100 великих изобретений
Шрифт:
В таком положении находились дела, когда Биссель решил применить буровую технику для поиска и добычи нефти. Тогда он еще не подозревал, какой переворот в экономике совершит его идея. Проведение бурения было поручено инженеру Дрейку. В марте 1858 года близ города Тайтесвилла в Пенсильвании была вырыта глубокая открытая шахта, со дна которой приступили к бурению.
История этой первой нефтяной скважины полна драматических эпизодов, Дрейку с самого начала приходилось преодолевать множество затруднений из-за недостатка нужных людей и инструментов. Никто не питал доверия к человеку, который хотел добывать нефть из водоподъемной шахты. Наконец Дрейк нашел опытного бурильщика, который занимался своим делом уже в течение 30 лет. Тот взялся довести скважину до конца. Но едва начав работу, бурильщики наткнулись на водяной пласт, причем вода хлынула из скважины с такой силой, что им пришлось в панике покинуть шахту — иначе они бы просто утонули. Чтобы поправить положение, Дрейк велел провести через водоносный слой и песок большую железную трубу, после чего бурение могло продолжаться дальше. В конце апреля 1859 года, когда бурильщики достигли глубины в 21 м, из скважины пошла нефть. Таким образом, опыт удался. Когда установили насос, он стал выкачивать по 8 бочек нефти в день. Спустя неделю это количество выросло до 20 бочек. В конце октября того же года на первой скважине случился пожар и весь пункт сгорел. Однако предприниматели не отчаялись и установили на том же месте новую вышку, которая с первого дня стала давать 30 бочек в день — количество, остававшееся в течение многих лет непревзойденным.
Удачный опыт Дрейка положил начало нефтяной промышленности США. Известие об успехе его нефтяных установок быстро распространилось по всей стране. Биссель арендовал новые нефтяные участки. Другие предприниматели последовали его примеру. Вскоре начался настоящий нефтяной бум. Нефтедобыча оказалась прибыльнейшим предприятием. Бывало, что земельные участки, стоившие накануне 30-40 долларов, за несколько дней взлетали в цене до 10 тысяч долларов. Это привлекло в нефтяной бизнес множество спекулянтов и капиталистов. Огромная концентрация капиталов в этой сфере позволила творить чудеса. Со сказочной быстротой прокладывались нефтепроводы и железные дороги, как бы из-под земли в пустыне возникали города, на нефтяных полях как грибы вырастали тысячи нефтяных вышек.
Техника нефтедобычи быстро совершенствовалась. С 1858 года при ударном бурении для вытаскивания бура стали употреблять паровую машину. Но еще большее значение имел переход к более производительному роторному (вращательному) бурению. При этом способе бурения цилиндрическое отверстие как бы высверливалось непрерывно вращающимся долотом, а раздробленные частицы в процессе бурения выносились на поверхность постоянно циркулирующей струей промывочной жидкости, беспрерывно закачиваемой в скважину специальным насосом. В 1889 году Чепмен изобрел установку для роторного бурения, устройство которой принципиально не изменилось до сегодняшнего дня. Ротор (вращающий механизм) получал здесь движение от мощного двигателя внутреннего сгорания и передавал его ведущей трубе, а через нее — бурильным трубам и долоту. Сначала установку Чепмена использовали для бурения на воду. В 1901 году на ней была пробурена первая нефтяная скважина.
64. КИНЕМАТОГРАФ
Кинематограф, в том виде, в каком он появился в конце XIX века, стал конечной точкой длинного пути исканий, по которому в разное время шли многие изобретатели. У них у всех была одна и та же мечта — создать такое устройство, которое могло бы запечатлеть, а потом воспроизвести движение. Задача эта оказалась очень непростой. Даже сегодня непосвященный человек встанет перед ней в тупик. Допустим, кто-то поднимает руку. В своем движении снизу вверх рука проходит через бесконечное множество промежуточных положений. Неужели, для того чтобы показать это простое движение, надо зафиксировать их все? К счастью, в этом нет необходимости. Человеческий глаз обладает способностью схватывать и сохранять в течение некоторого времени (около 1/14 секунды) полученное им восприятие, даже после того когда вызвавшая это восприятие картина исчезла. Именно поэтому мы не видим при быстром вращении велосипедного колеса каждую его спицу (они сливаются перед нашим взором в сплошной круг). Или другой пример — если в темноте кто-то быстро водит из стороны в сторону горящим угольком, мы не можем заметить, где в каждый данный момент находится этот уголек, потому что все его промежуточные положения сливаются в нашем восприятии в одну огненную полосу. Получается так, что при быстром движении какого-либо объекта наш глаз не замечает всех промежуточных положений — на сетчатке успевает запечатлеться всего около 14 моментальных изображений в секунду, и эти изображения сливаются между собой в движущуюся картину. В определенном смысле, это недостаток нашего глаза, мешающий ему в некоторых случаях верно отражать действительность. Но именно благодаря этому недостатку нашему восприятию стали доступны такие зрелищные искусства, как мультипликация, кинематограф или телевидение. Итак, для того чтобы зафиксировать движение, вовсе нет необходимости отмечать каждое из промежуточных положений движущегося объекта. Достаточно делать каждую секунду всего 12-14 таких запечатлений, а затем прокручивать их с такой же скоростью. Из сказанного видно, что искусство кинематографа фактически состоит из двух частей. Сначала надо запечатлеть движение (для чего необходимо сделать серию моментальных снимков отдельных его фаз), а потом надо суметь спроецировать эти моментальные картины на экран таким образом, чтобы зритель видел перед собой изображение движущегося объекта. И то и другое получилось не сразу. Понадобились усилия многих изобретателей, прежде чем были разрешены все возникшие на этом пути трудности.
Первые опыты по проецированию изображений были сделаны еще в древности. В 1646 году немецкий иезуит Афанасиус Кирхер обобщил в своей работе «Великие искусства света и теней» весь накопленный в этой области опыт и описал принцип действия магического фонаря. Волшебный фонарь служил для проецирования через систему линз на белую поверхность (экран) увеличенного изображения какого-нибудь небольшого предмета, чаще всего прозрачной пластинки с нанесенным на ней рисунком. (Каждому хорошо известен принцип действия фильмоскопа — современной разновидности волшебного фонаря.) Магический фонарь можно считать первым прообразом кинематографа, в котором еще нет передачи движения.
Это искусство было освоено лишь в первой трети XIX века. В 1833 году профессор практической геометрии австриец Симон Штампфер изобрел занятную игрушку — стробоскоп. Этот прибор представлял собой два диска, вращавшихся на одной общей оси. На одном диске, как на циферблате часов, рисовались фигурки в различных фазах какого-либо повторяющегося процесса, например, отдельные положения шагающего человека. Еще один диск, скрепленный с первым, имел радиальные щели, через которые можно было видеть расположенные за ними картинки. При быстром вращении дисков зритель, глядевший в смотровое окошко, видел последовательно на короткое мгновение каждую из картинок, но это разделенное по времени на отдельные фазы движение воспринималось им в виде слитного образа, совершающего непрерывное движение.
В 1853 году австрийский капитан-артиллерист барон Франц фон Ухатиус придумал проекционный стробоскоп — аппарат для показа живых изображений, соединявший в себе стробоскопический круг Штампфера и волшебный фонарь Кирхера. Значение его изобретения состояло в том, что теперь можно было видеть движущиеся картины на экране. Созданный Ухатиусом стробоскоп имел до 100 изображений, мелькавших в течение 30 секунд, то есть за одну секунду сменялось три-четыре изображения. Для каждого из них был устроен свой объектив. Источник света устанавливался таким образом, что пластинки с картинками, расположенные по краю колеса, одна задругой проходили перед ним. Этот прибор получил потом широкое распространение во многих странах под названием «живых картин». В 1869 году американский изобретатель Браун усовершенствовал проектор Ухатиуса, взяв в качестве источника света мощную дуговую электрическую лампу.
Большим недостатком проекционных стробоскопов была громоздкость. Места они занимали много, а на демонстрацию их изображений уходило меньше минуты. Тем не менее «живые картины» в течение нескольких десятилетий оставались любимым и популярным зрелищем. Лишь в последней четверти XIX столетия им на смену пришли более совершенные проекторы, в которых использовалась прозрачная целлулоидная пленка, намотанная на барабан. В 1888 году француз Эмиль Рейно создал «Оптический театр», представлявший собой аппарат для проекции непрерывно движущихся персонажей. Он имел следующее устройство. Персонажи были нарисованы на пленке. Демонстратор вращал барабан с помощью двух ручек. Изображения на пленке проходило мимо фонаря и проецировалось на наклонное зеркало, которое уже отражало его на просвечивающийся экран в театральном зале. Другой аппарат одновременно проецировал на экран рисованную декорацию, на фоне которой появлялись персонажи с изменяющимися позами, нарисованные на ленте. Длительность сеанса составляла от 15 до 20 минут.
«Оптический театр» Рейно демонстрировал уже не просто движение. Его герои разыгрывали пантомимы и сценки. Самая длинная его пленка длиной 36 м содержала 500 изображений, прокручивавшихся в течение 15 минут Комедия Рейно «Вокруг кабины», созданная в 1894 году, выдержала 10 тысяч сеансов, что говорит об огромном интересе современников к этому изобретению, которое можно считать прообразом современной мультипликации.
Итак, к концу 80-х годов XIX века техника проецирования изображений достигла больших успехов в передаче движения. Однако показать изображение было проще, чем запечатлеть его. Теперь посмотрим, какие достижения имелись в этой второй области.
Впервые идею кинематографа развил Томас Дю Мон, который в 1859 году получил патент на многообъективную камеру, предназначенную для съемки отдельных фаз движения. Давая описание действия своего скоростного (или, как стали говорить позже, хронофотографического) аппарата, Дю Мон показал очень тонкое понимание сути происходящего процесса. Главная идея его конструкции заключалась в следующем: 12 светочувствительных пластин, прикрепленных к бесконечной ленте, последовательно проходили позади объектива, останавливаясь перед ним на очень короткое время. Одновременно с остановкой ленты затвор открывался и пропускал свет на фотографическую пластинку (задача затвора — открывать и закрывать окошечко объектива, оставляя его открытым лишь строго определенное время). Механизм ленты был связан с затвором, так что остановка пленки и открывание затвора совпадали с математической точностью.