logo
 

НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА

РУССКИЙ ЯЗЫК

 

ИСТОРИЯ РОССИИ

БИОЛОГИЯ

ГЕОГРАФИЯ

МАТЕМАТИКА

Представление Кристофера Рена о том, как должен был выглядеть заново отстроенный Лондон после Великого пожара 1666 г., несомненно, было порождением вкусов его времени – грандиозный рациональный план, основанный на новейших научных принципах, которому предназначалось снести вонючий лабиринт средневековых улочек, ставший причиной чудовищного ущерба, причиненного пожаром. Однако из упомянутого плана была реализована лишь небольшая часть. Широкие проспекты, которые должны были протянуться от Ладгейта на западе до Олдгейта и Тауэра на востоке, и обширные восьмиугольники площадей, от которых лучами расходились бы улицы, так никогда и не воплотились в действительность. Подобные колоссальные проекты, вдохновленные тогдашней парижской модой, слишком отдавали абсолютизмом, совершенно неприемлемым после недавней Реставрации. Но центральная часть плана, перестройка собора св. Павла, все-таки была осуществлена Реном, и в настоящее время собор выступает в качестве символа идеального города, о котором мечтал архитектор и который мог бы претендовать на звание современного аналога Древнего Рима.

Для того, чтобы создать храм с самым большим куполом, Рен внимательно изучал архитектуру крупнейших зданий мира, увенчанных куполом. Он вдохновлялся итальянскими, византийскими и исламскими образцами, такими, например, как Св. София в Константинополе. Самым большим из ранее возводившихся был бетонный купол Пантеона в Риме, бронзовое покрытие которого было снято в 1625 г. по приказу папы Урбана VIII для более насущных нужд. Учитывая климатические особенности британской столицы, Рен остановил свой выбор на чистой меди, которую в процессе ковки можно было сделать тоньше, чем другие металлы, и создать легкую крышу, которой нужно было бы гораздо меньше поддерживающих колонн и, как следствие, в обширную внутреннюю часть собора попадало бы больше солнечного света.

С точки зрения Рена, у меди были как зрительные, так и символические преимущества, а также структурные плюсы. Со временем металл должен был приобрести бледно-зеленую патину, которая сделала бы купол самой яркой деталью возрожденного города. Среди каменных башен и шпилей других церквей собор св. Павла мыслился как маяк новой эры науки и знания. Тем не менее выбор архитектором меди столкнулся с непреклонным сопротивлением членов парламента, как, впрочем, и весь его план перестройки города до того. Даниэль Дефо, который лично поставлял Рену строительные материалы со своих кирпичных заводов в Тилбери, описывает в «Путешествии по Англии и Уэльсу», как проходило это обсуждение в характерном для Англии прагматическом стиле. Отвечая тем, кто считал «медное покрытие и каменный фонарь» слишком тяжелыми для массивных колонн внизу, Рен настаивал, что подобная структура сможет выдержать не только крышу, но и «на семь тысяч тонн больше веса, чем сказано в плане». Дефо с восторгом писал о «вызывающе континентальном (и в стиле Высокой Церкви) проекте» купола, что, вероятно, и было основной причиной недовольства парламентариев.

Рен также хотел покрыть медью и памятную дорическую колонну, проект которой он разработал совместно с ученым Робертом Гуком и которая должна была размещаться в том месте, откуда начался пожар, находившемся неподалеку от собора св. Павла. Архитектор предложил увенчать монумент «медным шаром, 9 футов в диаметре, так как он будет хорошо смотреться на расстоянии… и иногда его можно будет использовать для проведения фейерверков». Он не почувствовал кощунственной иронии, содержавшейся в его предложении. Как бы то ни было, медь вновь сочли слишком революционным металлом. В конце концов остановились на первоначальной идее, которая нравилась королю, – «большого шара из позолоченного металла».

Купол собора св. Павла в конце концов был построен в оболочке из серого свинца. И Рену пришлось долго думать, как обеспечить устойчивость куполу с металлом, весившим гораздо больше первоначально планировавшегося. Свинцовое покрытие, по некоторым подсчетам, весило на 600 тонн больше, чем медь, предложенная Реном. Расчеты Рена, по всей видимости, были точны, однако он сильно просчитался в оценках английского национального характера. По прошествии трехсот лет невозможно представить эту всем знакомую деталь лондонского ландшафта металлически красного медного цвета, так же как и зеленой, какой она, по предположениям архитектора, должна была стать вследствие окисления. Свинцовый «зонтик» собора св. Павла кажется теперь настолько правильным выбором в стране с постоянно серым небом, что вряд ли ныне можно представить себе какой-то другой на его месте.

Тем не менее медь все-таки появилась на куполе собора св. Павла. Бенджамин Франклин, прославившийся своим предложением запустить змея в грозу, чтобы доказать, что молния – электрическое явление, в 1769 г. посетил Британию и лично наблюдал за установкой громоотводов на здании собора. Они были такого типа, который он предлагал для зданий и кораблей – в виде длинного железного прута или бруска. Три года спустя в собор попала молния, и, пока электрический заряд уходил в землю, металл громоотводов раскалился докрасна, и великий собор вновь мог стать жертвой пожара. После этого громоотвод Франклина заменили на медный, который стоил дороже, но более эффективно проводил электричество и более надежно защищал от угрозы пожара.

 

* * *

Медь содержит уникальный набор характеристик, которые люди по-разному использовали на протяжении всей истории человечества. Благодаря им данный элемент так и не уступил своего первенствующего положения, которое он занял в те времена, когда человек научился его обрабатывать более 6 тысяч лет назад. Самая удивительная из характеристик меди, вне всякого сомнения, – ее цвет. Это единственный металл красного (коричневого) цвета, что наделило ее особым статусом по отношению к золоту, единственным другим окрашенным металлом. Европейские путешественники в Новом Свете, такие как Кабот на севере и Кортес на юге, обнаружили, что данный металл используется аборигенами для изготовления украшений и в религиозных целях. Флорентийский мореплаватель Джованни да Верраццано полагал, что местные жители «ценили медь выше золота». Цветовой контраст между чистым красным металлом и его водянисто-голубыми и зелеными солями также воспринимался как весьма значимый. Такое воплощение противоположностей рассматривалось как символическое в столь далеких друг от друга культурах, как культура ацтеков и культура народа догонов в Мали, для которых появление зеленой ржавчины на коричневом металле символизировало возобновление роста растений после дождя.

Первая из полезных характеристик меди, которую начали использовать, была ее ковкость. Медь была достаточно мягкой, чтобы в ходе ковки принимать форму различных необходимых предметов, но и достаточно твердой, чтобы названные предметы можно было длительное время использовать. Древние египтяне использовали медь для изготовления мечей, шлемов и даже дренажных труб. Медь имелась в сравнительном изобилии и отличалась ковкостью, поэтому считалась более практичным металлом для монет, нежели золото и серебро. Правда, порой медь вызывала возражения у людей, пользовавшихся медными монетами, из-за явного несоответствия между ее номинальной стоимостью и реальной ценой. Генрих VIII получил прозвище Старый Медный Нос, так как, по его приказу, в серебряные монеты стали добавлять так много меди, что в народе начала ходить шутка: по мере того как стираются монеты, королевский нос краснеет. Позднее появились такие технические новшества, которые позволили раскатывать медь в тонкие листы. Ими стали покрывать крыши европейских соборов и со временем правительственных зданий в Северной Америке.

Следующей характеристикой меди, которая получила признание, была ее хорошая проводимость как тепла, так и электричества. Американский патриот Поль Ревир прославился в начале XIX столетия своими кастрюлями и сковородами. В то же самое время ученые, занимавшиеся исследованиями электричества, обнаружили, что медь пропускает электрический ток лучше, чем какой-либо другой материал, кроме серебра. Алессандро Вольта изготовил первую электрическую батарею из цинка и серебра, но впоследствии в большинстве батарей использовалась медь.

Однако свою главную роль преобразователя мира медь получила благодаря своей пластичности. Ее можно не только раскатать в листы, но и изготовить из нее очень тонкую проволоку – проволоку, проводящую электричество. Именно это качество меди и стало основой создания того, что можно назвать первой всемирной паутиной.

Создание подобной всемирной паутины зависело от ряда весьма значимых открытий и изобретений, сделанных за относительно короткое время: батарей, которые могли служить источником постоянного тока; гальванометров, которые были способны регистрировать электрический сигнал и показывать его величину с помощью отклонения иглы; очистки меди до достаточно высокой степени, чтобы эффективно проводить электрический ток и открытия изолирующих свойств гуттаперчи, смолистой, напоминающей резину субстанции, получаемой из деревьев саподилла, произрастающих в Малайзии.

Первый примитивный электрический телеграф был построен в 90-е годы XVIII века Франсиско Сальвой. Он был способен передавать электрические разряды из Мадрида в Аранхуэс, расположенный на расстоянии 50 километров от испанской столицы. Проект Сальвы состоял в том, что каждой букве алфавита соответствовала отдельная проволока, прибывающий разряд должен был по очереди высвечивать соответствующие буквы так, чтобы можно было прочитать сообщение. (Есть свидетельства, что он также намеревался подсоединить по человеку к каждому проводу, чтобы они, получая удар током, выкрикивали соответствующую букву.) В последующие годы появилось много не менее эксцентричных вариантов телеграфной связи, порожденных остро ощущавшейся потребностью в более эффективных средствах коммуникации по сравнению со зрительными методами, включавшими флажки и световые сигналы, которые использовались во времена наполеоновских войн. Однако эффективной реализации всех подобных проектов мешало недостаточное понимание основ самой природы электричества. И лишь в 1831 г., когда Майкл Фарадей впервые намотал медную проволоку на железное кольцо, чтобы продемонстрировать явление электромагнитной индукции, пришло более или менее ясное понимание взаимосвязи между различными видами электричества и проводящими материалами.

В 1837 г. Чарльз Уитстон и Вильям Фотерджилл Кук представили более практичную разновидность телеграфа, протянув его на расстояние двух километров вдоль железной дороги между Юстоном и Меловой Фермой в Лондоне, которая сама была проложена незадолго до того. Похожая пробная телеграфная линия вдоль Большой Западной железной дороги между Паддингтоном и Уэст-Дрейтоном, протянутая два года спустя, была доведена до Слоу в 1843 г. Названный телеграф вскоре после своего открытия привлек внимание общественности благодаря Джону Тэвеллу, который, убив женщину в Слоу, сел на поезд, направлявшийся в Лондон, намереваясь скрыться. Однако он ничего не знал о телеграфе на станции и его сообразительных сотрудниках, которые успели сообщить о нем в столицу. Полиция арестовала убийцу, когда он выходил из поезда в Паддингтоне.

Тем временем в 1838 г. в Англию прибыл американский изобретатель Сэмюэль Морзе, намереваясь запатентовать собственную систему телеграфа. Уитстон использовал все имевшиеся у него связи, чтобы претензии его американского конкурента были отвергнуты, и Морзе пришлось удовольствоваться местом в Вестминстерском аббатстве, с которого он наблюдал за коронацией королевы Виктории, перед тем как ни с чем вернуться в Соединенные Штаты. Там ему удалось запатентовать телеграфный код, который до сих пор носит его имя.

Как бы скромно ни начиналась история телеграфа, дальнейшее его развитие ускорялось по мере того, как различные изобретатели ставили перед собой задачу преодоления все больших расстояний. Логика этого процесса была примерно та же, что и у разработчиков летательных аппаратов примерно 50 лет спустя: вначале нужно преодолеть Ла-Манш, затем Атлантический океан. Проведение подводных кабелей представляло значительно бо́льшие трудности по сравнению с наземными, которые можно было просто закапывать в землю или натягивать между столбами. В случае прокладки телеграфных проводов по морскому дну приходилось заготавливать кабели большой протяженности, наматывать их на барабаны, чтобы затем разматывать в море со специально оборудованных кораблей. В 1850 г. Джекобу и Джону Уоткинсу Бреттам удалось успешно проложить медный кабель с гуттаперчевой изоляцией между Дувром и Кале, но связь прервалась уже через день. Говорят, что какой-то рыбак, выловивший поврежденный кабель и увидевший сверкающий металл внутри, подумал, что отыскал золото. Более надежным оказался кабель, проложенный через год, из изолированных друг от друга проволок, защищенный слоями пеньки и смолы и усиленный железной проволокой. В течение следующего десятилетия Британию уже соединяла телеграфная связь с Ирландией, Дания была соединена со Швецией, Италия – с Африкой через Корсику. Ньюфаундленд связь соединила с Новой Шотландией через пролив Кабота, а оттуда по материку с Нью-Брансуиком, штатом Мэн и остальной Северной Америкой. Теперь, чтобы соединить телеграфом Европу и Америку, оставалось только связать кабелем Ирландию и Ньюфаундленд, которые разделяли 2000 миль Атлантического океана.

Технические требования для связи на такое огромное расстояние через глубокие океанские воды были для того времени колоссальны. Возможности посылать сигнал по кабелю через промежуточные пункты, как в случае с наземным кабелем, не было, поэтому медный провод должен был единой длиной протянуться на все 2000 миль. Исходя из этого центральной задачей стало минимизировать потери сигнала из-за сопротивления в проволоке и последствий погружения в морскую воду, которая сама по себе является очень хорошим проводником. Шотландский физик Уильям Томсон, позднее ставший лордом Кельвином, был назначен научным консультантом Атлантической телеграфной компании. Ему доставляло огромное удовольствие заниматься проблемой, позволявшей продемонстрировать свои познания в новейшей теории электромагнетизма и применить их в практических целях. Вот что он писал своему другу Герману Гельмгольцу.

Это самый прекрасный предмет, доступный для математического анализа. Невозможны никакие неудовлетворительные приблизительные подходы. Каждая практическая деталь, как, например, недостаточная изоляция, сопротивление в отправляющем сообщение инструменте и инструменте принимающем, различия между степенью изоляции, на которую способна гуттаперча, с одной стороны, и покрытие из смолы и пакли вокруг нее – с другой… порождает новые проблемы с интересными математическими особенностями.

Томсон был сторонником использования более плотной медной проволоки и пропускания по ней меньших токов, которые могли бы улавливаться с помощью чувствительных детекторов, но руководство компании предпочло более дешевый вариант пропускания более сильных сигналов по проволоке с меньшим сечением.

Первая попытка соединить Европу с Америкой была назначена на лето 1857 г. – на тот же год, когда над читальным залом Британского музея было завершено строительство самого большого в мире медного купола. В августе громадный корабль ВМС Великобритании «Агамемнон» и американский фрегат «Ниагара» в сопровождении флотилии ряда более мелких суден отплыли из Валентии у западного побережья Ирландии. На борту находилось 1200 мотков медной проволоки длиной в две мили каждый, соединенных в восемь отрезков по 300 миль. Кабель весил примерно тонну на одну морскую милю. Большая часть названного веса приходилась на внешнее упрочнение стальных проводов и изоляцию. Сама медь, находившаяся в проводе не толще карандашного грифеля, весила лишь 107 фунтов на милю.

Когда завершались последние приготовления к путешествию, Томсон сделал свое очередное открытие принципиального значения: проводимость меди в огромной степени зависит от степени ее очистки. Чуть ли не перед самой посадкой на корабль Томсон выступил в Королевском Обществе с докладом «Об электрической проводимости различных разновидностей технической меди», в котором он изложил свои последние открытия. Однако никто не обратил особого внимания на информацию, представленную в его выступлении. Несмотря на недобрые предчувствия, вызванные его новыми находками, Томсон добросовестно выполнял на борту «Агамемнона» свои обязанности советника компании «Атлантик телеграф». В это же время Сэмюэль Морзе, незадолго до того переживший травму ноги, боролся с морской болезнью на борту «Ниагары».

Скорее всего, телеграф в любом случае так бы и не заработал, но на расстоянии 400 миль от Валентии кабель порвался, и работы пришлось прервать на зиму. На следующее лето были сделаны еще две попытки завершить работы с использованием тех же кораблей и того же кабеля. Первую попытку пришлось прервать из-за не характерных для этого времени года сильных штормов. Вторая попытка вроде бы завершилась вполне успешно, однако торжествовать было рано, так как связь прервалась менее чем через месяц. После обмена взаимными обвинениями началось расследование, которое показало, что кабель был поврежден из-за попыток увеличить силу сигнала путем использования более высокого напряжения, чем то, для которого он был предназначен, – именно тот тип аварии, которого с самого начала и опасался Томсон.

Англо-американские отношения настолько ухудшились во время Гражданской войны в США, что президент Линкольн предпочел даже вести переговоры с царем Александром II относительно прокладки кабеля из Аляски в Сибирь и далее по территории России в Европу, чем продолжать развивать атлантический проект. Как бы то ни было, постоянный трансатлантический кабель был все-таки проложен в 1866 г. пароходом Брунеля «Грейт-Истерн». Корреспондент «Таймс» сравнил пароход со «слоном, который тащит паутинку». Кроме того, предыдущий кабель также починили, создав таким образом запасную линию и успокоив вконец изнервничавшихся держателей акций телеграфного предприятия, что на сей раз связь будет по-настоящему устойчивой. Проект этих кабелей был изменен в соответствии с предложениями Томсона. Все куски кабеля предварительно проверялись на степень очистки меди и проводимость.

После того как кабель заработал, один из инженеров провел простой тест на линии в Валентии. Он послал сообщение, в котором попросил соединить две линии на ньюфаундлендском конце и продолжил изготавливать небольшую электролитическую батарею, используя кусочек цинка и каплю кислоты в наперстке. Цинк он затем подсоединил к одному медному концу кабеля, а другой медный конец опустил в кислоту. Одного вольта, произведенного этой самодельной батареей, оказалось достаточно, чтобы прогнать ток через океан на расстояние 3700 миль и обратно.

Вслед за первым трансатлантическим кабелем были проложены и другие, а за ними вскоре, поддерживаемые правительствами многих стран, телеграфные кабели соединили разные уголки мира. Британия в первую очередь стремилась соединить телеграфной связью все свои заморские территории. В 1901 г., в конце правления королевы Виктории, пароход «Британия» проложил кабель через Тихий океан от Австралии и Новой Зеландии через острова Норфолк, Фиджи и отдаленный остров Табуаэран до Ванкувера.

Современный мир находится внутри кокона из медной проволоки. И, несмотря на появление оптического волокна, спутниковой связи и Wi-Fi, более половины добываемой меди перерабатывается в проволоку или в каком-то другом виде используется в сфере коммуникаций и в электрическом оборудовании. Хотя медь в основном скрыта от наших глаз, она тем не менее стала символом цивилизации, чем хотел ее видеть Кристофер Рен, когда планировал покрыть ею собор св. Павла.

 

Поиск

 

ФИЗИКА

 

Блок "Поделиться"

 
 
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru

Copyright © 2021 High School Rights Reserved.