Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени - Джеймс Берк

До середины XVIII века заглянуть на большое расстояние можно было только через очень тонкие линзы — качество стекла обычно было настолько низким, что в толстых линзах обязательно встречались дефекты. Тонкие линзы давали большое фокусное расстояние, и телескопы могли достигать в длину десятков метров. Однако тонкое стекло решало главную проблему — оно позволяло избежать хроматических аберраций. Из-за рефракции в толстом стекле голубые лучи фокусируются ближе к линзе, чем красные. Поэтому, если наводить фокус по красным лучам, то звезда в окуляре телескопа будет иметь голубой размытый ореол, и наоборот.

Тем не менее в человеческом глазе, состоящем из множества линз, никаких аберраций не возникает. В 1758 году построить такую систему искусственно при помощи нескольких линз попытался инженер, сын лондонского ткача Джон Доллонд. Он сложил выпуклую линзу из кронгласа (она имела зеленый оттенок и подавляла красно-оранжевую кайму вокруг объекта) и вогнутую из флинтгласа, и аберрации линз взаимно компенсировались. При помощи таких линз в 1781 году Гершель открыл планету Уран.

Усовершенствование оптики открыло астрономам глаза на недостаточную точность инструментов наведения телескопов. Решению этой проблемы очень помогла свадьба дочери Доллонда Сары и инженера Джесси Рамсдена. Жених хорошо заработал на этом союзе — по условиям брачного договора он получил долю в патенте Доллонда на ахроматические линзы. Рамсдену принадлежит авторство прибора, в котором больше всего нуждался его тесть, да и другие ученые — инструмента для высокоточного наведения. В 1766 году Рамсден производил секстанты для военно-морского флота и освоил новую технологию нанесения разметки на шкалы. Разметка секстанта была кропотливым, долгим занятием, требовавшим скрупулезной точности — ведь малейшая ошибка в определении координат в море могла обернуться гибелью корабля. Рамсден придумал токарный станок для нарезки сверхтонкой резьбы. Перемещение алмазного резца по заготовке задавалось движением эталонного винта.

Изготовленный на таком станке винт крепился по касательной к круглой горизонтально расположенной пластине с мелкими зубцами и входил с ней в зацепление. Вращение винта вызывало поворот пластины на крайне малый угол. Механизм получил название машина для деления круга. С ее помощью можно было градуировать шкалы секстантов и телескопов вплоть до угловой секунды, благодаря этому инструменты, которые выпускал Рамсден, отличались высочайшей точностью.

Прецизионные весы отмеряли мельчайшие порции химических реактивов, высокоточные газометры измеряли плотность газа, а дилатометры отслеживали изменение размеров металлических брусков вследствие термического расширения или сжатия. Барометры Рамсдена были в десять раз точнее, чем предыдущие образцы, а вооруженный новым секстантом Кук смог картографировать побережье Новой Зеландии протяженностью около четырех тысяч километров меньше, чем за полгода, что было невиданным рекордом для того времени. Технология Рамсдена перевооружила инженерное дело и промышленность и подготовила страну к промышленной революции.

Карта топографической съемки Индии с применением метода триангуляции, выполненной в 1876 году. Первый треугольник был отложен от Мадраса, координаты которого в 1807 году точно определили по звездам (180°14’20’’ восточной долготы). На основе первого треугольника строился следующий, и процесс повторялся. В ходе съемки картографы обнаружили гору Эверест (названную по имени руководителя экспедиции) и рассчитали ее высоту — 8840 метров над уровнем моря

Круг нашей истории замыкается в 1793 году с окончанием Войны за независимость США. Британские войска вернулись на родину, солдаты были распущены по домам. Эта «армия» бывших военных поможет Рамсдену оставить свой главный след в истории. То было время, чреватое революционным пожаром, причем опасность угрожала Англии с двух сторон — как из Америки, так и из Франции. И если Америка находилась далеко, то до Франции было рукой подать через Ла-Манш. Эта опасность заставила британские власти поручить Рамсдену его самый ответственный проект, огромную делительную машину, горный компас (circumferentor), который стал основой для нового прибора — теодолита. Он предназначался для топографической съемки местности, которая началась в 1783 году с южного побережья Великобритании. Съемка производилась методом триангуляции. Между двумя возвышенностями, отстоящими друг от друга на несколько миль, замерялось точное расстояние. Этот отрезок принимался за основание треугольника. Все углы и стороны вычислялись с помощью данных теодолита. А одна из сторон становилась частью следующего смежного треугольника, и процедура повторялась.

Теодолит Рамсдена представлял собой латунный круг в горизонтальной плоскости с десятиминутными делениями. Благодаря микрометровой шкале прибор позволял определять углы с точностью до одной угловой секунды. Конструкция включала также подзорную трубу на треноге с тремя спиртовыми уровнями для каждой из трех точек опоры. Погрешность прибора не превышала тринадцати сантиметров для расстояния в сто километров.

К 1824 году была обследована вся территория Великобритании (кроме восточной части Англии и северо-запада Шотландии). Четырьмя годами ранее новые карты впервые поступили в продажу по астрономической цене — четыре гинеи за набор карт одного графства. К середине XIX столетия была произведена топографическая съемка всей территории Европы и обитаемых районов США, появились карты с топографическими свойствами местности, улицами и даже домами — предвестники современных атласов, в которые мы заглядываем, когда раздумываем, куда бы податься в отпуск.

В современном мире географические карты воспринимаются как нечто само собой разумеющееся, мы редко задумываемся о том, что когда-то большая часть планеты вообще не была изучена. Однажды, пять веков назад, Колумб перевернул все представления о географии, поведав о Новом Свете, о существовании которого никто и не подозревал…

В жизни каждого из нас бывают моменты, когда кажется, что все происходящее, вплоть до мелочей, уже случалось раньше. Мы называем это ощущением дежавю, и в нашей паутине перемен оно частенько посещает путешественника. Так будет и в этом рассказе — с зарытыми сокровищами, путешествием по джунглям, яркими красками, философией, лихими пиратами, искусством, наукой и злодеями с манией величия. В общем, обычное дело — рутина истории.

Исходная точка этого путешествия находится в начале XVI столетия, когда испанцы высадились на земли современной Мексики и Перу. Главной их целью был поиск нового источника богатств для восстановления положения Священной Римской империи, которая при Карле V находилась на грани банкротства. В 1503 году, всего через одиннадцать лет после открытия Америки Колумбом (о котором мало кто знал в Европе, так как новости тогда распространялись довольно медленно), в Испании был учрежден совет по торговле с новыми землями — на тот случай, если эта затея окажется прибыльной. Центром этого взаимодействия должна была стать Севилья. Вообще говоря, настрой «а вдруг пригодится» был типичен для политики папского престола по отношению к Новому Свету. В 1493 году, когда еще не просохли чернила на соглашении с Колумбом, папа Александр VI выпустил буллу Inter Caetera, по которой все земли и воды за меридианом в ста лигах (три тысячи морских миль) к Западу от Азорских островов отходили Испании.