Запечатлеть движение – от лошадей до электронов
Английский фотограф Эдвард Мейбридж (1830–1904) прославился в Америке в 1867 г., когда привез свою передвижную студию в Йосемитскую долину и изготовил большие фотоотпечатки с изображением ее потрясающих пейзажей. Пять лет спустя его нанял Леланд Стэнфорд, в то время президент компании «Центральная Тихоокеанская железная дорога», бывший губернатор Калифорнии, а впоследствии основатель университета в Пало-Альто, который получил его имя. Стэнфорд разводил лошадей и поручил Мейбриджу разрешить старый спор, ответив на вопрос: отрывает ли лошадь в галопе все четыре ноги от земли?
«Лошадь в движении» Мейбриджа
Доказать это было нелегко. В 1872 г. Мейбридж сделал (и потерял) одну-единственную фотографию бегущей лошади, все четыре копыта которой не касались земли. Но он не отступил и в конечном итоге придумал способ запечатлеть движущиеся объекты – при помощи камер, у которых быстродействие затвора обеспечивает очень короткую выдержку, менее 1/1000 с.
Решающий эксперимент был поставлен 19 июня 1878 г. на ферме Стэнфорда в Пало-Альто. Мейбридж установил вдоль бегового трека фотоаппараты, которые фиксировали изображение на стеклянных фотопластинках и приводились в действие, когда бегущая лошадь задевала нити, протянутые поперек трека. Для лучшего контраста она бежала на белом фоне – им служил окрашенный забор, а также была выбелена часть самого трека. Полученные изображения скопировали в виде силуэтов на диск простого устройства в форме круга, которое Мейбридж назвал зоопраксископом, – быстрая смена изображений на вращающемся диске создавала иллюзию движения.
Салли Гарднер, лошадь, которую Стэнфорд предоставил для эксперимента, явно отрывала все четыре копыта от земли одновременно, когда шла галопом. Но не так, как на знаменитых полотнах, самым известным из которых, вероятно, была картина Теодора Жерико «Скачки в Эпсоме», выставленная в Лувре: передние ноги скачущей лошади вытянуты вперед, а задние назад. На самом деле оказалось, что лошадь поджимает все четыре ноги непосредственно перед тем, как оттолкнуться от земли задними ногами.
Результатом этого эксперимента стал magnum opus Мейбриджа, созданный для Пенсильванского университета. С 1883 г. фотограф делал масштабные серии снимков – запечатлевал людей и животных в движении. Он использовал 24 фотокамеры, расположив их параллельно 36-метровому треку, и ставил два портативных блока из 12 батарей в каждом конце. Трек проходил мимо размеченного фона, а затворы фотокамер приводились в действие, когда животные или люди обрывали натянутые нити.
В итоге книга с 781 фототипной вкладной иллюстрацией была издана в 1887 г. Здесь были не только бегущие домашние животные (собаки, кошки, коровы и свиньи), но и бизон, олень, слон и тигр, а также страус и летящий попугай. Снимки с участием людей запечатлели самые разные действия: бег, подъем и спуск, броски, борьба, поднятие тяжестей; можно также увидеть, как ползает ребенок или как женщина выливает на другую ведро воды.
Вскоре 1000 кадров в секунду, которыми довольствовался Мейбридж, превратились в 10 000. В 1940 г. запатентованная технология камеры с вращающимся зеркалом (теоретически) обеспечила скорость съемки до 1 млн кадров в секунду. В 1999 г. Ахмеду Зевейлу была присуждена Нобелевская премия по химии за исследование переходных состояний химических реакций. Созданная им еще в 1980-х гг. самая быстрая съемочная камера могла регистрировать эти состояния в фемтосекундном диапазоне. 1 фемтосекунда – это 1 × 10–15 с, или одна миллионная от одной миллиардной доли секунды.
Сегодня мы можем использовать мощные сверхбыстрые лазерные импульсы для запечатления событий, разделенных интервалом всего в несколько аттосекунд (1 × 10–18 с). Такое разрешение по времени позволяет экспериментаторам увидеть прежде недоступное: движение электронов в масштабах атома.
Можно привести множество примеров невероятного научного и технического прогресса, достигнутого по сравнению с последними десятилетиями XIX в., и несколько самых выдающихся достижений – в том числе светоотдача источников света (см. главу «Солнечный свет: все еще вне конкуренции») и реальная стоимость электричества, скорректированная на уровень доходов и эффективность его использования (см. главу «Электричество: реальная цена»), – подробно описаны в этой книге, но контраст между изобретениями Эдварда Мейбриджа и Ахмеда Зевейла просто невероятен, а достигнутый прогресс беспрецедентен: когда-то мы спорили о лошадином галопе, а теперь следим за мелькающими электронами.
От фонографа к мультимедиапотокам
Томас Эдисон умер в 1931 г. в возрасте 84 лет. К этому времени он был обладателем почти 1100 патентов в США и более чем 2300 в других странах. Самым известным считается его патент на лампу накаливания, однако идеи применить стеклянную колбу с выкачанным воздухом и нить накала принадлежали не ему. Более фундаментальной, абсолютно новой была концепция полной системы генерации, передачи и преобразования электрической энергии, которую он впервые реализовал в Лондоне в 1880 г., а затем, в 1882-м, в Нижнем Манхэттене.
Томас Эдисон со своим фонографом
Но по своей исключительной оригинальности, сравнимой с магией, ничто не может сравниться с принадлежащим Эдисону патентом США № 200521 от 19 февраля 1878 г. на устройство, которое впервые в истории позволяло услышать записанный звук.
«Родителями» фонографа (устройство для механической записи и воспроизведения звука) можно считать телеграф и телефон. Эдисон много лет совершенствовал телеграф – большая часть его первых патентов имела отношение к буквопечатающим телеграфным аппаратам, – а телефоном интересовался с момента появления этого устройства в 1876 г. Первые патенты, связанные с телефоном, Эдисон получил в 1878 г. Он заметил, что воспроизведение записанной телеграфной ленты на высокой скорости порождает звуки, напоминающие речь. А что, если записать телефонный разговор, присоединив иглу к мембране телефонной трубки, получить ленту с отверстиями, а затем воспроизвести ее? Эдисон сконструировал небольшое устройство с цилиндром, обернутым оловянной фольгой: она позволяла легко фиксировать движения диафрагмы – тонкой стальной пластинки, к которой припаивалась игла. «Затем я громко пропел “У Мэри был барашек”, – вспоминал Эдисон. – Я установил репродуктор, и машина превосходно воспроизвела песенку. Никогда в жизни я так не удивлялся. Все были поражены. Я всегда боялся вещей, работавших с первого раза».
Вскоре он устроил турне с показом фонографа и даже побывал в Белом доме. В рекламе устройство довольно нелепо называлось «Последним достижением Томаса Эдисона», и изобретатель мечтал о том, чтобы каждая американская семья могла со временем купить фонограф. В конце 1880-х гг. он усовершенствовал конструкцию, применив цилиндры, покрытые воском (первыми так поступили коллеги Александра Грэма Белла, изобретателя телефона), и электромотор с питанием от батареи. Фонограф рекламировали как устройство для записи голосов семьи, как музыкальную шкатулку, диктофон для дельцов и аудиокнигу для слепых.
И все же продавался аппарат не слишком хорошо. Восковые цилиндры, особенно первые, были сложными в изго- товлении, хрупкими и поэтому дорогими. В 1886 г. «Американская графофонная компания» получила патент на конкурента фонографа – графофон, однако и он оставался дорогим (сегодня его стоимость была бы эквивалентна $ 4000).
В 1880-х гг. Эдисон был увлечен внедрением и усовершенствованием электрического освещения, а также разработкой систем генерации и передачи электроэнергии. Но в 1898 г. он начал продавать «стандартный фонограф Эдисона» за $ 20 ($ 540 по нынешнему курсу). Через год появилась недорогая модель Gem всего за $ 7,50 (фирма Sears, Roebuck & Co. продавала примерно за ту же цену железную кровать). Но к 1912 г., когда Эдисон развернул массовое производство прочных целлулоидных цилиндров, пальма первенства уже перешла к шеллаковым дискам для граммофона (первый патент на него получил Эмиль Берлинер в 1887 г.).
Эдисон всегда с трудом расставался со своими изобретениями. Последние цилиндры для фонографа были выпущены в октябре 1929 г. Плоские диски с винтовой канавкой – грампластинки – оставались основными звуковыми носителями почти до конца XX в., пока новые методы звукозаписи не начали сменять друг друга один за другим. В США продажи грампластинок достигли пика в 1978 г., магнитофонных кассет – десятью годами позже, а компакт-дисков (они появились в 1984 г.) – в 1999-м. Семь лет спустя продажи компакт-дисков снизились вдвое, а теперь музыку просто скачивают – и, помимо прочего, бесплатно передают в потоковом мультимедиа без каких-либо проводов. Интересно, как бы отнесся Эдисон к этим дематериализованным методам воспроизведения звука?
