Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени
Шрифт:
В 1869 году американские производители бильярдных шаров Фелан и Колландер с истинно американской предприимчивостью посулили награду в десять тысяч долларов изобретателю, который предложит материал — заменитель слоновой кости. На призыв откликнулись двое печатников из Олбани — Джон и Исайя Хайатт. Их материал был не отличим от слоновой кости и впоследствии перевернул не только мир бильярда, но и антикварный рынок. Субстанция размягчалась при температуре сто градусов Цельсия, что облегчало ее формовку, была прочной, эластичной и однородной, обладала большой прочностью на растяжение и не боялась воды, масел и кислот. В первую очередь ее стали использовать вместо натуральных материалов — резины, гуттаперчи, кости, рога и раковин. Также материалу можно было придать вид слоновой кости, янтаря, жемчуга, оникса и мрамора.
Вещество
Изобретение братьев Хайатт изменило и жизнь клерков. Из нового материала получались прекрасные воротнички и манжеты, которые не изнашивались, всегда выглядели чистыми и как будто только что отутюженными. Они стали обязательным элементом гардероба в банках и конторах. Забавно, но еще одна сфера применения нового материала возвращала его к «историческим корням» — братья открыли компанию «Олбани дентал» по производству искусственных зубов из искусственной же слоновой кости. В рекламе новых протезов говорилось, что, поскольку при их изготовлении применялась камфара, они «источают аромат чистоты». Кроме того, по сообщениям «Нью-Йорк таймс», такие зубы иногда еще и взрывались.
Исайя Хайатт дал чудесному веществу название целлулоид. История его появления началась в 1833 году с экспериментов французского химика Анри Браконно, который обработал картофель азотной кислотой (в то время эти забавы назывались растительной химией). Другой француз, Теофил Жюль Пелуз, провел аналогичный опыт, заменив картофель бумагой. Наконец, в 1846 году Кристиан Шёнбейн, профессор химии Базельского университета, пошел еще дальше: он использовал вместо картофеля и бумаги волокна хлопка и добавил серную кислоту. Получилось секретное (но ненадолго) оружие — так называемый ружейный хлопок.
Существовало несколько путей его использования. Можно было смешать ружейный хлопок с эфиром и применять как антисептик для открытых ран, что было проделано в 1847 году в Бостоне. Обработанные ружейным хлопком медвежьи кивера английских гвардейцев сделались водонепроницаемыми. По-другому поступили братья Хайатт: они смешали ружейный хлопок с камфарой, нагрели, спрессовали и получили целлулоид. Однако наиболее интересное и эффектное применение новому веществу с радостью нашли военные.
Ружейный хлопок обладал рядом очень ценных качеств. Он был в три раза мощнее обычного пороха, а кроме того, детонировал без вспышки и дыма, что делало выстрел или залп незаметным для противника. Одно только это обстоятельство уже гарантировало ему популярность в артиллерийских войсках. Кроме того, он обладал другими преимуществами, которые выгодно отличали его от пороха: он не намокал, на него не действовала высокая температура, он не оставлял налета в стволе орудия.
Ружейный хлопок был впервые применен в 1864 году, а уже 1880-м его популярность привела к существенному росту производства латунных гильз. Единственным серьезным недостатком ружейного хлопка была слишком высокая взрывоопасность. На фабриках, где его производили, он то и дело взрывался, а однажды разрушил даже целый английский город — Фавершам. Спустя некоторое время Альфред Нобель 47 — 138 , 148 , богатый швед, наживший большую часть своего состояния на разработке нефтяных месторождений в Баку, и увлеченный пироман, смешав ружейный хлопок с эфиром и алкоголем, получил нитроцеллюлозу. Соединив ее с нитроглицерином и добавив
Эти горячие забавы в свое время приведут к «Конкордам» и атомным бомбам, и всё потому, что одному человеку из Вены в один прекрасный момент стало интересно, что происходит, когда мимо уха пролетает пуля. Общеизвестно, что если такое случается в бою, то слышно два хлопка. Первый — это звук выстрела, но откуда второй хлопок? Венский ученый Эрнст Мах решил выяснить причину этого явления. Мах был философом и занимался проблемами человеческого восприятия. Он прочитал об опыте одного школьного учителя из Венгрии. Антолик, так звали экспериментатора, ставил опыты с электрическими искрами и сажей, насыпанной на стеклянную пластину. По непонятной причине искры «сдували» сажу. Мах поставил свой опыт. Поперек стеклянной трубки, изнутри покрытой сажей, он натянул два тонких провода, по которым производился выстрел. Когда пуля перебивала каждый из проводов, возникали вспышки электрических искр и срабатывал затвор фотоаппарата, который фиксировал происходящее. Фотографии частиц сажи в трубке позволили увидеть на первом снимке волну в форме V-образной дуги перед пулей, а на втором — вихревые возмущения воздуха позади пули.
Мах вычислил, что дуга в форме буквы V возникает быстрее, чем движется звук. (Он обозначил скорость звука за единицу, поэтому в современной физике принят термин Мах-1.) Дуга представляла собой ударную волну. Увидеть ее Мах смог благодаря тому, что свет, проходящий через стеклянную трубку, из-за завихрений воздуха преломляется, образуя неоднородные полосы в виде прожилок и полос дрожащего воздуха. Такая техника фотосъемки называется шлирен-методом (от нем. Schlieren — неоднородность, свиль стекла) и с тех пор применяется во всех аэродинамических экспериментах. Именно благодаря открытию Махом ударной волны много позже физики, вооруженные этими знаниями, вычислят оптимальную точку подрыва атомного заряда в Хиросиме.
Мах стремился воочию наблюдать возникновение ударной волны, поскольку был убежден, что только видимые, осязаемые и поддающиеся подсчету объекты представляют собой реальность. Он говорил: «Если вы не можете это почувствовать, забудьте об этом». Мах отрицал существование универсалий и признавал лишь конкретные феномены, воспринимаемые человеком субъективно. Некоторые опыты Маха по изучению восприятия предвосхитили методику тренировок астронавтов перед полетом. Испытуемых усаживали в кресло, установленное на конце четырехметрового рычага, пристегивали и надевали на голову мешок. Механизм вращался подобно карусели, и на большой скорости человек переставал чувствовать вращение. Это подтверждало суждение Маха о субъективности человеческого восприятия и относительности явлений.
Эти мысли были сладчайшей музыкой для другого ученого, Альберта Эйнштейна, тоже имевшего самое непосредственное отношение к событиям в Хиросиме 49 — 227 . Эйнштейн всегда отмечал влияние идей Маха на возникновение теории относительности и отзывался о его трудах как о «материнском молоке», которым вскормлено большинство физиков его времени.
Помимо теории относительности, мы должны быть благодарны Эйнштейну за Голливуд и индустрию кино. Дело в том, что в начале XX века никто не знал, какова природа света. Иногда свет проявляет себя в виде волн, которые расходятся от источника концентрическими кругами и обладают такими характеристиками, как длина и частота. Подобное поведение света подтверждается наличием интерференционных узоров. С другой стороны, иногда он проявляет свойства потока частиц. Это было обнаружено в 1873 году. Оператор трансатлантической телеграфной станции на ирландском побережье обратил внимание на то, что его аппаратура выдает электрический ток, сила которого зависит от количества света, падающего из окна. Чем ярче светило солнце, тем выше был ток, а вечером его не было вовсе. Выяснилось, что солнечный свет из окна попадал на селено-металлические резисторы и именно селен, по всей видимости, и производил электрический ток под действием солнца.