Дэвид Боданис - Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
Поступающая из космоса волна почти мгновенно стихает, и рудная жила приемника перекрывается. Однако миллиардную долю секунды спустя со спутника прилетает новый всплеск волны, и рудная жила оживает снова. Это повторяется всего какую-то сотню миллиардов раз или около того — и переданный спутником сигнал принимается полностью.
Какой-нибудь заблудившийся пешеход, скорее всего, обратится к своему устройству GPS, чтобы «услышать» спутник, находящийся в сотне километров над его головой, и отыскать тем самым дорогу к нужному ему новому офисному зданию. А попав в него, он может обратиться к другим устройствам, чтобы с их помощью пробежаться — чего уж проще? — по нескольким миллиардам источников информации, разбросанным по кремниевометаллическим запоминающим устройствам компьютеров мира. И это тоже во времена более ранние было делом немыслимым, ибо, хотя и существовала система хранения огромных количеств информации — система крупных библиотек мира, — хорошо обученные библиотекари тратили несколько месяцев даже на то, чтобы просмотреть лишь малую часть этой информации.
Происходило это потому, что традиционная информация сохранялась с помощью чернил, которыми пропитывались тонкие пластины модифицированной древесной кашицы, кои мы называем бумагой. Однако чернильная линия велика, а атомы малы. Взгляд библиотекаря, который просматривал содержимое книжных полок или даже микрофильмированный каталог этого содержимого, скользил по огромным твердым вместилищам электронов и иных субмикроскопических частиц — ибо именно таковыми и являются написанные либо напечатанные буквы, обладавшие колоссальной высотой в полсантиметра, а то и больше.
Поиск в Мировой паутине происходит гораздо быстрее. Вы нажимаете на клавишу ноутбука или карманного браузера, и длинные электронные туннели, кроющиеся в проводах, подведенных к этой клавише, приступают к охоте. С их точки зрения наши быстро пробегающиеся по клавишам кончики пальцев создают неловкие, тяжеловесно медленные тычки, так что времени для работы у них предостаточно. (Каждая клавиша обычного ноутбука в течение каждой секунды десятки раз опрашивается центральным процессором, и электроны постоянно рапортуют ему: «Попадания нет, попадания нет», пока наконец, о чудо, одна из клавиш, та, на которую мы нажали, не начинает медленно опускаться.)
Огромное число транзисторов нашего компьютера и тех, что соединены с ним, быстренько реконфигурируется, чтобы пропустить направляемый в Мировую паутину запрос об информации, их рудные вены мгновенно становятся проводящими, а после прохождения запроса вновь обращаются в неодолимые препятствия.
И начинается сканирование миллионов сетевых страниц: одни из них представляют собой суммарные справочные указатели, закодированные в центральных компьютерах поисковой машины, другие хранят эту информацию во множестве разбросанных по всему земному шару компьютерах. Вскоре наш запрос заставляет силовые поля привести в движение древние, но по-прежнему обладающие энергией электроны, сокрытые в тысячах, а там и миллионах страниц — нужная нам фраза сравнивается с содержимым этих страниц. Принимаются решения, которые направляются сквозь новые изготовленные из камня транзисторы, и наконец в наш компьютер начинают поступать результаты поиска. Разосланные во все стороны эмиссары докладывают о плодах своей работы, на наш экран направляется окончательный набор сигналов. И на экране вспыхивает ответ — итог всех этих причудливых квантовых полетов.
Все это происходит, пока наша рука тянется к ожидающей ее чашке кофе. Человечество веками жило отдельно от вечно взбудораженного внутреннего мира электронов. Теперь мы с ним соединились.
Однако на этом история электричества не заканчивается. Мы узнали, что электроны способны двигаться внутри провода, и это знание дало нам телеграф, телефоны, электрические лампочки и двигатели. Затем обнаружилась долго скрывавшаяся от нас вихревая сила, которая проталкивает электроны внутри проводов и способна даже совершать колебания, создавая волны, разлетающиеся от этих проводов в пространство. В итоге мы получили радио, радары, а в конечном счете и их миниатюрные версии — наши сотовые телефоны. Следом теоретики квантовой физики установили, что электроны способны телепортироваться, совершая огромные, рискованные скачки, что их можно даже словно бы останавливать, когда они попадают в низкоэнергетические состояния, — результатом этого открытия стали затаившиеся в твердом камне переключатели и изменившие нашу жизнь компьютеры. Однако за пределами этой технологии лежит еще кое-что, играющее в нашей жизни роль даже более важную, и это кое-что теснейшим образом связано с просуществовавшими многие миллиарды лет электрическими зарядами.
Часть V
МОЗГ И ЗА ПРЕДЕЛАМИ МОЗГА
Атомы металлов, выброшенные во Вселенную взрывами далеких звезд, падали на Землю — миллиарды лет назад, когда Солнечная система была еще молода, — не в одиночестве. Вместе с ними по космосу странствовали углерод, кислород и другие элементы.
Когда они оказались на еще кипящей поверхности Земли, глубоко под ее поверхность ушли лишь некоторые из них. Многие остались наверху, обратившись в часть почвы и океана, морского дна и болот. И хотя они не были металлами, электрическое поле, создаваемое электронами и ядрами их атомов, присутствовало и в них тоже.
В большинстве своем эти неметаллы оставались инертными и мирно покоились в камнях или глиноземе, однако с некоторыми из них начали происходить вещи довольно странные. Электрические поля, создаваемые их электронами, коробили эти атомы, заставляя соединяться и образовывать удивительные конфигурации. Над планетой висело горячее солнце. Земля впитывала его энергию. Деформированные соединения атомов коробились еще пуще, деформируя и то, что их окружало. Большинство этих соединений распадалось, но некоторые из конфигураций создавали другие, столь похожие на них, что можно было говорить о самовоспроизводстве.
Так зародилась жизнь — построенная на электрических зарядах.
Глава 11
Мокрое электричество
При самом зарождении жизни электрические силы особо важной роли не играли, однако и на нашей планете, и в нашем теле они работают постоянно и самым прозаическим образом. Например, когда мы включаем телевизор или компьютер, каждая светящаяся точка экрана принимается испускать электромагнитную волну, распространяющуюся со скоростью 1080 миллионов километров в час. После чего разворачивается последовательность событий, способная внушить благоговейный трепет.
Едва начинает светиться экран, как глаза зрителя совершают пошаговый поворот к нему — каждое весящее порядка семи грамм глазное яблоко, управляемое шестью плоскими мышцами, плавно скользит по жиру, который выстилает полость глазной орбиты. Глаза помаргивают, расширившиеся зрачки приводятся в состояние готовности, и в них врываются летящие электромагнитные волны.
Просквозив тонкий слой роговицы, они слегка замедляются, передовой фронт их образует почти плоскую поверхность, перенося еще не зарегистрированный сигнал от экрана в глубины тела ожидающего его человека.
Волны продолжают движение сквозь водянистую влагу глаза к зияющему отверстию зрачка. Человек может слегка прищуриться от слишком яркого свечения экрана, однако его рефлексы срабатывают медленно, за тысячные доли секунды, и за стремительным вторжением волн им не угнаться. Волны беспрепятственно проходят через зрачки.
Расположенные за ними хрусталики фокусируют волны, посылая их в лежащее глубже желе-образное стекловидное тело. Очень незначительное число входящих электрических волн разбивается на этом пути об органические молекулы, однако наибольшая их часть проскакивает эти мягкие биологические барьеры и продолжает пронизывать внутренность глаза, пока не достигает конечного пункта своего путешествия — хрупкой, волокнистой проекции мозга, известной под названием сетчатки. В самой ее глубине, в темноте, волны, движущиеся теперь со скоростью лишь ненамного меньшей изначальных ю8о миллионов километров в час, врываются в древние влажные кровяные сосуды и пронизывают клеточные мембраны, и тогда происходит нечто неожиданное.
Срабатывают электрические переключатели.
Само существование их кажется странным, поскольку тело человека пропитано влагой. Мы уже видели, как электричество работает в телеграфе, телефонах, электрических лампочках и моторах, радио, радарах и всевозможных компьютерах. Но здесь? Предполагается, что вода и электричество несовместимы. Джеймс Бонд, как всем известно, уничтожал злодеев, бросая радиоприемники (электрические) в их ванны (наполненные водой). И все же крошечные схемы нашего глаза дублируют работу самых хитроумных приемников электричества, несмотря на то что состоят они не из изолированных медных проводов и даже не из видоизмененного кремния, но из самых обычных белков, жирного холестерина и большого, очень большого количества воды.
