Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени - Джеймс Бёрк

Усовершенствованный часовой механизм повлиял на отношение к точному времени во всех сферах жизни, которое в том числе сказалось на управлении городским хозяйством и органах власти в быстрорастущих промышленных городах XIX века. В новых зданиях ратуш и муниципалитетов часто устраивались башни с часами. Это породило новую проблему. В механизме скапливался помет летучих мышей, смазка, сдобренная пылью и грязью, на стрелках часов собирался снег и намерзала наледь. Все это мешало исправной работе шестерен, палет и маятника и, естественно, сказывалось на точности хода.

Проблема приобрела государственную важность во время строительства часовой башни британского парламента. Сама башня еще не была завершена, а часовой механизм уже объявили самым совершенным и точным в Британии (и, естественно, во всем мире). Механизм доработал юрист Эдмунд Беккет Денисон (позже получивший титул лорда Гримшоу). Он избавился от жесткого скрепления маятника и палет. В конструкции Денисона маятник в своем возвратно-поступательном движении поочередно толкал два рычага с независимо поворачивающейся палетой на каждом. Когда рычаг отклонялся, палета высвобождала один из трех зубцов пусковой шестерни, шестерня под весом груза проворачивалась до тех пор, пока другой ее зубец не упирался во вторую палету. При движении маятника в обратном направлении таким же образом отклонялась и вторая палета. Механизм действовал безотказно, поскольку, когда маятник отклонялся от рычага, палета под действием силы тяжести возвращалась в исходное положение, где стопорила шестерню на следующем цикле.

Благодаря изобретению Денисона часовой механизм Биг-Бена идет настолько точно, что его сигналы, которые сейчас передаются по радио и телевидению, стали своего рода эталоном времени и неотъемлемым элементом британской культуры. Звон Биг-Бена так же ненавязчиво вошел в быт британцев, как и прозрачная пластиковая пленка, с которой мы начали это путешествие.

Часы были одним из первых механизмов в истории человечества, которые собирались из взаимозаменяемых деталей. В XIX столетии американские часовщики учились на опыте оружейников…

8

Общий сбор

В современных новостях частенько появляется сюжет: самолет на взлетно-посадочной полосе, полный напуганных и измученных пассажиров, террорист, приставивший пистолет к голове пилота, над летным полем кружат вертолеты со снайперами, которые стараются улучить момент и застрелить преступника, и кареты скорой помощи, готовые принять раненых пассажиров. По злой иронии судьбы все элементы этой трагедии — оружие, летательный аппарат и медицинские технологии — в паутине перемен тесно взаимосвязаны и каждый из этих элементов обязан своим существованием другому.

Как бы ни закончилась операция — мирно или с применением силы, — на борту кареты скорой помощи есть все современные средства оказания первой помощи раненым или умирающим. В арсенале медиков, помимо вездесущих антибиотиков134 — 152 и других обязательных препаратов, всегда есть ингаляционный анестетик — газ, который впервые был применен французским физиологом Полем Бэром. Он жил в Париже и в начале своей трудовой деятельности ставил опыты на хвостовых тканях крыс. Затем Бэр приобрел известность благодаря своим исследованиям чувствительных растений. Он, в частности, пытался устроить «анестезию» мимозе, чтобы понять, почему она сворачивается при касании. Выяснилось, что этот процесс вызван сокращением объема клеток листовой подушечки и оберегает листья от механического давления.

Бэр вообще очень интересовался давлением. В 1868 году, чтобы выяснить влияние высокого и низкого давления на водолазов и альпинистов, он построил специальную стальную барокамеру и провел ряд экспериментов над своим собственным телом. Он установил, что кислород под низким давлением вызывает учащение пульса, головную боль, головокружение, потемнение в глазах, тошноту, пагубно влияет на мозговую деятельность. Под высоким же давлением кислород просто ядовит. Бэр также описал симптомы кессонной болезни, которая вызвана образованием пузырьков азота в крови водолаза при быстром подъеме с большой глубины. Однако главным открытием Бэра было то, что действие газа обусловлено не его количеством, а давлением.

Большую часть своих исследований Бэр посвятил действию веселящего газа (закиси азота), пытаясь понять, почему он вызывает одновременно и анестезию, и удушье. Для одного из экспериментов он подготовил смесь из 1⁄6 кислорода и 5⁄6 закиси азота и подал ее под давлением в полторы атмосферы. При таком составе смеси и таком давлении веселящий газ вызывал наркоз, а кислорода было достаточно для поддержания дыхания. Бэр стал работать с воздухоплавателями — в полете на разных высотах они испытывали на себе действие воздуха разного давления. В 1875 году он сначала провел тренировки команды аэронавтов в своей барокамере, а для полета выдал им наполненные сжатым кислородом емкости, сделанные из коровьих потрохов, из которых они должны были начать дышать при симптомах головокружения. Один из членов экспедиции, Гастон Тиссандье, воспользовался кислородом и выжил, а второй аэронавт погиб. В 1878 году Бэр опубликовал работу «Барометрическое давление», которая стала настольной книгой для специалистов по авиационной медицине времен Первой мировой войны.

В эпоху Бэра воздухоплавание было уже достаточно развито. Аэростаты поднимались на высоту более восьми тысяч метров и применялись для изучения погоды и аэрофотосъемки (первое фото Парижа с воздушного шара датируется 1858 годом), а также использовались как воздушные наблюдательные посты во время наполеоновских войн.

Своими корнями аэронавтика135 — 20, 69, 81 уходит в производство бумаги — именно таким было ремесло первых воздухоплавателей, братьев Жозефа и Жака Монгольфье, владевших бумажными фабриками под Парижем. По роду своей деятельности они располагали огромным количеством сырья как для первых моделей шаров, так и для топлива. Скорее всего, на создание первого летательного аппарата их вдохновила награда, которую объявило французское правительство за план снятия осады Гибралтара. В 1781 году испанские войска были блокированы в Гибралтаре англичанами, а Франция в этом конфликте выступала на стороне Испании.

По задумке братьев воздушный шар должен был пролететь над головами английских солдат. Свои опыты они начали 15 ноября 1782 года в городе Аннонэ под Парижем. Первый шар, оболочка которого была сделана из изысканного шелка и наполнена дымом от сжигания сена и шерсти, поднялся в воздух на двадцать три метра. Другой шар диаметром двенадцать метров, сшитый из холстины и покрытый бумагой, 5 июня 1783 года пролетел две тысячи метров со 180-килограммовым балластом. К сожалению, первый пилотируемый полет шара припоздал к осаде Гибралтара. Он состоялся в 1783 году в Булонском лесу. Шар с двумя аэронавтами-аристократами Пилатром де Розье и маркизом д’Арландом поднялся на тысячу метров и за двадцать шесть минут преодолел расстояние в двенадцать километров. Месяцем раньше в присутствии короля и королевы был запущен экспериментальный шар с командой, состоящей из петуха, овцы и утки.

Однако королю нравилось любоваться не только летающими животными, еще он очень любил роскошные фонтаны Версаля. Подача воды для них стоила невероятных денег — специально для этого была создана насосная станция, качавшая воду из Сены (силовой установкой служила водяная же мельница). В 1795 году, гуляя по пляжу, Жозеф Монгольфье придумал способ подачи воды с меньшими затратами и меньшей механизацией. Идею подсказали волны морского прилива, яростно пробивавшиеся сквозь проемы в прибрежных скалах. Монгольфье назвал свое изобретение гидравлическим тараном.

Прототип устройства был создан в 1805 году прямо в русле реки. Вода под давлением поступала в камеру, оборудованную отбойным клапаном. При определенном давлении воды клапан закрывался и возникал гидроудар, под действием которого открывался впускной клапан другой камеры, наполненной воздухом. Поступая во вторую камеру, вода сжимала воздух. Под давлением впускной клапан закрывался, и выталкиваемая сжатым воздухом вода устремлялась в отводную трубу. Затем давление в системе стабилизировалось, клапаны приходили в исходное положение и цикл повторялся. Скорость работы гидротаранного насоса Монгольфье была сто двадцать циклов в минуту.

Изобретение пользовалось успехом, и в начале XIX века по всей Франции работало уже семьсот гидротаранных насосов. Их использовали для водоснабжения городов, каналов и систем орошения полей. Гидротаран также купила фабрика Джеймса Уатта в Бирмингеме136 — 17, 221, позже их применяли для строительства моста Британия в Уэльсе и тоннеля под рекой Гудзон в Нью-Йорке. Что же касается Версаля, то, несмотря на популярность изобретения Монгольфье и многочисленные обещания, деньги на строительство нового насоса так и не были выделены, и прежняя насосная станция под названием «машина Марли» осталась на месте.