Вначале – просто повторю представление предыдущей, первой по порядку статьи. А затем, представляя вторую (по порядку поступления), обращу ваше внимание на то, что автор прислал свою статью, опубликованную еще в 2004 году в журнале "Знание-Сила".
Этой статьей мы попытаемся начать серию новых публикаций «старых» статей, которые не только не потеряли «старого» к себе интереса, но иногда дополнительно могут вызвать и новый.
Самому найти такую статью, даже оцифрованную, «видимую» поисковиками, не всегда просто. Надо иметь специальную квалификацию. И точно знать, что именно ищешь. Не говорю о поиске бумажных статей по библиотекам, про который невесело острили: «Чем найти описание сделанного открытия, легче снова его сделать».
В этих условиях, вторая жизнь «старых» статей, как мне кажется, может быть интересна и читателям и, надеюсь, авторам этих статей.
Двенадцатого июля 2004 года в Стэнфордском университете (Калифорния, США) состоялась презентация новой почтовой марки США, посвящённой памяти выдающегося американского изобретателя, инженера, архитектора, математика, картографа и философа – Ричарда Бакминстера Фуллера. Честь представления марки была доверена дочери Фуллера Аллегре Фуллер Снайдер и астронавту Эдвину Олдрину, участнику исторического полёта на Луну космического корабля «Аполлон-11», второму (после Нила Армстронга) человеку, ступившему на поверхность другого небесного тела. Это выглядело весьма символично – сейчас, когда в ближайшие десятилетия реальностью может стать не просто высадка людей на Луну и Марс, но и организация там долговременных обитаемых станций, многие идеи и конкретные разработки Фуллера заново привлекают к себе самое живое внимание. Он писал: “Я просто изобретаю, а потом жду, пока люди поймут, что они могут сделать с моими изобретениями”.
Похоже, что в ближайшее время возможности людей использовать изобретения Фуллера существенно расширятся. Правда, он предпочитал называть свои изобретения артефактами, то есть как бы явлениями “второй природы”, искусственно сотворёнными, возникающими в процессе исследования, осмысления. Подстать идеям Фуллера и рисунок марки, выполненный русским художником-эмигрантом “первой волны” Борисом Арцыбашевым (1899-1965) ещё сорок лет назад для обложки специального выпуска журнала TIME от 10 января 1964 года. Рисунок этот напоминает не то сюрреалистическое полотно в стиле Дали, не то иллюстрацию к какому-то классическому научно-фантастическому роману эпохи между Уэллсом и Брэдбери.
Формально выпуск новой марки был приурочен к 109-й годовщине рождения Фуллера и пятидесятилетию выдачи патента на его самый известный “артефакт”– так называемый “геодезический купол” (Geodesic Dome). На самом деле, идея марки, посвящённой “Бакки” Фуллеру, одному из самых прославленных американцев ХХ века, человеку, которого называли не просто одним из наиболее ярких и многоплановых мыслителей ХХ века, но даже американским Леонардо да Винчи, назревала уже давно. Как обычно – согласование вопроса потребовало нескольких лет усилий большого числа энтузиастов, почитателей и последователей Фуллера. |
Контуры “геодезических куполов” изображены и на марке. По Фуллеру, “геодезический купол” – это сфера или её сегмент с несущей конструкцией, образованной решёткой из треугольных (или, в более общем случае, многоугольных) элементов. Такая структура позволяет перекрыть огромные площади без использования внутренних опор, обеспечивает максимальную прочность и жёсткость при минимальных материальных затратах, причём с увеличением размера сооружения удельные затраты, отнесенные к единице перекрываемой площади, сокращаются. Это – единственная практически реализуемая конструкции, которая может быть масштабирована без ущерба для прочности. В настоящее время в мире сооружено более трёхсот тысяч “геодезических куполов”, не считая игровых конструкций, которые можно часто видеть на детских площадках.
К числу наиболее знаменитых относятся купол, установленный на Южном полюсе, великолепный «Климатрон» (оранжерея) в Ботаническом саду Сент-Луиса (штат Миссури), «Золотой купол» Американской выставки в Сокольниках, в Москве в 1959 году, ажурный павильон США на Всемирной выставке в Монреале 1967 года высотой более 60 метров и диаметром 75 метров. Из десяти самых крупных фактически сооружённых “геодезических куполов” два самых больших (диаметром перекрываемой площади 210 и 185 метров) находятся в Японии, семь – в США и один – на Тайване. |
Проект, разработанный Фуллером, предусматривал перекрытие огромным куполом площади диаметром в две мили всего “даунтауна” нью-йоркского Манхеттена; по прикидкам, стоимость сооружения купола должна была окупиться за несколько лет только за счёт сокращения затрат на уборку снега. “Геодезические купола” достаточно дёшевы, легки в сборке, на практике доказали способность выдерживать порывы ураганного ветра скоростью до 210 миль в час, в собранном виде легко перебрасываются по воздуху; их охотно используют в труднодоступных районах. По мнению многих учёных, первые складские и жилые сооружения на поверхности Луны, Марса должны будут сооружаться именно в виде “геодезических куполов”. Эта конструкция часто служит основой и для радиотелескопов, крупномасштабных антенн, солнечных батарей и так далее – это тоже показано на марке. Принцип “геодезического купола” широко используется в современной архитектуре. Прямые цитаты из Фуллера можно найти во многих наимоднейших проектах.
Ещё одним важным вкладом Фуллера в архитектуру и строительство явилась теория так называемых “тенсегритных” структур, в основу которых заложено понятие, которое может быть приблизительно переведено как “напряжённая целостность”, когда элементы, подверженные сжатию, не соприкасаясь, формируют общую структуру, будучи соединены между собой тонкими, практически невидимыми растяжками, которые являются как бы носителями стягивающих, “синтропических” (направленных внутрь) сил. На этом принципе Фуллером был разработан проект телетрансляционной башни высотой 3736 метров для японской телевизионной компании – выше горы Фудзияма, при том что высота существующих сегодня телебашен не превышает 600 м.
По Фуллеру, имеет значение не просто линейная геометрия пространства, а некая “энергетически-синергетическая” (или просто фуллерова) геометрия, являющаяся “координатной системой Вселенной” и образуемая не отрезками и линиями, а векторами сил. При этом в качестве основной единицы членения пространства используется тетраэдр – четырёхгранник, образуемый правильными треугольниками.
“Геодезические купола” и “тенсегритные конструкции” явились лишь частным случаем применения геометрической теории многогранников, которые были любимым объектом исследований Фуллера. Не случайно на рисунке Арцыбашева голова Фуллера представлена в виде гигантского “геодезического купола”. Само слово “геодезия”, как известно, обозначает науку об измерениях на земной поверхности и её отображении на картах. И идея “геодезических куполов” явилась как бы побочным результатом интереса Фуллера к картографии, к переносу соотношения контуров с сфероидальной поверхности земного глобуса на плоскость карты с минимальными искажениями. Эта проблема с давних времён занимала картографов, мореплавателей, путешественников. Используемые и посегодня картографические проекции (цилиндрическая равноугольная проекция Меркатора, азимутальные, конические и поликонические проекции) дают существенное искажения в соотношении размеров, контуров и площадей при изображении Земли в целом. В качестве примера достаточно посмотреть на любую карту мира, используемую в странах Северного полушария, – Австралия на ней выглядит заметно меньше Гренландии или, по крайней мере, равновеликой ей. В действительности же площадь Австралии больше площади Гренландии более чем в три раза. Устранение этого искажения неизбежно приводит к появлению других – например, в соотношении площадей приэкваториальных и приполярных зон.
В 1942 году Фуллер получил первый в истории патент на способ переноса с минимальными искажениями полного изображения с шаровидной поверхности на плоскость. Идея оказалась достаточно простой, можно сказать – классически простой, и могла бы быть предложена и в эпоху Возрождения.
Согласно исходной идее Фуллера, глобус представляется в виде правильного многогранника, одного из пяти платоновских простых тел (тетраэдр, куб-гексаэдр, октаэдр, додекаэдр, икосаэдр) – а именно в виде икосаэдра, то есть двадцатигранника с гранями в виде правильных, равносторонних треугольников. Эти грани затем разворачиваются на плоскости, давая изображение всей поверхности в целом. |
Основным недостатком такого изображения является его неориентированность и невозможность наложить на него привычную координационную сетку. Искажаются, превращаясь в ломанные, геодезические линии кратчайшего расстояния между точками на поверхности. Именно поэтому столь невелика была вероятность изобретения подобной картографической проекции в прошлом, когда от карты требовалась, в первую очередь, возможность её использования для конкретных задач навигации – на море, на суше или в воздухе. Проекция Фуллера преследует иные цели – она даёт возможность “глобального” обозрения поверхности Земли с близким к истинному изображением архипелага суши в едином водном (или воздушном) океане, позволяет лучше представить глобальную циркуляцию океанских и воздушных течений. Именно такое изображение Земли позволило Фуллеру сформировать, а затем и обосновать гипотезу о вероятных кругосветных путешествиях древних, корабли которых подгонялись морскими и воздушными течениями.
Поскольку в Фуллеровой проекции отсутствует ориентация по странам света и, таким образом, нет необходимости фиксации положения полюсов, вершины моделирующего Землю многогранника могут располагаться достаточно произвольно. Эта свобода позволяет наиболее наглядно показать форму и взаимное расположение частей суши и водного пространства. При необходимости, наглядности ради, некоторые грани могут быть дополнительно рассечены на два или три треугольника. В дальнейшем Фуллер предложил представление шарообразных поверхностей с помощью так называемого кубоктаэдра: четырнадцатигранника с восемью гранями в виде равносторонних треугольников и шестью – в виде квадратов (такой многогранник получается, например, при отсечении вершин куба плоскостями, проходящими через середины прилегающих рёбер). Другой вариант имитации сферы – сочетание правильных шести- и пяти-угольников реализуется в покрышках современных футбольных мячей.
Вслед за Платоном и Эйлером, Фуллер увлёкся общей теорией многогранников. Результатом этой работы явилось появление своего рода их “периодической таблицы”. Через теорию многогранников Фуллер, в частности, обосновывал и периодичность таблицы элементов Менделеева, связывая её “восьмеричную” структуру с октаэдром и его производными формами.
|
Фуллеровская карта Земли появилась под фирменной маркой Dymaxion World Map, где ключевое слово Dymaxion расшифровывается как сокращение формулы “максимальная динамическая напряжённость”, имея в виду максимальное использование внутренних резервов, совмещение различных функций. Под той же маркой ещё в 1930-е годы Фуллер предложил конструкцию многоместного трёхколёсного автомобиля-амфибии с выдвижными крыльями и реактивным движителем, который мог бы также и летать, как самолёт. |
Было изготовлено три натурных модели такого автомобиля (его также можно увидеть на марке). Находившиеся в то время в распоряжении Фуллера конструктивные материалы не позволяли реализовать в полной мере идеи, заложенные в конструкцию этого автомобиля, – он не мог летать и был оснащён обычным двигателем внутреннего сгорания. Тем не менее, результаты, показанные при испытаниях натурной модели, были достаточно впечатляющи: машина с 11 пассажирами развивала скорость до 120 миль в час с расходом бензина 1 галлон на 30 миль и высокой маневренностью – возможностью полного разворота на дистанции длины корпуса (около 6 м).
Другим изобретением Фуллера под той же маркой Dymaxion явился дом как “машина для жилья” – цилиндрическое, сверлёгкое сооружение, подвешиваемое на мачте и собираемое из готовых частей, которые в разобранном виде занимали минимальный объём и использовались при сборке в той последовательности, в какой лежали, не требуя предварительной раскладки и сортировки. Особое внимание было уделено самовентиляции внутренних помещений (за счёт тепловой конвекции), поддержанию требумой температуры при минимальных затратах энергии.
Среди изобретений (или артефактов) Фуллера есть и менее масштабные и амбициозные. Так, например, он придумал форсунку, распыляющую воду до консистенции тумана. При использовании такой форсунки в душе расход воды составляет меньше литра за десять минут.
Сам Фуллер считал свои конкретные научные и инженерные достижения лишь побочным результатом движения к решению глобальной задачи наиболее эффективного использования человеком пространства, времени и материалов. В основе его подхода к её решению лежат идеи “замкнутых производственных циклов” и “экотехнологий”. Он был активным сторонником энергетики, основанной на альтернативных и возобновляемых энергоресурах, сокращения энергоёмкости производств, многоцелевого использования их продуктов, повторной переработки отходов. Фуллер ввёл в науку идею “эфемеризации технологий” – повышения эффективности при одновременном снижении энерго- и материалоёмкости путём замещения материальных ресурсов, изначально заложенных в проект, “информационным” содержанием”.
Фуллер был глубоко убежден, что уже существующие на сегодняшний день технологии способны обеспечить полное удовлетворение жизненных потребностей всего человечества, всего населения Земли, как если бы она была космическим кораблём, летящим в межзвёздном пространстве. Одна из самых известных книг Фуллера так и называется – «Инструкция по эксплуатации Земли как космического корабля».
Фуллер писал о себе: “Во время работы я никогда не руководствуюсь соображениями эстетического характера. Однако, если законченная работа не красива, то это означает, что она никуда не годится”. Ещё одно высказывание Фуллера: “Стоит мне начертить окружность, как я начинаю искать возможности выйти за её пределы“.
Фуллер входил в десятку американцев с самым высоким “коэффициентом интеллекта” IQ – наряду с учёным, писателем-фантастом и популяризатором науки Айзеком Азимовым, лингвистом Ричардом Ледерером, писательницей и профессором Принстонского университета Джойс Кэрол Отс, генералом Норманом Шварцкопфом, руководившим военной операцией "Буря в пустыне" против войск Саддама Хусейна в 1991 году, и другими. Наиболее высокое значение IQ, равное 228, было официально зарегистрировано у журналистки Мэрилин вос Савант (Marilyn vos Savant). Правда, затем появились сообщения о ещё более высоком значении IQ, обнаруженном у юноши японо-корейского происхождения, в 12 лет поступившего учиться в медицинскую школу университета в Чикаго.
Помимо разработки теории изобретательства, теории сооружений, метода решения инженерных задач, Фуллер также занимался общими закономерностями мыслительного процесса, теории познания, научного прогресса. Его соображения на эту тему были изложены им в книгах под названием «Синэргетика» и «Синергетика 2». Сам термин синэнергетика (от греческого – совместное действие, сотрудничество), введен в оборот не Фуллером. Но получил распространение во многом благодаря его работам, хотя и используется очень широко в научной, научно-технической и научно-популярной литературе ХХ века, практически не имеет однозначной расшифровки и многими авторами трактуется в разных смыслах. Термин этот акцентирует внимание на согласованности взаимодействия частей при образовании общей структуры и относится к поведению этой структуры или системы в целом, которое невозможно предсказать на основе анализа ее частей, или подсистем. Сам Фуллер расшифровывал этот термин в названии одной из статей как “исследование геометрии мышления”.
Одним из главных препятствий на пути прогресса он считал “одномерность мышления”, “одномерность развития”. Он писал: “На своих передовых рубежах наука открыла, что все известные случаи биологического вымирания были вызваны избытком специализации, избирательной концентрацией немногих генов за счет общей адаптации... Между тем, человечество лишилось всеобъемлющей способности понимать. Специализация питает чувства изоляции, тщетности и смятения в индивидах, которые в результате перекладывают на других ответственность за мысли и социальные действия... Только полный переход от сужающейся специализации ко всё более всеохватному и утончённому всечеловеческому мышлению – с учётом всех факторов, необходимых для продолжения жизни на борту космического корабля Земля – может повернуть вспять курс человека на самоуничтожение в тот критический момент, когда ещё сохраняется возможность возврата”.
В химии, в геологии используется термин “фуллеровы земли”. Так называют высокоактивные отбеливающие глины с активно выраженными абсорбционными качествами, используемые для очистки минеральных и растительных масел, но в первую очередь – шерсти, сукна, войлока, почему они ещё называаются сукновальными глинами. К деятельности Фуллера этот термин отношения не имеет, но, по-видимому, сукновалами были его предки, от которых он унаследовал своё родовое имя. Сам же Ричард Бакминстер Фуллер (впрочем, он недолюбливал своё “первое” имя, сокращал его до одной буквы и предпочитал, когда его называли Бакки) родился 12 июля 1895 года в Милтоне, штат Массачусетс, в “интеллигентной семье”, если пользоваться ривычными для нас категориями. | Ричард Бакминстер Фуллер По семейной традиции, в четырёх предшествующих поколениях сыновья кончали Гарвард, и, естественно, Бакки тоже должен был пойти туда учиться, но был исключён из университета (даже дважды) в виду полного отсутствия интереса к академической науке. Он так и не получил законченного образования. Чтобы “выбить дурь из головы” юноши, его отправили работать на фабрику в Канаду, а затем он был призван на службу во флот. Там, на флоте, впервые проявились изобретательские наклонности Фуллера. |
Как он писал впоследствии, его научили “мыслить глобально и действовать по месту”. В процессе прохождения службы Фуллер успел ещё жениться на Анне Хьюлетт. Они прожили вместе 66 лет и умерли чуть ли не в один день.
По окончании войны Фуллер попытал удачи в строительном бизнесе тестя, экспериментируя с применением кирпича без строительного раствора, но потерпел неудачу. К 1927 году он окончательно обанкротился и был на грани самоубийства: умерла после долгой болезни первая дочь, его репутация как бизнесмена была разрушена, жена со второй, новорожденной, дочерью оставались без средств к существованию, сам он осознавал, что становится алкоголиком.
Этот кризис привёл Фуллера к решению совершить не суицид, а, как он писал, “эгоцид” – забыть о собственном маленьком “я” и “экспериментально продемонстрировать возможности одного человека изменить мир, опираясь на только собственный разум”. Впоследствие он называл себя подоопытной морской свинкой по имени “Б” – Бакки (Guinea Pig B), и его последующая биография стала историей его изобретений и книг, стремления доказать, что самые фантастические идеи могут оказаться вполне реалистичны. В ходе этого “эксперимента” протяжённостью в 56 лет он получил 25 патентов США, написал и опубликовал 28 книг, совершил 57 кругосветных путешествий, пропагандируя свои идеи, получил 47 почётных учёных званий, кучу престижных премий и наград, включая Золотые медали Американского института архитектуры, Национального института искусств и словесности, а также Королевского института архитектуры Великобритании.
Фуллер скончался в 1983 году, но наибольшего почёта его имя было удостоено уже после его смерти. В 1985 году было совершено сенсационное открытие – в отложениях, относящихся к двухсот-пятидесяти-миллионно-летнему прошлому Земли, был обнаружен углерод в молекулярном состоянии, принципиально отличном от ранее известных атомарных структур графита и алмаза. Обнаруженные молекулы представляли собой замкнутые высокосимметричные кластеры в виде полых сфероидальных структур, поверхность которых образуется атомами углерода, конфигурированными в правильные пяти- и шестиугольники наподобие “геодезических куполов” Фуллера.
Атомарная структура бакминстерфуллерена С60 |
Наиболее симметричны и устойчивы оказались молекулы С60, образованные шестьюдесятью атомами углерода, связанными в 20 шестиугольников и 12 пятиугольников (“обрезанный двадцатигранник“), но были обнаружены также молекулы, состоящие из 70, 76, 84 и более атомов и имеющие подобную же структуру. В честь Фуллера такие образования первоначальны были названы бакминстерфуллеренами, затем название было сокращено до бакиболов (то есть “мячиков Бакки”), а окончательно привилось название таких молекул – фуллерены и веществ, состоящих из таких молекул, – фуллериты. |
Во внутренних полостях ископаемых фуллеренов были найдены изотопы инертных газов, позволившие сделать заключение о том, что порядка 250 миллионов лет назад Земля испытала столкновение с гигантским метеоритом, спровоцировавшее множественные извержения вулканов и приведшее к гибели порядка 96% всего животного и растительного мира, населявшего Землю в то время, – гораздо более масштабную катастрофу, чем та, что случилась в конце мелового периода и привела к гибели динозавров.
К началу 1990 годов был разработан метод искусственного получения фуллеренов путем лазерного испарения графита в пульсирующей струе гелия. В 1996 году трое химиков из США и Великобритании – Роберт Керл, сэр Харольд Крото и Ричард Смолли были удостоены Нобелевской премии по химии за открытие, разработку методов получения и исследование фуллеренов.
В приветственной речи Нобелевского комитета это открытие по значимости сравнивалось не более не менее, как с открытием Америки Колумбом. Дело в том, что фуллерены, а также открытые несколько позже так называемые нанотрубки – кластеры, состоящие из атомов углероода, в форме полых трубок диаметром в несколько ангстрем и длиной, в тысячи раз превышающей диаметр, а также так называемые “стручки” – нанотрубки, заполненные фуллеренами, открывают возможности получения совершенно невероятных электрических, механических, оптических, магнитных и прочих эффектов. Сами по себе, фуллериты могут достичь твёрдости более высокой, чем у алмаза. На основе нанотрубок могут создаваться сверхпрочные волокна, позволяющие, например, осуществить идею “космического лифта” – постоянной связи между поверхностью Земли и геостационарными спутниками и доставки на них грузов без использования ракет. Но ещё более важны изменения свойств веществ на базе фуллеренов и нанотрубок при внедрении в них атомов других элементов.
На этой основе реально планируется достижение эффекта так называемой “высокотемпературной” сверхпроводимости – при температурах на десятки и даже сотню градусов выше абсолютного нуля, создание запоминающих сред со сверхвысокой плотностью хранения информации – до 1012 бит/см2 (вместо современных 107-108 бит/см2) и компактных аккумуляторных батарей ёмкостью в несколько раз большей, чем у лучших современных образцов, и так далее. Создаются фуллеренные полимеры, а также неорганические фуллерены из атомов кремния.
Как было сказано выше, Р. Бакминстер Фуллер так и не получил законченного высшего образования, что не помешало ему во второй половине жизни вернуться в Гарвард, но уже профессором... поэзии. Фуллер считал себя не только архитектором, инженером, строителем, философом, математиком, историком, картографом, но и поэтом. Он охотно цитировал Редьярда Киплинга и Огдена Нэша, выпустил несколько томиков собственных стихов. Исходя из круга интересов Фуллера, стиля и основной направленности его научных работ, от него можно было бы ожидать очень экономной, энергичной конструкции стихов, с чётко организованной, правильной, замкнутой структурой – может быть, что-нибудь вроде поэзии Роберта Фроста или того же Киплинга. Но, по крайней мере, ко второй половине ХХ века понимание того, что есть поэзия, в США очень сильно изменилось, далеко уйдя от той поэзии, о которой Осип Мандельштам писал: “которой мучусь я как музыкой и словом”, порождаемой в равной мере и содержанием, и звучанием. Из неё ушла также и ритмическая основа, а пришедший на смену “свободный стих” в его современном виде оказался свободен не только от метрической основы, рифмы, звуковых перекличек, диктующих развитие мысли, поэтического образного видения, но и от дотошности логического строя, заменяя его свободным “потоком сознания”, что, возможно, и привлекает к этому виду самовыражения таких людей, как Фуллер.
Вот самое начало пространной поэмы Фуллера «Как мало я знаю» в моём переводе: