Александр Штейнгауз - Девять цветов радуги

Автоматика родилась не по прихоти изобретателей. Ее возникновение и широкое распространение диктовались новыми условиями развития техники. В этих условиях человеческие чувства и мозг уже не могли справляться с поставленными задачами. Особенно быстро стала развиваться автоматика в годы войны. Именно тогда для создания автоматических устройств впервые начали широко использовать средства и методы электроники.

В самом конце войны техника сделала новый решающий шаг: была создана электронная математическая машина — первая машина, обладавшая способностью к высокоорганизованным логическим действиям.

И примерно тогда же народы мира узнали о страшной атомной бомбардировке двух японских городов. Новый вид энергии, богатейшие запасы которой позволят построить прекрасное общество будущего, был преступно использован для уничтожения людей. Этот варварский акт ужаснул человечество, и многие искренне считали, что открытие методов использования атомной энергии и в дальнейшем будет приносить одни лишь несчастья.

Эти люди заблуждались. Наша страна показала, что атом может быть использован и для мира. В июле 1954 года дала промышленный ток первая в мире атомная электростанция.

Из этого сверхкраткого, неполного и очень условного обзора направлений развития техники мы можем сделать один важный вывод. Он сводится к следующему. Развитие техники шло несколькими путями, из которых наиболее четко выделяются три. Первый — замена руки человека машиной-двигателем и совершенствование двигателей по мере освоения новых источников энергии. Второй — замена чувств человека специальными приборами и совершенствование этих приборов по мере освоения новых видов энергии. И третий — высвобождение мозга человека из сферы производственных процессов устройствами, в той или иной мере обладающими способностью производить логические операции и давать управляющие команды. Эти устройства часто называют теперь думающими машинами.

Огромными успехами, достигнутыми в области создания искусственных органов чувств и думающих машин, мы обязаны электронике. По существу, электроника и есть та область техники, которая занимается созданием таких устройств и машин.

В этой книге, посвященной свету и зрению, уже многое было сказано о различных устройствах, значительно расширивших возможности нашего основного чувства. Но о том, что сделала в этой области электроника, еще не говорилось. И если отшлифованные куски стекла или тонкие стеклянные пластинки, политые фотографической эмульсией, позволили человеку добиться столь многого, то какие же чудеса должна творить электроника!

Вот об этих-то чудесах теперь и пойдет речь.

В природе все развивается от простого к сложному. И, конечно, глаз не сразу стал таким. Этому органу пришлось пройти долгий эволюционный путь, прежде чем достигнуть столь высокого совершенства.

С чего же начинался этот путь?

Современная наука не может совершенно точно ответить на подобный вопрос. Но все данные, которыми она располагает, говорят, что способностью ощущений различных внешних воздействий обладали даже самые простейшие организмы далекого прошлого. Вначале клетки, входившие в состав этих организмов, в равной мере одинаково (и потому плохо) реагировали на разнохарактерные раздражители. В ходе эволюции из общей массы стали выделяться клетки, особо восприимчивые к внешним воздействиям. Они становились зачатками органов чувств. Эти клетки претерпевали дальнейшие изменения, и постепенно среди них тоже наметилась специализация. Одни стали наиболее восприимчивы к химическим воздействиям (обоняние и вкус), другие — к механическим (слух и осязание), а третьи стали особенно чувствительны к воздействию света.

Мы знаем, что способностью видеть обладают животные, находящиеся на высоких ступенях развития. Но способностью ощущать свет и определять направление на источник света наделены даже очень примитивные живые организмы и растения. Вспомните хотя бы о подсолнечнике, поворачивающемся вслед за солнцем; вспомните о листьях разнообразных растений, которые тоже изменяют свое положение при движении нашего дневного светила. Ведь это говорит о том, что и они обладают некиими органами, чувствующими свет и направление его лучей.

И это действительно верно. Так, на каждом кленовом листе располагается до 15 тысяч специализированных, мудро устроенных светочувствительных клеток. Поверхность их, выступающая на внешнюю сторону листа, имеет выпуклую линзообразную форму, а в полости находится прозрачное вещество. Свет солнца, падающий на такую клетку, фокусируется на задней ее стенке. Точка, где собираются лучи, перемещается при движении солнца. И перемещение этой точки заставляет светочувствительную клетку вырабатывать сигналы, заставляющие лист повернуться по отношению к солнцу так, чтобы точка фокусировки снова вернулась на прежнее место.

Подобного рода клетки имеются у многих растений и простейших животных. Они и являются примитивными светочувствительными органами.

В науке и технике, как и в самой природе, все развивается от простого к сложному. И естественно, что первый искусственный орган зрения был очень простым. Такой первой искусственной светочувствительной «клеткой», электронной «колбочкой» явился фотоэлемент. Он и на самом деле представляет собой запаянную стеклянную колбочку с находящимися внутри нее электродами. Как работает такой фотоэлемент, на каком явлении основан принцип его действия, мы уже знаем.

Расскажем о том, как техника использовала этот примитивный электронный орган зрения и как усовершенствовала его.

Фотоэлемент проводит ток, когда на фотокатод падают лучи света. Чем интенсивнее свет, тем больше по величине этот ток. Такое свойство фотоэлементов позволило применять их в самых разнообразных случаях.

Вот лента сборочного конвейера переносит изделия от одного рабочего места к другому, и постепенно они приобретают все более законченный вид. Наконец выполнена последняя операция, и готовое изделие сходит с конвейера. И в этот момент оно пересекает луч света, направленный в фотоэлемент. Ток через него прекращается, и электронная схема, подключенная к фотоэлементу, подает команду на электромагнитное реле. Оно срабатывает и проворачивает барабан счетчика на одно деление. Очень важно при этом, что сам счетчик может быть установлен на каком угодно расстоянии от конвейера и связан с фотоэлементом и схемой либо по проводам, либо по радио.

Счетчик подобного рода может быть использован не только на производстве. Его можно установить где угодно, например во входных дверях выставочного павильона, музея, и он точно определит количество посетителей.