производства крепкого алкоголя, заставил искать более дешевую альтернативу. Напитком, который перевернул быт моряков, стал ром. Британский королевский флот даже сделал его официальной выпивкой на своих судах, и каждому матросу полагалась ежедневная порция. Если в 1698 году в Англию было ввезено только семьсот восемьдесят четыре литра рома, то к 1775-му ежегодный импорт составлял уже семь с половиной миллионов литров.

За период с 1660 по 1775 год потребление сахара в различных видах выросло в Англии в двадцать раз. В 1650-х сахар был редкостью, в 1750-х – роскошью, а в 1850-х – необходимостью. Росту популярности сахара способствовала и промышленная революция. В карманах рабочих появились деньги, и они тратили их на сладкий чай. Сахар добавлял в их питание калорий и скрашивал унылый и однообразный рацион.

Когда в 1807 году Великобритания и США в конце концов запретили работорговлю, в сахарной промышленности произошел резкий спад – импорт сахара из Вест-Индии сократился на половину. После того как рабский труд объявили вне закона, возникла потребность в трудосберегающем оборудовании, чтобы снизить производственные затраты и поддерживать низкие цены при высоких объемах производства. К счастью, в 1813 году англичанин Говард изобрел вакуумный выпарной аппарат, в котором жидкости кипели при температуре ниже своего обычного градуса кипения. Это означало, что для варки сахара требовалось меньше топлива и он с меньшей вероятностью пригорал после кристаллизации.

Исчерпывающим ответом на молитвы сахарных магнатов стало изобретение чернокожего выходца из Луизианы Норбера Рийё. В молодости Рийё был отправлен в Париж на учебу и получил специальность инженера-механика. Некоторое время он читал лекции в институте Эколь Централь, а в 1834 году вернулся в Новый Орлеан. Через девять лет он изобрел многокорпусный испаритель218 – 85. По сути он состоял из нескольких вакуумных испарителей (аналогичных тем, что разработал Говард), каждый из которых нагревался паром предыдущего. В итоге топливо значительно экономилось. В течение шести лет испарители были установлены на тринадцати сахарных заводах и выдавали четыре с половиной тысячи тонн сахара в год. Луизиана стала столицей сахарного производства Америки.

Вести об этом изобретении быстро распространялись. В 1850 году аналогичная машина уже работала в Демераре[16], а европейцы использовали ее на заводах по переработке сахарной свеклы. Поскольку в то время не существовало международных законов об авторском праве, в 1850 году французский инженер Каиль завладел чертежами Рийё и запатентовал свой многокорпусный испаритель. Рийё у себя в Новом Орлеане тем временем готовился к отъезду, так как устал от нападок и пренебрежения, на которое его обрекала его африканская кровь. В 1861 году он вернулся в Париж и занялся египтологией с одним из братьев Шампольон, который перевел иероглифы со знаменитого Розеттского камня. Рийё также продолжил работу над конструкцией испарителя и в возрасте семидесяти четырех лет создал еще более экономичную модель.

Многокорпусный испаритель работает благодаря огромным запасам тепла, содержащимся в паре. Этот феномен был открыт в середине XVIII века Джозефом Блэком, профессором химии Эдинбургского университета. Он пытался помочь производителям шотландского виски найти способ экономии топлива. Недавнее объединение Англии и Шотландии открыло для шотландских экспортеров виски рынки Англии и США, а поскольку древесина тогда стоила дорого, изготовители виски стремились повысить производительность и снизить расходы на топливо. В своих экспериментах Блэк замерял количество энергии, которое необходимо, чтобы растопить чан замороженной воды, а затем – выкипятить его (вот это было уже посложнее). Исходя из результатов этих опытов, Блэк сообщил винокурам, какое количество дров необходимо для выпаривания определенного количества сусла, а также сколько воды требуется, чтобы конденсировать виски из пара. Это исследование подсказало Джеймсу Уатту, инженеру-инструментальщику из Университета Глазго, метод увеличения производительности паровой машины.

В 1765 году Уатт использовал полученные Блэком219 – 270, 304 знания о скрытой теплоте для небольшого усовершенствования механизма своего парового насоса и этим изменил мир. Недостаток насоса, которым он тогда пользовался, состоял в том, что когда пар двигал поршень вверх, он нагревал цилиндр. Затем поток холодной воды охлаждал цилиндр и пар конденсировался. Конденсация приводила к образованию в цилиндре разрежения пара, и внешнее атмосферное давление отталкивало поршень в исходное положение. Проблема была в том, что пар был настолько горячим, что холодная вода могла лишь частично остудить цилиндр. Таким образом, на следующем цикле пар уже конденсировался меньше, чем раньше. Так продолжалось до тех пор, пока разрежения220 – 170 больше не происходило, и насос останавливался.

Уатт решил проблему, подсоединив к основному цилиндру отвод с клапаном в отдельный резервуар, который погружался в ледяную воду. Когда пар поступал в цилиндр и двигал поршень, клапан открывался и пар проникал в резервуар. Под действием холодной воды, окружавшей резервуар, пар быстро конденсировался и происходило разрежение, распространявшееся и в главный цилиндр, который оставался горячим. Это помогло решить проблему неполной конденсации.

Усовершенствованная машина могла качать воду круглые сутки, и Уатт отправился на поиски компаньона. В 1768 году он договорился с Уильямом Боултоном, владельцем фабрики в Бирмингеме221 – 17, 136, 305, на которой работали шестьсот ремесленников. Предприятие выпускало обувные пряжки, пуговицы, рукоятки для шпаг, часовые цепочки и разнообразные побрякушки. Боултон увидел потенциал в машине Уатта, ссудил ему денег и надоумил сдавать машины в аренду шахтам, рудникам и чугуноплавильным заводам. В течение нескольких лет Уатт был знаменит и богат.

В то время в деле извлечения прибыли существовала одна сложность: доход лучше было забирать в чем угодно, только не в наличности. Из-за отсутствия должного регулирования финансовой системы больше половины монет в Англии являлись подделкой222 – 9, 19. Как следствие, провинциальные власти и частные компании часто чеканили собственную монету. В 1786 году Боултон решил использовать свой опыт производства пуговиц и паровой пресс Уатта для чеканки монет. Его первый контракт был на сто тонн медных монет для Ост-Индской компании. По счастливому стечению обстоятельств Боултон входил в число акционеров Корнуолльской меднорудной компании. В 1788 году он уже владел шестью прессами для чеканки монет и выполнял подряды для различных южноамериканских колоний и Сьерра-Леонской компании. Впечатленный успехами (и лоббистской активностью) Боултона британский Тайный совет поручил ему разработать дизайн новых государственных монет: пенни, полупенни и фартинга (четверть пенни). Тем временем он брал заказы из Франции, Индии и с Бермудских островов. В 1792 году его фабрика уже на восьми прессах штамповала памятные медали во славу чего угодно – от коронации русского императора до казни французской королевы, Трафальгарской битвы, Компании Гудзонова залива и, сколь ни забавно, отмены работорговли.

Боултоновские станки, для обслуживания которых хватало одного рабочего, чеканили неограниченное количество монет с производительностью от пятидесяти до ста двадцати штук в минуту в зависимости от диаметра и сложности рельефа. Монеты чеканились в стальном чеканном кольце, поэтому выходили идеально круглой формы и неизменного диаметра. А поскольку, в отличие от ручной чеканки, удары механического молота наносились с постоянной частотой и силой, формы реже ломались. В 1797 году дизайн английских государственных монет, который Боултон подал ранее на рассмотрение, обеспечил ему контракт на производство двухпенсовиков, пенсов, полупенсовиков и фартингов, а также подряд на постройку и оснащение нового монетного двора на Тауэр-Хилл в Лондоне. Что характерно, здесь авторство Боултона рапространялось на все – от планировки помещений до самих станков.

Восковая модель рельефа с изображением Святого Георгия для нового соверена эпохи Георга III (1816). Автор – Бенедетто Пиструччи. Несмотря на то что сначала новый дизайн монет критиковали, он прижился настолько, что использовался вплоть до 50-х годов XX века

В начале XIX века благодаря дизайну монет с этого монетного двора и высокому качеству новой чеканки возник феномен «национального художественного возрождения» в нумизматике. На французских монетах появилось изображение Марианны, на английских – Британии. Изображения на монетах явно тяготели к стилистике неоклассицизма. Возможно, это объясняется тем, что одним из друзей Боултона был Джосайя Веджвуд223 – 293, 307, изготовивший огромное количество керамики для интерьеров архитектора Роберта Адама224 – 294. Адам в тот момент только что вернулся из Италии (где были обнаружены развалины Помпей) и заразил британцев интересом к античной культуре.

Итальянский гравер Бенедетто Пиструччи, которого пригласили разработать следующую серию монет (именно он был автором золотого соверена с изображением Святого Георгия и дракона), в 1824 году привнес еще одну инновацию в монетное дело. Это было устройство под названием пантограф, или уменьшительная машина. Она состояла из нескольких поворотных рычагов, каждый следующий меньше предыдущего, и связывала перо художника с резцом. Сначала гравер создавал образец большого размера в каком-нибудь пластичном материале, в середине XIX века таким материалом обычно выступал гипс. Затем образец покрывали никелем, и он служил для гравера рабочим шаблоном, по которому тот отрисовывал контуры изображения на монете. Механизм пантографа через систему рычагов передавал его движения на резец, и рисунок наносился на штамп монеты в уменьшенном варианте. Пантограф Пиструччи зарекомендовал себя так хорошо, что монетный двор купил себе такой же, и главный гравер Уилл Вайон (который получил это место потому, что Пиструччи нельзя было принять на работу из-за его итальянского подданства) использовал это устройство для создания первых монет королевы Виктории.

Нанесение никелевой поверхности на рабочую модель осуществлялось гальваническим способом, впервые открытым Бруньятелли, коллегой Алессандро Вольты. Вольта225 – 186 в своем знаменитом столбе использовал химикаты и металлы для получения электричества, а Бруньятелли рассудил, что процесс можно повернуть и в обратную сторону: заставить электричество выполнять химические реакции. Он показал, что если в ванну с медным купоросом и лежащим в нем куском меди, подсоединенным к электрической батарее, поместить предмет, также подсоединенный к батарее, атомы меди высвободятся из раствора и покроют предмет. В то же самое время, кусок меди будет отдавать свои атомы в купорос и постепенно растворяться.

В 1833 году английский ученый Майкл Фарадей, исследуя этот процесс, заметил, что различным веществам для высвобождения атомов требуется разный электрический заряд. Это означало, что должна существовать зависимость между силой заряда и веществом, а главное – массой этого вещества. Из этой гипотезы Фарадей вывел свои два закона электролиза: а) масса вещества, выделившегося под влиянием электричества, пропорциональна величине затраченного электрического заряда и б) количество вещества, выделившегося под влиянием определенного заряда, пропорционально массе этого вещества.

В конце XIX столетия законы Фарадея позволили ученым пристальнее взглянуть на заряд и массу вещества. Эти параметры имели прямое отношение к рентгеновским лучам226 – 39, 116 и другим недавно открытым загадочным электрическим феноменам. В 1910 году в Кембридже ученый Дж. Дж. Томсон исследовал прохождение электронов через разреженные газы и заметил, что электрическое поле отклоняет их траекторию. Он попробовал проделать это с неоном и обнаружил, что поток частиц разбивается на два, как если бы у неона было две массы – одна больше, а другая меньше. Причем поток более легких частиц сильнее отклонялся под действием поля. Такие атомы (принадлежащие одному химическому элементу, но имеющие разные массы) стали называть изотопами. В 1919 году ассистент Томсона Фред Астон смог добиться разделения изотопов, вес которых отличался только на 1/1 000 000 000. Эта технология получила название масс-спектрометрия.

Современный масс-спектрометр позволяет определить состав любого испаренного материала при пропускании его частиц сквозь электромагнитное поле. Расстояние, которое пролетает частица, с почти абсолютной точностью указывает на то, какому веществу она принадлежит. Это значит, что можно определять мельчайшие следы преступлений. Или обнаруживать наличие остатков стероида в крови спортсмена. Или отслеживать химические метки лекарства, пока оно находится в крови пациента. Или определять микроскопические частицы взрывчатки на одежде подозреваемого в терроризме.

Если требуется определенный изотоп вещества, можно отобрать его с помощью масс-спектрометра. Нужно испарить материал, пропустить его через электромагнитные поля и отобрать изотоп в месте падения нужных частиц. В начале 40-х годов XX века технология разделения изотопов изменила мир. За два дня до начала Второй мировой войны была опубликована научная статья, где указывалось, что радиоактивный распад значительно более вероятен для урана 235, нежели для урана 238. Беда была в том, что урана 238 в природе в сто сорок раз больше, чем урана 235. Другими словами, достаточного количества нужного урана для цепной реакции в природе может и не быть. Альтернатива оставалась только одна: выделить редкий уран 235 из его смеси с ураном 238. Американские ученые из сверхсекретного Манхэттенского проекта, штаб которого располагался в Оук-Бридже в штате Теннесси, соревновались в отчаянной гонке с учеными Третьего рейха и в конце концов сорвали банк. В 1943 году разделение изотопов было успешно произведено, и подрыв атомной бомбы стал вопросом времени227 – 49.

Здесь две колеи этой истории сходятся наконец вместе. Первая, «рабовладельческая», цепь событий складывается из испарителей сахара, паровых машин, чеканки монет, электролиза и атомного оружия. Вторая, «аболиционистская», – из Бруклинского моста, гальванизации, колючей проволоки, консервированной кукурузы и кадмия для консервных банок. В итоге выяснилось, что кадмий – прекрасный поглотитель нейтронов, именно из него были сделаны стержни для контроля цепной реакции в первой ядерной установке.

Атомную энергию часто приводят как успешный пример «перековки меча на орало». Однако история знает и обратные случаи…

Дороги

Самое удивительное в великой паутине перемен – это то, что она не такая уж и великая. В ней находимся мы все – и гении, меняющие мир, и ничтожества. В паутине, правда, полных ничтожеств не бывает, каждый вносит свою, пусть даже минимальную, лепту в процесс перемен. Иногда самое незначительное и будничное событие приводит к последствиям, сотрясающим планету.

Взять, к примеру, случай Джетро Талла, ничем не выдающегося англичанина среднего класса из Грейс-инн в Лондоне, который получил звание барристера[17]и собирался трудиться на ниве закона. Никто не знает, что случилось потом, но неожиданно у него пошатнулось здоровье, он оставил суд, купил ферму неподалеку от тихой английской деревушки Хангерфорд и собрался насладиться спокойной жизнью фермера-джентльмена. Вскоре, однако, болячки заставили его перебраться в другой климат, и в 1711 году он отправился в Италию и Францию. В 1713 году он уже жил среди волнистых холмов Лангедока на юго-западе Франции, в окрестностях Фронтиньяна.

Вот тут-то события и приняли неожиданный оборот. Талл обратил внимание, что местные виноделы совсем не пользуются навозным удобрением, не желая, чтобы вино приобретало неприятный вкус. Вместо этого они сажают виноград прямыми рядами и глубоко пропахивают землю между ними плугом с определенной периодичностью в течение сезона. Эта процедура избавляла от сорняков и помогала поддерживать почву рыхлой. Виноград рос прекрасно без всякого навоза.

Со временем Джетро Талл достаточно окреп, чтобы отправиться домой, и по возвращении попробовал французский способ на своей собственной ферме. Сначала он ограничился рыхлением на участках с репой и картофелем, но дело пошло так хорошо, что вскоре он переключился и на пшеницу. К своему изумлению, тринадцать лет подряд он собирал урожаи без всяких удобрений. Более того, урожаи значительно выросли. Следовательно, рыхление увеличивало урожай (а это был доход) и избавляло от необходимости в навозе (а это значило сокращение производственных расходов). Результаты своих наблюдений он опубликовал в одном из журналов, хорошо помогающих от бессонницы, – «Пропашное земледелие». Поначалу консервативные английские помещики сопротивлялись новшествам, но затем кто-то перевел работу на французский. Это решило дело. Английские джентри полагали, что мода начинается и заканчивается во Франции, поэтому рыхление мгновенно стало земледельческим шиком.

Новая технология имела одно очень важное преимущество: она появилась в самый разгар английской сельскохозяйственной революции. Революция началась примерно за столетие до этого с таких новшеств, как севооборот и импорт из Голландии культур для насыщения почвы азотом (например, клевера). Распространялась практика огораживания. Огораживание общинных земель оберегало животных от хищников и болезней, поддерживало здоровье скота и позволяло осуществлять селекционное разведение тех животных, которые давали больше мяса. Чем больше пищи, тем она дешевле, а значит, люди раньше женились и рожали больше детей. За ростом населения следовал рост спроса на промышленные товары, что, в свою очередь, было еще одним стимулом к промышленной революции.

Ирония в случае с Таллом заключается в том, что Франция сильно выручила английское сельское хозяйство, хотя ее собственное находилось в крайнем упадке. Общенациональный продовольственный рынок не развивался по причине ужасающего состояния французских дорог, вся экономическая активность была раздроблена по регионам, а торговля – по большей части локальна. Ограничительный феодальный характер земельного законодательства оставлял мало стимулов для инвестирования в сельское хозяйство промышленных капиталов, которые в свое время способствовали росту английского земледелия и скотоводства. Земель в полной собственности было немного, и они представляли собой небольшие участки, которые могли обеспечить своему владельцу лишь прожиточный минимум.

Даже если бы общенациональный рынок существовал, торговля находилась в беспомощном состоянии из-за десятка региональных систем мер, весов и тарифов. Ситуация напоминала порочный круг: при ограниченном уровне индустриализации в городах население не могло прокормить себя и власти были вынуждены вводить фиксированную цену на хлеб. В то же время, чтобы обеспечить непрерывность поставок в таком невыгодном режиме торговли, закон обязывал крестьян продать свою продукцию на рынке в течение трех дней, по любой цене. Стимулов к наращиванию производства было крайне мало.

За наведение порядка взялся Франсуа Кёне, сельский врач, ставший хирургом и безгранично восхищавшийся английской земельной политикой. Он остался бы незамеченным, если бы не оказался в нужное время в нужном месте и не попался на глаза фаворитке Людовика XV Жанне Антуанетте Пуассон (более известной как мадам Помпадур). Полное отсутствие у Кёне светских манер и привычка говорить бескомпромиссно и прямо в эпоху поклонов и реверансов, видимо, были в диковину, потому что в 1749 году он стал личным врачом мадам Помпадур и был поселен в полуэтаже, прямо под ее апартаментами в Версальском дворце. Поговаривали, что Кёне приобрел популярность при дворе после того, как излечил фригидность Помпадур, отговорив ее от диеты, состоявшей из ванили, трюфелей и сельдерея, и заставив делать зарядку.

Поскольку квартира Кёне находилась прямо по пути в покои Помпадур, на лестнице он частенько встречал всех знаменитостей, интеллектуалов и либеральных мыслителей, приходивших к ней с визитами и посещавших ее регулярные салоны, в том числе Вольтера228 – 209, который, кстати, был поклонником мелиоративных методов Талла, Кондильяка, Бюффона и Гельвеция. Был в гостях у фаворитки и Дидро, редактор новой удивительной энциклопедии, имевшей целью подать знания в современной и рациональной форме. Кёне написал в эту энциклопедию две статьи: «Фермеры» (1756) и «Сельская философия» (1763). В этих текстах он изложил свои рецепты борьбы с экономической болезнью Франции. Его теория стала называться физиократия: он напрямую связал состояние человека и физические условия его жизни. При правильно налаженном сельском хозяйстве и производстве продуктов питания, считал Кёне, все остальное приложится.

Кёне верил, что невероятными успехами в сельском хозяйстве Англия во многом обязана общему национальному рынку, где производители вольны продавать и покупать все, что им вздумается, без каких-либо ограничений. Катастрофическая ситуация во Франции подтверждала точку зрения Кёне: у природы свои законы и потребности, и любое вмешательство может только погубить естественный порядок вещей. Результаты таких вмешательств были очевидны – от Парижа до Марселя. Планы Кёне по дерегуляции экономики пришлись по душе аристократам-землевладельцам, они не отказались бы в зависимости от конъюнктуры либо продавать продукты на рынке, либо удерживать их. Тем не менее основной целью физиократов было снижение цен на хлеб, что являлось ключевым фактором политической стабильности. «Честный кусок хлеба» спас бы страну, но появиться он мог только в результате конкуренции, которую должна была обеспечить политика свободной торговли229 – 4. Дешевый хлеб привел бы к оздоровлению экономики, как это уже случилось в Англии. Физиократы утверждали, что состояние французской толпы настолько отчаянно, что если не принять срочные меры, она может одичать.

«Саваж» (дикарь) – термин, введенный в обиход философом и вечным швейцарским изгнанником Жан-Жаком Руссо. Наполеон и иже с ним считали именно его в первую очередь ответственным за события Французской революции. Руссо был вынужден покинуть родную Женеву из-за своих левых взглядов и большую часть жизни провел, перепархивая из Франции в Англию, из Англии в Швейцарию и обратно, до самой своей смерти во Франции в 1778 году.

В 1754 году Руссо написал эссе, где впервые использовал термин «благородный дикарь». Во французском мире «божественной» королевской воли, аристократии с ее абсолютной властью над крепостными, упрощенным правосудием и коррупцией чиновничества Руссо тосковал по простой жизни первобытного человека. Возможно, имея в виду индейцев Америки, он рассуждал о «дикой» жизни один на один с природой, среди первозданных красот гор и лесов. Руссо так описывал это существование: «Я вижу, как он утоляет голод под сенью дуба, запивая пищу водой первого ручья, и находит ночлег у подножия того же дерева, где был подан его обед. И все его нужды удовлетворены».

Однако затем это естественное и раскрепощенное состояние, в котором дикарь был самодостаточен и не нуждался в других, было утрачено, люди стали сбиваться в группы, так как число их увеличивалось и возникла необходимость распределять ресурсы. Они были вынуждены передать часть своих общих ресурсов в руки сюзерена, который в свою очередь насаждал законы для обеспечения всеобщей безопасности. Так возникло право владения, а вместе с ним и законы, призванные, с одной стороны, увековечивать это право, а с другой – запрещающие выражать свои мысли и взгляды тем, кто ничем не владел. Для Руссо этот процесс социализации означал деградацию человеческого рода.

В работе «Общественный договор», которая сильнее всего распалила республиканские страсти французов, Руссо развил эту тему. Изначальные природные свободы должны быть правом каждого, и это право необходимо восстановить. Законы должны быть выражением воли народа, и только народ может одобрить существование правительства своим голосом. Те, кто пишет законы, должны иметь законодательную власть. Верховная власть есть не более чем политический орган, исполняющий «общую волю». Но самое главное, единственное, чем должен обладать человек для осуществления своей воли и голоса в таком демократическом государстве, – «чувство», врожденный критерий правды и добра, который заложен в каждом человеке.

За эти мысли Руссо не очень-то жаловало королевское правительство. Накануне Французской революции его послания читали вслух на улицах, его книги провозили контрабандой из-за границы, а на тайных митингах его идеи передавались из уст в уста. В 1789 году он был провозглашен идейным основателем новой республики. Однако для свержения французской монархии потребовалось нечто большее, чем слова Руссо. Последней каплей стал страшный удар по экономике, нанесенный другой революцией с противоположной стороны Атлантики.

Война за независимость США предоставила Франции прекрасную возможность сделать то, чего она желала годами, – насолить Англии. Французские колонии в Вест-Индии страдали от британского флота; французская Канада досталась британцам; французская экономика терпела урон от перебоев с поставками хлопка из южных штатов, так что в интересах Франции было помочь американским повстанцам любым возможным способом. Организовать дело взялся уже известный к тому времени драматург Пьер Огюстен Карон де Бомарше (в числе его пьес – «Севильский цирюльник» и «Женитьба Фигаро»). Для отмывания денег, предназначенных революционерам, он учредил фиктивную фирму «Горталес и компания». На тот случай, если французские корабли со снаряжением для Америки будут остановлены британским флотом, он подготовил фальшивые грузовые накладные. Он даже нанял провокаторов для распространения антибританских настроений среди колонистов.

Французское общественное мнение (малочисленной образованной части общества) поддерживало это предприятие. Молодые аристократы без гроша за душой с удовольствием пользовались возможностью продвинуться и заработать на этой трансатлантической военной диверсии. Король также поддерживал проект, поскольку премьер-министр Некер представил ему состояние государственных финансов таким образом, как будто Франция могла вполне себе позволить такую аферу.

Какой бы ни была цена, Франция добилась своей цели отделения Америки от Англии. Благодаря прибытию французского адмирала де Грасса (с тридцатью кораблями и тремя тысячами солдат) в Чесапикский залив и осадной артиллерии, подоспевшей в то же самое время из французского гарнизона в Ньюпорте, в сентябре 1781 года под Йорктауном британцы были обескровлены и обезоружены. Капитуляция английской армии под Йорктауном230 – 13 решила исход войны. Тем не менее Франция дорого заплатит за то, что на девяносто процентов вооружила повстанцев и наполнила их сундуки. Прямым следствием расходов на американскую кампанию стало то, что за период с 1774 по 1789 год королевский долг вырос со ста пятидесяти до пятисот миллионов долларов. Если добавить к этому еще и экстравагантные замашки короля, то этого долга было достаточно, чтобы ввергнуть страну в банкротство и финансовый хаос. Французская революция была неизбежна.

Революция не только смела прогнившую политическую систему. Она, равно как и американская Война за независимость, способствовала рождению нового мировоззрения. В прошлые времена мыслители и художники обращались за вдохновением к классике. Наука силами Ньютона и Лейбница231 – 82, 253, 309 продемонстрировала, что Вселенная живет согласно законам физики. Влияние революций отразилось в том, что многие стали считать современную науку и общество слишком механистичными, личность – низведенной до роли винтика в машине, а знание – фрагментарным и лишенным социальной значимости. Пришло время для новой этики, с одной стороны, еще более индивидуалистичной, а с другой – обеспечивающей ту связь человека с природой, о которой говорили Руссо и другие мыслители.

Впервые эти новые идеи были озвучены в Германии в конце XVIII века. Движение возглавлял 23-летний профессор Йенского университета Фридрих фон Шеллинг. Система взглядов, которую он разработал, называлась натурфилософией. Он критиковал старый картезианский механистический взгляд на мир и пытался объединить все науки в единую универсальную теорию. Возможно, что первоначальную идею он почерпнул у Карла Фридриха Кайлмейера, биолога из Йены, который читал лекции о чувствительности живых организмов.

В то время складывалось представление, что эксперименты с магнетизмом и электричеством могут выявить некую единую и неделимую силу, которая существует наряду с гравитацией и проявляется во всех жизненных процессах и воле человека. Таким образом, по мнению Шеллинга, любая наука, которая рассматривала человеческий дух отдельно от сил природы, была ошибочна. Идеи Шеллинга сподвигли ранних романтиков232 – 256 на исследование способов проявления личности. Важны были не физические аспекты существования, а чувства, с помощью которых личность постигает реальность. В музыке, литературе или живописи личность изображалась наедине со своими чувствами, в поиске единения с природой и миром. Знание рассматривалось как чувственный опыт, а не логические рассуждения.

Естественно, вся эта неопределенность вызывала весьма противоречивые чувства у научного сообщества. Среди немецких медиков ходила фраза: «Натурфилософия – это чума нашего времени». Парадоксально, но именно на медицину натурфилософия оказала наибольшее влияние. Именно в противовес натурфилософским представлениям о мистической силе Иоганн Мюллер, профессор физиологии (он же основал эту науку), попытался понять с физиологических позиций, что же на самом деле происходит во время процесса «чувствования». В 1840 году он сформулировал закон специфических энергий, согласно которому, при стимуляции определенного органа возникает определенное, свойственное этому органу ощущение и никакое другое. Так, ухо реагирует только на звук, глаз – только на свет и так далее. При этом реакция на стимуляцию зависит именно от органа, а не от стимула как такового. Для органа не было разницы, что именно его возбуждало – свет, звук или электричество. Стимулировать органы могли даже внутренние факторы, например воображение. Это объясняло, в частности, почему люди видели призраков. Мюллер ставил много опытов с животными и предполагал, что в автономной нервной системе могут быть отдельно представлены двигательные и сенсорные нервы.

Изданный Мюллером в 1840 году «Справочник по физиологии» произвел большое впечатление на умы и заинтересовал всех вопросом, что же такое нервная система и как она работает. Своей фразой «Воля настраивает наши нервы, как клавиши пианино» Мюллер раздразнил фантазию своего ученика Германа фон Гельмгольца233 – 87 (хирурга, игравшего на фортепьяно целыми днями, но не любившего «романтическую» музыку). С 1856 года он написал серию работ на тему восприятия звука: как человек слышит и как работает его внутреннее ухо. Гельмгольца интересовало «чувствование» звука – распознавание тона, тембра и громкости, при помощи которого слушатель отличает один инструмент от другого.

Гельмгольц пришел к выводу, что внутреннее ухо имеет в своем строении «вибраторы», настроенные на различные частоты звука и возбуждающие соответствующие нервы, которые, в свою очередь, посылают в мозг определенные сигналы. Однажды во время занятий с вокалистом он обратил внимание, что если нота, которую выводил певец, звучала достаточно долго, в рояле вибрировала соответствующая этой ноте струна.

Гельмгольц продолжил опыты и попробовал выяснить, что происходит в ухе, когда звуки сочетаются. Он использовал камертон, который под действием электромагнита звучал в разных тональностях. Ученый пришел к выводу, что диссонанс неприятен человеческому слуху, поскольку близкие по тону ноты возбуждают в ухе соседние «вибраторы», что и доставляет дискомфорт. Все свои музыкальные эксперименты Гельмгольц изложил в специальной лекции, посвященной движению и восприятию звука, которая имела ошеломительный успех. Гельмгольц, в частности, утверждал, что ноты – это на самом деле целые аккорды, из которых человеческое ухо воспринимает только основную ноту.

В то время существовала другая сила, возбуждавшая необычайный интерес, электричество. Никто не знал, что это, и никто не знал, как оно движется. Перемещалось ли оно, как звук, волнами? Было известно, что электричество может действовать на расстоянии. В 80-х годах XVIII века Луиджи Гальвани234 – 99, 184, 216 с помощью электростатического генератора на расстоянии вызывал мышечные сокращения лягушки. Джозеф Генри наблюдал, как электрическая искра величиной в дюйм намагничивает иголки за десять метров. В 1879 году Дэвид Хьюз, учитель естественных наук из Кентукки, услышал, как динамик издает звуки во время искрения стоящего рядом генератора. Поэтому, когда Гельмгольц предложил одному из своих учеников Генриху Герцу избрать тему для диссертации, тот захотел исследовать перемещение электричества в пространстве. В 1887 году в Техническом колледже Карлсруэ он провел свою знаменитую демонстрацию распространения электричества.

Сначала он пропустил большую искру между двумя металлическими шарами. В полуметре от них лежал разомкнутый проволочный контур в виде прямоугольника, концы которого практически соприкасались. Когда возникала большая вспышка между шарами, в промежутке контура также появлялась маленькая искорка. С помощью цинковых рефлекторов Герц продемонстрировал, что электричество движется волнами, которые так же, как и световые, подвержены интерференции. Используя призмы из каменноугольной смолы, он показывал, что электрические волны преломляются подобно световым. Также он пропускал электрические волны через деревянную дверь. Позднее опыты показали, что при изменении частоты тока искра производит волны различной длины. Электричество и в самом деле вело себя как свет.

Демонстрация Герца имела последствия, которые никто никогда не смог бы предугадать. Причиной был побег богатой ирландской наследницы с ее любовником-итальянцем. У Энни Джемисон, дочери производителя ирландского виски, был прекрасный певческий голос, однако отец был против ее музыкальной карьеры. Чтобы отвлечь дочь от ее вздорных устремлений, магнат отправил ее в поездку по Италии, во время которой она познакомилась с еще одним горе-певцом, Джузеппе Маркони, и влюбилась в него. В конце концов они поженились и обосновались в деревушке на севере Италии, в окрестностях Болоньи. В 1974 году пара родила сына, которого нарекли Уильямом.

Мальчик с ума сходил по технике, и школьный учитель заинтересовал его электрическими опытами. В 1895 году Уильям Маркони соорудил искровой генератор Герца и подключил его к телеграфному ключу. Троекратными ударами ключа он выводил азбукой Морзе235 – 30, 114, 275 букву S (три точки). Выяснилось, что эти прерывистые электрические волны распространяются на целый километр, а если оборудование немного усовершенствовать, то и на два. Итальянские власти не проявили энтузиазма в отношении этого фокуса, и Уильям отправился в Англию (он был билингвом и ходил там в школу). После нескольких успешных демонстраций для британской почты ему удалось передать сигнал через Ла-Манш.

Маркони передал азбукой Морзе свой сигнал S из Англии на Ньюфаундленд (на расстояние три с половиной тысячи километров) при помощи подвешенных на воздушных змеях антенн 12 декабря 1901 года. Затем сигналы передавались с воздушных шаров, с корабля на берег, с аэропланов и даже с «Титаника» (как раз вовремя, чтобы спасти семьсот человек). В 1910 году такие сигналы использовали в охоте на известнейшего преступника того времени, женоубийцы Доктора Криппена. Все это время сигналы236 – 53, 299 Уильяма Маркони проходили все большее и большее расстояние, однажды долетев из Лондона до Буэнос-Айреса. Таким образом, электрические волны вели себя не совсем как световые – они повторяли искривление земной поверхности.

Портрет Маркони, опубликованный в «Иллюстрейтед Лондон ньюс» 1912 года (именно в этом году телеграмма с «Титаника» спасла жизнь 710 пассажиров). На картине показан один из ранних экспериментов Маркони с антенной в виде металлического листа, с помощью которой сигналы передавались лишь на небольшое расстояние

В 1902 году Оливер Хевисайд и А. Э. Кеннелли отметили, что в опытах Герца электрические волны отражались от цинковых зеркал, так что в небе может существовать нечто подобное гигантскому рефлектору. В 1925 году английский физик Эдуард Эпплтон с помощью новых передатчиков «Би-би-си» направил в небо несколько сигналов, чтобы посмотреть, когда и в каком виде они вернутся. Скорость распространения электрических волн (триста тысяч километров в секунду) подсказала ученому, что «рефлектор», чем бы он ни был, находится на высоте 96,5 километра. Позже американцы Грегори Брейт и Мерле Туве вычислили, что определенные частоты отражаются на еще большей высоте. Они повторяли эти опыты по всему миру и пришли к заключению, что отражение определенных частот зависит от времени суток, времени года и географического положения.

Кроме металлических рефлекторов, которые использовал Герц, мог существовать только один «рефлектор» радио-волн – ионизированные атомы, лишившиеся одного или нескольких электронов. Такие атомы приобретали положительный заряд и отражали электронные сигналы. Это теоретическое обоснование было подтверждено в 1910 году французским исследователем Теодором Вульфом. Взобравшись на Эйфелеву башню, на высоту триста метров, он продемонстрировал, что ионизация на вершине башни выше, чем на земле. В 1911–1912 годах австрийский физик Виктор Гесс сделал следующий шаг – он совершил несколько подъемов на аэростате до высоты 4900 метров и обнаружил, что чем выше он поднимался, тем выше была ионизация воздуха. Еще через год третий отчаянный исследователь поднялся на высоту 8500 метров. Ионизация на этой высоте оказалась в двенадцать раз выше, чем на уровне моря. Складывалось ощущение, будто ионизация представляет собой излучение, проникающее с неба. Это излучение назвали лучами Гесса.

Тем временем, Эпплтон отмечал, что иногда передаваемый сигнал как будто затухает. Это случалось, как правило, ночью и в периоды, когда на Солнце появлялись пятна. Было очевидно, что солнечное излучение выбивает электроны из атомов газа верхних слоев атмосферы и таким образом ионизирует их. А поскольку наиболее часто потери радиосигнала приходились на пики одиннадцатилетнего цикла солнечной активности, логично было предположить, что когда Солнце активно, оно бомбардирует Землю повышенными дозами излучения, что и вызывает нарушение радиопередачи.

Эта теория имела один необъяснимый изъян. Гесс и другие воздухоплаватели установили, что в высоких слоях атмосферы уровень ионизации постоянен днем и ночью. Таким образом, помимо Солнца, существовал другой источник постоянного ионизирующего излучения. В 1933 году инженер компании «Эй-ти энд ти» Карл Янский, который искал причину нарушений радиопередачи на новейших комфортабельных океанских лайнерах237 – 8, 15, обнаружил, что на определенных частотах постоянные помехи дает какое-то излучение, исходящее от всего Млечного Пути. Четыре года спустя никому неизвестный радиомеханик Грот Ребер из Иллинойса смастерил у себя во дворе антенну из мелкоячеистой сетки и с ее помощью сделал первую радиокарту неба. Выяснилось, что излучение шло из всей Вселенной. Так родилась радиоастрономия, а «лучи Гесса» стали «космическими лучами».

С одиннадцатилетним солнечным циклом была связана еще одна интересная особенность. В полном соответствии с ним, циклически изменялась погода. В начале 1930-х годов молодой американец Джон Мокли, преподаватель физики из колледжа Урсинус, решил проанализировать эту закономерность с экспериментальными данными в руках. Еще будучи студентом Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, Мокли каждое лето на каникулах работал в метеослужбе Национального бюро стандартов. Там он узнал, что несмотря на более чем столетнюю историю сбора данных прогнозов погоды в США, их никто никогда не анализировал. По мысли Мокли, эти цифры могли дать основу для долгосрочных погодных моделей, которые, возможно, помогли бы в предсказании засух, затяжных дождей или других разрушительных для экономики погодных феноменов.

На обработку такого массива данных ушло бы колоссальное количество времени, если бы не нашелся более быстрый способ для таких громоздких вычислений. В 1934 году Мокли приехал в Чикаго в Институт Бартольда, директор которого дружил с его отцом. Там он наблюдал работу физиков, занятых исследованием космического излучения. Для регистрации частиц физики использовали вакуумные трубки, которые очень быстро реагировали на поступающий сигнал и регистрировали до ста тысяч частиц в секунду. Этот метод, понял Мокли, можно приспособить для вычислений в прогнозировании погоды. Однако разразившаяся Вторая мировая война переключила его внимание на темы, весьма далекие от погоды.

В начале войны дела в военной промышленности союзников продвигались слишком уж хорошо. Проектно-конструкторские бюро разрабатывали новое оружие почти каждую неделю. Это были новые типы взрывчатки, новые винтовки, прицелы, боезаряды и многое другое. Новые технологии еще больше усложняли и без того непростой процесс выстрела, который зависит далеко не только от нажатия на курок.

При выстреле из любого оружия на точность попадания в цель влияет уму непостижимое множество факторов: тип оружия, тип патрона, тип метательного взрывчатого вещества, тип ствола, скорость сгорания взрывчатого вещества, тип капсюля, тип гильзы, давление газов в стволе, давление газов на выходе из ствола, сила отдачи, скорость пули, трение пули на выходе из ствола, состояние канала ствола, деформация ствола при взрыве, плотность воздуха, наличие пламегасителя, сопротивление воздуха при полете пули, ударные волны, вызванные пулей, трение пули о гильзу, форма пули, угол траектории, скорость вращения пули, масса пули, температура воздуха, направление и скорость ветра, влажность, сила тяжести, высота цели, тип цели, вид поражения и угол поражения. Кроме того, на большинство этих факторов влиял рельеф местности, где производилась стрельба, вращение Земли и положение Луны!

Учитывая все эти сложности, очевидно, что для правильного ведения огня требовался точный математический расчет. Данные предоставлялись в виде небольшого буклетика, который прилагался к каждой винтовке, автомату или орудию. В нем приводились таблицы с информацией о том, как ведет себя оружие при всех возможных условиях. Для оружия, производившегося в США, такие таблицы рассчитывались группой женщин-математиков в Баллистических лабораториях238 – 118 в Абердине, в штате Мэриленд.

Перед ними стояли нечеловеческие задачи. Для расчета одной типовой траектории требовалось произвести семьсот пятьдесят вычислений, а в каждую таблицу входило более трех тысяч траекторий. Женщинам, на вооружении которых были только механические калькуляторы, требовался месяц работы, чтобы рассчитать одну такую таблицу, а в 1944 году в лабораторию приходило по шесть новых запросов на расчеты в день. Чтобы оружие союзников успешно поражало цели, требовался более эффективный способ расчетов.

В 1942 году несколько женщин из лаборатории были отправлены на курсы в Электротехническую школу Мура в Филадельфии, где преподавал Джон Мокли (одна из девушек-математиков вышла в итоге за него замуж). Мокли пришло в голову, что этому арифметическому безумию, возможно, удалось бы положить конец с помощью некой машины, которая могла бы прибавлять, отнимать, умножать и делить, а затем сохранять результаты в памяти для дальнейших вычислений. Ключевой функцией было сохранение в память, поскольку большинство ошибок в расчетах случалось именно на этапе извлечения заранее подсчитанных данных для следующей стадии вычислений. Машина, которую задумал Мокли, должна была работать очень быстро. Он уже использовал подобное устройство в своих расчетах погоды. Это были вакуумные трубки ученых-физиков, которые могли регистрировать попадание ста тысяч космических частиц в секунду.

В 1942 году он направил военному начальству меморандум с победоносным заголовком «Использование высокоскоростных вакуумных трубок для математических расчетов», но начальство проигнорировало документ или попросту потеряло его. В 1943-м запрос был подан повторно, и на этот раз его приняли к рассмотрению. Проект стартовал, и вместе с Мокли за него взялся его коллега Джон Преспер Эккерт. Результатом стал Электронный числовой интегратор и калькулятор (ЭНИАК[18]), впервые пущенный в действие в школе Мура в 1946 году, увы, слишком поздно, чтобы помочь вычислениям для нужд фронта.

Машина обошлась в восемьсот тысяч долларов и имела гигантские размеры: тридцать метров в длину, три метра в высоту и метр в глубину. В ее основе было около восемнадцати тысяч вакуумных трубок, а потребляла она 174 киловатта. Ходила шутка, что, когда включался ЭНИАК, огни Филадельфии меркли.

Процедура включения аппарата перед каждым вычислением была трудоемкой и долгой, поэтому операторы прозвали его «адской машиной». Однако сколь ни громоздким был ЭНИАК, он повлияет на жизнь каждого человека на Земле. А пока – нудные подробности. В конструкции применялись вакуумные трубки, сгруппированные по десять штук, группы соответствовали единицам, десяткам, сотням и так далее. На группы подавались электронные импульсы. В каждой группе определенное число импульсов включало такое же количество трубок. То есть четыре импульса в «единицы» включало четыре трубки, а два импульса в «десятки» – две. Таким образом в память заносилось число 24. Чтобы прибавить к нему 15, нужно было включить еще одну трубку в «десятках» и еще пять в «единицах». Для получения итоговой суммы трубки выключались и подсчитывалось число импульсов для полного их обнуления. В нашем случае это три импульса в «десятках» и девять в «единицах», то есть 39. Время прохождения каждого импульса составляло 0,02 миллисекунды.

Описание звучит сложно, однако ЭНИАК в течение дня мог обсчитать столько данных, сколько одна сотрудница абердинской лаборатории обрабатывала за год. В честь женщин-математиков, на смену которым пришел аппарат, его назвали по описанию их должности в штатном расписании – компьютер. Первая его задача изменит мир – это будет математическое моделирование детонации первой водородной бомбы. Вычисления длились несколько месяцев, и в результате 1 ноября 1952 года маленький остров атолла Эневейтак в Тихом океане превратился в пар. Началось все это, как мы помним, с сельскохозяйственных затей Джетро Талла. Орало было перековано в меч.

В гораздо большей степени мир изменило малюсенькое устройство, изобретенное потому, что хрупкие вакуумные трубки ЭНИАКа оставляли желать много лучшего…

Date: 2015-07-25; view: 375; Нарушение авторских прав