В 1900 году кондитерская фирма «Теодор Хильдебранд и сын» выпустила необычную серию шоколадных плиток. В каждую упаковку на фабрике добавили открытку, изображающую жизнь через сто лет. Люди на картинках в основном передвигаются на воздушном транспорте – небольших индивидуальных «самолетах» с машущими крыльями или дирижаблях, рассчитанных на целые компании. Корабли преодолевают океаны по подводным рельсам, локомотивы тянут целые дома, города покрыты самодвижущимися тротуарами. Нас, надо признать, ожидало блестящее будущее – но из десятка предсказаний не сбылась и половина.
Подобных прогнозов незадолго до конца XIX века появилось множество, и все они страдали одним и тем же недостатком: экстраполяцией текущих открытий.
Нам свойственно делать выводы о дальнейшем развитии событий, исходя из имеющихся данных. Так, вполне логичным было предположить, что раз авиаторы в своих легких одноместных машинах поднимаются все выше и выше, значит та же конструкция позволит им добиться еще больших успехов и позже. На самом деле, эволюция самолетов пошла другим путем, и уже через пару десятилетий небо захватили массивные аппараты из стали с одной парой неподвижных крыльев.
Предугадать, когда и в какой области случится научный прорыв, почти невозможно, и часто в такие моменты прогресс идет совсем не по прямой траектории. Одно и то же устройство возникает сразу в нескольких версиях, основанных на разных принципах, или долго работает не так, как мы привыкли, причем часто первые образцы революционной технологии какое-то время уступают своим конкурентам в производительности.
Бронзовый калькулятор и компьютер на воде
Самый яркий пример такого рода дает, конечно, история вычислительной техники: предшественники суперкомпьютеров и смартфонов легко обнаруживаются еще в древности.
В том же 1900 году неподалеку от греческого острова Антикитера были найдены несколько необычных металлических деталей приблизительно I века до н.э.
Благодаря описаниям античных авторов и рентгеновскому анализу стало ясно, что бронзовые диски и шестеренки образовывали чрезвычайно сложный механизм для расчёта астрономических событий.
Все операции в нем выполнялись без использования электричества, и в этом отношении он мало отличается от любой другой вычислительной машины, созданной за следующие два тысячелетия. Работа таких аппаратов обеспечивалась взаимодействием твердых подвижных частей, что сейчас кажется решением неудобным – но до самого недавнего времени в ходу были варианты не менее экзотичные.
После окончания института в 1925 инженера Владимира Лукьянова по распределению отправили строить железные дороги на Южном Урале. Там Лукьянов столкнулся с проблемой воздействия климата на материалы. От резких перепадов температур в бетоне образовывались трещины, и процесс этот был слишком сложным, чтобы просчитать его вручную.
У молодого специалиста под рукой не было ни антикитерского механизма, ни даже карманного калькулятора, но на помощь пришли знания из неожиданной области – физики жидкостей.
Довольно быстро Лукьянов понял, что движение потоков воды и распределение тепла в теле описываются идентичными по сути уравнениями. Тогда-то ему и пришла в голову мысль собрать аналоговый компьютер, в котором главная роль будет отведена не электронике, а гидравлике.
Гидроинтегратор, как он назвал свой аппарат, представлял собой ряд цилиндров с водой, соединенных откалиброванными трубками.
Изначальный уровень воды соответствовал температуре исследуемого участка дороги. Выставив необходимые параметры, исследователь открывал кран, и вода начинала вытекать, что моделировало остывание бетона. Изменения уровня фиксировалось на миллиметровой бумаге – решением уравнения была полученная кривая.
Интегратор фактически предназначался для решения одной задачи за раз, но вскоре Лукьянов подготовил стандартные унифицированные блоки, и изобретение стали серийно выпускать по всей стране.
В дальнейшем советские НИИ разработали систему струйных логических элементов «Волга» и даже своего рода микросхемы для пневмонических (воздушных) автоматов. Электронные вычислительные машины долго были не сильно производительней аналоговых, но куда сложней в использовании и точно дороже вплоть до 80-х годов.
Телевизор без электричества
Бывает, правда, и иначе – когда от старых версий изобретения отказываются при первой возможности. Современные телевизоры имеют мало общего с теми устройствами, на которых в первой половине XX века смотрели выступления мировых лидеров или Олимпиаду-1936. Дело даже не в качестве изображения и толщине экрана, а в самом способе передачи изображения. Чтобы картинка преодолела любое расстояние, ее нужно разбить на несколько частей, информацию о каждой такой части перевести в электромагнитную волну, а потом обратно превратить в набор видимых точек. Сейчас для этого используют многослойные жидкокристаллические или плазменные экраны, а на заре телевизионной эры обходились куда более простыми приспособлениями.
Так называемый диск Нипкова, покрытый по спирали небольшими отверстиями помещали за объективом камеры, перед светочувствительной пластиной. Вращаясь, диск как бы разбивал изображение на отдельные строки, а свет сквозь отверстия попадал на пластину небольшими порциями, которые она преобразовывала в электроны. Телевизор же (например, советский Б-2) состоял из диска Нипкова и лампы.
Вращение диска снова разбивало экран на линии разной яркости – в зависимости от полученных сигналов. Их, к слову, передавали в радиодиапазоне, то есть первые телевизоры представляли собой приставки к радио. Изображение было немым, так что «озвучку» передавали на другой частоте, которую надо было включать на втором приемнике. Буквально через несколько лет после создания Владимиром Зворыкинымиконоскопа, прибора для передачи изображения иным методом, от механического телевидения с его размытой картинкой стали отказываться по всему миру.
Сходная история несколько раньше произошла и с самим радио. Широко известен спор о первенстве в его изобретении, однако мало кто помнит, что и Александр Попов, и Гульельмо Маркони, и многие другие ученые соревновались в беспроводной передачи не звука, а телеграфных сигналов. Именно при помощи телеграфного ключа и азбуки Морзе 24 марта 1896 Попов передаст на расстояние 250 метров первую в истории радиограмму: «Генрих Герц». Звук при помощи радиоволн через четыре года впервые передаст канадский изобретатель Реджинальд Фесседен, а широкое производство голосовых приемников начнется только с изобретением усиливающих сигнал вакуумных ламп.
Угольная лампочка
Что удивительно, и сами лампы когда-то были устроены по-другому. Лампа накаливания Эдисона, в которой свет излучается разогретой добела нитью, не была первым электрическим осветительным прибором. В 1876 посреди Лос-Анджелеса зажглись фонари, в которых свет производила угольная дуговая лампа – свеча Яблочкова. Павел Николаевич Яблочков, русский инженер, бывший военный и сотрудник часовой компании «Брегет», за несколько лет до Эдисона предложил простую и эффективную конструкцию: два угольных электрода разделялись слоем инертного материала. При подключении к источнику тока между электродами возникала электрическая дуга, сами они загорались и равномерно уменьшались вместе с разделительным слоем. Прибор Яблочкова светил невероятно ярко, но электроды приходилось менять примерно раз в два часа, и на длинной дистанции лампы Эдисона оказались экономичней.
Впрочем, техническая эволюция отличается от биологической тем, что более ранние этапы развития обычно не исчезают, а остаются рядом с новыми. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на новые проигрыватели, объединяющие в одном устройстве радио, CD-ROM и установку для винила. Если вам захочется послушать «Битлз», то, скорее всего, вы просто включите запись в интернете, но всегда остается возможность достать из конверта виниловую пластинку, опустить иглу на дорожку и услышать со всеми шумами и потрескиваниями любимую песню. Например, Yesterday.