Как кино служит человеку

III. КИНО И НАУКА

Взгляните на каплю воды. Ничего особенного вы в ней не увидите. Но посмотрите на ту же каплю через микроскоп. Перед вами откроется огромный невидимый ранее мир (рис. 29).

Как показать этот мир большому числу людей, скажем, слушателям какой-либо лекции? Микроскоп для этой цели слишком неудобен. Ведь в него может смотреть лишь один человек. Сколько же потребуется времени, чтобы каждый из присутствующих на лекции хорошенько познакомился с жизнью в капле воды!

Не годится для этого и проекционный фонарь. С его помощью на экране показываются только неподвижные картины.

Рис. 29. Капля воды, увеличенная под микроскопом.

Представьте себе, что преподаватель или лектор хочет рассказать о фагоцитозе — замечательном открытии великого русского учёного И. И. Мечникова. Фагоцитоз — это очень важное и интересное явление, происходящее в организме человека. Когда, например, человек занозил руку, в его организм вместе с занозой проникают микробы. Они могут принести вред человеческому организму. Тогда из ближайших кровеносных сосудов к занозе устремляются крохотные тельца, находящиеся в крови, — лейкоциты. Они бросаются в бой с вредными микробами и уничтожают их. Этот процесс и называется фагоцитозом.

Представить себе мысленно борьбу лейкоцитов с микробами трудно. Чтобы понять сущность этого явления, надо видеть его воочию каждому слушателю лекции. Но как это сделать? Ведь здесь не помогут ни микроскоп, ни проекционный фонарь.

Ну, а если лектор желает показать слушателям возбудителей заболеваний? Тут уже не может быть и речи о микроскопе. Ведь из-за опасности заражения многие из микробов нельзя принести в лекционный зал в живом виде.

А сколько есть труднодоступных, невидимых простым глазом явлений, которых подолгу дожидается учёный, не отводя глаз от микроскопа! Таковы, например, рост и деление клеток и т. д.

Как наглядно рассказать обо всех этих интересных явлениях широкой аудитории?

Во всех этих случаях на помощь приходит кино. На плёнку можно заснять всё то, что видел учёный в микроскопе в течение долгих дней. Благодаря кино самые сложные исследования учёных стали доступными каждому. И теперь нередко на научных собраниях и съездах, на популярных лекциях учёные подтверждают свои слова показом фильмов.

Каким же образом можно заснять на киноплёнку что-либо невидимое глазу, например микробов? Для этого объединяются в одну установку киносъёмочный аппарат и микроскоп (рис. 30).

При этом учитывается, что каждый, самый незначительный толчок установки вызывает какой-то сдвиг наблюдаемого предмета; этот сдвиг увеличивается микроскопом в сотни, а иногда и в тысячи раз и даёт огромное искажение. Поэтому микрокиноустановку изолируют от всяких толчков, помещая её на большом массивном фундаменте. Этот фундамент делается из железобетона и углубляется в землю на несколько метров.

Рис. 30. С помощью этого аппарата производится микрокиносъёмка.

Как киноаппарат, так и микроскоп, применяемые для микросъемки, ничем существенным не отличаются от обычной киносъёмочной камеры и обычного микроскопа.

Правда, микрокиноустановку часто соединяют ещё и с другими специальными устройствами, позволяющими ускорять или замедлять съёмку. Об этом будет рассказано позже.

Чтобы ясно видеть микроорганизмы и хорошо заснять их на плёнку, необходимо ярко освещать небольшое стёклышко на столике микроскопа. Для этой цели применяются либо угольные дуговые лампы, либо так называемые точечные лампы, яркий свет которых сосредоточен в одной крохотной точке. Такие лампы дают очень сильный свет.

Когда с помощью микрокиноустановки снимается какой-либо жидкий объект, например капля воды или крови, то горизонтальное размещение всей установки препятствует удачной съёмке — стёклышко с наблюдаемым объектом стоит вертикально и капля жидкости будет постепенно стекать с него. В этом случае установку для съёмки микроорганизмов ставят так, чтобы микроскоп и киноаппарат стояли вертикально.

В некоторых научно-популярных фильмах можно видеть, как растёт живая ткань, из которой состоит тело человека, как растут и делятся клетки. Для съёмки этих исключительно медленно происходящих процессов требуются уже специальные приспособления. В самом деле, ведь обычная кинокамера снимает, как известно, не более 24 кадров в секунду. Процесс же деления клетки длится иногда долгими часами. И если мы будем снимать такой процесс обычным, знакомым нам аппаратом, мы потратим на это десятки тысяч метров плёнки. Кроме того, просмотр такого фильма занял бы столько же времени, сколько и его съёмка. И самое главное — вряд ли при этом зрители уловили бы что-нибудь своими глазами. Ведь это было бы равносильно тому же, чтобы стараться, например, увидеть, как передвигается часовая стрелка или как раскрывается цветок! Поэтому все медленно протекающие процессы и явления не снимаются на киноплёнку обычным путём. Для этого применяется одно замечательное приспособление. Его называют «счётчик времени».

В окружающем нас мире есть много явлений, которые хорошо были изучены только с помощью кино.

Можно ли, например, увидеть, как растёт трава?

Конечно, при помощи последовательных наблюдений, фотографирования или зарисовок можно довольно ясно представить себе этот процесс. Но увидеть его возможно только при помощи киносъёмки.

Таких явлений, которые не поддаются непосредственному наблюдению, очень много. Так, медленно набухает и выпускает корни и стебель семя в почве, медленно делится клетка в живом организме, медленно заживает рана и т. д.

И всё это можно ясно увидеть в кино!

Как это делается?

Обычная киносъёмка звуковых фильмов производится со скоростью 24 кадра в секунду. Готовый кинофильм демонстрируется на экране с такой же быстротой. Но если снимать в одну секунду не 24 кадра, а только один, а демонстрировать плёнку на экране с обычной скоростью, то движение покажется нам ускоренным в 24 раза!

Возьмём, например, цветок тюльпан; известно, что он расцветает в течение пяти часов, то-есть за 300 минут или за 18 тысяч секунд. Если киноаппарат будет снимать распускание этого цветка с обычной скоростью, то понадобится сделать 24X18000=432000 кадров. Получится кинолента длиной свыше восьми километров! Показ такой киноленты на экране, при обычной скорости демонстрирования фильмов, займёт те же пять часов. Поэтому естественно, что и на экране мы не уловим процесса постепенного раскрывания лепестков цветка.

Ну, а если мы будем снимать только один кадр в минуту? Тогда весь процесс расцветания тюльпана «уложится» в 300 кадров. На экране мы увидим этот коротенький фильм за 300:24= 12,5 секунды. Иными словами, тюльпан на экране расцветёт не за пять часов, а всего за 12,5 секунды. Благодаря такому уплотнению времени очень медленное, невидимое движение становится на экране видимым!

Так кино пришло на помощь науке и дало возможность наблюдать воочию очень медленные процессы и явления, происходящие вокруг нас.

Такая замедленная киносъёмка носит название цейтраферной съёмки. Аппарат, позволяющий осуществлять эту съёмку, называется «счётчиком времени», или цейтрафером. В этом аппарате соединены между собою съёмочная камера, часовой механизм и электрический мотор. Особый регулятор позволяет увеличивать или уменьшать промежутки времени между съёмками каждого кадра. Каждый раз, когда часы отмечают время съёмки, автоматически включается освещение, мотор приводит в движение съёмочную камеру и на негативной плёнке, скрытой в глубине аппарата, запечатлевается ещё один снимок. Заканчивается съёмка очередного кадра — выключается мотор и гаснет яркий свет электрической лампы. Установка «отдыхает» до тех пор, пока подойдёт время съёмки нового кадра.

Бывают случаи, когда при цейтраферной съёмке в течение часа или даже целых суток снимается всего один кадр.

Однако кроме явлений, протекающих крайне медленно, есть и такие, которые совершаются, наоборот, очень быстро. К их числу относится, например, полёт снаряда и пули. С большой быстротой протекают и некоторые химические реакции. Подобные явления и процессы также нельзя увидеть невооружённым глазом.

Как заснять их на киноплёнку? Оказывается, очень просто. Надо проделать обратное цейтраферной съёмке, т. е. надо ускорить частоту съёмки, а показывать фильм с обычной скоростью. Так, например, если снимать в секунду не 24, а, скажем, 240 кадров, а потом демонстрировать этот фильм с обычной скоростью, то мы увидим движение замедленным в 10 раз. И чем большее количество кадров в секунду заснимет киноаппарат, тем более медленными предстанут на экране заснятые процессы и явления.

Современные скоростные киносъёмочные аппараты могут производить съёмку со скоростью нескольких тысяч кадров в секунду. Такие аппараты называют рапидаппаратами, или «лупой времени». При съёмке со скоростью 1 500 кадров в секунду плёнка мчится внутри аппарата с быстротой курьерского поезда, делающего свыше 100 километров в час! А иногда приходится производить киносъёмку и с ещё большей скоростью. Насколько же точны и совершенны должны быть мельчайшие детали рапидаппарата!

Скоростная киносъёмка широко применяется для научного исследования сверхбыстрых процессов и явлений. Так, ещё совсем недавно полёт пули был недоступен нашему глазу. Мы могли наблюдать только разрушительные последствия действия пули. Вот рассыпается стекло, пробитое этим маленьким кусочком свинца, но летящая пуля так и осталась неуловимой для человеческого глаза.

Полёт пули был заснят с помощью киноаппарата, могущего снимать со скоростью 3,5 тысячи кадров в секунду. А затем плёнка демонстрировалась с обычной скоростью. Таким образом полёт пули оказался замедленным на экране почти в 150 раз. И глаз человека увидел совсем неожиданное. Вот, слегка вращаясь вокруг своей оси, пуля медленно проплывает по экрану, окружённая пороховыми газами. Вот она приближается к стеклу. Но что это? Пуля ещё не коснулась гладкой поверхности стекла, как оно уже начинает выгибаться. Вслед за этим в стекле образовывается круглое отверстие, маленький стеклянный кружок отлетает далеко в сторону. В это отверстие плавно и спокойно проходит пуля. И когда она уже удалилась от стекла, последнее рассыпается на мелкие куски.

Что же произошло? Почему в стекле появилось отверстие и отчего стекло рассыпалось, если пуля его совсем не касалась? Скоростная съёмка даёт точные ответы на все эти вопросы. Оказывается, отверстие в стекле проделала волна воздуха, сжатого быстро движущейся пулей, а окончательно разрушили стекло завихрения воздуха, образовавшиеся позади пули. Таким образом не пуля, а воздух разбил стекло!

При помощи высокочастотной киносъёмки учёные исследуют процессы взрыва горных пород, изучают работу различных быстро двигающихся механизмов, испытывают наиболее ответственные детали самолётов, наблюдают процессы кристаллизации веществ и многие другие явления в природе и в технике.

Мало кто не знает теперь о рентгеновых лучах. Эти невидимые глазу лучи проникают через непрозрачные тела и делают их как бы прозрачными. Если направить такие лучи через тело человека, то станут видны его внутренние органы, а у раненого — и застрявшие в теле пуля или осколок. Всё это врач наблюдает на особом экране. При помощи рентгеновых лучей можно производить и фотографирование внутренних органов человека и различных тканей его тела.

Несколько лет назад в Москве учёные-рентгенологи и кинооператоры произвели киносъёмку при помощи рентгеновых лучей. Опыт прошёл успешно. Таким образом, стало возможным заснять на киноплёнку такие скрытые от невооружённого глаза процессы, как поток питательных веществ в прорастающем семени, структурные изменения внутри слитка металла и т. д.

Нет сомнений, что в дальнейшем учёные объединят аппарат для рентгеновской киносъёмки с цейтрафером и рапидкамерой и проникнут ещё глубже в скрытые от нашего глаза процессы и явления.

Мы рассказали только о некоторых примерах применения кино для научного исследования. Киноаппарат стал сейчас необходимой принадлежностью каждого научного института, каждой научной экспедиции. Человек, вооружённый этим аппаратом, поднимается на самолётах и стратостатах, он сопровождает советских учёных в их экспедициях в Арктику, в тайгу, в малоисследованные горы и пустыни Средней Азии.

Стеклянный глаз киноаппарата проникает всюду — и в глубины моря и внутрь стального слитка.