Дэвид Боданис - Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
Обдумав этот вопрос, Уилкинс сообразил, что они позволят использовать вражеский самолет против него же самого! Физик по образованию, Уилкинс знал нечто важное о металлах и в особенности о том, что происходит внутри металла, из которого состоит корпус самолета. Уотсон Уатт тоже знал это, но он был не силен в расчетах, и потому их совместную работу возглавил Уилкинс.
Во времена Фарадея и Уильяма Томсона лишь немногим теоретикам приходило в голову, что невидимые волны способны воздействовать на обычные твердые субстанции и порождать в них некое движение. Да оно было и понятно, ибо в отсутствие отдельных заряженных частиц — когда все они собраны в сбалансированные группы и упрятаны внутрь атомов, как и обстоит дело в окружающих нас обычных предметах, — электрическим и магнитным силам просто не за что зацепиться. (Тяготение же, напротив, не имеет противоположности, способной нейтрализовать его, отчего и остается неизменно заметным.)
Однако ко времени, когда началась совместная работа Уилкинса и Уотсона Уатта, стало уже ясно, как могут возникать электрические эффекты. В 1930-х атом привычно рассматривался как миниатюрная Солнечная система, в центре которой находилось подобное нашему Солнцу большое тяжелое ядро. А вокруг него вращались по далеким орбитам подобные планетам отдельные электроны. Радиоволны же суть колебания протяженного электрического и магнитного полей, так что, когда такая волна пронизывает отдельный атом, она пытается оторвать от него эти электроны.
Достаточно часто ей это сделать не удается. Поскольку находящиеся в наших телах электроны довольно крепко связаны с ядрами атомов, они — наши тела — для большинства подобного рода полей остаются невидимками. Даже атомы, из которых состоят обычные камни и кирпичи, устроены так, что радиоволны просто пролетают сквозь них, отчего мы и имеем возможность пользоваться сотовыми телефонами внутри домов.
Другое дело металлы. Атомы железа или алюминия построены иначе. Хотя большая часть электронов остается в этих атомах на своих орбитах, самые удаленные от ядер получают свободу Обычная полоска алюминиевой фольги содержит несколько миллиардов атомов, ее можно рассматривать как галактику из нескольких миллиардов звезд, у каждой из которых некоторые планеты движутся по близким орбитам, однако имеются и такие, что оторвались и ушли в открытый космос. Все это выглядит так, как если бы бесчисленные электрически заряженные нептуны и плутоны свободно летали среди звезд галактики, вместе с подобными им беглецами из других солнечных систем.
Вот так и выглядит металл, из которого состоит крыло самолета. Когда радиоволны врываются в одну из этих металлических галактик, самые близкие к ядрам каждой из миниатюрных солнечных систем электроны, быть может, и получают удары, но сорвать их с орбит не удается. А вот электроны далекие — блуждающие, одинокие, осиротевшие, — электроны, которые свободно движутся в миниатюрной галактике, — это уже совсем другое дело. Пролетающие через металл радиоволны «захватывают» их, и энергии этих волн хватает на то, чтобы увлекать такие электроны за собой.
Когда это происходит внутри крошечного металлического приемника, подобного тому, что встроен в сотовый телефон, электроны-одиночки начинают подрагивать, подрагивания эти усиливаются, и происходит передача наиважнейшей для нас информации — скажем, фразы «Эй, я в машине!». Уилкинс же сообразил, что когда радиоволна ударяет в гораздо больший по размерам кусок металла, то и результат получается куда более драматичный.
Вражеский самолет состоит из метров и метров такого уязвимого, ожидающего прихода волны металла. Любая посланная в его направлении радиоволна будет ускорять свободные, подвижные электроны этого металла. А между тем каждый электрон всегда окружен своим собственным силовым полем. Если электрон неподвижен, это силовое поле остается относительно спокойным и никаких сигналов от крыла самолета не исходит. Но если электрон начинает болтаться из стороны в сторону, взбалтывается и его силовое поле. (Именно это и поняли Максвелл и Герц.)
Нацелив радиопередатчик на самолет, вы заставите триллионы и триллионы электронов колебаться в унисон, образуя тем самым самостоятельные крошечные радиопередатчики. Иными словами, посылая невидимые радиоволны, Уилкинс мог обратить вражеский самолет в летающую передающую станцию! Весь самолет стал бы антенной, отключить которую невозможно.
Самый большой вопрос состоял, однако же, в том, будет ли эта передача настолько мощной, чтобы ее обнаружить. Ведь небо велико, а радиоволны малы. Большая часть посылаемых радиоволн будет рассеиваться и пролетать мимо самолета, или же к моменту встречи с ним они могут оказаться уже очень слабыми. Уилкинс провел расчеты. И выяснил: даже если рассеяние испускаемой волны будет настолько широким, что на долю электронов, которые присутствуют в металле самолета, отделенного от излучателя четырьмя милями, придется лишь тысячная ее часть, этого будет довольно. Тут снова начинает играть роль сама крошечность электронов. Уилкинс показал, что даже такая рассеянная волна заставит каждую секунду колебаться 60 квадрильонов (60 000 000 000 000 000) электронов, находящихся в крыле самолета. Невидимые радиоволны, генерируемые таким «электронным ветром», будут достаточно мощными, чтобы их можно было принять на земле. (Изобретенный десятилетия спустя самолет «стелс» остается невидимым для радаров отчасти потому, что используемая для него краска не пропускает в его металлический корпус значительную долю посылаемой радаром энергии, а отчасти по причине расположения его поверхностей под такими углами, что все, отражаемое ими, уходит в сторону от изначального излучателя.)
Уотсон Уатт руководил работой Уилкинса — в некотором роде, — и потому было лишь справедливо, что, когда их меморандум отправился в Лондон, в министерство военно-воздушных сил, первый с присущим его великодушием упомянул второго как своего важного помощника. Однако подписан меморандум был лишь одним именем — Уотсона Уатта.
Уилкинс не возражал, роль второго плана устраивала его еще и потому, что он знал об одном качестве Уотсона Уатта, с которым только предстояло познакомиться большим шишкам Уайтхолла. Дело в том, что Уотсон Уатт любил говорить — нет, не просто говорить, но увещевать, думать вслух, болтать, засыпать слушателя словами, топить несчастного в их потоках* По завершении слушания судом дела о патентных правах, в протоколах которого записи его импровизированных высказываний содержат около трехсот тысяч слов, Уотсон Уатт сказал: «Я оказался бы неискренен, если бы оставил кого-либо при впечатлении, будто все происходившее не доставило мне наслаждения».
Теперь же, норовя протолкнуть идею, которая освободит его от Слау, Уотсон Уатт жал на все педали сразу. Он слал в Лондон напоминания, а затем направил еще один меморандум («Я решил, что лучше послать [это] сразу, не дожидаясь…»). В итоге Уотсон Уатт встретился со спокойным, не выпускающим из зубов трубки чиновником А. П. Роу, задавшим ему уже вполне конкретные вопросы, затем последовала беседа с начальником Роу Генри Уимперисом — за завтраком в клубе «Атенеум». И очень скоро интерес к предложению Уотсона Уатта начали проявлять лица высокопоставленные — очень высокопоставленные.
Делу помогло еще и то, что у Британии имелось несколько альтернативных средств защиты от немецких воздушных налетов. Во время Первой мировой войны обладающих превосходных слухом слепых людей размещали на путях возможных подходов бомбардировщиков «гота», снабжая их стетоскопами, соединенными с большими граммофонными раструбами. В начале 1930-х на болотах близ Темзы построили огромное — 60 метров длиной и семь с половиной шириной — бетонное «ухо», направленное на Ла-Манш, из-за которого могли появиться самолеты врага. Ни одно из этих средств толком не работало. Единственная надежда на успех состояла в том, чтобы создать вибрации невидимой электрической силы, порождаемой заряженными электронами передатчика, волны, которые будут обладать энергией, достаточной для того, чтобы увлечь за собой электроны, находящиеся в металле приближающихся самолетов, и организовать направленное движение этих электронов.
Дальнейшее смахивает на научную фантастику, и тем не менее Уотсон Уатт всего за три недели сумел убедить Уимпериса, Роу и всех, кто соглашался его выслушать, в том, что настало время провести окончательные полномасштабные испытания предложенной им идеи. Никакого специального оборудования для этого не потребуется. «Вражеским» самолетом может стать обычный бомбардировщик Королевских ВВС; передатчиком — одна из мощных передающих станций «Имперского вещания Би-би-си», высокие антенны которой уже стоят в Давентри, графство Нортгемптоншир, и ведут регулярные передачи; осциллоскоп же для детектирования волн, которые наверняка начнут испускать электроны бомбардировщика, можно позаимствовать у коллеги-ученого.
