Текст книги "Изобрели телеграф, затем айфон: гениальные идеи, изменившие мир"

Включите лазерный луч!

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

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

Я вижу, следовательно, я существую

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

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

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

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

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

Взгляд на вселенную

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

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

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

Обсерватория Кека на Мауна-Кеа.

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

В окружении кремния

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

Поликристаллический кремний высокой чистоты из фрайберга, Германия.

Холод

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

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

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

Тропический лёд

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Замороженное мясо на вынос

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

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

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

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

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

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

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

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

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