Изобрели телеграф, затем айфон: гениальные идеи, изменившие мир

Компьютерные чипы – фантастически сложные создания. Их микроскопические детали практически невозможно постичь. Чтобы измерить их, нам нужно уменьшить масштаб до микрометров, или микронов: одна миллионная часть метра. Производство в таких масштабах предполагает использование необычной робототехники и лазерных инструментов. Но фабрики по производству микрочипов требуют и другой технологии: они должны быть до абсурда чистыми. На самом деле, это одни из самых чистых мест на планете. Пылинка, попавшая на одну из тонких кремниевых пластин, подобна падению горы Эверест на угол улицы Манхэттена.

Заводам по производству микрочипов требуется и сверхчистая вода, причём в большом количестве. Её используют в качестве растворителя. Чтобы избежать загрязнений, из воды отфильтровываются любые бактериальные загрязнения, минералы, соли и случайные ионы. Этот процесс создаёт чистую H₂O, которую невозможно пить. Стакан такой воды начнёт вымывать минералы из вашего организма.

Экологически чистые туалеты фонда Билла и Мелинды Гейтс представлены на выставке Reinvented Toilet Expo в Пекине, Китай, 8 ноября 2018 г.

Это и есть замкнутый круг чистоты: некоторые из самых блестящих идей в науке и технике в XIX веке помогли очистить воду, которая была слишком грязной для питья. А теперь, примерно 150 лет спустя, мы производим слишком чистую для питья воду, чтобы производить инструменты и технику, необходимые для цифрового века, включая «туалеты будущего»!

Время

Который час?

Если бы вы задали этот вопрос 150 лет назад, то получили бы как минимум двадцать три разных ответа в штате Индиана, двадцать семь – в Мичигане и тридцать восемь – в Висконсине. Всё зависело от того, где вы находились и как вели счёт времени.

На протяжении почти всей истории человечества время исчислялось путём отслеживания небесных ритмов солнечных тел. Дни определялись по циклам восхода и захода солнца, месяцы – по циклам луны, годы – по медленным, но предсказуемым ритмам времён года. На протяжении большей части истории мы не понимали, что являлось причиной этих закономерностей, поскольку мы полагали, что Солнце вращалось вокруг Земли, а не наоборот.

Назад и вперёд, назад и вперёд…

Со временем люди создали инструменты для измерения времени суток и, в конечном итоге, часов, минут и секунд. Одним из таких людей был студент, живущий в Италии 16 века, чьи мечты привели к важному открытию.

Пиза, Италия, знаменита не только своей наклонившейся башней, но и своим учёным сыном Галилео Галилеем. Под потолком тысячелетнего собора Пизы висит коллекция алтарных ламп. Легенда гласит, что в 1583 году девятнадцатилетний Галилей сидел на скамье во время молитвы и вдруг заметил, что одна из алтарных ламп раскачивалась взад и вперёд. Он был почти загипнотизирован этим регулярным движением. Независимо от величины дуги, лампе для раскачивания требовалось одинаковое количество времени. Когда длина дуги уменьшалась, скорость движения тоже уменьшалась. Чтобы подтвердить свои наблюдения, Галилей измерил колебания лампы по единственному надёжному хронометру, который смог найти: по собственному пульсу.

Лампы в Пизанском соборе, вдохновившие Галилея.

Следующие двадцать лет Галилей демонстрировал свой гений в физике, математике и астрономии. Он экспериментировал с телескопами и более или менее изобрёл современную науку. Однако алтарная лампа так и раскачивалась в его сознании. Он решил построить маятник, который повторил бы то, что он наблюдал в соборе в Пизе. Галилей обнаружил, что время, необходимое маятнику для раскачивания, зависело от длины нити, на которой висел предмет, а не от размера дуги или массы предмета. «Чудесное свойство маятника, – писал он одному учёному, – состоит в том, что он совершает все свои колебания, большие или малые, за одинаковое время».

В эпоху Галилея устройств, поддерживающих постоянный ритм, не существовало. В большинстве итальянских городов имелись громоздкие механические часы, которые приходилось постоянно корректировать по показаниям солнечных часов, иначе они ежедневно теряли или набирали до двадцати минут. Оставаться точными в эпоху Возрождения было сложной задачей – но никто этого не замечал.

Подождите, а где мы находимся?

В середине шестнадцатого века большинство людей не нуждались в точности до долей секунды. Если вы знали примерное время дня, проблем у вас не было… если только вы оставались на суше. Однако это была первая великая эпоха глобальной навигации. Европейские исследователи, вдохновлённые Колумбом, отправлялись на Дальний Восток и в Америку в поисках удачи и славы. И если они хотели выжить, то время им было крайне необходимо. Мореплаватели по карте солнца и других звёзд умели вычислять широту, то есть насколько далеко на севере или юге они находились. Тем не менее, чтобы определить долготу, они нуждались в часах.