Айнисса Рамирес - Алхимия и жизнь. Как люди и материалы меняли друг друга

В стенах этого здания бурлила активная деятельность «рабочих пчел» – ученых в костюмах и галстуках вроде Мэррисона. Полы из клена, голые стены, огромное количество окон, отчего помещения заливал дневной свет, позволявший экономить на электрическом освещении. Уоррен Мэррисон трудился на седьмом этаже, и его рабочий стол был завален специальными инструментами и научными приборами с выставленными напоказ проводами и электроникой. Ученым полагалось отрабатывать пять с половиной дней в неделю, однако исследования редко подчиняются расписанию.

Когда семья Мэррисонов увеличилась, они к концу 1920-х гг. переехали в Мейплвуд, штат Нью-Джерси. Бывало, Мэррисон, добавляя мед в свой чай, рассказывал двум дочерям о жужжании пчел на ферме, на которой вырос. Улыбчивый Мэррисон при относительно небольшом росте 5 футов и 10 дюймов (около 1,77 м) отличался раскатистым голосом. Часто, не замечая мощи своего голоса, он ставил младшую дочь в неловкое положение, когда объяснял ей задачки [32] Нэнси Мэррисон, интервью, взятое автором по телефону 24 марта 2016 г. в библиотеке. Его страсть к науке была такой же необузданной, как его голос.

В Bell Labs Мэррисон все время переключался с одного проекта на другой. То пытался привнести звук в кино, то изобретал способы посылать движущееся изображение по радиоволнам, чтобы создать телевидение. Днем и ночью он беспрестанно заполнял свои лабораторные журналы идеями о хитроумных электрических схемах, способных передавать электрический сигнал механическим деталям. Вскоре Мэррисона увлекла идея применения кварца в часах.

Одна из первых радиостанций, WEAF, принадлежала Bell Labs, и на самом деле на идею кварцевых часов натолкнуло радио. Станции вещают на определенных частотах, которые обозначаются числами на шкале приемника. Установить, насколько верно задана частота, было непросто, хотя и необходимо, иначе могли возникнуть помехи в эфире соседних радиостанций. Целью проекта Мэррисона в 1924 г. было создание прибора, издающего сигналы с точной и стабильной частотой, которая служила бы в качестве стандартной. Мэррисон взял крупный кристалл кварца, отпилил кусочек и поместил в свой электронный прибор. Кварц – невзрачный минерал с необычайным секретом: под воздействием электрического сигнала он вибрирует. Этот кварцевый кристалл колебался с определенной частотой, которая и стала эталоном для сигналов радиостанций. Генератор частот Мэррисона служил путеводной звездой для тех, кто потерялся в море радиоволн.

После успешного внедрения стандартов частоты для радиопередатчиков Мэррисон придумал еще одно новшество. Вместо того чтобы использовать колебания кристалла для подачи четкого радиосигнала, он заставлял кристалл колебаться с определенной частотой и отмерял время, подсчитывая количество колебаний. Такой способ подсчета и стал «линейкой» [33] Warren A. Marrison, "Some Facts About Frequency Measurements," Bell Labs Record 6, no. 6, 386. для времени. С этой мыслью Мэррисон заставил колебаться природный кварц. Придав кристаллу форму бублика, он сумел добиться колебательных движений вверх-вниз, как у мембраны барабана. Такой кварц колебался сто тысяч раз в секунду, и эти колебания подсчитывались для измерения времени. Это было возможно благодаря малоизвестному свойству кварца. Его «танец с электричеством» вызван странным феноменом – пьезоэлектричеством.

Пьезоэлектричество открыли Пьер и Жак Кюри в 1880 г., в Париже. Молодые, чуть за двадцать, они стремились сделать себе имя в чрезвычайно популярной сфере научных исследований – минералогии. В то время многие другие ученые выкапывали из земли камни, изучали их и классифицировали по цвету, прозрачности и количеству граней. Братья Кюри не хотели останавливаться на этом и изучали свойства камней в разных условиях. Пьера завораживала симметрия геометрических форм, особенно в минералах. Кварц не имеет простой симметрии других кристаллов – например, алмазов или соли. Грани на одной стороне кристалла кварца не соответствовали аналогичным граням на другой стороне. То есть структура атомов в кристалле не имела зеркальной симметрии, следовательно, могли проявиться такие физические свойства, которые обычно гасились такой симметрией. Зная об этом, они сделали то, что пробовал мало кто из минералогов: сжали кристалл, чтобы посмотреть, что произойдет. После нескольких поворотов ручки губки тисков сжались, и Пьер с Жаком обнаружили нечто странное. Удивительным образом на гранях кристалла вдруг появился небольшой электрический заряд. Братья Кюри обнаружили, что кварц является пьезоэлектриком.

Спустя несколько десятилетий Мэррисон вернулся к необычным свойствам кварца; он придал маленькому кристаллу форму бублика и подверг действию переменного тока. От этого кристалл завибрировал. Его колебания можно было сосчитать и использовать для измерения времени. Но, точно так же, как и желе в вазочке, заставить кварц вибрировать с нужной частотой было непросто.

К 1927 г. Мэррисону пришлось изучить все свойства кварца. Результаты пригодились на следующей стадии работы – при создании электрических сигналов, которыми от кварца можно было добиться стабильных колебаний. Вибрации окружали Мэррисона всю жизнь – в дрожании стен от проходивших поездов, в окружавшем его в юности жужжании пчел, даже в собственном звучном голосе; и он приручил вибрации в кристаллах, чтобы с их помощью измерять время. К концу 1927 г. Мэррисону удалось создать кварцевые часы. В них использовалось кварцевое кольцо толщиной в один дюйм (2,5 см) и диаметром в несколько дюймов. Часы произвели фурор, и теперь жители Нью-Йорка могли узнать точное время, набрав номер ME7–1212 [34] The World's Most Accurate Public Clock (pamphlet) (New York: American Telephone and Telegraph, 1941), 1. ATT . . Спустя примерно десятилетие желающие взглянуть на часы плотными рядами шли, почти не обращая внимания друг на друга, к витрине на углу Фултон-стрит, что на Манхэттене.

К тому времени, как ньюйоркцы стали приходить к часам Мэррисона, представление о дробном сне осталось лишь в воспоминаниях. Произошел переход от природных и биологических ориентиров к определению времени по часам. До того, как жизнью стали управлять часы, обычай сегментированного сна существовал во всем мире и практиковался на нескольких континентах. И хотя в этих культурах спали по-разному, их объединяла традиция дробить сон на несколько частей. Так как дробный сон был повсеместным, возникает вопрос: насколько он соответствует природе человека? Антрополог Мэтью Вольф-Мейер, автор книги «Дремлющие массы» (The Slumbering Masses), утверждает, что люди – «единственный биологический вид [35] Мэтью Вольф-Мейер, интервью, взятое автором 2 мая 2016 г. с консолидированным сном». Исследователи обнаружили, что люди, живущие в индустриализированных культурах и привыкшие строить жизнь по часам, могут вернуться к сегментированному сну. Психиатр Томас Вер в эксперименте Национальных институтов здравоохранения США ежедневно в течение месяца погружал семерых мужчин [36] Thomas A. Wehr, "In Short Photoperiods, Human Sleep Is Biphasic," Journal of sleep research 1, no. 2 (1992), 103–107. 15 в темноту на четырнадцать часов в день. К концу экспериментального периода участники опыта спали по четыре часа, а в перерывах между периодами сна находились в состоянии дремы. Некоторые исследователи и историки считают, что ряд современных расстройств сна, особенно таких, для которых характерно пробуждение в середине ночи и неспособность сразу заснуть, восходят к обычному когда-то дробному сну. Роджер Икирч, профессор истории в Политехническом университете Вирджинии и автор книги «На склоне дня» (At Day's Close), считает, что это может быть «отголоском мощного эха того древнего режима сна [37] Икирч, телефонное интервью. ». Очевидно, в нашей дреме обнаруживает себя борьба между естественным временем и искусственным, на часах. Наше внутреннее ощущение, что пора спать, противоречит тому, что диктуют механические часы.