* * *

Во многих книгах пытались разгадать, как появляются инновации. Разнообразие ответов очень красноречиво. В книге Джоэля Мокира A Culture of Growth («Культура роста») рассматриваются мощные фоновые силы. Автор подчеркивает политическую раздробленность Европы эпохи Просвещения, благодаря которой интеллектуалы свободно путешествовали, убегая от преследований и ища покровителей. Стивен Джонсон в книге Where Good Ideas Come From анализирует сети единомышленников, от кофеен 1650-х годов до сегодняшней Кремниевой долины. Кейт Сойер в книге Explaining Creativity («Объясняя креативность») черпает идеи в нейробиологии и когнитивной психологи. Существует множество других точек зрения на этот счет.

Данная книга посвящена не тому, как изобретения появляются на свет, в ней, скорее, описывается их связь с окружающими нас социальными и экономическими структурами. Тем не менее почти мимоходом мы уже многое узнали о происхождении инноваций.

Некоторые изобретения вызваны спросом: мы не знаем, кто изобрел плуг, но известно, что он явился ответом на происходящие в мире изменения. Кочевники-собиратели не вдруг перешли к сельскому хозяйству, чтобы воспользоваться внезапно появившейся технологией. Другой пример — колючая проволока, потребность в которой была очевидна всем. Джозеф Глидден создал самый удобный из многочисленных конкурирующих вариантов, но мы мало знаем о том, как протекал его творческий процесс. Видимо, обошлось без чудес: в конце концов, задним числом конструкция представляется довольно очевидной, и Глидден просто первым ее придумал.

При всем при том некоторые изобретения подталкиваются предложением. Бетти Кронин работала в компании Swanson, которая получала неплохую прибыль от поставок консервов американским войскам во время Второй мировой войны. Возможности и технологии уже существовали, но нужно было найти новый рынок. Замороженные блюда стали продуктом погони за прибылью.

Случаются изобретения по аналогии: Сергей Брин и Ларри Пейдж разработали свой поисковый алгоритм, отталкиваясь от научного цитирования. Джозеф Вудленд придумал штриховой код, когда провел пальцами по песку, размышляя об азбуке Морзе. При этом сам штрихкод люди изобретали независимо друг от друга несколько раз. Камнем преткновения была внутренняя политика американских розничных сетей. Все это напоминает о том, что просто что-то придумать — мало. Было бы совершенно неправильно говорить, что Малком Маклин «изобрел» грузовой контейнер; более поучительны обстоятельства, которые ему пришлось преодолеть, чтобы система заработала.

Кроме того, даже конкретное изобретение бывает сложно приписать одному человеку, и еще сложнее уловить момент «эврики», когда пазл идеи складывается окончательно. У многих изобретений, описанных в этой книге, множество родителей; иногда они развивались десятилетиями, даже веками. Вот честный ответ на вопрос, откуда берутся изобретения: почти отовсюду, откуда только можно себе представить.

 

30. iPhone

В 2007 году, 9 января, самый знаменитый предприниматель на планете объявил о совершенно новом продукте, который должен был стать самым прибыльным в истории. Это был iPhone, во многих отношениях определивший современную экономику. Конечно, доход сам по себе важен: лишь две или три компании в мире заработали столько денег, сколько Apple на одном этом телефоне. Появилась новая категория продукции: десять лет назад смартфонов не существовало, а теперь они стали предметом вожделения для большей части человечества. iPhone преобразил и другие рынки — программного обеспечения, музыки, рекламы.

Все это очевидные факты. Если же копнуть глубже, то откроется неожиданное. Мы отдаем лавры Стиву Джобсу и другим лидерам Apple — его партнеру Стиву Возняку, преемнику Тиму Куку, дизайнеру-новатору Джони Айву, — забывая о других героях этой истории.

Спросите себя, что, в сущности, делает iPhone таким особенным? Отчасти классный дизайн, пользовательский интерфейс, внимание к деталям работы программного обеспечения, к ощущениям от использования устройства. Однако под великолепной поверхностью скрыты критически важные элементы, которые и делают возможным существование этого и всех остальных смартфонов.

Экономист Мариана Маццукато составила список из двенадцати ключевых технологий, благодаря которым работают смартфоны. Раз — крохотные микропроцессоры. Два — микросхемы памяти. Три — твердотельные накопители. Четыре — жидкокристаллические дисплеи. Пять — литиевые батареи. Это что касается аппаратуры. Потом идут сети и программное обеспечение.

Продолжим счет. Шесть — алгоритм быстрого преобразования Фурье. Благодаря этим хитрым математическим операциям можно мгновенно превращать аналоговые сигналы, например звук, видимый свет и радиоволны, в цифровые, обрабатываемые компьютером. Семь — интернет. Вы, наверное, о нем слышали. Смартфон без интернета не был бы смартфоном. Восемь — HTTP и HTML, языки и протоколы, которые превратили не слишком удобный интернет в легкодоступную Всемирную паутину. Девять — сотовые сети. В противном случае смартфон не был бы ни умным, ни телефоном. Десять — глобальные системы позиционирования, GPS. Одиннадцать — тачскрин. Двенадцать — Siri, активируемый голосом искусственный интеллект.

Все эти технологии — важные компоненты, благодаря которым работает iPhone, да и все смартфоны вообще. Некоторые из них не просто важны, но и незаменимы. Когда Мариана Маццукато составила свой список технологий и изучила их историю, она обнаружила нечто поразительное. Основной фигурой, участвовавшей в развитии iPhone, оказался не Стив Джобс, а Дядя Сэм. Все до единой из этих двенадцати жизненно важных технологий в значительной степени поддержало государство, часто правительство США.

Некоторые такие случаи широко известны. Многие знают, к примеру, что Всемирная паутина обязана своим существованием Тиму Бернерсу-Ли. Инженер-программист, он работал в CERN, исследовательском центре физики элементарных частиц в Женеве, основанном рядом европейских государств. Интернет как таковой начался c ARPANET — компьютерной сети, спонсированной Министерством обороны США в начале 1960-х годов. GPS был чисто военной технологией, разработанной в годы холодной войны и открытой для гражданского использования лишь в 1980-е.

Другие примеры не столь известны, но не менее важны.

Быстрое преобразование Фурье — это семейство алгоритмов, которые позволили перейти от мира, где телефоны, телевизоры и граммофоны работают на аналоговых сигналах, к миру, где все отцифровывается и может обрабатываться компьютерами, хоть тем же iPhone. Самый распространенный алгоритм такого рода создан благодаря прозрению великого американского математика Джона Тьюки. Над чем работал Тьюки в то время? Правильно, над военным применением научных достижений. Точнее, в 1963 году он был членом Научно-консультативного комитета президента Кеннеди и пытался найти способ выявления советских ядерных испытаний.

Смартфоны не были бы смартфонами без тачскрина, а изобретатель сенсорного экрана, инженер по имени Э. А. Джонсон, провел необходимые исследования в период работы в Научно-исследовательском институте радиолокации, содержательно названном учреждении британского правительства. Эта работа получила развитие в CERN — и снова появляются эти ребята. Впоследствии мультисенсорную технологию монетизировали Уэйн Вестерман и Джон Элиас из Делаверского университета в Соединенных Штатах. Свою компанию они продали Apple. И даже на последнем этапе государство сыграло свою роль. Исследовательский грант Вестермана был оплачен Национальным научным фондом США, а также ЦРУ.

А что с Siri, девушкой с кремниевым голосом?

Еще в 2000 году, за семь лет до появления первого iPhone, Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) поручило Стэнфордскому исследовательскому институту разработать своего рода прото-Siri, виртуальную секретаршу для помощи военнослужащим. К проекту привлекли двадцать университетов, и они усердно работали над технологиями, которые позволили бы воплотить в жизнь активируемого голосом виртуального ассистента. В 2007 году это исследование было оплачено в виде стартапа Siri Incorporated, и только в 2010 году в игру вступила Apple, приобретя результаты за сумму, которая не разглашается.

О жестких дисках, литийионных батареях, жидкокристаллических дисплеях и самих полупроводниках можно рассказать похожую историю. Везде не только блестящая научная работа и частное предпринимательство, но и пачки банкнот, брошенные на решение проблемы государственными учреждениями, как правило американскими, и, если уж на то пошло, какими-то из ветвей вооруженных сил США. Сама Кремниевая долина многим обязана компании Fairchild Semiconductor, которая разработала первые коммерчески выгодные интегральные схемы. На раннем этапе своего существования она зависела от военных закупок.

Конечно, не американские военные придумали iPhone, и не в CERN создали Facebook и Google. Эти технологии, на которые сегодня полагается так много людей, оттачивались и коммерциализировались в частном секторе. Однако именно государственное финансирование и риск, на который шло правительство, сделало их возможными. Нельзя забывать об этом, размышляя о технологических вызовах, стоящих перед нами в таких областях, как энергетика и биотехнология.

Стив Джобс был гением, этого нельзя отрицать. Один из его примечательных побочных проектов — мультипликационная студия Pixar, которая изменила мир кинематографа, выпустив цифровой мультфильм «История игрушек». Даже без тачскринов, интернета и быстрого преобразования Фурье Стив Джобс вполне мог создать что-то удивительное. Но это, скорее всего, была бы не потрясшая мир технология вроде iPhone, а игрушка, столь же очаровательная, как Вуди и Базз.

 

31. Дизельный двигатель

Было десять вечера. После ужина Рудольф Дизель вернулся в свою каюту на борту парохода «Дрезден», который шел из Бельгии через Ла-Манш. Пижама лежала на кровати, но переодеваться он не стал. Изобретатель двигателя, названного в его честь, думал об огромных долгах, о скорой выплате процентов. В кармане было пусто. Сегодняшнюю дату, 29 сентября 1913 года, он пометил в дневнике зловещим крестом.

Перед поездкой Дизель собрал столько наличных, сколько смог, и упаковал их в сумку вместе с документами, представляющими финансовый хаос, в который он попал. Сумку он передал жене, попросив открыть ее не раньше чем через неделю. Та, видимо, ни о чем не подозревала. Дизель вышел из каюты. Снял пальто. Аккуратно сложил его на палубе. Посмотрел на леера, на черные бурлящие внизу воды. И прыгнул.

А может быть, все было не так? Это кажется самым вероятным описанием последних минут жизни Рудольфа Дизеля, но все равно это лишь предположение. Конспирологи утверждают, что Дизелю помогли оказаться за бортом. Но кто мог быть заинтересован в смерти оставшегося без гроша изобретателя? Называют двух вероятных кандидатов. Теории заговора могут быть совершенно беспочвенными, но они помогают понять, насколько важен для экономики двигатель, который Дизель изобрел в 1892 году.

Перенесемся на двадцать лет назад, в 1872 год, в индустриальную эпоху, когда пар уже давал энергию поездам и заводам, но городской транспорт по-прежнему зависел от конной тяги. Той осенью американские города парализовал лошадиный грипп. Полки продовольственных магазинов были пусты, в пабах кончилось пиво, на улицах кучами лежал мусор. В городе с населением в полмиллиона человек могло быть сто тысяч лошадей, и каждая из них в день вываливала на улицы шестнадцать килограммов навоза и почти четыре литра мочи. Доступный надежный небольшой двигатель, способный заменить конную тягу, оказался бы даром небес.

Одним из кандидатов был паровой двигатель. Паровые автомобили уже делали большие успехи. Другим — двигатель внутреннего сгорания, ранние версии которого работали на нефти, газе и даже порохе. В студенческие годы Рудольфа Дизеля оба типа двигателей были прискорбно неэффективны: они превращали в полезную работу лишь около 10 процентов теплоты.

Жизнь молодого Дизеля изменила лекция о термодинамике в Королевском Баварском политехническом институте в Мюнхене, посвященная теоретической границе эффективности двигателя. Достигаемая на практике 10-процентная эффективность, по стандартам излагаемых лектором теорем, казалась очень низкой, и Дизеля захватила идея создания двигателя, который как можно ближе подойдет к превращению в работу всего тепла. Конечно, на практике идеальная эффективность недостижима, но уже первый рабочий вариант достиг 25 процентов — в два с лишним раза больше, чем тогдашние стандарты. Сегодня лучшие дизельные двигатели обеспечивают 50-процентную эффективность.

Бензиновые двигатели работают путем сжатия смеси топлива и воздуха, которую затем поджигает свеча. Однако слишком сильное сжатие смеси приводит к преждевременному самовозгоранию и стуку в дестабилизированном двигателе. Изобретение Дизеля эту проблему устранило. В нем сжимается только воздух, который нагревается до такой степени, что при впрыскивании сам воспламеняет топливо. Это повышает эффективность: чем больше сжатие, тем меньше требуется топлива. Любой, кто обдумывал покупку автомобиля, знаком с этим компромиссом: дизели обычно дороже, но экономичнее в эксплуатации.

Увы, ранние версии двигателя были ненадежны, и это перевешивало выигрыш в эффективности. Изобретатель столкнулся с постоянным потоком требований недовольных клиентов возместить убытки. Именно это вогнало его в финансовую яму, из которой он так и не смог выбраться. Горькая ирония: создателя одной из самых практичных машин в современной экономике вдохновили не деньги, а лекция. Может быть, это и к лучшему, потому что заработать ему так и не удалось.

Тем не менее он продолжал трудиться над своим детищем и совершенствовать его. Стали очевидны и другие преимущества. Дизельные двигатели могли работать на более грубом топливе, чем бензиновые, и оно тоже получило название дизельного. Получать его путем перегонки нефти дешевле, чем бензин, оно дает меньше паров и реже взрывается. Последнее особенно удобно для военного транспорта: кому хочется получить случайный взрыв боеприпасов? К 1904 году дизельные двигатели были установлены на французских подводных лодках.

Здесь мы подходим к первой теории заговора, которая объясняет смерть Рудольфа Дизеля. В Европе 1913 года война все надвигалась, а нуждающийся в деньгах немец плыл в Лондон. Заголовок одной газеты зловеще утверждал: «Изобретателя бросили в море, чтобы остановить продажу патентов британскому правительству».

Лишь после Первой мировой войны коммерческий потенциал изобретения раскрылся по-настоящему. Дизельные двигатели начали ставить не только на автомобили, но и на более мощный транспорт. Первые грузовики на дизельной тяге появились в 1920-х, поезда — в 1930-х годах. К 1939 году четверть глобальной морской торговли работала на дизельном топливе. После Второй мировой войны мощные и эффективные дизельные двигатели начали толкать все более огромные суда. Изобретение Дизеля стало в буквальном смысле двигателем международной торговли.

Топливо составляет примерно 70 процентов затрат на перевозку товаров. Неудивительно, что ученый Вацлав Смил считает, что, если бы глобализацию приводил в движение не дизельный двигатель, а пар, торговля росла бы намного медленнее.

Экономист Брайан Артур не так в этом уверен. В распространении в последнее столетие двигателей внутреннего сгорания он видит пример «зависимости от пути» — самоусиливающегося цикла, в котором прошлые инвестиции и имеющаяся инфраструктура заставляют поступать определенным образом, хотя с нуля, возможно, сделали бы по-другому. Даже в 1914 году, утверждает Артур, пар в качестве основы автомобильного транспорта являлся как минимум таким же жизнеспособным вариантом, как и нефть, но растущее влияние нефтяной промышленности привело к тому, что в совершенствование двигателей внутреннего сгорания было вложено гораздо больше денег, чем в паровые двигатели. Кто знает, какие прорывы оказались бы возможными при сопоставимых инвестициях в исследования и развитие? Может быть, сегодня мы ездили бы на очередном поколении паровых автомобилей.

А если бы Рудольф Дизель добился своего, возможно, глобальная экономика работала бы на арахисе.

Имя Дизеля стало синонимом одного из нефтепродуктов, но свой двигатель он разрабатывал с использованием различных видов топлива, от угольной пыли до растительных масел. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже он продемонстрировал модель, работающую на арахисовом масле, и со временем стал горячим сторонником этого вида топлива. В 1912 году, за год до смерти, Дизель предсказал, что растительные масла станут не менее важным источником топлива, чем продукты переработки нефти.

Для владельцев арахисовых ферм такая перспектива, без сомнения, была более привлекательной, чем для хозяев нефтяных полей, но со смертью Рудольфа Дизеля воплощение проекта в жизнь приостановилось. Отсюда возникла вторая теория заговора, в наши дни нашедшая выражение в сенсационном газетном заголовке «Убит агентами больших нефтяных трестов».

Недавно интерес к биодизельному топливу возродился. Оно загрязняет среду меньше, чем нефтепродукты, однако порождает другие противоречия, так как конкурирует за пахотные земли и тем самым толкает вверх цены на продукты питания. В эпоху Рудольфа Дизеля это не вызывало особых опасений: климат был предсказуемым, а загрязнений намного меньше. Изобретатель приходил в восторг при мысли, что его двигатель поможет развиваться бедным сельскохозяйственным странам. Каким оказался бы современный мир, если бы самыми ценными землями в последние сто лет стали не те, где добывают нефть, а те, где можно выращивать арахис?

Об этом, как и о том, что в действительности произошло с Рудольфом Дизелем, остается только гадать. Когда спустя десять дней тело всплыло рядом с другим кораблем, оно уже слишком разложилось для вскрытия. Команда даже не захотела поднимать его на борт. Они забрали из пиджака Дизеля кошелек, перочинный нож и футляр для очков, которые потом опознал сын. Тело изобретателя поглотили волны.

 

32. Часы

В 1845 году к часам на церкви Святого Иоанна в Эксетере, на западе Англии, добавили интересное новшество — еще одну минутную стрелку, которая на четырнадцать минут опережала первую. По объяснению газеты Trewman’s Exeter Flying Post, это было «большое удобство для общества», так как теперь часы показывали «не только точное время в Эксетере, но и железнодорожное время».

Чувство времени всегда определялось движением планет. О «днях» и «годах» люди говорили задолго до того, как узнали, что Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Благодаря росту и убыванию луны возникло представление о месяцах. Движение солнца по небосводу показывало время дня. Но момент, когда солнце достигает высшей точки, зависит, конечно, от места наблюдения. Если вы окажетесь в Эксетере, это наступит примерно на четырнадцать минут позже по сравнению с Лондоном.

Естественно, когда часы стали обычной вещью, люди начали ставить их согласно наблюдениям за небом. Это было удобно для координации действий только с местными жителями. Если два человека живут в Эксетере и условятся встретиться в семь вечера, вряд ли имеет какое-то значение, что в Лондоне, в 320 километрах от их местонахождения, полагают, что сейчас 7:14. Однако как только между Эксетером и Лондоном стали курсировать поезда, останавливающиеся во множестве других городков, в каждом из которых было свое представление о текущем времени, люди столкнулись с логистическим хаосом. Первые железнодорожные расписания информировали путешественников, что «время в Лондоне примерно на четыре минуты отстает от Рединга и на семь с половиной минут опережает время в Сайренсестере» и так далее, но многие пассажиры, понятное дело, безнадежно путались. Хуже того, путались машинисты и сигнальщики, что повышало риск крушений. Поэтому железные дороги перешли на «железнодорожное время». В основу было положено среднее время по Гринвичу, определяемое знаменитой обсерваторией в лондонском районе Гринвич.

Власти некоторых городов быстро уловили пользу стандартизации времени по всей стране и соответствующим образом скорректировали свои часы. Кое-кто обижался на столичное своеволие, держась за мысль, что их время — это «правильное время», как с очаровательным местечковым патриотизмом выразился Flying Post. Много лет декан Эксетера упрямо отказывался перевести часы на городском кафедральном соборе.

Конечно же, никакого «правильного времени» не существует. Как и в случае денег, польза от него есть, если только оно общепринято. Тем не менее точное измерение времени возможно. И оно случилось в 1656 году благодаря голландцу по имени Христиан Гюйгенс. Конечно, часы люди знали и до Гюйгенса. Самые разные цивилизации, от Древнего Египта до средневековой Персии, использовали водяные часы, другие отмеряли время по отметкам на свечах. Но даже самые точные устройства могли ошибаться на пятнадцать минут в день. Для монаха, который хочет определить время молитвы, это не имеет большого значения, если только Господь не ярый поборник пунктуальности. Но для одной области деятельности, которая становилась все более важной, возможность точно отмерять время имела огромное экономическое значение. Это мореплавание.

По высоте солнца над горизонтом моряки могли определить широту — местоположение с севера на юг. Но долготу, или расположение с востока на запад, им приходилось угадывать. Неправильная оценка могла привести — и часто приводила — к тому, что корабли приставали к берегу в сотнях километров от определенного штурманом места. Иногда они в буквальном смысле натыкались на землю и тонули.

Чем здесь могло помочь точное измерение времени? Помните, почему время на часах в Эксетере отличалось от времени в удаленном на несколько сот километров Лондоне? Полдень там настает на четырнадцать минут позже. Если знать, когда наступает полдень в Гринвичской обсерватории в Лондоне или любой другой ориентирной точке, можно на основе наблюдений за солнцем вычислить разницу во времени и понять расстояние. Маятниковые часы Гюйгенса были в шестьдесят раз точнее любого предшествующего устройства, но даже пятнадцать секунд в день за долгое морское плавание складываются в десятки минут, а ведь маятник на палубе корабля качается не очень равномерно.

Правители морских государств остро осознавали проблему долготы. Примерно за век до появления изобретения Гюйгенса король Испании учредил награду за решение этой проблемы. Широко известно, что более поздняя награда, предложенная британским правительством, заставила англичанина Джона Гаррисона кропотливо совершенствовать часы и получить в 1700-х годах довольно точное устройство. Оно отмеряло время с отклонением в пару секунд в день.

Со времен Гюйгенса и Гаррисона часы становились все точнее. А после того как сдался непримиримый декан Эксетера, весь мир пришел к соглашению в отношении «правильного времени»: им стали считать всемирное координированное время (Сoordinated Universal Time), или UTC, с различными глобальными часовыми поясами, благодаря которым двенадцать часов дня теперь хотя бы примерно соответствуют высшей точке солнца. В основе UTC — атомные часы, измеряющие колебания энергии электронов. Сами Главные часы, которые обслуживает Военно-морская обсерватория США на северо-западе Вашингтона, представляют собой комплекс из нескольких часовых механизмов, самый совершенный из которых — четверо «фонтанных» атомных часов, в которых замороженные атомы поднимаются в воздух и опадают вниз. Если что-то пойдет не так — например, вошедший в помещение технолог изменит температуру и, возможно, время, — несколько запасных механизмов готовы в любую наносекунду взять работу на себя. Эти сложные методики позволяют достичь точности до секунды каждые 300 миллионов лет.

Есть ли смысл в такой точности? Ведь утреннюю поездку на работу мы не планируем до миллисекунд. Смысл точных наручных часов всегда был не в практичности, а в престиже. Более века до появления часовых сигналов в первых радиопередачах члены лондонского семейства Белвилл зарабатывали на жизнь, каждое утро устанавливая свои часы по Гринвичу и за умеренную плату «продавая время» по всему городу. Их клиентами в основном являлись торговцы часами, для которых синхронизация своего товара по Гринвичу была делом профессиональной чести.

Кое-где значение имеет даже миллисекунда. Одно из таких мест — рынок ценных бумаг. Можно заработать состояние, воспользовавшись шансом арбитражной сделки за мгновение до конкурентов. Финансисты недавно вычислили, что было бы выгодно потратить 300 миллионов долларов на прокладку туннеля между Чикаго и Нью-Йорком, чтобы спрямить оптоволоконные кабели и ускорить таким образом обмен информацией между городами на три миллисекунды. Разумно спросить, так ли уж полезно для общества подобное вложение денег, но стимулы для таких инноваций предельно ясны, и сложно удивляться тому, что люди на них реагируют.

Точное измерение повсеместно принимаемого времени лежит в основе вычислительных сетей и сетей связи. Однако, как было с кораблями, а затем с поездами, самое большое влияние атомные часы, наверное, оказали на путешествия.

Никому уже не надо находить курс по движению солнца. Благодаря GPS самые примитивные смартфоны определяют местоположение владельца, улавливая сигналы сети спутников. Зная, где на небе должен быть каждый из них в данный момент времени, путем триангуляции сигналов можно определить, где вы находитесь. Эта технология произвела революцию повсюду — от мореплавания до авиации, от разведки местности до туризма. Но для правильной работы спутники должны быть согласованы во времени.

На спутниках GPS обычно установлено четверо атомных часов на основе цезия и рубидия. Гюйгенс и Гаррисон могли лишь мечтать о такой точности, но ее все еще не хватает: остается погрешность в пару метров, которая усиливается помехами при прохождении сигнала через ионосферу Земли. По этой же причине беспилотным автомобилям, кроме GPS, нужны сенсоры: пара метров на шоссе — это разница между ездой в своем ряду и лобовым столкновением.

Тем временем часы продолжают совершенствоваться. Ученые недавно разработали модель, основанную на элементе иттербии. Когда примерно через пять миллиардов лет Солнце умрет и поглотит нашу планету, они отклонятся не более чем на сотую долю секунды. Как дополнительная точность повлияет на экономику за этот период? Время покажет.

 

33. Процесс Габера — Боша

Это был союз блестящих научных умов. Клара Иммервар только что стала первой женщиной в Германии, получившей докторскую степень в области химии. Это потребовало упорства. Женщинам запрещалось учиться в Университете Бреслау, поэтому у каждого лектора по отдельности она просила разрешения присутствовать на занятиях в качестве гостя. Затем обивала пороги, чтобы ее допустили к экзамену. Присуждая докторскую степень, декан сказал: «Наука приветствует любого человека, невзирая на пол». После чего подверг эту благородную мысль сомнению, отметив, что обязанность женщины — заниматься семьей, и он надеется, что это не заря новой эры.

Клара не видела причины, по которой замужество должно было помешать карьере, но ее ждало разочарование. Мужу оказалась больше нужна хозяйка званых ужинов, чем равный специалист. Некоторое время Клара читала лекции, но вскоре узнала, что, по всеобщему мнению, их для нее пишет муж, и потеряла охоту к этому занятию. Он работал, заводил знакомства, путешествовал и флиртовал, а она сидела с ребенком. Неохотно, с обидой она отодвинула свои профессиональные амбиции в сторону.

Мы никогда не узнаем, чего достигла бы Клара Иммервар, если бы отношение к женскому полу в Германии начала ХХ века было иным. Но мы можем догадаться, чего она ни за что не стала бы делать. В отличие от мужа, она не стала бы пионером в области применения химического оружия. Чтобы помочь Германии победить в Первой мировой войне, он с энтузиазмом отстаивал использование хлора против войск Антанты. Она обвинила его в варварстве. Он ее — в предательстве. После первой ужасающе эффективной хлорной атаки под Ипром в 1915 году его сделали армейским капитаном. Она взяла его пистолет и застрелилась.

Клара и Фриц Габер прожили в браке четырнадцать лет. Через восемь лет после свадьбы Габер совершил прорыв, который многие теперь называют самым значительным изобретением ХХ века. Без него население планеты было бы в два раза меньше.

Речь идет о процессе Габера — Боша, использовании азота из воздуха для производства аммиака, из которого затем можно получать удобрения. Растениям нужен азот; наряду с калием, фосфором, водой и солнечным светом это один из базовых факторов их роста. В природе после смерти растений содержащийся в них азот возвращается в почву и используется новыми растениями. Сельское хозяйство нарушает этот цикл: растения собирают и поедают.

С первых дней развития сельского хозяйства фермеры придумывали различные способы предотвращения падения урожайности путем возвращения азота на поля. Азот содержится в навозе и в компосте. В корнях бобовых живут бактерии, которые восполняют запасы азота в почве, поэтому полезно включать в севооборот горох и фасоль. Но этими методиками сложно в полной мере удовлетворить потребность растений в азоте; просто добавьте больше, и рост улучшится.

Химики открыли этот факт лишь в XIX веке. Тогда же они выяснили, что, по иронии, азот составляет целых 78 процентов воздуха, но в этой форме растения его использовать не могут. Находящийся в воздухе азот содержит два тесно связанных друг с другом атома, а растениям нужны атомы в соединении с каким-нибудь другим элементом, например в виде оксалата аммония, который содержится в гуано — птичьем помете, или в виде нитрата калия, также известного как селитра (это основной ингредиент пороха). Запасы гуано и селитры были найдены в Южной Америке. Там эти вещества добывали, развозили по миру и закапывали в почву. Но к концу века специалисты начали задумываться, что произойдет после того, как эти резервы окажутся исчерпанными. Вот если бы удалось преобразовать азот из воздуха в доступную растениям форму!

Как это сделать, придумал Фриц Габер. Отчасти им руководило любопытство, отчасти патриотизм, который позже привел его к идее химического оружия, а отчасти обещание выгодного контракта с химической компанией BASF. Инженер этой корпорации Карл Бош сумел воспроизвести процесс Габера в промышленном масштабе. Позднее оба получили Нобелевскую премию. В отношении Габера это решение было неоднозначным, так как тогда многие считали его военным преступником.

Процесс Габера — Боша, наверное, самый значительный пример того, что экономисты называют технологическим замещением. Когда кажется, что человечество достигло какой-то базовой физической границы, находится обходной путь. На протяжении большей части истории человечества, чтобы прокормить больше людей, требовалось больше земли для увеличения количества пищи. Но, как однажды пошутил Марк Твен, проблема с землей заключается в том, что ее перестали производить. Процесс Габера — Боша предложил решение: вместо земли надо производить азотные удобрения. Это напоминало алхимию. Как говорят немцы, brot aus luft, или хлеб из воздуха. Точнее, «хлеб» из воздуха и довольно большого количества ископаемого топлива.

Прежде всего, нужен природный газ в качестве источника водорода, с которым азот связывается, образуя аммиак. Еще нужна энергия для создания крайне высокой температуры и давления. Габер открыл, что все это, да еще катализатор, необходимо, чтобы разорвать связи в атомах содержащегося в воздухе азота и «убедить» их связаться с водородом. Представьте жар как в печи для пиццы и давление как на двухкилометровой морской глубине. Для того чтобы создать такие условия в масштабе, достаточном для производства 160 миллионов тонн аммиака в год, большинство из которого идет на удобрения, процесс Габера — Боша сегодня поглощает более 1 процента всей энергии в мире. Это очень большие выбросы углекислого газа, и проблема далеко не только экологическая. Лишь часть азота — вероятно, всего 15 процентов — попадает из удобрений через урожай в желудки людей. Большая часть оказывается в воздухе или воде, что плохо по целому ряду причин. Такие соединения, как оксид азота, — мощные парниковые газы. Они загрязняют питьевую воду. Они вызывают кислотные дожди, которые закисляют почвы, выводя из равновесия экосистемы и угрожая биоразнообразию. Когда соединения азота попадают в реки, они стимулируют рост определенных организмов. В результате, например, в океане появляются «мертвые зоны», где цветущие у поверхности водоросли блокируют солнечный свет и убивают рыбу на глубине.

Процесс Габера — Боша — не единственная, но важная причина этих проблем, и от этого никуда не деться: по прогнозам, спрос на удобрения в грядущем столетии удвоится. Ученые все еще не понимают в полной мере, как превращение такого количества стабильного, инертного азота из воздуха в различные высокореактивные химические соединения повлияет на окружающую среду в долгосрочной перспективе. Мы живем в условиях глобального эксперимента.

Один из его результатов уже очевиден: много еды для очень большого количества людей. Если посмотреть на график роста населения планеты, видно, как оно увеличилось именно тогда, когда начали широко применять удобрения Габера — Боша. Но это не единственная причина резкого роста урожаев: свою роль сыграли и новые сорта растений, например пшеницы и риса. Тем не менее, даже если представить, что во времена Фрица Габера были доступны лучшие методы ведения сельского хозяйства, Земля могла бы прокормить примерно четыре миллиарда человек. В настоящее время население насчитывает около семи с половиной миллиардов, и, хотя темпы роста замедлились, он не прекращается.

Когда в 1909 году Фриц с триумфом продемонстрировал свой аммиачный процесс, Клара задумалась, стоят ли плоды гения мужа ее собственной жертвы. «То, чего Фриц достиг за эти восемь лет, — печально писала она подруге, — потеряла я». Она едва ли могла себе представить, к каким глобальным переменам приведет его работа: в одной колонке — пища для миллиардов новых человеческих душ, в другой — огромный дисбаланс, для решения которого потребуется еще больший гений.

Сам Габер ожидал совсем других последствий от своей работы. В молодости он перешел из иудаизма в христианство, и ему до боли хотелось, чтобы его признали немецким патриотом, каким он сам себя считал. Помимо применения хлора как химического оружия, Германии в Первой мировой войне помог и процесс Габера — Боша. Из аммиака можно делать не только удобрения, но и взрывчатые вещества. Из воздуха получается не только хлеб, но и бомбы. Однако когда в 1930-х годах к власти пришли нацисты, никакие заслуги не смогли перевесить еврейского происхождения. Лишенный работы и изгнанный из страны, Габер умер сломленным в швейцарской гостинице.

 

34. Радар

Кениец Самсон Камау сидел дома в Рифт-Валли и размышлял, когда можно будет вернуться к работе. Ему следовало быть в теплице на берегах озера Найваша и, как обычно, упаковывать розы для экспорта в Европу, но грузовые самолеты были прикованы к земле из-за того, что исландский вулкан Эйяфьядлайекюдль, не посоветовавшись с Самсоном, выбросил в атмосферу облако опасного пепла.

Никто не знал, сколько продлится задержка. Рабочие вроде Самсона опасались за свою работу, владельцам предприятий приходилось тоннами выбрасывать цветы, которые вяли в ящиках в аэропорту Найроби. Полеты возобновились через несколько дней, но ситуация явно дала понять, насколько сильно от авиации зависит современная экономика, а не только 10 миллионов пассажиров, которые каждый день совершают авиарейсы. В 2010 году Эйяфьядлайёкюдль уменьшил мировые показатели почти на 5 миллиардов долларов.

Мы можем проследить, как авиация благодаря различным изобретениям, например реактивному двигателю или самолету, приобрела сегодня такое большое значение. Иногда, чтобы в полной мере раскрыть потенциал одного изобретения, требуются другие, и для авиационной отрасли такая история начинается с изобретения «луча смерти».

Точнее говоря, с попытки его изобрести. В 1935 году чиновники Министерства авиации Великобритании опасались, что страна отстает от нацистской Германии в технологической гонке вооружений. Их заинтересовала идея «луча смерти», поэтому они предложили награду в тысячу фунтов каждому, кто сможет убить овцу с расстояния в сотню шагов. До сих пор никто ее не получил. Следует ли финансировать более активные исследования? Возможно ли в принципе создание «луча смерти»? Неофициально они навели справки у Роберта Уотсона-Уотта с Радиоисследовательской станции, а тот задал абстрактный математический вопрос своему коллеге Скипу Уилкинсу.

«Предположим, просто предположим, — сказал Уотсон-Уотт Уилкинсу, — что в километре над землей находится четыре с половиной литра воды. Допустим, температура воды — 36,6 °C, и ее надо нагреть до 40. Какая потребуется мощность радиосигнала, если действовать с расстояния пяти километров?»

Скип Уилкинс не был дураком. Он знал, что 4,5 литра — это объем крови в организме взрослого человека, 36,6 — нормальная температура тела, а сорока градусов достаточно, чтобы вызвать смерть или как минимум потерю сознания. Если ты сидишь за штурвалом самолета, это, в сущности, одно и то же.

Уилкинс и Уотсон-Уотт поняли друг друга и быстро согласились, что «луч смерти» — безнадежная затея: потребуется слишком большая мощность. Однако они увидели в этом шанс. Ясно, что министерство хочет вложить в исследования некую сумму. Может быть, получится предложить им альтернативный вариант?

Уилкинс задумался. Может быть, подумал он, посылать радиоволны и по отражению определять положение приближающихся самолетов задолго до того, как их станет видно? Уотсон-Уотт набросал запрос в недавно образованный Комитет по научным исследованиям в области противовоздушной обороны Министерства авиации. Интересует ли их развитие такой идеи? Министерство заинтересовалось.

То, что описывал Скип Уилкинс, воплотилось в радар. Немцы, японцы и американцы тоже начали работать над этой идеей, но к 1940 году именно британцы совершили выдающийся прорыв, создав магнетрон с резонатором — радиолокационный передатчик, по мощности намного превосходивший предшественников. Однако истерзанным немецкими бомбардировками британским заводам сложно было запустить это устройство в производство, а вот американским — по силам.

Несколько месяцев руководство Великобритании обдумывало, как обменять магнетрон на американские секреты в других областях. Затем к власти пришел Уинстон Черчилль и решил, что отчаянные времена требуют отчаянных мер: Великобритания просто расскажет американцам, что у нее есть, и попросит о помощи.

В августе 1940 года физик из Уэльса по имени Эдди Боуэн совершил изматывающее путешествие с черной металлической коробкой, в которой находилась дюжина прототипов магнетронов. Сначала он нанял черный кэб для проезда по Лондону. Водитель не позволил взять громоздкий металлический ящик в салон, поэтому Боуэну оставалось надеяться, что он не упадет с багажника на крыше. Затем длинная поездка поездом в Ливерпуль в одном купе с загадочным внушительно одетым мужчиной военного вида, который всю дорогу игнорировал молодого ученого и тихо читал газету. Затем плавание через Атлантику: что, если судно атакует немецкая подлодка? Допустить, чтобы магнетроны попали в руки нацистов, было нельзя, поэтому в ящике просверлили два отверстия, чтобы он гарантированно затонул вместе с кораблем. Но все обошлось.

Магнетроны поразили американцев: их исследования отставали на годы. Президент Рузвельт одобрил выделение средств на новую лабораторию при Массачусетском технологическом институте, и — что поразительно для воюющей Америки — управляли там не военные, а гражданские. Была вовлечена промышленность, начали искать лучших американских ученых, которым предстояло присоединиться к Боуэну и его британским коллегам.

Rad Lab по любым параметрам стала несомненным успехом. Из нее вышло десять нобелевских лауреатов. Разработанный там радар, выявляя самолеты и подводные лодки, помог выиграть войну. Однако военная срочность в мирное время быстро сошла на нет. Очевидно, что радары нужны и в гражданской авиации, особенно учитывая темпы ее развития. В конце войны, в 1945 году, внутриамериканские авиалинии перевозили семь миллионов пассажиров, а к 1955 году — уже 38 миллионов. И чем оживленнее становились небеса, тем более полезным становился радар для предотвращения столкновений. Однако его внедрение шло медленно и неравномерно. Некоторые аэропорты установили радары, но многие обходились без них. На большей части воздушного пространства самолеты не отслеживали вовсе. Пилоты подавали план полета заранее, и теоретически это должно было гарантировать, что два самолета не окажутся одновременно в одном и том же месте. Однако избегание столкновений в конечном счете сводилось к правилу «видеть и быть видимым».

Утром 30 июня 1956 года из аэропорта Лос-Анджелеса с разницей в три минуты отправились два пассажирских рейса: один в Канзас-Сити, другой в Чикаго. Их маршруты пересекались над Большим каньоном — на разной высоте. Потом появились грозовые тучи. Капитан одного воздушного судна по радио запросил разрешение лететь над грозой. Авиадиспетчер разрешил ему подняться на 300 метров над слоем облаков. Видеть и быть видимым.

Никто не знает точно, что произошло: в самолетах тогда не было черных ящиков, и никто не выжил. В 10 часов 31 минуту в диспетчерской услышали искаженное сообщение: «Набрать высоту! Мы сейчас…» Расположение обломков, рассеянных на расстоянии нескольких километров по дну каньона, указывает на то, что самолеты, видимо, столкнулись под углом 25 градусов, предположительно в облаках. Следователи высказывали предположение, что оба пилота отвлеклись, пытаясь найти просветы в облаках, чтобы пассажиры насладились видами.

Происшествия неизбежны. Вопрос в том, на какой риск мы готовы пойти ради экономической выгоды. Этот вопрос опять возник и в отношении движения в небе: многие возлагают большие надежды на дроны — беспилотные летательные аппараты. Они уже используются повсюду, от кинематографа до опыления посевов. Некоторые компании, например Amazon, надеются, что в небесах над нашими городами скоро начнут жужжать доставщики продуктов. Чиновники, отвечающие за гражданскую авиацию, пытаются разобраться, можно ли это одобрить. Дроны оснащены довольно совершенной технологией «чувствовать и избегать». Но достаточно ли она надежна?

Катастрофа над Большим каньоном, безусловно, помогла нам сосредоточиться. Если существует технология, позволяющая предотвратить такие катастрофы, разве не стоит приложить усилия для ее внедрения? В течение двух лет в Соединенных Штатах родилась организация, известная теперь как Федеральное управление гражданской авиации. Сегодня американское небо примерно в двадцать раз оживленнее, чем раньше. В крупнейших аэропортах мира самолеты взлетают и приземляются в среднем два раза в минуту, но столкновения происходят невероятно редко независимо от облачности и условий. Благодаря многим изобретениям и во многом благодаря радару.

 

35. Батареи

В Лондоне начала XIX века убийцы иногда пытались покончить с собой, чтобы избежать виселицы. Если это им не удавалось, они просили друзей как следует дернуть их за ноги, пока они болтаются на эшафоте. Им хотелось быть абсолютно уверенными, что они умрут. Они знали, что их недавно повешенное тело передадут ученым для анатомических исследований, и не хотели очнуться при расчленении.

Если бы Джордж Фостер, казненный в 1803 году, проснулся на лабораторном столе, это было бы очень унизительно. Перед увлеченной и слегка испуганной лондонской толпой итальянский ученый, словно шоумен, присоединял к заднему проходу Фостера электрод.

Кто-то в аудитории подумал, что Фостер действительно ожил. Электрически заряженный зонд заставил безжизненное тело вздрогнуть, а кулак сжался. Присоединенные к лицу электроды скривили рот гримасой, открылся глаз. Один зритель оказался настолько впечатлительным, что упал замертво. Ученый скромно заверил аудиторию, что на самом деле он и не собирался возвращать Фостера к жизни, а просто показывал новую, недостаточно проверенную методику. Кто знает, что может произойти? Полиция была наготове: вдруг Фостера придется вешать заново?

Тело Фостера гальванизировали — это слово образовано от имени Луиджи Гальвани, дяди итальянского ученого. В 1780-х годах в Италии Гальвани обнаружил, что, если прикоснуться к отрезанным лапкам мертвой лягушки двумя видами металла, они задергаются. Гальвани полагал, что открыл «животное электричество», и его племянник продолжил опыты. Гальванизм некоторое время захватывал публику, вдохновив Мэри Шелли написать историю о Франкенштейне.

Гальвани заблуждался. Животного электричества не существует. Невозможно вернуть повешенное тело к жизни, и монстр Виктора Франкенштейна безопасно остается в мире художественной литературы. Но ошибка пошла на пользу науке. Ученый показал свои эксперименты другу и коллеге Алессандро Вольте, а у того оказалась лучше развита интуиция. Важно не то, осознал Вольта, что плоть лягушки животного происхождения, а то, что в ней содержатся жидкости, которые проводят электричество и позволяют заряду проходить между разными видами металла. Когда два металла соединяются — скальпель Гальвани касается медного крюка, на котором висят лапки, — контур замыкается, и химическая реакция заставляет электроны двигаться.

Вольта экспериментировал с разными сочетаниями металлов и разными заменителями лягушачьих лап. В 1800 году он показал, что можно генерировать постоянный ток, если сложить листы цинка, меди и пропитанного соленой водой картона. Так появилась батарея.

Как и его друг Гальвани, Вольта подарил миру новое слово — «вольт». А еще он подарил нам изобретение, которым вы, может быть, пользуетесь прямо сейчас, если слушаете аудиокнигу или читаете на планшете. Такие портативные устройства возможны только благодаря батареям. Представьте себе на секунду мир без батарей: мы заводили бы машины заводной ручкой и путались в проводах для пульта управления телевизором.

Прозрение Вольты принесло ему поклонников, а Наполеон даже даровал графский титул. Впрочем, созданная им батарея оказалась не слишком удобной, во всяком случае, поначалу: металл подвергался коррозии, соленая вода протекала, ток сохранялся недолго, ее нельзя было перезарядить. Лишь в 1859 году появился первый перезаряжаемый аккумулятор, сделанный из свинца, диоксида свинца и серной кислоты. Он получился объемным и тяжелым, а кислота выплескивалась, когда батарею переворачивали, но при этом полезным. Та же базовая конструкция по-прежнему запускает наши машины. Первые знакомые нам современные «сухие» батареи созданы в 1886 году, а следующий большой прорыв последовал спустя целое столетие в Японии.

В 1985 году Акира Ёсино запатентовал литийионную батарею, производство которой Sony позже поставила на коммерческую основу. Исследователям очень хотелось заставить легкий и высокореактивный литий работать в батарее. Литийионные батареи могли вместить большую мощь в маленьком объеме. К сожалению, литий имеет неприятное свойство взрываться под воздействием воздуха и воды, поэтому потребовалась хитрая химия, чтобы сделать его довольно стабильным.

Без литийионных батарей мобильные телефоны, вероятно, приживались бы гораздо медленнее. Вспомните, как выглядели передовые технологии в этой области, когда Ёсино подал заявку на патент. Motorola только что выпустила первый в мире мобильный телефон DynaTAC 8000x, который клиенты ласково называли «кирпичом». Он весил почти килограмм, а говорить по нему удавалось всего полчаса.

Технологии, лежащие в основе литийионных батарей, безусловно, развиваются. Ноутбуки 1990-х годов были громоздкими и быстро разряжались, а сегодняшние тонкие портативные устройства способны выдержать долгий авиаперелет. Тем не менее время работы батарей улучшается намного медленнее, чем другие элементы ноутбуков, например объем памяти и мощность процессора. Где же легкая и дешевая батарея, которая заряжается за несколько секунд и не портится от постоянного использования? Мы по-прежнему ее ждем.

Очередной крупный прорыв в химии батарей может случиться буквально завтра, а может, и нет. Нет недостатка в исследователях, которые считают, что близки к очередной большой идее. Кто-то разрабатывает «проточные» батареи, работающие путем прокачивания заряженных жидких электролитов, кто-то экспериментирует с новыми материалами, в том числе серой и воздухом, чтобы соединить их с литием, кто-то использует в проводах электродов нанотехнологии, благодаря чему батареи дольше держат заряд. История советует быть осторожными: революции происходят нечасто.

В любом случае в грядущие десятилетия настоящий прорыв в области батарей может быть связан не с технологиями, а с их использованием. Хотя мы привыкли считать, что батареи позволяют отсоединиться от сети, вскоре они могут стать предметами, которые заставляют сеть лучше работать.

Стоимость обновляемой энергии постепенно снижается. Однако даже дешевая обновляемая энергия представляет собой проблему, так как ее нельзя вырабатывать непрерывно. Даже при идеально предсказуемой погоде в солнечные дни солнечной энергии много, а вот зимними вечерами ее почти нет. Когда не светит солнце и нет ветра, для освещения приходится сжигать уголь, газ и ядерное топливо. А раз такие электростанции уже построены, почему бы им не работать постоянно? В недавнем исследовании, проведенном в Юго-Восточной Аризоне, затраты от отключения электричества сравнили со стоимостью выбросов углекислого газа. Был сделан вывод, что солнечные батареи должны давать всего 20 процентов мощности. А ведь Аризона — довольно солнечное место.

Для того чтобы сеть больше зависела от обновляемых источников, нужно найти более совершенные методы хранения энергии. Проверенное временем решение — закачивать воду наверх, когда есть лишняя энергия, а затем, в период недостатка, спускать ее вниз через гидроэлектростанцию. Однако для этого требуется удобный горный рельеф, а это не самый доступный ресурс. Могут ли батареи стать решением? Такое возможно, и это зависит отчасти от того, насколько активно регулирующие органы будут продвигать индустрию в этом направлении, а отчасти от того, как быстро батареи будут дешеветь.

Илон Маск надеется, что цены снизятся очень быстро. Предприниматель, который занимается производством электромобиля Tesla, строит в Неваде гигантскую фабрику литийионных батарей. Он утверждает, что это будет второе по величине здание в мире, уступающее только цехам по сборке «Боинга-747». Компания утверждает, что производство станет значительно дешевле не благодаря технологическим прорывам, а из-за чистой экономии на масштабе.

Батареи, конечно, нужны этой компании для установки на транспортных средствах, но уже сейчас есть предложения для домов и предприятий. Если на крыше стоит солнечный элемент, батарея в доме обеспечит возможность хранить избыток дневной энергии для использования ночью, а не отдавать ее обратно в сеть.

Путь к миру, в котором электрические и транспортные сети работают исключительно на обновляемых источниках и батареях, долог. Но цель становится достижимой, и в стремлении противодействовать изменениям климата мир должен как-то «гальванизировать» эти идеи и заставить их работать. Так что, возможно, самое значительное следствие изобретения Алессандро Вольты еще впереди.

 

36. Пластмасса

«Если я не ошибаюсь, в будущем это изобретение окажется важным». Лео Бакеланд записал эти слова в своем дневнике 11 июля 1907 года. У него было хорошее настроение, и не без оснований. Дела у сорокатрехлетнего Бакеланда шли неплохо.

Он родился в Бельгии, и, будь на то воля отца, так и остался бы там, занимаясь ремонтом обуви. Отец, сапожник, не получил образования и не понимал, зачем оно молодому Лео. В тринадцать лет он отдал мальчика учиться своему ремеслу. Но его мать, домохозяйка, хотела другого. Благодаря ее поддержке Лео пошел в вечернюю школу и получил стипендию в Гентском университете. К двадцати годам он защитил докторскую диссертацию по химии. После женитьбы на дочери своего преподавателя Бакеланд переехал в Нью-Йорк. Там он изобрел новый вид фотографической бумаги, которая принесла ему состояние — по крайней мере, достаточно денег, чтобы не работать. Он купил дом с видом на реку Гудзон в Йонкерсе чуть севернее Нью-Йорка и построил домашнюю лабораторию, чтобы вволю возиться с химикатами. В июле 1907 года он экспериментировал с формальдегидом и фенолом.

Жизнерадостные записи в дневнике продолжались. Вот запись от 18 июля: «Еще один жаркий душный день, но мне это не мешает. Я, безусловно, ценю эту роскошь — быть дома с коротким рукавом и без воротничка». Бакеланд знал, что не все богатые люди так счастливы. «Как насчет этих рабов-миллионеров с Уолл-стрит [sic], которым приходится идти к своим деньгам, не отступая, несмотря на зной? Весь день провел в лаборатории», — заключает он с явной ноткой удовлетворения. Может быть, он вспомнил и о том, кого надо было благодарить за приятную, беззаботную жизнь. На следующий день в дневнике появляется запись, что он отправил сотню долларов матери. Четыре дня спустя: «Это двадцать третья годовщина моей докторской степени… Как быстро пролетели двадцать три года… Теперь я снова студент и буду студентом, пока смерть не позовет меня на покой».

Бакланд ошибался. Когда смерть позвала его, ему было уже восемьдесят. Его психическое здоровье пошатнулось, он становился все более эксцентричным отшельником и питался консервами в своем особняке во Флориде. Но какую жизнь он прожил! Он сколотил еще одно состояние. Он стал настолько знаменит, что журнал Time поместил его лицо на обложку, даже не потрудившись упомянуть его имя, со словами: «Не сгорит. Не расплавится».

В тот июль Лео Бакеланд изобрел первую полностью синтетическую пластмассу и назвал ее «бакелит».

Он был прав в том, что его творение сыграет важную роль в будущем. Теперь пластмасса окружает нас повсюду. Когда Сьюзан Фрейнкель решила написать о ней книгу, она целый день выписывала все пластмассовые предметы, к которым прикасалась: выключатели, крышка унитаза, зубная щетка, тюбик зубной пасты. Она также отмечала все, что из пластмассы не сделано: туалетная бумага, деревянный пол, керамический кран. К концу дня она насчитала сто два предмета не из пластмассы против ста девяноста шести, сделанных из нее. Мир производит столько пластика, что на это уходит примерно 8 процентов добываемой нефти: половина в качестве сырья, половина для энергии.

Корпорация Bakelite не сдерживала себя в рекламных лозунгах. Человек, говорилось в них, вышел за пределы старого деления мира на животных, растения и минералы; теперь появилось «четвертое, безграничное царство». Эти слова звучат как преувеличение, но так и есть. Раньше ученые думали об улучшении и имитации естественных веществ. Первые пластмассы, например целлулоид, производились на растительной основе, а сам Бакеланд искал альтернативу шеллаку — смоле, выделяемой жучками и используемой для электрической изоляции. Однако он быстро осознал, что бакелит более универсален. Корпорация окрестила его «материалом тысячи применений» и снова не ошиблась. Из бакелита делали телефоны и радио, пистолеты и кофейники, бильярдные шары и украшения. Его даже использовали в первой атомной бомбе.

Успех бакелита изменил мировоззрение людей. Как превозносили его в журнале Time, он не горит, не плавится, хорошо изолирует. Дешев и привлекателен на вид. Какие еще искусственные материалы — более легкие, прочные, гибкие и выгодные по сравнению с природными — можно придумать? В 1920–1930-х годах различные виды пластмассы потоком полились из лабораторий по всему миру. Появился полистирол, часто используемый для упаковки, нейлон, прославившийся благодаря чулкам, полиэтилен, из которого делают пакеты. Когда Вторая мировая война привела к дефициту природных ресурсов, производство пластмассы выросло, чтобы заполнить возникшие пробелы. А позже на потребительский рынок вышли потрясающие новые продукты, например посуда Tupperware.

Восхищались ими недолго, постепенно отношение к пластику изменилось. Кинофильм «Выпускник» 1967 года начинается со знаменитой сцены. Главный герой, Бенджамин Брэддок, получает непрошеный карьерный совет от самодовольного пожилого соседа. «Всего одно слово, — обещает сосед, подталкивая Бенджамина в тихий уголок, как будто желая раскрыть главный секрет жизни. — Пластмасса!» Эту реплику часто цитируют, потому что в ней кристаллизовалось изменение коннотаций этого слова. Для старшего поколения, к которому принадлежал сосед, «пластмасса» все еще означала современность и возможности. Для людей вроде молодого Бена это был синоним чего-то обманного, поверхностного, эрзаца.

Тем не менее совет оказался дельным. Спустя полвека производство пластмассы выросло примерно в двадцать раз. В следующие двадцать лет оно снова удвоится, несмотря на все большее количество доказательств вреда, причиняемого этим материалом окружающей среде. Считается, что некоторые химические вещества, содержащиеся в пластмассе, влияют на развитие и размножение животных. Когда пластик оказывается на свалке, они могут просочиться в подземные воды. Пластмассу, попавшую в океаны, едят некоторые живые существа. По оценке одного специалиста, к 2050 году масса пластмассы в море превысит массу всей рыбы. (Неясно, насколько можно доверять этому утверждению, поскольку ни то ни другое никто не взвешивал.)

В списке пользы и вреда, приносимых пластмассой, есть еще один пункт. Она приносит пользу не только экономике, но и окружающей среде. Транспортные средства с пластмассовыми частями легче и требуют меньше горючего. Пластиковая упаковка помогает сохранить свежесть продуктов и тем самым уменьшает количество отходов. Если бы не было пластмассовых бутылок, их пришлось бы изготавливать из стекла. Кому понравятся осколки на детской площадке?

Нам придется утилизировать синтетические полимеры хотя бы потому, что запасы нефти не вечны. Некоторые пластмассы, в том числе бакелит, не годятся для повторного использования, и хотя многие к этому пригодны, их не используют. Примерно седьмая часть пластмассовой упаковки поддается рециклингу; этот показатель намного ниже, чем у бумаги и стали, но выше, чем у других продуктов. Для его повышения потребуются общие усилия. Вы замечали на пластмассовых изделиях небольшие треугольники с цифрами от одного до семи? Это идентификационный код смолы, одна из инициатив профессиональной ассоциации этой отрасли. Такая система помогает при рециклинге, но она пока далека от совершенства. Если бы индустрия сделала больше, многие государства последовали бы ее примеру. Сейчас уровень рециклинга в разных странах значительно различается. Один из успешных примеров — Тайбэй, где власти изменили культуру обращения с отходами, облегчив рециклинг и введя штрафы за несоблюдение правил.

А что насчет технологических решений? Фанатам научной фантастики понравится недавно изобретенный ProtoCycler. Положите в него пластиковые отходы, и он выдаст волокно для 3D-принтера. К сожалению, как и гофрокартон, пластмассу нельзя использовать бесконечно, поскольку качество ухудшается и в конце концов становится неприемлемым. Тем не менее ProtoCycler сегодня максимально близок к репликатору из «Звездного пути».

В свое время бакелит наверняка казался таким же революционным, как сейчас репликатор: простой дешевый синтетический продукт, достаточно прочный, чтобы заменить керамическую посуду и металлические ножи для конвертов, и при этом настолько красивый, что из него можно делать бижутерию и даже имитации драгоценной слоновой кости. Это был удивительный материал, хотя сегодня он, как и все виды пластмассы, воспринимается как нечто обыденное.

Производители не оставляют идеи сделать что-то ценное и практичное из дешевого, бросового. Последнее предложение — «повысить качество» пластикового мусора, превратив, например, старые пластиковые бутылки в материал, напоминающий углеродное волокно, настолько прочный и легкий, чтобы делать из него крылья для самолетов, пригодные для утилизации. Вообще пластмассовые и другие отходы с добавлением наночастиц могут дать нам новые материалы с особыми свойствами.

Лео Бакеланд одобрил бы это.