100 великих достижений в мире техники

В заключение давайте поговорим о том, с чего, быть может, стоило бы начать эту книгу, – о премудростях быта. Уровень жизни человека во многом определяется тем, какую одежду он носит, что ест, тепло ли и светло ему в доме, не скучно ли…

Очаг XXI века

Дешевый дровяной «кухонный комбайн», объединяющий плиту, электрогенератор и холодильник, обещает в течение ближайших пяти лет разработать международная команда ученых, координируемая из Университета Ноттингема в Великобритании.

Сегодня около 2 млрд людей на земном шаре готовят пищу на открытом огне, используя костер или примитивную печь. А это, как полагают современные теплотехники, крайне неэффективно. Лишь около 7 % выделяемой от сжигания дров или другой органики энергии используется по назначению.

Кроме как к дополнительному загрязнению воздуха и окружающей среды, выделению углекислого газа и уничтожению растительности такая расточительность не ведет. Но тотальная нищета третьего мира пока не позволяет что-нибудь изменить.

Новый проект назвали SCORE (Stove for Cooking, Refrigeration and Electricity) – печь для готовки, охлаждения и получения электричества. Самое интересное, что комбайн основан на технологии термоакустических преобразователей, которые до сих пор использовались лишь в космосе или в военных целях для охлаждение электроники или генерации электроэнергии. Эти передовые технологии, надеются авторы проекта, позволят создать простое устройство почти без движущихся частей и не требующее обслуживания, цена которого (30–40 долларов) будет на порядок меньше, чем у электрогенераторов такой же мощности.

Демонстрационная модель печи SCORE для готовки, охлаждения и получения электричества

По-видимому, первыми с термоакустикой столкнулись стеклодувы, еще в XIX веке. Они иногда слышали чистый звук, издаваемый неравномерно нагретыми сосудами. Тогда же эффект генерации звука при наличии перепада температур был изучен и описан в трудах классиков науки. Но на практике с термоакустической неустойчивостью серьезно начали работать лишь в середине прошлого века создатели ракетных двигателей, в соплах которых большие перепады температур приводили к самовозбуждению звуковых колебаний, способных разрушить всю конструкцию. И лишь в 80-х годах было осознано, что можно использовать и обратный эффект перекачки тепла звуковыми волнами. На основе термоакустического эффекта стали разрабатывать тепловые насосы, то есть холодильники для спутников и радаров. Возник интерес и к термоакустическим генераторам электроэнергии.

Механизм работы термоакустического устройства легче всего понять на примере теплового насоса. В простейшем случае он состоит из настроенной в резонанс со звуковыми колебаниями трубы, в которую помещен кусок пористой керамики или пучок параллельных заполненных газом тонких трубок. С одной стороны трубы помещают динамик, похожий на тот, что используют в звуковых колонках. В возбуждаемых динамиком стоячих звуковых волнах газ колеблется взад и вперед, нагреваясь при сжатии и охлаждаясь при расширении. Этот перепад температур мал – всего две сотые градуса даже для громкого звука на болевом пороге нашего слуха (120 децибел). Но если правильно подобрать материал и размеры трубок, этого оказывается достаточно, чтобы обменивающийся с ними теплом газ создал в пучке необходимый градиент температуры.

Точно так же, но в противоположном направлении работает и термоакустический генератор, в котором звуковые колебания возникают при поддержании перепада температур в пучке трубок. А уже эти звуковые колебания нетрудно превратить в электрический ток с помощью того же динамика, который будет работать как микрофон, то есть линейный электрогенератор.

Первые термоакустические холодильники и генераторы были примерно вдвое менее эффективны, чем обычные компрессорные холодильники и двигатели внутреннего сгорания. Однако постоянное совершенствование их конструкции позволило ликвидировать отставание, а в некоторых случаях даже добиться эффективности около 40 %.

В «кухонном комбайне» для развивающихся стран будет два пучка трубок и один динамик между ними в общей трубе-резонаторе, которая конструктивно соединена с плитой. Горящие дрова одновременно с кастрюлями и сковородами будут нагревать один из концов первого пучка – в нем возникнут звуковые колебания с частотой, по предварительным расчетам, около 50 Гц. Эти звуковые колебания будут раскачивать генерирующий электричество динамик и создавать перепад температур во втором пучке, работающем как холодильник. Конструкция гениально проста, и будем надеяться, что она действительно окажется эффективной.

Однако не очень понятно, станет ли хорошая хозяйка в жаркой Африке день и ночь что-то жечь, чтобы работал ее холодильник. Впрочем, до конца этого проекта, как уже говорилось, еще пять лет. Так что за это время многое может измениться, включая и саму концепцию устройства.

Например, в дополнение к этому устройству как бы сама собой напрашивается панель с фотоэлементами, которая может питать тот же холодильник, телевизор, ноутбук или иной электроагрегат в то время, когда чудо-печь не будет топиться. Уж чего-чего, а солнечного света в жарких странах всегда предостаточно.

Электронные книги, цифровые библиотеки…

Ныне все чаще можно увидеть человека, который сидит в общественном транспорте, уткнувшись в электронный планшет, и читает. На смену книгам обыкновенным приходят электронные, а библиотеки становятся цифровыми и даже виртуальными – из Интернета сегодня можно выудить практически любую книгу.

Но процесс обновления оказался далеко не столь простым, как может показаться…

Какая бумага? Ныне большинство электронных книг имеет «классическую» электронную бумагу. По существу, она представляет собой сверхтонкий дисплей, между покрытием и подложкой которого заключены мириады черных и белых микрочастиц, всплывающих к поверхности или тонущих в толще экрана под действием меняющегося электрического заряда.

Однако это не единственная технология электронной бумаги. Скажем, появившаяся в марте 2009 года первая в мире цветная электронная книга использует другой принцип формирования изображения. Он основан на отражающих жидких кристаллах (Reflex LCD). А в декабре 2008 года группа ученых из Канады и Британии создала дисплей на базе управляемого синтетического опала, мгновенно меняющего цвет почти во всем видимом спектре. Так что поиск идеала не прекращается.

Теперь молодежь читает в основном электронные книги

Все эти разработки объединяет одно – необычные экраны работают на отраженном свете, так же как «действует» и лист обычной бумаги с буквами и рисунками. Потому эти системы и именуют электронной бумагой. Расход энергии такими устройствами на порядки ниже классических экранов, а читаемость электронной бумаги только улучшается по мере роста внешней освещенности (это актуально на улице), в противовес обычным «светящим» дисплеям, которые при внешней засветке блекнут и весьма сильно.

И вот ныне сделан следующий шаг. Электронная бумага, превосходящая предшественников по контрастности, разрешению и быстродействию, создана группой ученых под руководством профессора Джейсона Хейкенфельда из Университета Цинциннати. Авторы разработки фактически придумали новый принцип работы устройства.

Каждый пиксель электронной бумаги теперь представляет собой пустотелую герметичную гексагональную ячейку, в основе которой лежит алюминиевая пластина (она отражает свет). А в центре ячейки – крошечные полимерные колодцы, заполненные углеродными чернилами (в черно-белом варианте устройства). Сверху же конструкцию прикрывает тонкопленочный прозрачный электрод из оксида индия и олова.

Напряжение, приложенное к электроду и подложке, заставляет чернила мгновенно вытечь из колодца и заполнить всю ячейку. После снятия напряжения чернила тут же собираются обратно в колодец. А поскольку резервуар занимает порядка 5 % от общей видимой площади, в «свернутом» состоянии чернила почти не видны, ячейка кажется белой.

Понятное дело, управляя состоянием всего массива ячеек с помощью выборочно приложенного напряжения, можно формировать на поле любой черно-белый текст или изображение по точкам.

Для получения цветных пикселей авторы проекта решили применить светофильтры, наложенные поверх ячеек. Ширина одной точки в новом дисплее составила 100 мкм, а разрешение экрана – 300 точек на дюйм. Это, по словам Хейкенфельда, больше, чем у большинства моделей электронных книг, имеющихся на рынке.

Но главное преимущество новинки в другом. Новая бумага отражает 55 % падающего света, в то время как серийные электронные книги – 35–40 %, из-за чего их поле кажется серым. Причем, уверяет Джейсон, новую технологию можно улучшить, подняв степень отражения света до 60 %, а потом и выше (тут подразумевается именно цветной вариант дисплея). А это уже сравнимо с обычной белой бумагой: у нее 85-процентное отражение.

Второе колоссальное преимущество новинки – время переключения пикселей между черным и белым состоянием составляет всего одну миллисекунду, что даже быстрее, чем у хороших ЖК-экранов, и в десятки, а то и в сотни раз лучше, чем у традиционных электронных книг.

Одноразовые книги? На Западе электронные книги уже потеснили бумажные – прежде всего это касается научной и юридической литературы. В США существуют целые вузы, где преподавание ведется по электронным учебникам; предполагается, что подобные учебники появятся в некоторых российских школах и вузах.

Но всеобщего бума не получилось: даже такие крупные книжные издательства, как Time Warner и Random House, закрыли отделения по продаже электронных книг, посчитав их «несвоевременными».

Причиной неудач можно, конечно, посчитать вышеизложенные недостатки дисплеев. Но есть и другая версия. Например, некоторые полагают, что на свете давно существуют дешевые летающие электромобили, использующие антигравитацию, – просто нефтяные магнаты прячут их от нас, чтобы и дальше взвинчивать цены на бензин…

В отношении электронных книг тоже легко построить «теорию заговора». Простой факт: прототип электронной бумаги SmartPaper появился в исследовательской лаборатории Xerox PARC почти 30 лет назад. Но тогда же его и положили в долгий ящик. Автору идеи Николасу Шеридону понадобилось более 20 лет, чтобы, основав собственную фирму Gyricon Media, довести идею до реального продукта.

Но даже если книгоиздательская индустрия до сих пор не тормозила развитие электронной бумаги, она будет это делать в ближайшие годы. Хотя бы вот каким образом. В 2001 году в продаже появились первые «одноразовые книги». Электронный роман Агаты Кристи «И после не осталось никого» издательства RosettaBooks можно читать лишь в течение десяти часов. Некоторые электронные учебники «стираются» в конце года. В общем, книгопечатники хотят, чтобы в создании масс отложилась идея «одноразовости» электронных носителей. Хотя на самом деле они достаточно долговечны. А кроме того, допускают неограниченное количество копирований.

Кроме того, электронные носители позволяют автору через Интернет обратиться непосредственно к читателю, минуя книгоиздателей. Именно так, например, поступил всем известный писатель-фантаст Стивен Кинг. В 2000 году он начал публиковать на своем сайте свой роман «Росток», призывая читателей платить по доллару за каждую скачанную главу. Несмотря на то что, по мнению писателя, эксперимент окончился неудачно – после публикации 5-й главы только половина читателей продолжала платить, – Кинг на самом деле получил около полумиллиона долларов чистой прибыли. Далеко не каждая книга в обычном издании приносит такой гонорар…

Оцифрованная эра. Тем не менее одна серьезная проблема превращения всех книг в электронные все же существует. Ведь долгое время книги печаталась на бумаге, писались на пергаменте. И на деле оказалось не так-то просто превратить содержимое ветхого фолианта, впитавшего запахи веков, в микрочип красивой флешки, переписать книгу на диск.

Трудности начинаются уже со сканирования. Нынешние технологии оцифровки книг можно сравнить с печатным станком Гутенберга – медленный и очень трудоемкий процесс.

В мире же сегодня около 600 тыс. библиотек, в которых хранится более 20 млрд экземпляров книг; а ведь есть еще и периодика (не менее 10 млрд экземпляров).

К счастью, современные книги, журналы и газеты уже набраны на компьютерах, имеют электронные копии. Но как быть с миллиардами старых? Современные темпы оцифровки явно невысоки. Например, за 8 лет работы программы поиска книг Google Book Search удалось создать электронную библиотеку из 10 млн книг. Причем часто коммерческие компании больше заинтересованы в электронном издании разрекламированных новинок и не хотят тратиться на классику.

Стало быть, нужна новая уникальная техника. И она создается. Прототип ультрабыстрого сканера, способный оцифровать книгу за минуту, намерены создать в течение двух лет сотрудники Токийского университета. Причем камера, которая делает до 500 фотографий в секунду, что позволяет оцифровывать 170 страниц за 60 секунд, уже имеется. Созданы и инфракрасные датчики, которые работают в трех измерениях и корректируют искажения, вызванные изгибом переворачиваемых страниц. В настоящее время японские инженеры заняты разработкой надежного робота, который мог бы быстро переворачивать страницы, не повреждая их. Пока это приходится делать вручную.

Но и это еще не все…

Не только скопировать, но и расшифровать. С помощью качественной цифровой камеры довольно просто получить оригинал страницы любого фолианта. Однако в большинстве случаев он воспринимается компьютером как своего рода картинка. Чтобы работать с текстом – анализировать, выделять фрагменты, редактировать и т. д., – необходимо перевести «картинки» в текстовый формат. И здесь начинаются главные проблемы.

Старые книги изобилуют декоративными элементами, щедро украшены вязью и стилизованными буквицами. Устаревшие шрифты, которые использовались печатниками пару столетий назад, давно не применяются в современной полиграфии, а некоторые символы вообще исчезли из современных алфавитов. Потому стандартные «распознавалки» с такими текстами не работают.

Кроме того, со временем бумага желтеет, темнеет, а текст выцветает так, что местами становится почти неразличим. Вот почему в течение последних лет в мире реализуются специальные проекты оцифровки старинных книг.

Один из самых масштабных – МЕТА – был задуман и осуществлен странами ЕС. Причем его главная идея такова: надо не раскидывать деньги между библиотеками для покупки сканирующей техники, а финансировать прежде всего разработку системы компьютерных программ для распознавания любых европейских текстов, напечатанных в XVI–XIX веках.

Главным инструментом тут стало программное обеспечение оптического распознавания, разработанное российской компанией ABBYY. На этом, кстати, участие России в данном масштабном проекте завершилось, потому что ориентирован проект был на тексты, напечатанные с помощью популярных в тот период шрифтов Fraktur, Schwabacher, a также другой ломаной «готики».

«Чтобы качественно распознавать любые тексты, не только старые, компьютеру мало уметь узнавать символы алфавита. Нужно обладать знаниями о морфологии языка, структуре слов, – рассказывает генеральный директор ABBYY Россия Григорий Липич. – Это необходимо и для исправления опечаток, встречающихся в текстах, и для уточнения архаичных выражений… А для этого опять-таки нужны исследования по морфологии старинных языков…»

Так у разработчиков из ABBYY появились партнеры – российские лингвисты из новосибирской компании ATAPY Software, которые создали специальные языковые модели для распознавания старых европейских языков. Они проанализировали 10 словарей и более 100 книг, изданных в периоде с 1750 по 1930 год, и загрузили в систему распознавания 159 новых грамматических моделей, не использующихся в современных европейских языках. В итоге на странице текста из 1856 символов средневековой печатной «готики» оказались не распознаны всего четыре. Иными словами, вероятность распознавания достигает 99,8 %!

Понятно, что за качество приходится платить. По оценкам Григория Липича, обработка 25 тыс. страниц стоит около 75 тыс. рублей. По мировым меркам вполне приемлемо. Тем более что программа способна помочь также экспертам, криминалистам, краеведам…

Связь на «сотах»

Телефон, точнее – его потомок, ныне часто именуемый мобильником, похоже, грозит перевернуть весь уклад нашей жизни. Ведь если еще лет семь – восемь тому назад человек, разговаривающий на улице по сотовому радиотелефону, вызывал жгучее любопытство, то сегодня все привыкли, многие сами имеют подобные штучки. А что будет завтра?

Истории свойственно повторяться? Впервые в мире слова по телефону, как известно, произнес 10 марта 1876 года американец Александер Белл. Однако сама по себе идея передачи звуков на расстояние была придумана не им, а вице-инспектором Парижского телеграфа Шарлем Бурселем. Случилось это еще в 1854 году.

После этого многие изобретатели пытались осуществить идею на практике. Так, например, немецкий учитель физики Иоганн Рейс 26 октября 1861 года продемонстрировал на заседании Физического общества в Франкфурте-на-Майне прибор, названный им «телефоном», что в переводе с латыни означает «далеко слышу». Однако, несмотря на название, расстояние, на которое был передан звук, составило всего лишь 100 м. Поэтому аппарат был воспринят как любопытная техническая игрушка. И заслуга Белла в том, что он из игрушки сделал действительно полезную вещь.

Весть о демонстрации в Америке телефона достигла России осенью 1876 года. Она весьма заинтересовала молодого изобретателя Павла Голубицкого – выпускника физико-математического факультета Петербургского университета. В своем доме Голубицкий оборудовал мастерскую-лабораторию, где производил разные опыты с электричеством. В том числе и телефонной связью.

От телефона Александра Белла до современного мобильника　– такова эволюция средств связи

Спустя два года Голубицкий выступил перед московскими физиками с сообщением о разработанном им телефонном аппарате. Он же одним из первых в мире попытался провести опыты мобильной связи на железнодорожных поездах. Его переносной телефон, смонтированный в небольшом ящике, позволял при остановке поезда в любом месте быстро соединиться с ближайшей станцией. Для этого надо было лишь набросить провода на телефонную линию, идущую вдоль железнодорожного пути. Состоялись вполне успешные испытания этого изобретения, но и тут дальше опытов дело не пошло.

А потом случилась беда: в ночь на 16 марта 1892 года мастерская Голубицкого сгорела дотла. В огне погибли опытные аппараты, все оборудование, инструменты, чертежи, а также богатая библиотека по электричеству и телефонии. Многие тогда говорили, что мастерская была специально подожжена завистниками изобретателя. Так или иначе, но к опытам своим Павел Михайлович больше не возвращался, хотя и прожил после пожара еще 19 лет. И дальнейшие совершенствования телефона стали приходить к нам с Запада.

Похожая история получилась и с радио. В 1895 году А.С. Попов продемонстрировал первый радиоприемник, но массовым радио стал благодаря итальянцу Г. Маркони. Но тогда, быть может, наши соотечественники в создании радиотелефона смогли сказать свое веское слово? Давайте посмотрим…

«Алтай» и другие. Ныне мало кто помнит, что еще в 1918 году в армейские части связи начали поступать передвижные (на двуколках) радиостанции конструкции А.Л. Минца. Эти радиостанции применялись в конных армиях во время Гражданской войны и Варшавского похода. Между тем как в США первые радиофицированные полицейские автомобили появились лишь в 1921 году.

Но то были лишь узкоспециализированные системы, не доступные широкой публике. Такими, по существу, оставались они и в 30-х годах, и во время Второй мировой войны. Первая в мире система полностью автоматической мобильной связи была создана и запущена в эксплуатацию в Советском Союзе в 1957 году. И мы некоторое время были лидерами в этой области благодаря изобретению московского инженера Л.И. Куприяновича, который создал опытный образец носимого автоматического дуплексного мобильного радиотелефона ЛК-1 и базовую станцию к нему. Аппарат весил около 3 кг и имел радиус действия 20–30 км. В 1958 году Куприянович создал усовершенствованную модель весом 0,5 кг и размером с папиросную коробку. Но она осталась секретной.

Одновременно в том же году началась работа и над системой гражданской автоматической мобильной связи, названной «Алтай». В Воронежском НИИ связи (ВНИИС) были созданы абонентские станции (проще говоря, собственно телефоны) и базовые станции для связи с ними. Антенные системы были разработаны в Московском государственном специализированном проектном институте (ГСПИ). Кроме того, над системой работали специалисты Ленинграда, предприятия из Белоруссии и Молдавии.

Используя «Алтай», установленный в автомобиле, чтобы позвонить на другой мобильный аппарат или на обычный телефон, достаточно было просто набрать номер – как на настольном телефонном аппарате, без всяких переключений каналов или разговоров с диспетчером. В 1963 году система была запущена в опытную эксплуатацию в Москве. Партийные и хозяйственные руководители пришли от нее в восторг. Автомобильные телефоны появились в ЗИЛах и «Чайках» советского руководства, затем и на «Волгах» директоров важнейших предприятий.

Но «Алтай» не был полноценной сотовой системой. Первоначально один город вместе с пригородами обслуживался всего лишь одной базовой станцией с 16 радиоканалами. Для небольшого количества высших начальников этого первое время хватало. В системе использовался частотный диапазон 150 МГц – того же порядка, что и метровый диапазон телевидения. Поэтому антенна, установленная на высокой башне телецентра, позволяла обеспечить связь на расстоянии до десятков километров.

Аналогичная система в США, IMTS (Improved Mobile Telephone Service), была запущена в опытную эксплуатацию на год позже. А коммерческий ее запуск состоялся лишь в 1969 году. Между тем в СССР к 1970 году «Алтай» был установлен и успешно работал уже в 30, а потом и в 114 городах. Особые работы по модернизации оборудования провели к Московской Олимпиаде 1980 года. Базовая станция «Алтая» переселилась на Останкинскую телебашню. Начало поступать более современное абонентское оборудование – модернизированная система «Алтай-3М» показала себя с лучшей стороны.

После Олимпиады мобильная связь стала обеспечивать не только партийно-правительственные органы, военно-промышленный комплекс, но и городские службы Мосгортранса, Мосэнерго, скорой помощи, ГУВД… Всего же к началу 80-х годов число абонентов системы «Алтай» приблизилось уже к 25 тыс.

Однако, чтобы телефон без проводов стал массовым, требовалось дальнейшее развитие системы. И советские инженеры были вполне к тому готовы. Но дальнейшего развития системы так и не произошло. Почему? Говорят, тому было две причины. Во-первых, советское руководство и КГБ вовсе не жаждали, чтобы граждане СССР могли общаться между с собой из любого угла – тогда труднее было бы пресекать нежелательные слухи и известия. Во-вторых, руководство не понимало (и не хотело понять), какую финансовую выгоду несет мобильная связь. А когда спохватились – было уже поздно…

«Соты» пошли в массы. Рождение массовой сотовой связи относят к 1971 году. Именно тогда компания Bell System представила в Федеральную комиссию США по связи (FCC) описание архитектуры радиотелефонной связи, которая впоследствии и стала называться сотовой.

Первыми успехами удалось блеснуть специалистам компании Motorola (США). Один из родоначальников новых направлений телекоммуникаций – Мартин Купер, занимавший в начале 1970-х годов пост вице-президента компании Motorola, – предложил пути кардинального уменьшения размеров радиотелефона. И вот в 1973 году появился первый сравнительно небольшой радиотелефон. Купер сделал с него первый звонок коллеге-конкуренту из Bell Laboratories, сказав при этом: «Джоэл, я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».

Столь привычные современному пользователю аналоговые сотовые сети начали создаваться в начале 80-х годов во многих странах Европы на базе унифицированного оборудования стандарта ММТ-450 и в США – на базе стандарта AMPS. Именно им в ту пору суждено было принять на себя основную часть подвижных абонентов во всем мире.

В 1982 году возникла группа экспертов подвижной связи GSM (Group Special Mobile), которая приступила к разработке нового цифрового стандарта сотовой связи. И сегодня мы имеем еще одну широко распространенную расшифровку аббревиатуры GSM: Global System for Mobile Communications (глобальная система подвижной связи). В одном физическом радиоканале в GSM реализовано 8 логических каналов связи, каждым из которых может пользоваться отдельный абонент. Одна базовая станция может поддерживать максимально 16–20 радиоканалов.

А телефон все продолжает совершенствоваться. Компания Samsung Electronics, например, недавно ухитрилась скрестить сотовый телефон с телевизором. Получившийся гибрид, нареченный создателями SCH-M220, – первый в мире телефоновизор, или телевизорофон, кому как больше нравится. Он работает от трехвольтового аккумулятора и позволяет разговаривать и смотреть телевизионные программы без дополнительной подзарядки три часа.

Недостатки и достоинства «мобилы». И все, казалось бы, хорошо. Да вот беда: эксперты почему-то прогнозируют скорый закат этого средства связи. Почему? Причин тому несколько.

Скажем, профессор Ясского технического университета из Румынии Д. Антохи полагает, что мобильники следует запретить хотя бы уже потому, что они… пугают птиц. «Птицы, обладающие повышенной чувствительностью к электромагнитному фону, весьма болезненно реагируют на излучение, исходящее как от самих телефонов, так и от приемо-передающих антенн, – поясняет профессор. – И покидает насиженные места, предпочитая вить гнезда за городской чертой. Так что в городе в скором времени может вообще не остаться птиц».

Кроме того, полагают экологи, люди хоть и не птицы, но на них электромагнитные сигналы тоже действуют не лучшим образом. Исследования, проведенные английскими медиками, показали, что у тех людей, кто очень часто пользуется мобильником, ухудшаются память, сообразительность и даже зрение, могут возникнуть онкологические заболевания.

Но главное, как ни странно, все-таки не это. В конце концов, техника не стоит на месте, и вскорости подобные паразитные помехи будут сведены к минимумы. Скорее всего, мобильник сам себя и погубит.

На смену ему постепенно приходят смартфоны. В них стараются впихнуть все – связь, ТВ, Интернет, фото– и видеокамеру… Некоторые футурологи полагают, что уже к середине нынешнего века подобные устройства будут выдаваться каждому уже в родильном доме и сопровождать человека пожизненно вместе с постоянным телефонным номером. Носимый на руке, подобно часам, такой прибор будет, кроме всего прочего, выполнять и роль этакого «черного ящика», то есть фиксировать основные параметры жизнедеятельности организма хозяина, передавая в случае необходимости их непосредственно на станцию скорой помощи вместе с координатами местонахождения хозяина. Кроме того, терминал будет иметь экстренную кнопку вызова помощи, передающую сигнал непосредственно в полицию, если вдруг на человека нападут грабители.

Правда, некоторые социологи говорят, что подобные браслеты открывают путь к тотальному шпионажу за каждым. Ну тут уж каждого есть выбор. Ведь, выходя из дома, вы можете и не брать смартфон с собой. Но вот будет ли вам самому это удобно?

Ренессанс радио

Вот уже более 100 лет мы живем в мире радио. В 1895 году А.С. Попов продемонстрировал первый в мире радиоприемник, и с той поры вся планета и ее окрестности купается в невидимых волнах эфира, слушая «шепот с небес». Правда, последние десятилетия «газета без бумаги и расстояний» вроде бы уступила первенство телевидению и Интернету. Но это вовсе не значит, что радио окончательно сдало свои позиции.

По своей природе радио оказалось весьма уместным как раз сейчас, в постиндустриальную эпоху, когда многие средства массовой информации переживают кризис. То же телевидение сплошь и рядом перестает быть центральным. В США народ смотрит сотни местных региональных каналов кабельного ТВ, а не центральное.

В торговле массмедиа произошло то же самое, что и в торговле ширпотребом. Как только рынок более-менее насытился, люди тут же перестали покупать пальто и костюмы «как у всех». Теперь каждый ищет что-то особенное. И промышленности пришлось с этим смириться – от массового пошива она перешла к выпуску изделий небольшими партиями. А в будущем, говорят, компьютеризованная технология позволит выполнять и индивидуальные заказы.

Нечто похожее, повторим, происходит и в торговле информацией. Газеты резко потеряли тиражи, зато количество самых разных газет резко выросло. Появилась масса специализированных журналов, которые тем не менее находят свою нишу, своего читателя на переполненном рынке.

Будущее радио видят в развитии так называемого сотового вещания

Этот кризис коснулся и радио с телевидением. Многим уже мало 6 главных российских каналов, люди предпочитают платить за пользования «тарелками», кабелями, но смотреть большее количество программ, чтобы иметь возможность выбора.

То же, кстати, происходит и с радио. Несмотря на огромное количество небольших местных радиостанций, вещающих в FM-диапазоне, рынок этот, по мнению специалистов, еще далек от насыщения. Будущее они видят в развитии так называемого сотового радиовещания.

Радио будет выдавать информацию своим клиентам по их запросу. Две компании – «Сириус» в Нью-Йорке и «Экс-Эм» в Вашингтоне – предлагают каждому автомобилисту подписаться на первое в мире спутниковое радио. Оно будет иметь 100 каналов и качество звука, как у компакт диска. Причем все 100 каналов будут одинаково хорошо слышны и в глубоком каньоне Колорадо, и в каменных джунглях Нью-Йорка, и в пустынях Нью-Мексико. Основными среди этих каналов станут музыкальные. Среди прочего есть также международная программа Би-би-си, Си-эн-би-си, новостные каналы и юмористические передачи. Говорят, что такое удовольствие будет стоить 10 долларов в месяц.

Компании, конечно, рискуют, поскольку самые оптимистические расчеты показывают: лишь 10–20 % автомобилистов подпишутся на спутниковое радио. Между тем «Сириус» уже вложил в дело 1,5 млрд долларов, а его партнер-конкурент – 1,1 млрд долларов… Затраты, как видите, немалые. Окупятся ли они? Финансисты в этом не уверены. Тем не менее на орбиту уже запущено свыше десятка специализированных спутников и построены 160 огромных студий звукозаписи и центров трансляции. Их владельцы полагают, что если по дорогам Америки бегают ныне 200 млн автомобилей и каждый год их число возрастает на 4 млн, то даже если всего 1 % их владельцев подпишется на сотовое радио – доход от бизнеса составит около 250 млн долларов год.

И это лишь первый шаг. Далее, компании предполагают дать своим слушателям возможность прямо в автомобиле получать и передавать по сотовым каналам электронную почту, заказать любую нужную информацию, а также купить любую нужную, равно как и ненужную вещь. Единственное, что смущает некоторых экспертов, так это такой вопрос. Если в 2 млн автомобилей, идущих по скоростным шоссе по скоростью 75 км/ч, женщины, сидя за рулем, начнут покупать наряды и украшения, насколько увеличится число автомобильных аварий?

Возможности видеофона

«Лучше один раз увидеть, чем сто услышать», – гласит известная русская пословица. Наверное, именно поэтому инженеры издавна пытались передать на дальние расстояния не только текст или голосовое сообщение, но и изображение. И, рассказывая о далеком и счастливом будущем, фантасты непременно указывали, что люди тогда будут не только слышать, но и видеть друг друга при телефонном разговоре. И вот, похоже, это счастливое время наступило. Причем сразу в четырех вариантах…

По обычным проводам. Специалисты знают: современные видеотелефоны (или видеофоны) по типу подключения можно разделить на использующие обычные телефонные линии, широкополосные каналы связи, сотовых сети и спутниковые системы.

Начнем с самого архаичного видеофона, для установки которого требуются лишь телефонная и электрическая розетки. На российском рынке самым распространенным устройством такого типа является видеоприставка к телефону Beamer от Vialta Inc. Она подключается напрямую к телефонной линии, а телефонный аппарат подключается уже к ней. При передаче видеоизображения используется тот же принцип, что и в факсе, только встроенный в приставку модем позволяет передавать данные с большей скоростью – до 33 Кбит/с.

Получение изображения осуществляется веб-камерой, которое передается с частотой не более 15 кадров в секунду и воспроизводится на 3,5-дюймовом ЖК-дисплее. При входящем вызове сначала на экране появляется изображение вызывающего абонента. Вызываемый по своему усмотрению может или отклонить, или принять вызов, причем сам он может включить свою камеру или «спрятаться» за набором фоновых заставок. Во время разговора на экране может отображаться либо один собеседник на всем экране, либо оба сразу, деля экран пополам.

Связь с помощью Интернета. Интернет, широко разбросавший свою сеть по всему миру, позволил внедрить в широкую практику еще одну возможность передачи звука и изображения, так называемую IP-видеотелефонию. Достаточно добавить в ваш компьютер несложную программу, обзавестись веб-камерой и микрофоном, и вот уже становитесь полноправным участником видеоконференции, члены которой могут находиться на разных континентах земного шара.

Схематически такая связь может выглядеть, например, так. Программное обеспечение CallManager, работающее под управлением сервера Windows 2000, при поступлении сигнала вызова определяет наличие оборудования для видеосоединения, выбирает оптимальную скорость, которая колеблется от 128 Кбит/с до 4,5 Мбит/с, и устанавливает видеоконференцсвязь.

Оборудованием для такого разговора может быть IP-видеотелефон, простой IP-телефон в совокупности с компьютером и цифровой камерой, а могут быть и так называемые комнатные системы, к которым могут подключаться дополнительные микрофоны, дисплеи и другие периферийные устройства с весьма приличным качеством передачи видео и звука.

Сотовые сети. Мобильные видеофоны, работающие в сотовых сетях, тоже теперь используются для передачи не только текста, звука, но и изображения. К сожалению, пропускных способностей сетей GSM не хватает для двухсторонней передачи видеоизображения, поэтому широкое хождение такие аппараты имеют только в странах с хорошо развитыми сетями третьего-четвертого поколений – например, в Японии.

Специально созданный для этой услуги видеофон F2102V серии РОМА внешне практически не отличается от привычного мобильника, разве что в нем две цифровые камеры. Внешняя предназначена для фото– и видеосъемки, а внутренняя, имеющая чуть худшие характеристики, – только для съемки владельца. Стандарт W-CDMA или UMTS позволяет пересылать данные со скоростью до 384 Кбит/с, благодаря чему стала возможна передача видеоизображения в реальном времени.

Видеотелефон уже не роскошь…

В Москве в конце 2003 года начала работу первая российская сотовая сеть нового поколения Skylink. Она работает в стандарте CDMA-2000, который обеспечивает скорость передачи данных до 153,6 Кбит/с. А в дальнейшем скорость передачи данных для сетей CDMA-2000 может быть увеличена до 2,4 Мбит/с и т. д.

Связь через спутник. Видеотелефонию теперь можно использовать и там, где еще нет ни одной сотовой базовой станции или Интернета. Современный спутниковый видеофон представляет собой ноутбук с внешней или встроенной видеокамерой, помещенный в прочный, защитный чемоданчик. В этом же чемодане обычно размещается и раскладная спутниковая антенна. Все вместе весит около 10 кг.

Система является законченным коммуникационным устройством, которое может работать не только через спутниковую связь, но и, как правило, имеет адаптеры практически под любые сетевые подключения. Скорость передачи данных при работе через спутник достигает 128 Кбит/с, что позволяет транслировать видео с приличным качеством.

Однако поначалу подобные устройства воспринимались как своего рода «шпионские игрушки», пока в 2001 году CNN в прямом эфире не показала освобождение пилотов американского самолета-разведчика, задержанного на китайской военной базе. После этого подобными системами обзавелись все уважающие себя телекомпании.

Может использоваться видеотелефония и, скажем, в качестве «скорой помощи». Квалифицированный врач, исходя из полученной видеоинформации, в реальном времени может проконсультировать менее опытного коллегу.

Трехмерное кино

Говорят, когда в 1895 году братья Люмьер показали первую короткометражку «Прибытие поезда», зрители бежали из зала, боясь, что поезд сойдет с экрана и их задавит. Сегодня искушенного зрителя на мякине не проведешь. Ему подавай виртуальные спецэффекты, стереозвук и цветное объемное изображение. Новым витком эволюции кинематографических технологий стала разработка так называемого трехмерного кино 3D-формата. Какова его история, возможности и перспективы?

Эффект стереоскопии. Чтобы разобраться в сути дела, нам придется начать несколько издалека.

Подавляющее большинство людей смотрят на мир двумя глазами. Причем изображение, видимое правым глазом, несколько отличается от того, что фиксирует левый глаз. Ведь между ними есть определенное расстояние – примерно 62–76 мм. Благодаря этому обстоятельству в мозгу наблюдателя и создается впечатление объемности увиденного им.

Фотоаппарат же, кино– или телекамера смотрят на мир единственным глазом-объективом, в результате чего и фиксируемое ими изображение выглядит на экране плоским.

Стереокино скоро придет в каждый дом

Понятное дело, изобретатели неоднократно пытались и в кино воспроизвести стереоскопическое, объемное изображение. Для получения иллюзии объемности плоского фотографического изображения в кино необходимо, чтобы с одних и тех же объектов одновременно производились по два снимка, получаемые при помощи двух объективов, удаленных друг от друга примерно на такое же расстояние, как и наши глаза. Обычно эти два изображения (правое и левое) снимаются или на две отдельные пленки, или на одну так, чтобы на каждом кадре имелось по два изображения, расположенные рядом.

Шаги истории. Способ оптического совмещения предполагает, что на экран одновременно проектируются оба снимка (правый и левый) так, чтобы они были расположены рядом, но отдельно друг от друга. Эти снимки рассматриваются зрителями через специальные стереоочки, приспособленные для каждого места зрительного зала. С их помощью оба изображения совмещаются в одно и вызывают у зрителя впечатление объемности.

Однако громоздкость приборов показа и просмотра, необходимость регулировать очки во время сеанса, а также появление, помимо основного изображения, двух «паразитных» создавали значительные неудобства для зрителей. А потому и способ широкого распространения не получил.

Способ анаглифов был изобретен в 1858 году. На экране опять-таки показывают два изображения (правое и левое), наложенные друг на друга. Одно из этих изображений (например, правое) печатается на позитивной цветной пленке, скажем, красным цветом, а другое (левое) – цветом, дополнительным к первому (к примеру, зеленым). Зрители рассматривают эти цветные изображения через особые очки (анаглифы), в которых против каждого глаза находится цветное стекло противоположного цвета (например, для правого глаза – зеленое стекло, а для левого – соответственно, красное).

Зеленое изображение левого кадра через зеленое стекло окажется невидимым, и поэтому правый глаз будет видеть через него только красное изображение правого кадра (через зеленое стекло оно покажется черно-белым). Левый глаз по тем же причинам увидит только зеленое изображение левого кадра. В результате опять-таки получается иллюзия стереоскопичности.

Основным недостатком этой системы является чрезмерная утомляемость глаз. Кроме того, таким способом невозможно демонстрировать цветные фильмы.

Способ последовательной обтюрации был предложен американским изобретателем Е. Дуайеном в конце XIX века. На экране последовательно показываются кадры, снятые то левым объективом, то правым. Зрители опять-таки смотрят на экран через специальные очки, имеющие особый механизм, работающий синхронно с проектором и попеременно закрывающий особой заслонкой то левый, то правый глаз, так что зритель видит каждый кадр только одним глазом – именно тем, для которого этот кадр и предназначен. Недочет этого способа – необходимость снабжать каждого зрителя очками с заслонками.

От очков к растру. Поскольку далеко не всем зрителям нравится смотреть на экран через очки, с большим интересом было встречено безочковое стереокино, где изображение разделяется не у глаз зрителя, а у растрового экрана.

Простейшая схема здесь такова. Левое и правое изображения от двух проекторов проходят через решетку, состоящую из узких непрозрачных полос и просветов между ними. Изображения частично задерживаются непрозрачными полосками, а частично проходят между ними и падают на экран. Таким образом, на полотне экрана сзади растра видны изображения для правого и левого глаза, состоящие из отдельных, чередующихся между собой узких полосок. Зритель, находящийся перед экраном, должен найти для себя такое положение, при котором полоски растра будут перекрывать для правого глаза полоски изображения, предназначенного для левого глаза, и, наоборот, левый глаз не будет видеть полоски правого изображения. В таком положении каждый глаз будет видеть только «свое» изображение, и зритель получит иллюзию стереоскопичности.

Но и тут есть свое неудобство: в течение всего сеанса зритель должен был сохранять полную неподвижность, иначе эффект объема тут же терялся. Однако попробуйте высидеть полтора часа, не шевелясь…

Поэтому в дальнейшем для расширения так называемой зоны стереоскопического видения перед экраном стали ставить не параллельные решетки, а радиальные, полосы которых сходятся в одной точке, лежащей внизу за пределами экрана (перспективный растр). Придавая растру известный наклон по отношению к экрану, изобретатели сумели настолько расширить зону стереоскопического видения, что подобные растровые стереоэкраны оказалось возможным использовать с кинозалах обычного типа.

Иванов и другие. Особенно преуспел в этом советский изобретатель С.П. Иванов, который совершенно самостоятельно разработал оригинальную безочковую систему стереокино. Вся хитрость его изобретения заключалась в том, что Семен Иванов сделал размеры непрозрачных полос и просветы между ними настолько малыми, что они были не видны зрителям.

Первый стереоэкран Иванова был построен в 1938 году в НИКФИ. Второй экран был установлен в кинотеатре «Москва» (ныне – Дом кино Ханженкова) и состоял из огромного количества тонких проволочек, покрытых черной эмалью и натянутых радиально на прочную раму. Полезная площадь растрового экрана – 3×5 м; экран имел 30 тыс. тонких проволочек. Собранные в отдельные группы, эти проволочки образовывали узкие непрозрачные полосы растра.

Съемка для такого стереофильма производилась обычной камерой со специальной насадкой, состоящей из двух зеркал, заменяющих два объектива. Стереонасадка давала на одной пленке два изображения (стереопару) каждого кадра (левое и правое), расположенные рядом.

В 1941 году, перед самой войной, по инициативе С. Иванова был осуществлен переход на новый стандарт стереокадра, увеличивший площадь кадра в 1,5 раза за счет использования пленки без перфорации. Это позволило создать вполне комфортное условия для просмотра стереофильмов каждому из 200 зрителей в зале.

Однако громоздкость аппаратуры, сложность ее настройки и обслуживания не позволили сделать стереокино массовым. И в конце своей жизни, в середине 70-х годов XX века, С.П. Иванов стал отдавать предпочтение голографии, полагая, что именно с ее помощью кино действительно обретет объем.

Эстафету подхватил тогдашний директор НИКФИ профессор В.Г. Комар и его коллеги. В 1974 году ими были разработаны принципы голографического кинематографа, и уже через пару лет на конгрессе Международного союза кинематографических организаций в Москве наши специалисты продемонстрировали первый голографический двухминутный ролик. Трехмерные изображения как бы выходили из экрана, двигались в любом направлении. Несколькими годами позже группа профессора Комара решила проблему цвета, и в 1984 году было снято несколько коротких голографических фильмов с цветным трехмерными изображениями. Но…

Во-первых, сами по себе голографические изображения были весьма ненасыщенными, напоминали этаких «кинопризраков». Во-вторых, несмотря на многочисленные обещания, создать установку, которая бы создавала голографическое изображение для целого зала, а не для четырех человек, как это было в эксперименте, изобретателям так и не удалось.

В общем, с началом перестройки финансирование работ по голографическому кино было прекращено. И возобновились только к концу 90-х годов XX века. Наши специалисты совместно с корейцами разработали новую экспериментальную систему ЗD-телевидения с голографическим экраном. Она основана на иных принципах, нежели голографический кинематограф, и позволяет снимать на открытых площадках, где большие объекты не могут быть освещены лазерным светом. Однако до кинозалов эта технология еще не добралась.

IMAX-чудеса. Таким образом, кинопрокатчикам волей-неволей пришлось остановиться на очковом стереокино как наиболее простом в массовом обслуживании. Пик киношного стереобума за рубежом пришелся на 50-е годы прошлого столетия. На экраны выходили десятки трехмерных хитов. Среди них, например, «Дьявол Бвана» (1952) Арча Оболера, в котором герои сражались со стереоскопическими львами-людоедами, «Музей восковых фигур» (1953) Андре де Тота, триллер Альфреда Хичкока «В случае убийства набирайте “М”» (1954)…

Но и иностранцы ничего не смогли поделать со сложностью и капризностью оборудования, требуемого для показа объемного кино: серебряные экраны, поляризованные стекла, двойные синхронизированные проекторы – все это требовало немалых денег. Лишь после того, как в 70-х годах группой канадских ученых был разработан новый трехмерный формат IMAX, объемное кино получило реальный шанс стать действительно популярным.

Формат IMAX впервые продемонстрировали на выставке «Экспо-70» в Осаке. А первый кинотеатр «Киносфера» был построен уже через год в Торонто. Однако вплоть до конца прошлого века этот формат не мог похвастаться широким распространением опять-таки из-за своей дороговизны. Но потом владельцы кинотеатров решили рискнуть, и ныне в мире насчитывается уже около 300 кинотеатров, работающих в формате IМАХ.

Эффект изображения прежде всего в огромном, высотой с семиэтажный дом, экране размерами 24×30 м и массой до 1,5 т. Это необходимо для получения высокого качества изображения, которое зрители видят через линзы очков при проекции 3D.

Вторая составляющая эффекта – в пленке. Известно, что чем больше площадь кадра на кинопленке, тем выше качество изображения. Кадр технологии IMAX в 10 раз превышает классическую 35-миллиметровую пленку и в 3 раза – стандартную 70-миллиметровую, поскольку кадры в данном случае расположены не поперечно, а продольно. Поэтому изображение может проецироваться на гигантский экран и при этом поддерживать исключительное разрешение, яркость и контрастность изображения. Причем для фильмов 3D используются две копии кинопленки, которые демонстрируются синхронно: одна – для левого глаза, другая – для правого.

Но самое главное в трехмерном кинематографе – это, разумеется, очки нового поколения. В них используется технология на жидких кристаллах. Инфракрасные сигналы спецаппаратуры управляют жидкокристаллическими линзами очков, обеспечивая чередование открытия и закрытия поляризационных линз на каждом из окуляров, создающих таким образом трехмерный эффект.

Остается только предположить, что совсем скоро, придя на сеанс в кинотеатр, мы сможем не только увидеть и услышать героев картины, но и понюхать, чем они благоухают. Администрация некоторых кинотеатров вполне всерьез поговаривает о том, что для пущего эффекта готова установить дополнительное оборудование, чтобы насыщать зал по мере разворачивания сюжета еще соответствующими запахами. Попали герои в сад, по залу тут же разносятся цветочные ароматы, вышли в море – на зрителей повеяло свежим бризом…

Быть богом все же трудно… И все-таки даже технология IMAX не дает эффекта полного участия кинозрителя в демонстрируемом действе. Все равно остается эффект «невсамделишности» всего происходящего.

Так что же, finita la comedia? Давайте не будем торопиться с окончательными выводами. История науки и техники не раз доказывала, что кажущийся тупик может обернуться лишь крутым поворотом в развитии данной отрасли.

В данном случае, возможно, кинематографистов могут выручить опять-таки… очки. Только на сей раз они будут совсем уж необычными.

Так, недавно компания Hewlett Packard представила свою очередную новинку. На первый взгляд это были обыкновенные очки, только сверхмодной формы. Однако при внимательном рассмотрении новинки видно, что перед вами своего рода «третий глаз».

Помните, в романе братьев Стругацких «Трудно быть богом» главный герой Румата все время носит на голове обруч с драгоценным камнем? На самом деле камень представляет собой объектив, а сам обруч – мини-телекамеру, которая непрерывно транслирует изображение через спутник наблюдателям. И они таким образом видят все, что видит и сам Румата.

Примерно такую же технику хотят внедрить в наш быт и специалисты. «Нужен принципиально иной подход к технике съемки», – считают авторы разработки Фил Читл и Дэвид Слаттер. Они предлагают как любителям, так и профессионалам использовать постоянно включенную миниатюрную камеру, вмонтированную в очки.

Таким образом, решаются сразу две проблемы. Камера смотрит туда же, куда и ее владелец. А значит, видит все самое интересное одновременно с вами. И никогда не пропустит важное событие, поскольку всегда включена.

Впрочем, сама по себе идея не новая, внимание заслуживает подход, с которым инженеры подошли к решению проблемы в данном конкретном случае. Полученное с мини-камеры изображение записывается сразу на два жестких диска, которые размещены в специальном футляре, закрепленном на поясе оператора. На один фиксируются фотографии с частотой 7 кадров в секунду, а на другой – VGA-видеозапись со скоростью 30 кадров в секунду.

Запись может вестись в постоянном режиме, а может и с использованием кнопки «Интересно». В этом режиме на жесткие диски постоянно пишутся и периодически стираются последние 20 секунд фотосъемки и 5 минут видео. Если в этот момент происходит что-то значимое, оператор нажимает красную кнопку, и изображение сохраняется.

Затем отснятый материал перегружается в компьютер, программа которого автоматически помечает плохие кадры и по желанию может их затем пропустить при просмотре. В результате от часовой съемки остается всего несколько минут, но зато это будут самые лучшие и интересные моменты.

О серийном производстве подобных устройств речь пока не идет. Тем не менее результаты проделанной работы уже сейчас позволяют нам заглянуть в будущее. Ведь вместо одного объектива в такие очки несложно вмонтировать и парочку – по одному на каждый глаз. И они будут смотреть на мир точно в том же ракурсе, как и их обладатель собственными глазами. Отснятое изображение затем будет отредактировано, смонтировано в соответствии с сюжетом и замыслом режиссера, подготовлено для просмотра в стереорежиме.

Аналогичные очки, кстати, могут решить и проблему проекции объемного изображения для каждого зрителя. Вспомните еще одну новинку нашего времени. Ныне пилотам сверхзвуковых самолетов-перехватчиков нет необходимости смотреть на приборную доску. Вся необходимая информация высвечивается у них прямо перед глазами – специальная камера транслирует изображение прямо на прозрачное забрало летного шлема или на светофильтры специальных очков.

Причем зачастую изображение это адаптивное. То есть оно меняется по мере того, как пилот поворачивает голову. Скажем, взглянул он направо, и бортовой компьютер тут же услужливо показывает ему то, что радар видит именно справа от самолета.

Нечто подобное, вероятно, может предложить технология XXI века и для зрителей. Вот только захотят ли оснащать подобными шлемами владельцы кинотеатров целые залы? Оборудование дорогостоящее, между тем неизбежны его порчи и кражи. Иное дело, если кто-то захочет приобрести подобное устройство для своего личного, домашнего кинотеатра…

Но эта проблема, согласитесь, уже не техническая.

Киберболезнь не дремлет. Есть и еще одна проблема, касающаяся 3D-эффекта. О том, что с эффектом псевдообъемности далеко не все ладно, американский исследователь Том Плантида заподозрил еще в 1993 году, когда в институте, где работал ученый, проводили тестирование новых очков для видеоигр от компании Sega.

Прибор был снабжен маленькими экранчиками, на которых непосредственно перед глазами пользователя появлялись трехмерные изображения. При повороте головы картинка менялась, что создавало полный эффект присутствия в виртуальном мире. Казалось, что данная технология обречена на успех. Однако многие геймеры вдруг стали заявлять, что их тошнит от игры в прямом смысле слова.

Стали разбираться, в чем тут дело. Как выяснилось, смена кадров слегка отставала от движений головы игрока. Это приводило к тому, что человека начинало укачивать. «Симптомы морской болезни не заставляли себя долго ждать», – вспоминает ученый. В итоге очки были положены на полку и благополучно забыты.

Однако теперь все мы рискуем оказаться как бы в штормящем море, сидя в кинотеатре или у экрана телевизора. С развитием 3D-технологий проблема запаздывания картинки была решена, однако у людей по-прежнему возникают неприятные ощущения. Работы Джуди Барретт из Института военно-прикладных исследований Австралии в 2004 году показали, что просмотр стереокино может вызвать особое функциональное расстройство – так называемую киберболезнь. Основные ее симптомы – напряжение глаз, нарушение ориентации в пространстве, тошнота и рвота. Причина – сенсорный конфликт между частями зрительного аппарата.

Оказывается, когда мы рассматриваем, скажем, страницу с текстом, ваши глазные яблоки слегка поворачиваются вовнутрь, позволяя вам четко видеть вблизи. В тот же момент хрусталики глаз меняют свою кривизну, чтобы передать изображение на сетчатку. Мозг человека привык к тому, что оба этих движения осуществляются одновременно и согласованно друг с другом.

А что получается, когда вы, сидя в кинотеатре, видите приближающийся трехмерный объект? Глазное яблоко поворачивается, но кривизна хрусталика остается неизменной; ведь, чтобы картинка не расплывалась, глаз должен по-прежнему фокусироваться на плоскости экрана.

В итоге, как выяснили исследователи, до 10 % людей вообще не в состоянии правильно совместить две плоские картинки в одну объемную. Но это еще полбеды – как раз эти люди меньше всего рискуют заполучить кибернедуг. А вот другие 20 % зрителей при просмотре изображений 3D-формата могут столкнуться с неприятностями. У некоторых начинает двоиться в глазах, многих начинает тошнить, и все отмечают утомление зрения.

Так что будьте осторожны, не рвитесь на просмотры 3D-фильмов. «Аватар», конечно, интересен, мода модой, но здоровье дороже…

Новинки телевидения

Недавно мировые СМИ распространили весть: правительство Японии приняло решение начать работы по созданию и внедрению в стране к 2020 году трехмерного телевидения. «Видеть объемное изображение можно будет с любой точки, при желании вы даже может зайти за спину телегероям!» – восхищаются корреспонденты возможностями новинки.

Однако насколько свежа такая сенсация? Какие суперидеи и разработки положены в ее основу? Давайте попробуем разобраться…

Сотовое телевидение? Домашние кинотеатры, имеющие экран в полстены, стереофонический звук и исключительную четкость изображения мало-помалу перестают уже удивлять. Еще одна новинка современного телевидения – создание так называемой сотовой сети телевещания во многих крупных городах Европы и Америки. Зачем? Ведь у нас уже есть множество каналов обычного телевидения. Есть телевидение спутниковое, кабельное. К чему еще сотовое?

Оказывается, и спутниковое, и кабельное, и обычное телевидение экономически целесообразны, если вещание ведется сразу на большое количество абонентов. Причем в подобных системах потребителю, по сути, навязываются те или иные программы. Однако времена, когда зрители млели у крошечного экрана телевизора КВН, что бы по тому не показывали, давно прошли. Сегодня пользователи хотели бы получать только ту информацию, которая им нужна.

Иными словами, в идеале зритель хотел бы сам выбирать программу, а не терпеть навязанную каналом. Предоставить каждому отдельный видеоканал практически невозможно. Но сотовое телевидение в какой-то мере может решить проблему индивидуальных запросов абонента.

В основе сотового телевидения лежит принцип вещания маломощными передатчиками в малых зонах. Обслуживаемую территорию разбивают на отдельные сегменты (соты) с размерами, равными радиусу действия передатчика (5–6 км).

Трехмерное телевидение все шире входит в быт

Выходная мощность передатчиков не превышает нескольких десятков ватт, что вполне достаточно для приема на малогабаритные антенны. Диапазон частот – десятки гигагерц. Это намного выше, чем у эфирного телевидения. На таких частотах устойчивая работа приемника возможна и при настройке на многократно отраженный сигнал. Поэтому отпадает необходимость в прямой видимости базовой станции.

Изюминка же сотовых систем в том, что они, в принципе, позволяют организовать и обратный информационный канал от абонента к головной станции. В результате на основе сетей сотового ТВ можно развернуть различные интерактивные системы, прямой доступ к которым возможен с терминала каждого абонента. Например, вы можете получить персональную телепрограмму, включающую лишь интересующие вас передачи, отсекая при этом все ненужное в них (в том числе и надоедливую рекламу), получать информацию по запросу и решать массу других задач. Важно и то, что к абонентскому оборудованию может быть подключен компьютер, факсимильный аппарат, цифровой телефон…

В России сотовым ТВ активно занимается группа компаний «МТV-Информ». Два года назад фирма заключила договор с бывшим оборонным предприятием «Импульс» на разработку и выпуск соответствующего оборудования. В Москве уже проводились первые опытные передачи сотового телевидения.

«Тройная игра». А вот вам еще одна разновидность телевидения ближайшего будущего – мобильное ТВ. Оно основывается на использование сотовых телефонов или мобильников нового поколения, снабженных дисплеями увеличенного размера.

Новая система предусматривает одновременную передачу телевизионных, радио– и звуковых каналов в цифровом виде, включая «скачивание» данных из Интернета. Таким образом, мобильный телефон превращается в многофункциональное устройство.

Насколько это будет удобно пользователям и выгодно продавцам информационных услуг, и те и другие пытаются понять в ходе эксперимента, который затеян ныне в Австралии. По словам исполнительного директора «Телстра» Холли Крамера, в проекте примут участие более 1000 жителей Сиднея, которых компания бесплатно снабдит мобильными трубками стандарта DVB-H.

В ходе эксперимента длительностью в год специалисты надеются досконально изучить технические аспекты передачи нового типа электромагнитных импульсов в городских условиях, а маркетологи – оценить, насколько быстро это новое чудо инженерной мысли сумеет завоевать сердца жителей Зеленого континента, а затем и всего мира.

Стандарт DVB-H был утвержден в 2004 году Европейским институтом по телекоммуникациям. Говорят, он имеет определенные преимущества перед нынешними системами, особенно по части связи на большие расстояния. Так, скажем, телефония через Интернет обходится дешевле обычной спутниковой связи.

Цифровое ТВ в нашем отечестве. К сказанному выше остается добавить, что и наши телевизионщики не стоят на месте. Уже неоднократно сообщалось о том, что в России вот-вот начнется массовое телевещание в цифровом формате. Сдерживает его во многом тот факт, что очень многие семьи в нашей стране имеют аналоговые телеприемники и покупать новые, более дорогие цифровые телевизоры пока не имеют возможности.

В конце концов, недавно Минкультуры и Мининформсвязи России пришли к согласию о том, что «приставки к телевизорам для приема цифрового сигнала должны выдаваться населению бесплатно». Об этом сообщил заместитель руководителя управления телерадиовещания Роспечати Виталий Стыцко, выступая на пресс-конференции, посвященной будущему переходу телевидения в России на цифровой формат. Он сказал, что приставками, стоимостью от 50 до 100 долларов, предстоит обеспечить около 50 млн семей.

Но зато, как отметил представитель ВГТРК Валентин Хлебников, переход на цифровое вещание, прежде всего, позволит решить проблему информационного неравенства граждан России. По его данным, сейчас только 60 % российских семей могут принимать больше 3 телепрограмм, а в 30 тыс. населенных пунктов из 150 тыс. вообще нет телевидения. Цифровой формат даст новые возможности доставки телевизионного сигнала и удешевит ее.

Со своей стороны, замдиректора Московского телевизионного института Константин Быструшкин отметил, что переход на цифровое вещание дает отечественной промышленности уникальный шанс радикального обновления, так как в стране со временем придется заменить примерно 90 млн аналоговых телевизоров.

Объемное ТВ. Итак, аналоговое телевидение с привычными трубками-кинескопами уже отжило свой век. В конце прошлого столетия на смену им пришли новые – жидкокристаллические и плазменные экраны.

А совсем недавно японцы выпустили в продажу цифровой телевизор нового поколения – на основе токопроводящего пластика. И хотя цена новинки пока около 5000 долларов, эксперты уверены: через несколько лет такие дисплеи станут вполне доступны. Их же преимущества перед ЖК-мониторами и плазменными панелями очевидны уже сейчас – это яркость и насыщенность картинки, хорошая передача цвета, низкое энергопотребление. При этом толщина упомянутого японского телевизора не превышает одного миллиметра! В идеале такой экран можно свернуть в рулон. Или наклеить «электронную бумагу» на стены подобно обоям.

И это еще не все. Наряду с домашними кинотеатрами, которые вскоре будут иметь настенные экраны практически неограниченных размеров, заменяя ковры и обои, все большее распространение получат телевизоры, дающие объемное изображение.

Исследователи полагают, что именно трехмерные «телики» станут самыми востребованными в ближайшем будущем. И хотя это будет не абсолютное трехмерное изображение, у зрителя все же возникнет ощущение объемности. Люди как бы заглянут в глубину экрана.

Эти телевизоры сделаны на том же принципе, что и открытки с трехмерными картинками. Телеэкран будет транслировать девять изображений одной сцены, но под разными углами, что обеспечит устойчивое восприятие объемности, даже если человек будет пересаживаться с места на место.

Такие телевизоры в течение ближайших 5 лет предполагается установить в аэропортах и торговых центрах, чтобы люди привыкали к объемному изображению. Ориентировочная цена первых стереотелеприемников будет около 3000 долларов. Отчасти это обусловлено тем, что для трехмерного телевещания понадобится еще и снимать специальные программы в трехмерном формате.

В дальнейшем системы объемного телевидения позволят создать шлем, надев который телезритель не только увидит объемное изображение и услышит стереозвук, но будет также ощущать в зависимости от сюжета тепло и холод, всевозможные запахи, дуновение ветра и т. д. Словом, инженеры обещают задействовать с помощью этого шлема четыре из пяти чувств человека – лишь дотронуться до изображаемого объекта будет нельзя. Впрочем, и этот недостаток обещают поправить, добавив к шлему еще пару интерфейс-перчаток. «Благодаря неким цифровым татуировкам зрители смогут ощущать и эмоции актеров», – говорит руководитель группы британских исследователей Ян Пирсон.

Впрочем, далеко не все в восторге от такой перспективы. Психологи опять-таки предупреждают: не стоит увлекаться трехмерными играми с человеческим мозгом. Еще неизвестно, какой эффект может оказать на здоровье человека и его зрение просмотр программ, заставляющих нас видеть то, чего нет на самом деле.

Ода про очки

«Подумаешь, чудо техники!» – скажете вы, разглядывая свои собственные очки. И будете не правы. Та проблема подбора и изготовления персональных очков, которая ныне решается за 30–40 минут, раньше требовала многих месяцев упорного монотонного труда. Да и сами очки не столь просты, как кажется…

Кто был первым? Когда были изобретены очки, историки достоверно не знают. Они лишь ссылаются на тот факт, что на надгробной плите флорентийца Сальвино Аристи, скончавшегося в первой половине XIV века, есть надпись: «Он изобрел очки. Да простит ему Господь его прегрешения».

Но здесь допущена явная натяжка. Ведь в гробнице древнеегипетского фараона Тутанхамона, умершего в XVI веке до н. э., то есть более 33 столетий назад, среди опахал, драгоценностей и страусовых перьев обнаружена пара тусклых коричневых стекляшек. А в них вплавлена бронзовая проволочка, выполняющая роль перемычки, которая удерживала стеклышки на переносице. В общем, вещица весьма смахивает на очки. Причем, судя по темным стеклам, солнцезащитные. Заодно они могли защищать глаза и от песка, несомого ветрами пустыни.

Новинка техники　– очки-проектор

Есть также сведения, что античные греки и римляне заметили одну интересную особенность стеклянных шаров – они обладают способностью увеличивать предметы, то есть служить линзой. Одним из первых этим воспользовался римский император Нерон, который, как говорят, взирал на бои гладиаторов сквозь отшлифованный смарагд (изумруд). Причем выбор пал именно на зеленый самоцвет не случайно: древние медики полагали, что зеленый цвет служит «для укрепления глаз».

Впрочем, первое более-менее убедительное сочинение по оптике появилось только в X веке. Его создал арабский ученый Ибн аль-Хайсам (Альгазен), который довольно точно излагает особенности преломления световых лучей через сферические стекла. Он, в частности, пишет: «Если смотреть через сегмент стеклянного шара, то он как бы увеличивает предметы».

Ему вторит францисканский монах Роджер Бэкон. В 1267 году он тоже писал о том, что благодаря сегментам стеклянного шара можно рассматривать даже очень мелкие предметы. По его словам, достаточно только надлежащим образом отшлифовать такие сегменты, и они будут хорошим средством для тех, у кого слабые глаза.

Наконец, аналогичное открытие сделал в 1280 году и простой стекловар – тот самый Сальвино Аристи. Он же придумал, как соединить две линзы, поскольку у человека два глаза.

Очки для избранных. Хорошие очки в Средние века были весьма редки. Хотя бы потому, что для них нужно было бесцветное и прозрачное стекло, секрет изготовления которого был найден в XIII веке в Венеции. И тайна эта строжайше охранялась вплоть до XVI столетия. В итоге очки были настолько дороги, что особой строкой включались в завещания наряду с драгоценностями. А что очки, помогавшие исправить недостатки зрения одного человека, были совершенно бесполезны другому, так мало кто обращал внимание на такие «мелочи». Очки зачастую носили лишь из тщеславия, чтобы показать свое богатство.

Все изменилось, когда в середине XV столетия золотых дел мастер из Германии по имени Иоганн Гутенберг и его партнер Иоганн Фуст изобрели книгопечатание. Книги перестали быть такой уж редкостью. И появилось большое количество книгочеев, многим из которых и в самом деле понадобились очки, чтобы отчетливо видеть мелкие буквы.

В первую очередь появились очки для дальнозорких с выпуклыми стеклами. Вогнутые стекла для близоруких изобрели значительно позднее – в XVI веке. Первым научно достоверным свидетельством их использования считается выполненный Рафаэлем портрет папы Льва Х, где главный католик был изображен вместе с очками для близоруких.

В 1629 году указом английского короля Карла I «для обеспечения лучшей организации, упорядочения и управления всеми, кто занимается искусством делания стекол», была создана Почетная гильдия стекольных дел мастеров. По выработанным ею правилам любой, достигший 16 лет, по своему желанию мог стать подмастерьем. За 9 лет обучения надо было освоить все: от шлифования стекол до изготовления оправ, после чего подмастерье получал право сдавать экзамен на звание мастера. Если это ему удавалось, бывший подмастерье мог открыть свою мастерскую.

Интересно, что это была одна из немногих гильдий, допускавших в свои ряды женщин.

А поскольку линзы – штука хрупкая, их стали вставлять в оправы – сначала деревянные, а потом и роговые. Причем оправу поначалу держали не перед глазами, а, словно лупу, перед вещью, которую хотели рассмотреть. Да и сами очки представляли собой поначалу одну линзу, закрепленную в оправу с ручкой.

Потом мастера догадались соединить два стекла в оправах перемычкой, и линзы стали держать непосредственно перед глазами. Так появились первые лорнеты.

Пытались прикреплять очки к шляпе. Вшивали очковые стекла и в ременный поясок, который завязывали на затылке, словно карнавальную маску. Или приделывали пружины, прижимавшиеся к вискам, оправляли стекла в железные кольца и соединяли перемычкой. Получалась как бы разновидность пенсне, но без зажима на носу. И только в середине XIX века додумались до современных «наушных очков».

Не только атрибут моды. Во времена СССР наших соотечественников за границей узнавали сразу – по скверно сшитым костюмам и уродливым очкам. Получалось так потому, что советские предприятия стремились всеми силами выполнять планы, а вот будет ли их продукция востребована потом покупателями, никого из руководителей особо не интересовало.

Ныне ситуация, в том числе и в оптической промышленности, заметно изменилась. И сказать «спасибо» за это надо, в частности, В.Н. Иванидзе. В 1991 году он, будучи заместителем генерального директора по науке НПО «Оптика», крупного предприятия Миноборонпрома, создававшего «оптические» технологии и оборудование, понял: чтобы выжить в рыночных условиях, надо ломать устоявшуюся систему. Работать не на план, а на конкретного человека. Для чего необходимо организовать сеть малых фирм, где на станках будут изготавливать линзы. И наладить выпуск самих станков, ведь в России их никто не производил.

Чтобы реализовать свою идею, Иванидзе ушел из оборонки и организовал АО «Интероптик». Валерий Николаевич полагает, что очки надо изготавливать исключительно на заказ. Те готовые очки, которые ныне сплошь и рядом продают на рынках, в киосках и т. д., хоть и красивы, но могут оказаться вредны для ваших глаз. И вот почему.

В торговле ныне два типа готовых очков: преимущественно импортные, с пластиковыми линзами, и «снговые» – со стеклянными. Первые – для дальнозорких, с межцентровым расстоянием 62–64 мм и диоптриями до +3,5. Если вас устраивают такие, их можно приобретать хоть в переходе метро.

Однако надо знать: этот товар за границей стоит гроши. Ведь пластик легко царапается, быстро теряет оптические свойства. Поэтому примерно через полгода их приходится менять.

Принципиально иная ситуация с очками для близоруких. Готовыми их на Западе, как правило, не выпускают. Дело в том, что для всех «минусовых» стекол (а также с диоптриями выше +3,5) очень важна центровка, вот и изготавливают их на заказ. У нас об этом мало кому известно, люди покупают очки где попало, а потом удивляются, что у них появляются головные боли, раздражительность, утомляемость. Чтобы избежать этого, очки, как уже говорилось, надо подбирать себе индивидуально.

Кстати, недавние исследования офтальмологов выявили, что во многих случаях наш глаз функционирует неоптимально и нуждается в серьезной помощи. Например, недавно считали: солнечное излучение не опасно, если устранить жесткий ультрафиолет (длина волны до 320 нм). Теперь же выяснилось: неблагоприятно влияют на глаз и мягкая составляющая (длина волны до 400 нм), и синяя часть видимого спектра, которая при больших дозах приводит к помутнению хрусталика. А это значит, что модные среди молодежи солнцезащитные очки скорее вредят, чем помогают. Ведь благодаря им зрачок расширяется, и доза опасного излучения, попадающего на сетчатку, резко растет.

И еще. Как известно, в глазе на какое-то время остается «отпечаток» изображения, чем, кстати, объясняется ослепление водителя ночью: после фар встречной машины он не различает следующую за ней. Так вот установлено: зрительная память обязана именно синей составляющей.

Кроме того, при изменении спектральных характеристик стекол увеличиваются контрастность и четкость изображения, улучшается цветопередача, повышается чувствительность рецепторов и острота зрения, снижается зрительная утомляемость.

Если учитывать все эти нюансы, можно создавать очки на любой вкус, для самых разных ситуаций. Достаточно нанести на линзу соответствующие фильтрующие слои.

Защита глаз. Ныне появилось и огромное количество очков, которые пригодятся и людям с вполне нормальным зрением. В первую очередь это очки защитные. Их надевают гонщики и горнолыжники, сварщики и рабочие, имеющие дело с разного рода резаками.

Существуют очки для работы на компьютере, на установках с сильными источниками излучения (лазерами) или в условиях недостатка освещения (туман, сумерки, дымка, смог); ночные противоослепляющие для водителей…

Очень часто очки входят и в обязательный комплект снаряжения для людей военных. Тому есть несколько причин. Во-первых, такие очки защищают глаза от пыли. Во-вторых, от вредного излучения, например лазерного. Причем от лазеров стали страдать люди не только на поле боя.

Не секрет, что летом 2011 года резко увеличилось количество случаев лазерного хулиганства, когда в районе аэропортов подростки и даже вполне взрослые люди стали «развлекаться», атакуя с помощью лазурных указок кабины садящихся авиалайнеров, ослепляя пилотов на самом ответственном этапе их работы.

Нескольких хулиганов уже поймали и наказали. Тем не менее ростовские ученые разработали систему, которая может не только уберечь зрение пилотов авиационных лайнеров от лазерного луча, но и заставит злоумышленников навсегда забыть о смертельно опасных экспериментах.

«Чтобы оградить пилотов от лазерных атак, мы мобилизовали все свои разработки в области высоких технологий, – рассказал доцент кафедры робототехники и механотроники Донского государственного технического университета Владимир Мартынов. – И оказалось, способ защитить летчиков существует, да еще такой, что преступники будут наказаны по заслугам».

Ученые придумали специальные очки со стеклами, которые покрыты тончайшей пленкой из окислов определенных металлов. Ширина напыления равна длине волны лазера и составляет несколько сотен нанометров. Эти очки способны в десятки тысяч раз снизить интенсивность световой атаки и таким образом обезопасить зрение пилота.

Причем разработка включает в себя и еще одно хитроумное устройство, делающее криминальные развлечения опасными для самих преступников. Ученые предложили наказать их так, что больше никто не решится подвергать опасности жизнь пассажиров и экипажа. Специальные оптические элементы, которые устанавливаются в кабине самолета, отражают луч лазера таким образом, что он со стопроцентной точностью попадает в лицо хулигану и ослепляет его. Происходит это независимо от ориентации кабины лайнера. Самое главное, чем мощнее лазер преступника, тем более сильный удар он получит в ответ. Вплоть до того, что может серьезно пострадать сетчатка глаза.

Секреты часовой спирали

Иногда говорят, что история развивается по спирали, время от времени повторяясь на новом уровне. Как ни удивительно, наглядный пример тому нам может показать балансовая часовая спираль, или волосок, которая есть практически во всех наружных механических часах.

Сын плотника – повелитель времени. «Счастливые часов не наблюдают», – позволил себе заметить поэт. При этом, конечно, он полагал, что влюбленным некогда замечать течение времени. Прозаик же к этому мог добавить, что долгое время людям было вообще трудно замечать течение времени и по чисто объективным причинам. Например, во времена Средневековья на весь город могли иметься всего лишь одни-единственные часы. Они располагались в башне на городской площади и напоминали о себе и течении времени разве что ударами колокола.

Но это было еще полбеды – обыватели, в конце концов, могли ориентироваться и по солнцу. А вот что делать морякам, которым для определения долготы географических координат местоложения своего корабля на море нужно было знать точную разницу между временем на своей родине и местным временем. Если вы знали, что солнце ныне взошло в 5:40, в то время как на широте Лондона оно восходит в 6:40, значит, вы находитесь на 15° западнее, где-то у Канарских островов.

Маятниковые башенные часы для этого не годились. Во-первых, они были очень громоздкие. Во-вторых, морская качка нарушала равномерность хода маятника?

Что делать? Над ответом на этот вопрос бились лучшие часовщики своего времени в течение нескольких столетий. Первым решить задачу удалось… сыну плотника, английскому механику-самоучке Джону Харрисону.

В 1713 году он сделал свои первые часы. Хотя они были, как обычно в то время, маятниковые, Харрисон уже сумел удивить современников – его ходики были почти целиком деревянные. И это вовсе не причуда сына плотника. Харрисон таким образом резко повысил точность хода – ведь металлический маятник изменяет свою длину в зависимости от теплового расширения, а это сказывается на точности хода. А вот дерево тепловому расширению почти не подвержено.

Далее он воспользовался тем, что в 1675 году Кристиан Гюйгенс изобрел балансовую спираль, заменившую маятник. Теперь волосок спирали вкупе с колесом баланса стали основой регулирующего органа любых механических наручных часов. И в 1735 году Харрисон придумал свой первый хронометр без маятника. За время до Лиссабона и обратно он отстал всего лишь на 2 секунды за сутки.

Однако то были огромные часы, которые весили 35 кг и занимали всю каюту капитана. Нужно было их уменьшить, а заодно и увеличить точность хода. На это мастеру потребовалось еще… 47 лет!

Для поддержания стабильности колебаний при качке и снижения влияния гравитации на точность хода механик ввел второй баланс. Причем оба баланса колебались в одной плоскости, но в противоположных направлениях. Мало того, он поместил хронометр на подвижную опору, позволяющую часам находиться только в горизонтальном положении. Для обеспечения постоянства момента заводной пружины было предложено заводить часы в одно и то же время. Наконец, для снижения влияния перепадов температур морской хронометр был помещен в деревянный футляр, являвшийся своего рода термосом, поддерживающим постоянную температуру.

Лишь в 1761 году для очередного испытания его часов из Англии на Ямайку отправился корабль «Дептфорд». Сопровождал драгоценный прибор сын старого Джона, Уильям, так как сам 68-летний мастер уже не рискнул выйти в море по состоянию здоровья. Когда через 161 сутки корабль пришел в Портсмут, ошибка в ходе часов не превышала нескольких секунд. Таким образом, задача определения географической долготы в открытом море была решена.

Бреге и его брегет. Помните у А.С. Пушкина:

Брегет – между прочим, это карманные часы, созданные знаменитым часовых дел мастером Авраамом-Луи Бреге. Он первый придумал часы, которые заводились сами собой.

Бреге усовершенствовал и «часы с репетицией». Стоило нажать пружину, и особый механизм вызванивал количество часов, минут и секунд, что особенно удобно ночью, когда в темноте циферблата не видно.

В 1801 году он предложил конструкцию турбийона («вихрь», «круговорот» в переводе с французского) – одного из самых сложных часовых устройств всех времен и народов. Бреге обратил внимание на то, что смещение центра тяжести баланса в часах приводит к ускорению или замедлению его колебаний. Если часы принимают вертикальное положение (а ось баланса горизонтальна), то они могут либо спешить, либо отставать.

Часы для летчиков «Штурманские»

Тогда мастер сконструировал механизм, в котором все детали регулятора хода часов – баланс, спираль и спуск – были установлены на специальную платформу. За одну минуту она совершала полный оборот вокруг своей оси. Таким образом, по идее, все погрешности, возникавшие в течение первых 30 секунд, компенсировались в последующие полминуты.

Тем не менее довольно скоро выяснилось, что система Бреге, сносно работающая в карманных часах, которые большей частью находятся в вертикальном положении в жилетном кармашке, дает сбои в часах наручных. Ведь те в течение дня многократно меняют свое положение в пространстве вместе с рукой хозяина. Поэтому нынешние супертурбийоны способны двигаться вокруг центральной оси в трех координатах, компенсируя всевозможные «оверкили»!

Часы высокого полета. Ныне хронометр – особо точные часы – является обязательной принадлежностью каждого корабля. Последователям Харрисона и Бреге – Пьеру Леруа, Томасу Мюджу, Фердинанду Берту, Джону Арнольду и другим – удалось окончательно справиться со всеми проблемами. И морской хронометр приобрел современный вид, вобрав все лучшее из многочисленных остроумных изобретений: колебательную систему баланс-спираль с устройством термокомпенсации; свободный хронометровый ход; пружинный двигатель с фузеей – механизмом, уменьшающим влияние крутящего момента пружины на ход часов; стрелочную индикацию часов, минут, секунд; указание времени завода пружины и т. д.

Покорив море, часы вскоре устремились и в небо вместе с первыми воздухоплавателями и авиаторами. Самые первые авиационные часы часовщик Луи Картье в 1904 году сделал для своего друга – знаменитого бразильского воздухоплавателя Альберто Сантос-Дюмона. Он так и назвал их Santos. Для того чтобы в полете не приходилось лезть за часами в карман, Картье сделал эти часы наручными.

И потом еще долго в кабинах самолетов – будь то истребитель Первой мировой или почтовый гидроплан послевоенных лет – часы оставались первейшим рабочим инструментом пилота и штурмана.

Вычисления, которые производились в воздухе с помощью логарифмической линейки, требовали секундной точности измерения времени. Навигация в воздухе была сродни морской, широту и долготу определяли секстаном, и хронометр на борту самолета был нужен так же, как на борту корабля. В то время почти все крупные часовые фирмы создавали часы для пилотов. Причем большинство этих исторических моделей до сих пор в моде.

Пилотские модели имели фирмы Omega, Zenith, Oris. Пилоты Второй мировой войны очень ценили модели фирмы Rolex. Корпорация Longines гордится часами, которые вместе с Чарльзом Линдбергом впервые пересекли Атлантику по воздуху в 1927 году. А специально придуманная для пилотов модель Breguet 20 выпускается в различных модификациях и по сей день.

Отечественным вариантом пилотских часов считаются «Авиатор» и «Штурманские». Особого внимания заслуживает, например, модель часов «Штурманские» под названием «Гагарин», выпущенная к 40-летию первого полета человека в космос. Именно «Штурманские» Юрий Гагарин брал с собой 12 апреля 1961 года.

Хронометр для Луны. В музее Звездного городка мне однажды довелось видеть еще одни уникальные часы. Они, по уверению экскурсовода, стоят… миллион долларов! Нет, часы вовсе не из платины, и корпус их не украшен бриллиантами. Загадка объяснилась просто: именно эти часы марки Omega Speedmaster Professional были на руке Нейла Армстронга, когда он впервые ступил на Луну. Этот хронометр отсчитал 102 часа 45 минут 43 секунды полета к Луне, 37 минут посадки лунного модуля и те 2 часа 30 минут, которые американские астронавты – Н. Армстронг и Э. Олдрин – разгуливали по поверхности Селены.

И когда позднее, после экспедиции «Аполлон-Союз», Армстронг посетил Звездный городок, то, заглянув в местный музей, он оставил свои часы на память, упомянув, что именно эту сумму – 1 млн долларов – предлагал ему за эти часы один толстосум, но астронавт их не отдал…

Поначалу никто не думал, что модель Speedmaster Professional ждет столь необычная судьба. Эти часы попали в поле зрения американского космического агентства NASA почти случайно. Такие часы купил себе астронавт Вальтер Ширра и 3 октября 1962 года взял с собой в полет, который он выполнял по программе Mercury. И когда в 1964 году NASA решило обзавестись официальным хронометром, инженеры агентства отправились в один из лучших часовых магазинов Хьюстона Corrigan’s и накупили там разных часов. В том числе, по совету Ширры, они приобрели и «Омегу». Затем эксперты принялись испытывать часы на нагревание, замерзание, водонепроницаемость, коррозию, устойчивость к ударам, вакууму и т. д. К марту 1965 года им удалось успешно испортить все часы, кроме «Омеги». В конце марта Omega Speedmaster побывали в космосе в качестве официальных часов NASA и получили звание Professional.

В 1971 году часы оснастили механизмом автоматического подзавода. После этого они не раз поднимались в космос на борту «шаттлов», побывали на станциях Skylab, «Мир» и МКС.

Невидимый маятник. И тем не менее в 2011 году специалисты компании Tag Heuer пришли к выводу, что волосок механических часов вообще и Omega в частности ныне безнадежно устарел. Дело в том, что с течением времени сверхтонкая пружина все же деформируется – металл устает. Кроме того, даже сделанный из весьма качественных и дорогих сплавов – инвара и элинвара, за изобретение которых Шарль Эдуар Гийом получил Нобелевскую премию, волосок остается чувствительным к перепадам температуры. Наконец, дивергенция, то есть несовпадение геометрического центра спирали и центра масс, означает, что ход часов все же меняется в зависимости от их положения в пространстве.

И тогда специалисты Tag Heuer предложили вернуться к… маятнику. Однако маятник этот особый – это магнитный осциллятор, перемещения которого не виды на глаз; периодически с высокой точностью меняются лишь параметры магнитного поля. Такой «маятник» лишен проблем дивергенции и деградации с годами.

Впрочем, пока что «маятниковые» наручные часы Tag Heuer – это всего лишь концепт. Перед запуском модели в серию инженерам предстоит решить главную проблему любого осциллятора: магнитные свойства металлов опять-таки зависят от перепадов температуры и внешнего геомагнитного поля. Однако вице-президент по исследованиям и разработкам Tag Heuer Ги Семон обещает, что компания сделает все возможное и невозможное, чтобы магнитный «маятник» спуск не остался всего лишь концептом.

Прецендент такого рода уже имеется. «Цепные» часы были первыми механическими измерителями времени, изобретенными еще в XVIII веке. Конструкция эта благополучно дожила до XX века. Причем не только в часах башенных. В середине прошлого столетия ваши дедушки и бабушки каждое утро «заводили» настенные часы-ходики с кукушкой привычно подтягивая гирьку, висевшую на цепочке.

Однако попробуйте себе представить цепную передачу для наручных часов! Оказывается, такие передачи все же существуют. Звенья такой микроцепи собирают специальные автоматы, а сами передачи используются в часах марки Cabestan, разработанных Жаном-Франсуа Рюшонне и Виани Хальтером. Мастера создали настоящие «цепные» часы, передача в которых выглядит как крошечная яхтенная лебедка.

Зачем ткани интеллект?

Некогда всемирно известный модельер В. Зайцев начал свою карьеру дизайнера с того, что предложил выпускать телогрейки, украшенные цветами и разными узорами. Недавняя международная специализированная выставка производственной одежды «Интеллигентная телогрейка» показала, что прошедшие десятилетия многому научили дизайнеров и технологов. В основе нынешних «телогреек» – прежде всего интеллектуальная ткань.

Начнем с волокна. «Интеллект ткани – это прежде всего способность того или иного материала наилучшим образом соответствовать предъявляемым к нему требованиям, – пояснила мне суть дела ведущий специалист Могилевского текстильного комбината (Республика Беларусь) Анна Михайловна Непочелович. – Вот, например, на нашем комбинате выпускают ткани для костюмов пожарных, которые не горят, для нефтяников – из непачкающейся ткани, для рыбаков – из непромокаемой…

Новое поколение тканей, над которыми сегодня работают специалисты, вообще может изменить наше представление об одежде и ее функциях. Такие ткани сотканы из волокон, которые их изобретатели называют «интеллигентными». За столь обязывающим определением скрываются материалы, обладающие полезными для человека свойствами. При холоде они греют, при жаре – охлаждают, удаляют пот и отвечают другим нуждам кожи. Они даже позволяют человеку резко повысить свой интеллектуальный уровень!

Ткани с интеллектом пригодятся и в космосе

А началось все с того, что 60 лет тому назад американский концерн «Дюпон» первое чисто синтетическое волокно – нейлон. Затем появились акрил, полиамид, полиэстер и другие волокна, родившиеся в лабораторных ретортах. Но потребители сравнительно быстро оценили как достоинства, так и недостатки синтетических тканей и поры. Нейлоновая рубашка, не нуждающаяся в утюге, вместе с тем летом не давала дышать телу, а зимой не согревала. В итоге эйфория, поднятая было первыми синтетическими изделиями, вскоре и закончилась. Многие новомодные изделия из синтетики оказались в мусорном ящике, а не в шкафу для одежды.

И прошло немало времени, прежде чем удалось понять, чем натуральные волокна лучше синтетических, преодолеть разницу между ними. Теперь химия легко воспроизводит лучшие свойства льна, хлопка, шерсти. А естественные материалы давно уже стали предметом многократной химической обработки, придающей, например, хлопку упругость или делающей льняную ткань не столь мнущейся.

Новшества сегодняшнего дня затронули саму геометрию волокон. Ныне изготовители текстильного сырья стремятся сделать нити возможно тоньше. Так называемые микроволокна имеют диаметр, равный 0,006 мм, то есть они в 10 раз тоньше волоса и вдвое шелковой нити или паутины. Десять километров такого волокна весят меньше грамма, а 3 кг его достаточно, чтобы опоясать земной шар. Но главное, подобные волокна позволяют ткать материалы, которые одновременно мягки, защищают от сырости и вместе с тем пропускают к телу воздух.

Появились и пустотелые волокна, хорошо держащие тепло. Причем если такое волокно в сечении не круглое, а овальное, ткань из него лучше вбирает в себя пот с кожи пот.

Одна из английских фирм по производству синтетики встраивает в акриловое волокно вещество триклозан, останавливающее размножение бактерий, которые, кстати, прекрасно себя чувствуют именно в поте кожи и к тому же выделяют масляные кислоты, распространяющие неприятный запах.

Ведутся и эксперименты с волокнами, которые меняют свой объем в зависимости от температуры. Если вокруг холодно, то само волокно распушается, становится как бы более толстым, лучше греет.

В космосе и на земле. Все больше совершенствуются и сами ткани. Излюбленный материал сегодняшних модельеров – эластик, он удобен не только в спортивной одежде, но и в костюмах для повседневной жизни.

Многие ткани получаются по технологии, соединившей вместе технику ткачества и вязания. До пяти (в зависимости от программы) разнородных по структуре слоев полотна ткацкая машина создает сразу, делая разнообразное плетение из нескольких видов пряжи. Причем ныне довольно часто в волокно добавляют и металлические нити, чтобы обеспечить проводимость ткани или электроподогрев.

Уже существуют ткани, включающие в свою основу и мельчайшие стеклянные шарики, отражающие свет; одежда из такой материи как бы светится в лучах автомобильных фар, что делает человека хорошо заметным на улице в ночное время.

Весьма интересна и технология, которую применило NASA при изготовлении космических скафандров. Для того чтобы защитить астронавтов за пределами атмосферы от леденящего холода космоса и палящей жары Солнца, в структуру ткани включают миллионы микроскопических капсуп. Они содержат парафины, которые при нагревании плавятся и отбирают тепло у веществ, находящихся рядом (точно так же мы охлаждаем напитки брошенными в стакан кубиками льда). А когда те же парафиновые шарики начинают отвердевать под действием холода, пришедшего снаружи, они выделяют накопленное ранее тепло, согревая космонавта.

После такого буквально космического материала эргономичные модели термобелья Odlo из материала, обладающего различными характеристиками, в определенных зонах (сетка в местах повышенного потоотделения, эластичные участки в областях активного изменения объема мышц и утепленные утолщения там, где требуется тепло), вроде и не слишком серьезное новшество. Добавим лишь, что материал этого термобелья заодно борется и с запахом пота.

Еще одна разработка – терморубашка ActiShirt с электродами, способная в течение длительного времени снимать ЭКГ прямо во время тренировки и передавать данные в устройство фиксации, например… в наручные часы. При этом «носитель» обходится без специального пояса или приклеивания электродов к коже.

Аналогичную одежду можно использовать и на земле. Скажем, создаются особые костюмы для горнолыжников. Когда спортсмен спускается с горы, его мышцы активно работают, и парафин будет впитывать излишнее тепло тела. Поднимаясь же на гору по канатной дороге, человек неподвижен, и парафин отдаст ему накопленное во время спуска тепло.

Многослойные одежки. Пару лет назад придумана технология Airvanatage – куртка представляет собой нечто вроде надувного матраса, где вместо утеплителя-пуха используется воздух. Если холодает – поддул одежду посильнее, а потеплело – выпустил излишний воздух.

Однако у такой одежды есть крупный недостаток: за ее герметичностью нужно следить столь же тщательно, как и за герметичностью надувной лодки. Можно запросто проколоться в самом буквальном смысле этого слова.

Поэтому для ценителей традиционных утеплителей придуман свой вариант. Подстежка не снимается, как обычно, а стягивается и растягивается, словно занавес в театре. Сотрудники компании Versalayer из США изобрели новую систему регулировки степени теплоты одежды: под верхним слоем находится утеплитель, который легким движением руки (точнее – потягиванием синей ленточки) собирается в гармошки (на спине в области лопаток). А когда похолодает – надо потянуть за красную ленточку, и утеплитель снова расправится, а одежда станет теплее.

А сделать такой утеплитель можно, например, из нового материала Tencel, проходящего ныне испытания. Он состоит из намного более тонких и гладких, чем раньше, волокон. Но поскольку их очень много, а стало быть, и воздушная прослойка между ними занимает значительный объем, то и утеплитель получился вдвое теплее и намного комфортнее, чем, скажем, полартек из полиэстера.

Ну а чтобы владелец теплой куртки излишне не потел, мог, как говорится, выпустить пар, в современной одежде очень часто используются мембранные ткани. Причем новая мембрана – эластичный беспоровый тончайший материал Sympatex – обладает совершенно фантастическими характеристиками: удерживает водяной столб высотой 250 м (!) и в то же время прекрасно пропускает воздух.

Защита всегда пригодится. Автомобильная фирма BMW заказала для костюмов мотоциклистов ткань, содержащую одну из разновидностей кевлара – синтетика в пять раз более прочного на разрыв, чем сталь.

Пригодится мотоциклистам и вставки в костюм из принципиально нового материала D30. Его отличает способность мгновенно становиться жестким во время удара, создавая прочный защитный слой. А все «свободное время» материал мягкий.

Это уникальное свойство делает возможным также создание защитных шлемов и жилетов, которые успешно станут конкурировать со своими «жесткими» собратьями. Состав нового материала – секрет фирмы. Известно только, что в его основе – смесь жидких полимеров с наноматериалом.

Кстати, компании ATM и Adidas разработали заодно и электронный жилет для занятий боевыми искусствами. Новинка при помощи пневматической системы теперь сама подсчитывает удары и определяет места их нанесения, а заодно и выясняет – а не был ли нанесен удар в запрещенную область?

Компьютерная одежда способна также постоянно следить за физическим состоянием ее владельца и контролировать работу его основных органов, в первую очередь – сердца. В случае проявления симптомов недуга компьютер самостоятельно свяжется со скорой помощью.

Портной XXI века

Представьте себе ситуацию. Вам захотелось сшить новый костюм. Приходите в ателье, вас тут же фотографируют в полный рост со всех сторон, уточняют, из какого именно материала должна быть изготовлена та или иная часть туалета, какова будет ширина и длина брюк, прямые они будут или расклешенные, с косыми карманами или прямыми, пиджак двубортный или однобортный и т. д. А затем в течение часа (!) выдают вам готовый, сшитый точно по мерке костюм.

Скажете, фантастика? Ничуть. «Гонконгские мастера уже сегодня шьют мужской костюм за 45 минут, – дал справку портной из Санкт-Петербурга Николай Николаевич Раздомахин. – Правда, они широко используют полуфабрикаты. Мы же хотим за это время полностью “построить костюм”, как говорят профессионалы, от “А” до “Я”…

И при этом будет дешево и сердито – костюм обойдется вам в ту же сумму, что и готовый, купленный в магазине. А ведь ныне пошить приличный костюм у хорошего портного стоит ох круто: 800 долларов за наряд – средняя цена. Работа модных кутюрье стоит намного дороже…»

Но как можно ли совместить и дешевизну и хорошее качество пошива? Чтобы вы поняли это, придется сознаться, что Н.Н. Раздомахин – портной не совсем обычный. По совместительству он еще и доцент Санкт-Петербургского государственного университета технологии дизайна (СПбГУТД). И вместе с коллегами, профессорами А.Г. Басуевым и Е.Я. Сурженко, является создателем уникальной компьютерной технологии трехмерного конструирования одежды.

«Вообще-то эта проблема не новая, – рассказал мне Николай Николаевич. – Если помните, еще в конце XIX века ее попытался решить выдающийся российский математик Пафнутий Чебышев. Но когда в начале своей публичной лекции он сказал: “Давайте для простоты предположим, что тело человека представляет собой сферу”, – петербургские портные, сидевшие в первых рядах, тут же вышли из зала»…

Так представляли робота-портного в начале XX　века

И хотя всем ясно, что одежда является сложным трехмерным объектом, испокон веку ее лекала строились с помощью традиционных способов плоскостного конструирования. Такие методики, сколько ни совершенствуй, всегда дают приближенный результат. То есть без большого опыта, высокой квалификации, таланта, интуиции и т. д. закройщика хорошего костюма не жди.

Как в России, так и за рубежом уже много десятилетий пытаются решить проблему создания лекал в трех измерениях. Однако чаще всего развиваются идеи и методы, либо берущие начало из автомобилестроения, либо на основе хорошо отработанных лекал, предварительно выполненных традиционными способами. Однако эти направления не содержат новых идей в понимания трехмерной геометрии одежды и поэтому не могут дать совершенных результатов.

Фирма CDI (США), например, еще 1987 году выпустила рекламный проспект, в котором заявила, что вопрос трехмерного конструирования одежды ими решен. Однако спустя 15 лет, в январе 1998 года, в самом начале публичной презентации представитель фирмы с некоторым смущением объявил, что их система способна разрабатывать только одежду, плотно облегающую тело человека.

В 1986 году в Канаде была создана фирма PAD system, которая ныне заявляет, что является единственным в мире обладателем обкатанной системы трехмерного проектирования. Между тем в основе разработки лежат перенос плоских лекал на объемный манекен и последующая их модернизация. А такой подход в принципе не может дать совершенных результатов, поскольку зачастую приводит к деформации ткани готового изделия.

Между тем такие попытки показывают настойчивое стремление специалистов всего мира наконец-таки решить эту проблему. Дело уж дошло до того, что американские портные обратились за помощью в Пентагон и там пошли им навстречу, рассекретив кое-какие из своих разработок и позволив использовать их в текстильном производстве.

Так, скажем, система автоматизированного распознавания замаскированных объектов теперь используется для отыскания скрытых дефектов на ткани, боевые лазеры – для раскроя стопок ткани по лекалам, а быстродействующие компьютерные системы – для сканирования фигуры заказчика, дабы снять с него нужные мерки без использования допотопного портновского сантиметра…

Но все это тем не менее лишь полумеры. Ведущие мировые фирмы по разработке программного обеспечения для швейной промышленности все еще только пытаются создать действующую систему трехмерного проектирования одежды. Приятно отметить, что и наши специалисты тут не на последних ролях.

«Основа подхода специалистов Санкт-Петербургского государственного университета технологии дизайна к решению данной проблемы состоит в использовании алгоритмов трехмерной стереометрии, – продолжал свой рассказ Раздомахин. – Мы хотели найти способ покрытия сложной пространственной формы, каковой является человеческая фигура, некоей оболочкой, которая бы затем могла быть развернута на плоскость в виде лекал. Ну а по ним, как по обычным выкройкам, уже несложно изготовить отлично сидящую на данном субъекте одежду»…

Поскольку сам Николай Николаевич, как уже говорилось, не только теоретик, но и практикующий мастер по пошиву, ему хотелось, чтобы система получилась простой, могла использоваться в любом ателье и даже в домашних условиях.

Путь к исполнению мечты оказался довольно долог и нелегок. Еще в 1972 году преподаватель Василий Сергеевич Павлов, руководивший студенческим научным обществом, предложил студенту Раздомахину создать технологическую модель, которая бы позволила намного упростить и ускорить раскрой. Нахрапом проблему одолеть не удалось – работа растянулась на долгих 12 лет. За это время Раздомахин и диплом защитил, и кандидатскую диссертацию. А заодно понял, что его собственных познаний в математике катастрофически не хватает, чтобы разрешить проблему до конца. И тогда он пошел на поклон к профессору математики Александру Георгиевичу Басуеву. Тот не только не отверг с порога предложение текстильщика, но, заинтересовавшись им, стал привлекать к разработке и своих коллег. Вместе с профессором Сурженко маленькому коллективу удалось все-таки в значительной мере продвинуться к окончательному разрешению задачи.

«Уже в настоящее время мы готовы предложить технологию компьютерного раскроя по манекенам. То есть ту технологию, которая применяется при массовом поточном пошиве на фабриках, – продолжает Раздомахин. – Что же касается индивидуального раскроя, то тут еще остались кое-какие шероховатости. Нам бы хорошего спонсора и через год-два система будет окончательно готова»…

Тогда процедура исполнения индивидуального заказа, по мнению Николая Николаевича, будет выглядеть так. Пришедшего в ателье заказчика фотографируют электронной камерой анфас и в профиль. По этим изображениям компьютер автоматически производит необходимые ему измерения, строит аксонометрию фигуры. После этого мастер вместе с заказчиком рассматривают на экране дисплея несколько моделей одежды, уточняют последние детали. Затем в работу вступает программа изготовления лекал. И уже через несколько минут графопостроитель может выдать готовый комплект выкроек. А может, и сразу вступить в командование лазерным раскроечным агрегатом, затем и автоматизированной швейной машиной. И через час, повторяем, костюм будет готов.

«Кабесот» есть даже на орбите

А теперь давайте поговорим о предмете деликатном, о котором вроде бы распространяться публично и не принято. Но тем интереснее узнать, что и его не обошел технический прогресс.

Ведь никуда не денешься, так уж мы устроены – потребляя еду и воду (по терминологии писателя Владимира Войновича, «продукт первичный»), мы вырабатываем не только энергию, но и «продукт вторичный». Так вот, как и куда он потом девается?

Цивилизация начинается с канализации. Уже древнейшие людские поселения имели соответствующие сооружения для сбора «вторичного продукта» и его отвода подальше от жилья. Отесанные камни использовались не только для строительства жилищ, но и каналов, по которым удалялись продукты жизнедеятельности.

При раскопках в Вавилонии обнаружены древние канализационные каналы из обожженного кирпича, обмазанного битумом. Аналогичные сооружения существовали за много тысяч лет до нашей эры у древних ассирийцев.

Понятное дело, столь капитальные сооружения, требовавшие немалых затрат труда и времени, строили лишь в крупных городах да во дворцах. Индивидуальные туалеты выглядели скромнее. Как именно, можно узнать из Библии. «Близ лагеря, – читаем в ней, – должен ты место найти, куда ты мог бы по нужде сходить. А при себе должен ты иметь лопатку, которой выроешь ямку, а справив все дела твои, должен ты все, что из тебя вышло, в эту ямку закопать».

Ну прямо инструкция для современного туриста…

Древние греки прославились высоким уровнем не только науки и искусства, но и строительства. Они возводили великолепные дворцы, оборудованные по всем правилам гигиены. В Древних Афинах существовала централизованная канализационная система. Первоначально ее основой послужила небольшая речушка, которая затем была заключена в трубу, выложенную из камня и представлявшую, в сущности, канализационный канал. Подобные сооружения обнаружены в Олимпии, Агригенте, Самосе, Пергаме, Киососе и других древнегреческих городах.

Рим во времена императора Нервы насчитывал около 2 млн жителей, и, если бы они не следили за чистотой, вряд ли бы его величали «вечным». До наших дней дошли многие изобретения римлян, в том числе «клоака максима» – канал для отвода содержимого клозетов.

Вошел в историю анекдот, связанный с устройством общественных уборных, за пользование которыми император Веспасиан ввел плату. Его было стали стыдить за это, тогда он поднес к носу собеседника монету и сказал: «Деньги не пахнут».

Средневековые нечистоты. Клозеты в домах Парижа появились лишь в начале XVI века. А до этого стар и млад обходились горшками, содержимое которых без зазрения совести выплескивалось из окон на улицу. Правда, прежде полагалось трижды прокричать: «Осторожно, вода!» – тем самым предупредив оказавшегося поблизости прохожего.

Как выглядел туалет? В средневековом рыцарском замке, к примеру, отхожие места выполнялись в виде башенных надстроек с наклонно устроенным стоком или в виде эркера, расположенного на наружной стене здания. Нечистоты стекали сначала по стене, затем вниз по холму, на котором стоял замок, к ближайшему ручью или речке.

Лишь в середине прошлого века во многих европейских городах появляется централизованная система канализации, нечистоты окончательно исчезают с улиц.

Приятно отметить, что города и селения Руси были значительно чище, чем в Западной Европе. В усадьбах, на подворьях XII–XIII веков, а кое-где и того раньше стояли будочки типа современных «домиков с сердцем».

Первый же туалет со сливом построил в своем дворце сподвижник Петра I – светлейший князь Меншиков.

Среди исторических дат есть и такая. В 1775 году английский мастер Джозеф Брам изобрел первый «водяной шкаф», как его тогда называли, – прообраз современных туалетов. На стене вверху укреплялся бачок, наполняемый водой. По мере надобности нужно было дернуть за веревочку, и поток воды прямо по стене стекал в углубление в полу, а затем вместе с «вторичным продуктом» по отводному каналу вон из дома…

Понадобилось еще полстолетия, пока потомки Брама додумались соединить бачок и клозет сливной трубой. Еще столько же времени прошло, пока громоздкая конструкция усилиями мастеров разных стран, в том числе и итальянских, не забывших окончательно своего славного прошлого, превратилась в нынешний компактный санузел.

До космических высот. Впрочем, если вы думаете, что прогресс в этой области остановился, глубоко ошибаетесь. Взгляните на биотуалет, который может быть установлен где угодно – в автоприцепе, в палатке, на небольшом катере или даже в маленьком самолете. Система автономна, имеет встроенный бак с водой для смыва вместимостью 21 л. Нечистоты скапливаются в нижнем резервуаре, где подвергаются химической обработке до полного растворения. Так что при чистке нижнего резервуара из него в канализацию поступает почти чистая вода.

А японцы недавно выпустили в продажу… говорящие туалеты. Присел на минутку, а туалет тут же взял анализы «вторичного продукта» и сообщает, все ли в порядке в твоем организме. Или уж нужно бежать к врачу…

Вот так решается проблема утилизации отходов нашего производства на современном уровне в земных условиях. А каково, например, приходится космонавтам? Сутки, а то и больше должны они провести в своих скафандрах, прежде чем состыкуются с орбитальной станцией. Специалисты по системам жизнеобеспечения фирмы «Звезда» сначала в скафандрах летчиков, а потом и у космонавтов предусмотрели специальные устройства, решающие эту проблему.

При этом они категорически запретили мне приводить в печати имена как самих конструкторов, так и потребителей их продукции, поскольку истории с теми и другими случались достаточно щепетильные.

Вот, например, одна из них. Народ в первом отряде космонавтов, если помните, специально подбирался не очень крупный. И перед полетом каждому обязательно ставили клизму. И питание в то время состояло в основном из продуктов в тюбиках. В общем, в первых полетах на космической высоте справляли лишь малую нужду. И обходились мочеприемниками, придуманными еще для военных летчиков. Надевает человек что-то вроде стаканчика для машинной дойки, и в случае нужды все стекает в специальный накопитель, опорожняемый по окончании полета.

И все было ничего, пока в космос не начали летать женщины. А они, как известно, устроены несколько иначе, чем мужчины. Так что мочеприемник пришлось конструировать заново. И испытывать его по полной программе.

Но если испытания мужского варианта конструктор системы проводил на себе и своих приятелях, то тут вышла закавыка. Говорят, жена конструктора чуть его из дома не выгнала, когда он к ней стал приставать с подобными предложениями. Испытательницы от подобных заданий тоже были не в восторге. Тем более что после каждого надо было еще и подробные отчеты писать: где жмет, где трет, а в каком именно месте подтекает…

В общем, говорят, эта проблема и поныне решена лишь в первом приближении. И в том, кстати, кроется одна из причин, почему женщины у нас летают в космос значительнее реже мужчин. С американками проще – на каждом «шаттле» обязательно туалет имеется. И летают астронавты с астронавтками вовсе не в скафандрах, надевая оные лишь при взлете, посадке и при выходах в открытый космос.

У нас же при стартах на «Союзах» многие предпочитают отложить поход по большой нужде до стыковки с космической станцией. Правда, на аварийный случай в скафандре имеется особый приемник и для твердого «вторичного продукта», но вместимость его весьма ограничена…

Немало хлопот доставило инженерам устройство туалета и на самой космической станции. Пришлось изобретать систему вакуумного отсоса и множество других приспособлений, чтобы привычный всем агрегат исправно функционировал в условиях невесомости. В итоге аппарат, стоящий ныне на МКС, стоит прямо-таки астрономических денег – 27 млн долларов США!

А совсем недавно наши специалисты одолели новую высоту. Созданная ими конструкция оказалась столь совершенной, что даже ярые патриоты-американцы, считающие все американское самым лучшим, будут ходить на МКС в… российский туалет. Причем за это удовольствие NASA согласилось заплатить нам 19 млн долларов!

Внешне космический туалет похож на те, какими пользуются на Земле. Но без отличий, конечно, не обошлось. Для того чтобы компенсировать действие невесомости, в нем предусмотрены фиксаторы для ног и бедер. Создаваемый же внутри устройства вакуум обеспечивает плотное прилегание бедер к толчку.

Отходы жизнедеятельности организма тут же отсасываются насосом в специальный приемник. А по малой нужде каждый член экипажа ходит с собственным раструбом, который крепится к шлангу.

В　космосе туалет так же необходим, как и на Земл

Новый туалет, который получил оригинальное название АСУ «Фиалка», мало чем отличается от старого. Правда, у него есть одно усовершенствование. Моча будет поступать в особое устройство и перерабатываться в… чистую воду, годную для использования в хозяйстве. В старом же туалете ее собирали в особые резервуары, которые потом переносили на грузовые корабли и сбрасывали при входе в атмосферу Земли, где они сгорали без следа.

…Так что, как видите, незамысловатое вроде устройство поднялось ныне прямо-таки на космическую высоту и продолжает совершенствоваться. Будем надеяться, что цивилизация и впредь не сделает никакого зигзага. Не сбудется, скажем, пророчество В.Н. Войновича из книги «Москва-2042», повествующей о городе-государстве. Его жители, посещая «кабесот» (кабинет естественных отправлений), вынуждены заполнять специальные анкеты, поскольку «вторичный продукт» стал своеобразной валютой, а стало быть, предметом строгой отчетности. Ей-ей, не стоит он того, хотя лиц известной профессии и зовут издавна на Руси золотарями…

«Электронный домовой»

«Новое американское жилище» – так называется этот дом, построенный на окраине Лас-Вегаса. Все в нем – от высоких стеклянных дверей до внутренних зеркальных прудов и выбеленных солнцем перекрытий над внутренним двориком – дышит роскошью и элегантностью. И все-таки самое главное в этом доме то, что сразу и не увидишь.

«Мой дом – моя крепость», – говорят англичане. Очевидно, той же точки зрения придерживаются и американцы. Во всяком случае, открыв калитку и войдя на участок, прилегающий к дому, знающий человек обязательно наступит на определенную плитку – одну из тех, что устилают дорожу, ведущую к крыльцу. Тем самым он дает знать «электронному домовому»: «Спокойно, идут свои!»

В противном же случае через минуту-другую «домовой» передаст сигнал о вторжении на частную территорию постороннего, и патрульная полицейская машина будет тут как тут…

Если же названный гость не будет открывать калитку и попросту перемахнет через забор, такая предосторожность его тоже не спасет – чувствительные элементы спрятаны под почвой во многих местах территории. Так что дом все равно заметит чужака, а в ночное время еще и ослепит его мощным лучом прожектора.

Кстати, эта же система помогает маме проследить и за собственным малолетним чадом. Даже находясь в доме, на кухне, она на специальном табло видит, куда перемещается ее сын или дочь, не собирается ли дите бухнуться, например, в бассейн?»

Но вот человек добрался до самой двери дома. Чтобы попасть внутрь, надо открыть замок. В данном доме для этого не нужен ключ. Специальное биометрическое устройство может отреагировать на отпечаток пальца, ладони или просто на голоса хозяев дома. Стоит сказать «Сезам, откройся» или еще какое-то «петушиное слово», и замок откроется.

Если же у двери звонит гость, хозяин или хозяйка могут увидеть его на специальном телеэкране, расположенном в той же кухне или в прихожей, и открыть дверь, не подходя к ней, с помощью специальной кнопки.

В прихожей располагается и сам «домовой» – точнее распределительный шкаф и компьютер. Провода от них идут по всему дому, что позволяет «домовому» выполнять самые разнообразные обязанности. Например, ему можно позвонить из города или из автомобиля и попросить включить к назначенному часу плиту или духовку. Хозяин на порог, а дом его уже встречает кипящим на плите кофейником. Если же хозяин вдруг изменил свои планы, то приказ можно и отменить, позвонив вторично.

Современный домашний робот способен оказывать множество полезных услуг

В память компьютера также заложено несколько десятков различных кулинарных рецептов. Так что хозяйка всегда может проконсультироваться с «электронным домовым» по поводу приготовления того или иного блюда. Он же проследит за нормальным режимом работы холодильника.

В ванной «домовой» контролирует температуру воды для купания, может включить подогрев и воды в бассейне, расположенном на участке возле дома. Он же, как заправский водяной, проследит и за нормальным поливом растительности возле дома, отменит полив, если вдруг закапает дождик.

Ну а если в доме намечается стирка, то компьютер же проконтролирует, чтобы стиральная машина точно выполняла заказанный режим, вовремя включит сушильный шкаф и гладильную машину.

Еще одна обязанность «электронного домового» – развлекать гостей и хозяев дома. Он включит и отрегулирует звук в стереосистеме, может транслировать запись с видеомагнитофона или DVD-проигрывателя, расположенного в гостиной, на телеэкран в спальной или в столовой. Он же позволяет использовать телефонные аппараты (а их обычно в американском доме два или три) и для переговоров внутри дома.

Но вот вечер подошел к концу, гости разошлись, а хозяева укладываются спать. «Электронный домовой» заботливо проверит, какая температура в каждом из помещений дома, если надо – включит кондиционер или вентилятор. Он же примет все заказы на завтрашний день: кого и во сколько разбудить, кому о чем напомнить… Проверит, все ли окна и двери в доме закрыты и после этого перейдет в дежурный режим, до утра охраняя покой своих хозяев.

При всем этом «электронный домовой» еще и очень экономный. Электроэнергию для своей работы и функционирования всех систем в доме он берет с крыши, от фотоэлектронных элементов, а излишки заботливо запасает в аккумуляторах. Если есть желание, электроэнергию ему могут поставлять и сами хозяева дома. Для этого надо лишь разместить несложную систему под синтетическими покрытиями на полах дома, и тогда пойдет в дело статическое электричество, вырабатываемое при хождении по паласу, и энергия того «вечного двигателя и прыгателя», который есть в каждом ребенке.

Правда, стоит такой дом общей площадью около 500 кв. м все же немало – около 1 млн долларов. Но конструкторы системы полагают, что по мере того, как будет налаживаться массовый выпуск «электронных домовых» и сопутствующих им систем, они будут стоить все дешевле.

Охота за неуловимым бозоном

Физики Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН), ведущие исследования на большом электрон-позитронном коллайдере (БАК), объявили недавно, что с точностью в 99,99995 % (или 5 «сигма») обнаружили, наконец, загадочный бозон Хиггса, охота за которым велась полвека. Если это событие подтвердится, можно будет считать, что сделано, пожалуй, самое значительное открытие физики XXI века, заявили участники исследований.

Что же так взбудоражило научную общественность мира?

В истории ядерной физики уже бывали случаи, когда открытие, сделанное «на кончике пера» теоретиком, затем блестяще подтверждалось на практике. Классическим считается случай открытия позитрона. Сначала существование этой частицы, которая является своего рода «двойником», или античастицей, электрона, было теоретически предсказано английским физиком-теоретиком Паулем Дираком в 1931 году на основании выведенных им уравнений. А год спустя американский физик К.Д. Андресон экспериментально обнаружил эту частицу – «двойника» электрона, или античастицу с положительным зарядом – в космических лучах.

А вот история с бозоном Хиггса такова. Существование этой частицы было предсказано британским профессором Питером Хиггсом в 1966 году как последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, которую еще называют Стандартной моделью. По мнению Хиггса, эта гипотетическая частица должна отвечать за массы всех других элементарных частиц. Так называемый хиггсовский механизм, который объясняет происхождение массы, был предложен в 1962 году американским физиком Филиппом Андерсоном, а двумя годами позже уточнен тремя независимыми группами ученых – Франсуа Англером и Робертом Браутом, Питером Хиггсом и Джеральдом Гуральником, а также Карлом Хагеном и Томом Кибблом.

Почти два десятилетия назад физик Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми, нобелевский лауреат Леон Ледерман в своей статье как бы в шутку назвал бозон Хиггса «проклятой частицей» (goddamn particle), поскольку она никак не поддавалась идентификации. Однако редактору статьи такое название не понравилось, и он переименовал ее в «божественную частицу» (god particle). Так с легкой руки редактора название «частица Бога» и закрепилось в СМИ и околонаучной литературе.

Детектор ATLAS, с помощью которого был детектирован бозон Хиггса

Зачем понадобилась эта частица физикам? В самом упрощенном виде суть рассуждений здесь такова. Когда Вселенная начала остывать после Большого Взрыва, сформировалась некая гипотетическая сила, известная еще как поле Хиггса. Материальными носителями этой силы, ее квантами, и должны быть, по идее, бозоны Хиггса.

Именно это поле, а не бозон объясняет появление массы у частиц, сформировавших атомы. Без его существования частицы просто пронизали бы космос со световой скоростью. А согласно теории Альберта Эйнштейна, частицы, имеющие массу, разгоняться до скорости света не могут.

То, как работает поле Хиггса, ученые попытались рассказать журналистам на пресс-конференции, созванной по этому поводу в ЦЕРНе 4 июля 2012 года. «Вот вас здесь целая толпа, – пояснил “на пальцах” суть дела один из выступавших. – Представьте, что в эту комнату вошел сам Питер Хиггс. Но пока вы не знаете, кто он такой, и профессор может спокойно передвигаться по комнате. Но как только кто-то из вас узнает его, тотчас вокруг профессора образуется плотная толпа, пробиться через которую ученому уже можно будет с большим трудом. Точно так же и наличие поля Хиггса мы можем обнаружить только по пролету бозона Хиггса, за которым и шла охота столько времени»…

Тут, наверное, стоит привести некоторые пояснения. Все охотники прекрасно знают: чтобы поймать любого, а уж тем более редкого зверя необходимы специализированные ловушки. Та, что предназначена, например, для поимки бобров, не годится для ловли зайцев. А потому исследователи потратили немало усилий и еще больше денег (так только БАК обошелся в сумму порядка 10 млрд евро), чтобы создать такие ловушки.

Сегодня их в мире две. Это тэватрон в лаборатории имени Энрико Ферми (Фермилаб) в США и БАК в ЦЕРНе близ Женевы. Американские физики из Фермилаба в некотором роде «выступили на разогреве» у европейских коллег, представив им окончательные результаты своих более чем десятилетних поисков бозона Хиггса. По их данным, если частица существует, то ее масса должна находиться в интервале от 115 до 135 гигаэлектронвольт.

Один из участников этой работы, наш соотечественник Дмитрий Денисов сказал так: «Мы на тэватроне знаем, как открывать частицы. Мы открыли топ-кварк, шесть новых барионов (частиц, состоящих из новых комбинаций кварков. – Авт.), процесс самых быстрых переходов между материей и антиматерией и много других новых процессов. То, что мы видим в наших данных по Хиггсу, напоминает мне все предыдущие открытия – показания в различных каналах и независимо для двух экспериментов в Фермилабе указывает на то, что бозон Хиггса существует»…

Денисов также добавил, что большой вклад в этот результат внесли и российские ученые. Так, в одном из экспериментов было задействовано 100 представителей Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Института физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвине, МГУ имени Ломоносова, Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) и Петербургского института ядерной физики имени Константинова (ПИЯФ).

Все эти работы помогли европейским физикам настроить Большой адронный коллайдер – ускоритель элементарных частиц с окружностью туннеля в 26,7 км, который залегает под землей на глубине от 50 до 175 м. Именно он строился более 10 лет на границе Швейцарии и Франции.

И вот спустя 12 лет после начала работ над БАКом появились первые весомые результаты. Сразу две группы ученых, работающие на детекторах CMS и Atlas, в конце 2011 года заявили о нахождении неких, похожих на бозон Хиггса частиц. Всего таких частиц было обнаружено около 300. Но ученые полагали, что этого мало, чтобы уверенно заявить: «Охота закончена. Мы поймали то, что хотели!»

Для того чтобы быть уверенными в том, ученым необходимо было добиться степени достоверности результатов в 99,99995 % (или 5 «сигма», что соответствует статусу научного открытия). И эксперименты были продолжены, пока… «Мы достигли уровня вероятности почти в 5 “сигма”, – сказал в начале июля 2012 года на семинаре представитель эксперимента CMS Джо Инкандела.

«Такие выводы сделаны на анализе результатов столкновения пучков протонов, циркулирующих практически со скоростью света в обоих направлениях 27-километрового туннеля, – пояснил заявление Инкаделы первый заместитель директора Института ядерных исследований РАН Леонид Кравчук. – Бозон должен находиться среди элементарных частиц, на которые распадаются протоны после столкновения. До последнего времени все существующие в природе частицы были известны, за исключением бозона Хиггса. Без него ученые не могли понять, откуда у других частиц появляется масса»…

Итак, теперь ученые доказали, что массой этой их, наверное, наделяет бозон Хиггса. Правда, пока исследователи знают о нем не очень много, в частности только то, что его вес составляет в среднем 125 гигаэлектрон-вольт (эксперимент Atlas дал результат 126,5 ГэВ, a CMS —125,3 ГэВ, и это при одинаковой статистике столкновений). Теперь им предстоит большая работа по перепроверке полученных результатов, уточнению «портрета» частицы, описанию ее свойств.

Вот, собственно, и все. На том можно ставить точку. Потому как дальше последовали осторожные уточнения. «Однако является ли эта частица бозоном Хиггса, мы пока сказать не можем, для этого нужно измерить ее спин (то есть собственный момент импульса. – Авт.), – поясняют физики. – В самом интересном случае распада бозона на два Z-бозона мы видим только 8 событий, и этого слишком мало, чтобы измерить спин. Если спин будет равен 0, это Хиггс Стандартной модели. Единица исключена другими экспериментами, а если спин будет равен двум, то тогда это будет какая-то экзотическая частица, что даже интереснее».

В общем, ученые осторожно намекают: для того, чтобы окончательно и бесповоротно «заклеймить» обнаруженную частицу как бозон Хиггса, потребуются дополнительные данные и их тщательный анализ. Хотя есть и иные мнения. Например, физик Филипп Гиббс в своем блоге позволил себе выразиться так: «Если нечто плавает в пруду и крякает, как утка, наверное, небезосновательно считать это уткой, особенно когда ты ожидал обнаружить утку. Последующие наблюдения просто покажут нам, какого вида эта утка».

И все же вопрос о том, является ли эта частица бозоном Хиггса Стандартной модели или «мостом» к «новой физике», все еще открыт. Это связано с рядом сложностей наблюдения частиц в современной экспериментальной физике и расшифровки полученных результатов. «Вариантов распада бозона Хиггса, по которым его можно идентифицировать, очень много. Причем на некоторых экспериментальных установках проще регистрировать одни виды распада, на некоторых – другие», – сказал по этому поводу участник эксперимента CMS Андрей Крохотин.

В общем, если обнаруженная частица окажется долгожданным бозоном Хиггса, то можно будет считать строительство Стандартной модели законченным. Если же нет, то новая частица, обнаруженная вместо бозона Хиггса, может стать «мостиком» к пониманию природы таинственных «темной материи» и «темной энергии», которым принадлежит 96 % массы Вселенной, но о природе которых мы толком ничего не знаем.

Словом, физики оставили себе лазейку, хотя и объявили случившееся «вехой в нашем понимании природы». «Обнаружение частицы, похожей на бозон Хиггса, открывает путь к более детальному изучению, для которого требуется больше статистики. Оно позволит детально описать свойства новой частицы и, вероятно, прольет дополнительный свет на тайны нашей Вселенной», – сказал в заключение пресс-конференции генеральный директор ЦЕРНа Рольф Хойер.

Пока же научная общественность сошлась на том, что 83-летнего профессора Питера Хиггса, как и его коллег, которые тоже присутствовали на пресс-конференции, обязательно надо выдвинуть на соискание Нобелевской премии по физике.