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

Международный фонетический алфавит увидел свет в виде научной публикации в 1897 году, но ведет он свое начало от фонетических экспериментов, которые проводил еще в середине XIX века Исаак Питман. Как и Заменгофом, Питманом двигали утопические мечты о свободном общении людей разных народов. Сперва он взялся за родной английский. Частью его плана было убедить англичан пользоваться фонетическими символами, и Питман разработал специальный упрощенный алфавит. В 1850 году он основал Институт фонетики, который, в свою очередь, положил начало работе Британского фонетического совета. (В нем, кстати, состоял и отец Александра Белла.) Глобальная затея Питмана не удалась, но его фонетическая азбука прижилась, она и сейчас используется в стенографии и носит его имя. Азбука Питмана стала основой первого полноценного международного фонетического алфавита. Одним из пионеров фонетики был Генри Свит, ставший прототипом Генри Хиггинса в пьесе Бернарда Шоу «Пигмалион». В пьесе есть забавный момент, когда Элиза Дулиттл восклицает: «Чего это? Написано-то не по-нашему. Я не разбираю…»[22] На самом деле в этот момент Хиггинс записывал ее речь символами «видимой речи» Белла.

Международный фонетический алфавит позволял записывать и анализировать любой язык, независимо от уровня его сложности, и открывал дорогу для новых отраслей науки. Новые исследования были связаны с недавно возникшей наукой, антропологией, модой романтиков на народное искусство, и всплеском национализма после распада Австро-Венгрии. Люди неожиданно осознали, насколько они разные, а лингвисты, вооруженные новым алфавитом, с увлечением занялись диалектами.

Диалектологи, в большинстве своем немцы, колесили по северной Италии и фиксировали разницу в произношении слов; они заставили пятьдесят тысяч немцев произнести предложение «Зимой сухие листья кружатся в воздухе». Еще они отмечали на карте области, где немцы говорят dorf, а где уже dorp (деревня, нем.) или где местоимение «я» произносится как ich, а где как ick. Одним из ученых, принимавших участие в этих чудачествах, был Эдуард Шван, который приобрел известность как немецкий специалист по французскому акценту. На одном из этапов работы он обратился за помощью к знаменитому немецкому физику Эрнсту Прингсхайму, и тот помог ему с фонометрическим анализом акцента. Ученые, по всей видимости, пользовались вариантом фоноавтографа Скотта.

Прингсхайм был больше известен своими исследованиями излучения, в которых он применял новый физический чудо-инструмент для измерения инфракрасного излучения — радиометр Крукса. К несчастью для Прингсхайма, его репутация как специалиста по излучению вскоре сильно пострадала — прибор действовал совсем не так, как он предполагал.

Уильям Крукс, который изобрел радиометр, был одним из самых респектабельных ученых викторианской Англии. У него была очень сильная мотивация к тому, чтобы зарабатывать наукой, поскольку он имел десятерых детей. Финансовую независимость ему принес новый метод извлечения золота, и он мог себе позволить задуматься о великом вкладе в фундаментальную науку. Крукс изобрел катодную трубку, процесс сухой проявки фотографий, а также помог определить атомный вес таллия. Однако изобретение радиометра стало следствием не его научной одаренности, а живого интереса к оккультному знанию. Крукс регулярно участвовал в различных «сеансах», на которых наблюдал летающие в воздухе платки, аккордеоны, играющие сами по себе, и привидение по имени Кэти Кинг. Это, впрочем, не мешало ему быть президентом Лондонского королевского общества.

Идея радиометра пришла ему в голову во время работы с таллием. Он взвешивал кусочки этого металла на весах в вакууме и обратил внимание, что теплые образцы легче холодных. Крукс решил, что существует связь между температурой и гравитацией и продолжил изучение феномена — он особенно интересовал его с точки зрения действия «психических сил». Экспериментально он выяснил, что если в вакууме к объекту большей массы приблизить объект меньшей массы, то они либо притягиваются, либо отталкиваются, и чем чище вакуум, тем сильнее эффект. В 1873 году Крукс был убежден, что открыл отталкивающее действие излучения.

Чтобы исследовать этот феномен, он и придумал радиометр. Он представлял собой тонкую стальную вертикальную ось с насаженными на нее четырьмя тонкими лопастями. Одна из сторон каждой лопасти была выкрашена в черный цвет. Все сооружение помещалось в стеклянной емкости. Когда к сосуду подносили источник света, лопасти радиометра вращались. Крукс объявил, что это движение есть не что иное, как действие «давления света». Именно это предположение подтолкнуло Прингсхайма к экспериментам с инфракрасным светом.

Как позже выяснилось, и Крукс, и Прингсхайм заблуждались. В 1875 году самым выдающимся экспертом в гидравлике считался профессор математики из Манчестера Осборн Рейнольдс (знаменитый своей привычкой время от времени прерывать лекцию на полуслове и бежать к доске, чтобы записать новую идею). Ему удалось доказать, что даже если из сосуда радиометра максимально выкачан воздух, нагревание лопастей светом вызывает выделение небольшого количества молекул газа, которые также нагреваются и движутся, создавая давление на лепестки «вертушки». Этим и объясняется вращение лопастей прибора.

Увлечение Рейнольдса гидравликой и гидродинамикой привело его к серии важных открытий и изобретений. Он разработал методы моделирования поведения воды в устьях рек и каналах, получил патенты на усовершенствования насосов и турбин, произвел математические расчеты для постройки масштабных моделей кораблей, описал образование пустот в воде при вращении гребных винтов, изучил охлаждающий эффект дождя на морскую поверхность, объяснил, почему шарик для пинг-понга не падает с вертикальной струи воды, а также рассказал о том, почему едут лыжи — снег под ними подтаивает. Также у него была забавная теория о том, что Вселенная состоит из маленьких шариков.

Самым большим вкладом Рейнольдса в сумму человеческих знаний стало открытие числа, которое сегодня носит его имя. Так называемое число Рейнольдса представляет собой жизненно важное для гидродинамики отношение скорости и плотности жидкости, а также диаметра отверстия, через которое она протекает, к ее вязкости. Важнейшим практическим применением числа Рейнольдса стало то, что оно помогает инженерам избегать турбулентных завихрений в жидкостях. Благодаря этому корабли плывут ровно, каналы не выходят из берегов, исправно работают насосы, а водопроводные и газовые трубы в наших домах не протекают. Так же сложно переоценить важность числа Рейнольдса для туристической и авиаиндустрии — оно лежит в основе аэродинамики и помогает конструировать самолеты. Используя это отношение, братья Райт сначала построили аэродинамическую трубу, испытали в ней три планера, а уж потом сами поднялись в воздух на своем аэроплане.

Но и это еще не все, чем мы обязаны Рейнольдсу. Он исследовал значение смазки для важнейшей детали будущего авиационного мотора братьев Райт. Приспособление это с 1879 года использовалось в конструкции велосипедов, а поскольку братья Райт раньше сами продавали и чинили велосипеды, они были прекрасно осведомлены о нем. Речь идет о шарикоподшипниках.