Текст книги "Из чего это сделано? Удивительные материалы, из которых построена современная цивилизация"

Механические свойства бумаги позволяют складывать и сгибать ее, но в местах наибольшего усилия может лопнуть часть целлюлозных волокон. От этого образуется постоянный сгиб, однако неповрежденных волокон достаточно, чтобы не нарушалась цельность материала. В этом состоянии бумага в значительной степени сохраняет способность сопротивляться разрыву. Впрочем, ее можно легко и аккуратно разорвать по сгибу, если слегка надорвать в самом его начале. Удачная комбинация механических свойств позволяет придавать бумаге любую форму (так возникло искусство оригами). Редкий материал так же хорошо гнется. Фольга может образовать сгиб, но им сложнее управлять. Полимерная пленка, за исключением очень мягких, совсем не мнется, и в любом случае ей не хватает жесткости (и нарядности), какая требуется от хорошей подарочной упаковки. Именно способность образовывать сгибы, не теряя жесткости, делает бумагу уникальным оберточным материалом.

Своим хрустяще-свежим, нетронутым видом подарок, завернутый в бумагу, сообщает, что он новый и ценный. Пока подарок в пути, бумага надежно его защищает, но разорвать ее способен даже ребенок – в этом сила и слабость бумаги. Как только снимают обертку, мы за секунды переходим от незнания к ликованию. Подарок рождается, когда мы его разворачиваем, – у предмета внутри начинается новая жизнь.

Кассовый чек

Это чек из магазина «Маркс и Спенсер», куда я ходил за три дня до того, как родился мой сын Ласло, в 2011 году. У Руби, матери Ласло, была непростая беременность, отчасти из-за неодолимой тяги к пиву, которого она не могла себе позволить и поэтому требовала, чтобы я пил его вместо нее. Иногда тяга усиливалась настолько, что, как видно по чеку из магазина «Маркс и Спенсер», мне приходилось выпивать по три бутылки пива за вечер. При этом Руби следила за каждым моим глотком с вожделением, но чаще с укоризной в глазах.

Ласло чуть было не родился на две недели раньше, но по причинам, которым никто из нас не может дать удовлетворительного объяснения, он отказывался появляться на свет. После суток, проведенных в больнице, нас отправили домой и посоветовали Руби есть побольше острой приправы карри. Дескать, это заставит Ласло покинуть материнскую утробу. Спустя две недели мы немного подустали от острых ужинов, за которыми Руби посылала меня в магазин. Помню, больше всего мне нравилась индийская ароматная баранина в густом томатном соусе, щедро приправленная карри. В чеке можно увидеть, что в тот вечер я снова купил именно ее. По логике вещей острая диета должна была портить жизнь Ласло, но, по правде говоря, наша с Руби пищеварительная система пострадала от этого эксперимента куда больше. Ласло уже два года, и он, кстати, любит острое.

Несмотря на малоприятные воспоминания, связанные с этим чеком, я рад, что он сохранился. В нем, как в капсуле, заключена интимная информация особого рода, которая иначе затерялась бы. Ни фотография, ни даже личный дневник не удерживают эти мелочи жизни. Жаль, что чек вряд ли доживет до того времени, когда Ласло сможет его прочитать. Буквы и цифры заметно поблекли, потому что термобумага, на которой они отпечатаны, со временем портится. Дело в том, что в процессе печати на термобумагу не наносится добавочный слой чернил. Наоборот, чернила уже содержатся в бумаге в форме так называемой лейкокраски и кислоты. Для печати требуется лишь искра, чтобы нагреть бумагу. От реакции кислоты и красителя прозрачная краска превращается в темный пигмент. Благодаря этой хитрости в кассовых аппаратах никогда не кончаются чернила. Но со временем пигмент возвращается в исходное прозрачное состояние, поэтому чернильный отпечаток выцветает, унося с собой свидетельства наших ужинов с пивом и карри. Тем не менее «Маркс и Спенсер» усиленно призывает нас «сохранять чеки», что я и сделал.

Конверты

Расчет общего числа атомов на Земле, сделанный мною на оборотной стороне конверта. Результат (с точностью до порядка величины) – 200 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

Блестящая мысль, которая осеняет нас в автобусе или кафе, требует немедленных физических действий. Нужно срочно ее записать, пока мы ее не забыли. Но на чем? Письменный стол и записные книжки сейчас далеко. Вы шарите по карманам в поисках клочка бумаги и находите конверт (возможно, в нем счет за электричество). Годится! На обороте конверта хватит места, чтобы набросать идею. Именно так вы и делаете вслед за огромным количеством знаменитых ученых и инженеров, которые во все времена считали оборотную сторону конверта замечательной сценой для идей.

Физик Энрико Ферми известен не только тем, что ухитрялся записывать решение фундаментальных научных вопросов на обороте конверта, но и тем, что формализовал эту процедуру. Новый вид вычислений – научный эквивалент хайку – называется вычислением с точностью до порядка величины. Этот взгляд на вещи ценит превыше всего не точные, а доступные пониманию ответы, то есть такие, которые сообщают нечто важное о мире посредством информации, доступной даже в автобусе. Они должны быть точны до порядка величины, иными словами, правильны в пределах множителя двух или трех (то есть истинное значение может быть не меньше одной трети результата или больше его максимум втрое). Такие вычисления весьма приблизительны, но именно их использовал Ферми, а также другие ученые для демонстрации следующего парадокса. Число звезд и планет во Вселенной огромно, а значит, шансы на зарождение разумной жизни, равно как и вероятность нашей с нею встречи, весьма велики. Но поскольку мы до сих пор с ней не встретились, то выходит, что это безмерное множество доказывает чрезвычайную редкость разумной жизни во Вселенной.

В детстве меня настолько заворожили рассказы о том, как разные знаменитые ученые решали фундаментальные задачи на обороте почтовых конвертов, что у меня появилась привычка таскать с собой в школу старые конверты и решать на них школьные задачки. Это было своего рода интеллектуальное боевое искусство, для которого требовались только ручка да конверт. Оно помогло мне привести в порядок мысли, больше того – сдать вступительные экзамены в Оксфорд. Первый же вопрос по физике заставил меня улыбнуться: «Подсчитайте приблизительное количество атомов на Земле». Это была классическая задача для оборота конверта. Не помню уже, как я решил ее на экзамене. Мой сегодняшний вариант вычислений – на странице 47.

Туалетная бумага

Химическая формула туалетной бумаги, состоящей почти исключительно из волокон целлюлозы

Не устаю удивляться, зачем люди до сих пор подтираются бумагой, когда уже изобрели массу более гигиеничных и эффективных способов для этого самого вонючего и примитивного из наших действий.

Использование туалетной бумаги имеет множество косвенных следствий. Начнем с того, что, по оценке Национального географического общества, для подтирания задниц всех жителей Земли требуется ежедневно вырубать и перерабатывать на туалетную бумагу 27 000 деревьев, причем бумага используется только один раз и затем исчезает в канализационной трубе. Это ли не ужасный конец для столь многих тысяч деревьев? Однако существует еще более ужасный сценарий, когда туалетная бумага НЕ исчезает в унитазе. Так случилось со мной, когда я приехал в гости к брату в его квартиру на тридцать четвертом этаже дома на Манхэттене.

Существует особого рода страх, овладевающий вами в чужой квартире, когда вы не можете смыть свои какашки в унитаз. Когда отходы моей жизнедеятельности не пожелали исчезать в канализационной трубе, я накрыл их сверху добавочным слоем туалетной бумаги, уже догадываясь, что это плохая идея. Но я ничего не мог с собой поделать. Вся семья собралась у брата на Рождество, и туалету предстояло немало работы. Я помедлил около двери, решив спустить воду еще раз. К моему ужасу, вода стала прибывать. Она поднималась все выше и выше, пока не случилось то, чего я так боялся: дойдя до края унитаза, вода хлынула на пол шикарной современной квартиры. Тот факт, что квартира располагалась на высоте тридцать четвертого этажа, по-моему, только ухудшал ситуацию. Я уже видел, как все дерьмо с верхних этажей копится возле этого унитаза и с минуты на минуту ворвется в квартиру моего брата. Мысль абсурдная, но легко приходящая на ум, когда из унитаза потоком льется дерьмо. Экскременты и туалетная бумага закружились по кафельному полу, приближаясь ко мне.

Брат заблокировал меня в туалете, в котором теперь воняло, как в канализационной трубе, и принялся через узкую щель совать мне вантуз, швабру и тряпки. На тщательную уборку ушло, должно быть, несколько часов, которые показались мне днями. С тех самых пор меня всерьез интересуют альтернативные технологии подтирания задницы. В XXI веке мы, несомненно, покончим с туалетной бумагой и найдем новое решение этой насущнейшей из проблем.

Бумажные пакеты

Примеряя дорогую одежду, я всегда испытываю волнение особого рода. Костюм кажется чужим и на вид, и на ощупь. Как бы ни улыбались и одобрительно ни кивали продавцы, я никогда не бываю до конца уверен, стоит ли его покупать. Впрочем, соглашаясь на покупку, я получаю кое-что в награду, и это мне никогда не надоедает.

Сначала пакет появляется в плоском сложенном виде, но потом его бумажное дно и сложенные гармошкой стенки расправляются с великолепным громовым треском. И вот уже он красуется на прилавке, словно бабочка, только что сбросившая кокон, – элегантный, безупречный, изящный. Теперь, когда одежда бережно уложена в это спецхранилище и готова к отправке домой, я внезапно понимаю, что поступил правильно.

Такая бумага являет собой полную противоположность туалетной: стильный изысканный материал – легкий, жесткий и прочный. Впрочем, его прочность иллюзорна. Целлюлозные волокна, из которых состоит бумажный пакет, больше не склеены лигнином, как в те времена, когда они были частью дерева. Хотя водородные связи между волокнами, образованные на стадии высыхания, придают бумаге некоторую прочность, их приходится усиливать синтетическими клеящими веществами. Но и тогда это слабый материал, почти не сопротивляющийся действию воды. Подмоченные волокна теряют водородные связи, и бумажный пакет быстро приходит в негодность.

Однако прелесть бумажных пакетов, быть может, именно в их недолговечности. Дорогой одежде из легкой, деликатной ткани в самый раз путешествовать в хрупком бумажном пакете. Кроме того, у бумаги высокий культурный статус – она как-то связана в нашем сознании с искусным ремеслом, с тонким ручным трудом. Как и одежда, сшитая по индивидуальному заказу. Что касается бумаги, то это опять-таки иллюзия. Бумага является продуктом высокоразвитого промышленного производства, к тому же весьма затратного для окружающей среды. Известно, что в бумажный пакет вложено больше энергии, чем в пластиковый. Итак, бумажные пакеты – это наша слабость, наш каприз, потакание нашим желаниям, они созданы, чтобы усилить наш триумф. Когда вы приходите домой с покупками, они возвещают о победе громким шорохом и стуком о дверные косяки, и пока вы с трудом прокладываете себе путь по коридору, эти звуки наполняют вас радостным волнением и гордостью.

Глянец

То, какова бумага на вид и на ощупь, чрезвычайно важно, в этом секрет ее незаменимости. Достаточно изменить поверхностный слой, и грубый холст превращается в официальный бланк, состаренная бумага – в глянцевую. Без учета этих эстетических соображений нельзя построить успешный издательский бизнес.

Трансформация бумаги – предмет активных научных разработок. Доказано, что гладкость, блеск и вес бумаги сильно влияют на продажи определенного типа журналов, но вот жесткость, точнее легкость, с которой бумага образует сгиб, почему-то недооценивают. А ведь мятая бумага производит впечатление дешевой; в то же время слишком жесткая кажется чересчур важной, самодовольной. Жесткость контролируется добавлением мелкодисперсного порошка каолина или карбоната кальция. Благодаря добавкам бумага хуже впитывает влагу и чернила высыхают на ее поверхности, не проникая в глубь волокон; а еще от них зависит белизна бумаги. Эти порошки и связующие их с целлюлозными волокнами вещества образуют так называемую составную (композитную) матрицу. (Другой известный пример композитного материала – бетон, также состоящий из двух компонентов: цемента, который является матрицей или связующим веществом, и щебеночного наполнителя для придания жесткости.) Матрица определяет вес, прочность и жесткость бумаги.

Но не все так просто. Оказывается, чтобы произвести на нас впечатление, популярные глянцевые журналы должны быть одновременно жесткими и легкими, а такое сочетание превращает бумагу в режущий инструмент. Страницы настолько тонкие, что их края подобны лезвию бритвы. В большинстве случаев она гнется, но не режется. Однако если провести пальцами по срезу под определенным углом, можно пораниться. Эти порезы от бумаги чрезвычайно болезненны по не вполне понятным причинам. Возможно, это оттого, что на подушечках пальцев расположено много нервных окончаний, поэтому в них мы острее, чем в какой-либо иной части тела, чувствуем боль. Разумеется, игра стоит свеч. Наверное, именно так думают миллионы людей, еженедельно покупающих глянцевые журналы.

Билеты

Билет до Бхубанешвара, куда я отправился во время моего путешествия по Индии в 1989 году с Эммой Вестлейк и Джеки Хит

Если увеличить толщину листа до некоторого предела, он утратит гибкость. В конце концов он станет жестким настолько, что в вертикальном положении не согнется под собственным весом. В этом состоянии бумага принимает на себя новые культурные роли. Одна из них – разрешение на поездку. Автобусные, железнодорожные и авиабилеты по всему миру делаются из толстой бумаги под названием картон.

Все средства передвижения, придуманные человеком, обладают жесткой конструкцией. Возможно, отчасти и по этой причине жесткий картон стал символом путешествия. Сгибающийся автомобиль не только необычен, но и не сможет выполнять своего предназначения: если шасси недостаточно жесткое, то высокие нагрузки разрушат трансмиссию. Точно так же, если поезд слишком сильно изогнется на повороте, то сойдет с рельсов, а если крылья самолета слишком прогнутся под собственным весом, то перестанут обеспечивать подъемную силу. Поэтому конструирование поездов, самолетов и автомобилей требует чуть ли не фетишистской любви к жесткости.

Помимо жесткости, высокая плотность и прочность картона наделяет билет некой властью. В конце концов, билет – это что-то вроде временного паспорта, предоставляющего право проезда. В наши дни билеты проверяются как людьми, так и машинами, поэтому важно, чтобы билет был достаточно прочным и жестким – не гнулся и не мялся, когда его вертят в руках, суют в карманы и бумажники.

В мире путешествий царят жесткие и прочные машины, и картон отражает эти их свойства. Забавно, что чем легче и послушнее в управлении наземный транспорт и самолеты, тем тоньше билеты. Возможно, они вскоре и вовсе исчезнут, став частью нашей электронно-цифровой действительности.

Банкноты

Деньги наиболее соблазнительны в виде бумаги. Одно из самых больших удовольствий в жизни – ввести пин-код и получить из щели банкомата чудесные хрустящие купюры. При условии, что их достаточно, они служат пропуском везде и всюду, и такая свобода опьяняет. Изготовление этих бумажных листочков требует особых ухищрений, ведь они символизируют наше доверие ко всей экономической системе.

«Денежная» бумага обладает сложной защитой от подделок. Прежде всего, ее делают не из древесной целлюлозы, как обычно, а из хлопка. Поэтому банкнотам не страшны ни дождь, ни стирка в машине. Кроме прочности, хлопок придает бумаге еще одно замечательное свойство – характерный хрустящий звук.

Хруст бумажных денег чрезвычайно трудно подделать, используя древесное сырье. Именно особую структуру хлопковой бумаги распознают банкоматы и счетчики купюр. Люди тоже умеют распознавать подлинность денег на ощупь. Если она вызывает сомнения, то определить присутствие хлопка можно с помощью простого химического теста, как это делают во многих магазинах. Если провести йодовым фломастером по целлюлозной бумаге, йод вступает в реакцию с крахмалом, и на бумаге проступает черный пигмент. Хлопковая бумага не содержит крахмала, поэтому йод не оставит на ней никаких следов. Такие нехитрые способы позволяют магазину выявить фальшивки, состряпанные на цветном ксероксе.

Есть у бумажных денег и еще один секрет – водяные знаки: вдавленный в бумагу рисунок или орнамент, который можно увидеть только на просвет. Вопреки названию, это не водяной и не чернильный след. Благодаря легкому изменению плотности хлопка разные участки банкноты выглядят светлее или темнее, и получается орнамент или, например, как на банкнотах Великобритании, изображение головы монарха.

Бумажные деньги – исчезающий вид. В наши дни больше востребованы их электронные аналоги, и лишь малая часть расчетов осуществляется за наличные. Это, как правило, совсем небольшие суммы, и здесь электронные деньги скоро тоже заменят бумажные.

Электронная бумага

В качестве «чернил» в электронных «читалках» используются янус-частицы

Как только информацию стали записывать на бумаге, библиотеки превратились в главные хранилища знаний и мудрости нашей цивилизации. Эту роль они выполняли еще совсем недавно. Путь в университет для будущего студента лежал через крупную библиотеку, а доступ к местным книжным фондам считался одним из базовых прав личности в современном обществе. Цифровая революция резко изменила ситуацию. Теперь каждому через компьютер можно выдать весь комплект произведений, когда-либо написанных человечеством. Однако переход к цифровой книге встретил серьезные возражения. Речь шла не столько о доступности знаний, сколько об утрате чувственного удовольствия, которое приносит чтение бумажной книги.

Неожиданно, как это часто бывало в истории инженерной мысли, на помощь пришла уже известная технология, которую, однако, почти не использовали в массовом масштабе. Электронная бумага – это своего рода плоский экран с текстом, который можно читать как обычную бумажную книгу. Отличие в том, что электронной бумагой можно управлять цифровым способом, почти мгновенно вызывая текст на экран. В сочетании с компьютерной микросхемой электронная бумага может хранить и отображать миллионы книг.

В основе технологии – особые чернила в форме янус-частиц. Каждая такая окрашенная частица с одной стороны темная, а с другой светлая, с противоположными электрическими зарядами. Таким образом, пиксель электронной бумаги может быть темным или светлым в зависимости от значения электрического заряда. Янус-частицы названы в честь древнеримского бога входа и выхода, покровителя дверей и ворот, которого обычно изображают с двумя лицами. Так как с физической точки зрения янус-частицы – это чернила и нужно физически поворачивать их при смене текста, то нельзя переключить экран книжки с той же скоростью, что и жидкокристаллический дисплей смартфона или iPad, поэтому пока мы не можем смотреть на ней фильмы и прочую развлекательную дребедень. Наверное, для письменного слова такое приятное старомодное качество в самый раз.

Янус-частицы уподобили электронные книги традиционным бумажным – во всяком случае, буквы на странице выглядят очень похоже. Возможно, за цифрой будущее печатного слова. Однако вряд ли электронная бумага полностью вытеснит старые книги – ей не хватает бумажного запаха, шелеста страниц, которые можно потрогать, а ведь нас во многом привлекает именно эта совокупность ощущений. Мы любим книги, возможно, даже больше, чем тексты. Книга – еще одно определение человека, материальное воплощение его ценностей. Книги на полках и на столах – своего рода внутренний маркетинг: они напоминают нам, кто мы есть и кем хотим стать. Мы телесные существа, поэтому для нас естественно определять и выражать наши ценности через физические объекты, которые нам нравится не только читать, но и трогать, осязать и обонять.

Газеты

Есть в фотографии или заголовке что-то такое, что отличает газету от других форм подачи информации, что делает событие реальным. Возможно, все дело в неотменяемой реальности самой газеты. Это материальный объект, который переходит на сами новости. Сообщение можно подчеркнуть, выделить цветом, вырезать, приколоть к доске объявлений, хранить в альбоме для вырезок, в архивах библиотек. Новость становится артефактом, сохраненным во времени. Событие давным-давно прошло, стало историей, но продолжает жить как неоспоримый факт, поскольку оставило след в материальном мире, даже если само событие – ложь.

Новостные веб-сайты, наоборот, кажутся эфемерными. Хотя их тоже архивируют, в них отсутствует уникальный материальный компонент, на который можно было бы указать как на подтверждение содержащейся на них информации. Возникает впечатление, будто ими легко манипулировать и будто можно изменить таким образом саму историю. В то же время оперативное обновление ленты делает цифровые СМИ весьма привлекательными. Такой сайт идет в ногу с веком, а в наш век история видится куда менее незыблемой, чем в прежние времена. К тому же цифровые ресурсы потенциально более демократичны. Ведь если бумажной прессе нужны большие печатные станки, сеть распространителей, транспорт (автомобили, поезда и самолеты), магазины и, наконец, продавцы киосков, то электронной газете достаточно одного компьютера – с его помощью один человек может общаться с целым миром. К тому же для этого не надо вырубать деревья.

Отказ от бумажной печати преобразит не только общественный диалог, но и наши социальные привычки. Шелест газет перестанет быть частью воскресного полуденного досуга. Вы больше не постелите их под грязную обувь, не оставите лежать на скамейке в зале ожидания, не закроете ими пол во время ремонта, не завернете в них ценные вещи. Газету нельзя будет скомкать, чтобы разжечь с ее помощью огонь или метнуть бумажный шарик в ничего не подозревающих брата или сестру. Все эти действия в отдельности не так уж необходимы, но вместе они рисуют образ очень уютного, полезного и любимого материала, которого нам будет недоставать, по которому мы будем скучать.

Любовные письма

Письмо от моей любимой

Несмотря на победное шествие цифровых технологий, трудно поверить, что бумага как средство общения полностью исчезнет. Некоторые послания мы доверяем бумаге охотнее, чем любым другим посредникам. Желудок сжимается и одновременно сердце прыгает в груди лишь в одном случае – когда вы находите в почтовом ящике письмо от любимой. Можно часами ворковать по телефону, получать мгновенные нежные эсэмэски и милые электронные послания, но только предмет, к которому прикасалась ваша любимая, только бумага, хранящая сладостный запах ее кожи, – подлинная материя любви.

Письмо – это больше чем слова. Есть в нем некая надежность, весомость, которая должна успокоить неуверенных адресатов. Его можно читать и перечитывать снова и снова. Оно присутствует в вашей жизни как физический объект. Сама бумага все равно что кожа любимого человека, она пахнет его духами. Почерк – такое же отражение уникальности, как и отпечатки пальцев. Любовное письмо не подделка, не копия чужого текста.

Что же такого особенного в бумаге, почему ей можно доверить то, что иначе мы хранили бы в секрете? Оставшись наедине с собой, мы пишем слова любви, и здесь бумага оказывается очень кстати. Ведь что мы, по существу, делаем во время акта письма? Прикасаемся к бумаге, изливаем на нее поток мыслей, украшаем свою речь цветистыми оборотами, предаемся лирическим отступлениям, рисуем на полях – то есть выражаем свою индивидуальность, не скованные бездушной клавиатурой. Мы как будто пишем не чернилами, а кровью – искренне, от сердца. Буквы ложатся на бумагу, позволяя мыслям свободно течь.

Помимо всего прочего, любовные письма затрудняют разрыв отношений, ведь они, подобно фотографиям, навсегда запечатлевают наши чувства. Это жестоко по отношению к тому, чье сердце разбито. А для виновника расставания такие письма – жгучий упрек в неверности, заноза в душе на всю оставшуюся жизнь. Впрочем, бумага – углеродный материал и может вмиг избавить вас от подобных мук: нужна всего лишь спичка.