Человек-амфибия (повести)
Шрифт:
Фотоэлемент! Это новое могучее оружие человека. Рождённый или усиленный светом ток может привести в движение механизм. Свет может открывать и закрывать двери, предупреждать о пожарах, останавливать поезда, автомобили, приводить в движение огромные машины. Свет звезды, расположенной на расстоянии сотен миллионов километров от Земли, может включать электроосвещение, выполнять любое задание; фотоэлемент может сортировать сигары и считать выработку на конвейере; фотоэлемент вошёл в промышленность, он скоро войдёт и в быт. Фотоэлемент открывает перед изобретателями неограниченные возможности во всех областях. Наши фотоэлементы всё ещё слабы как самостоятельные источники энергии, но уже скоро придёт то время, когда мы научимся добывать непосредственно из солнца электроэнергию «промышленного значения». Крыша кузова автомобиля будет фотоэлементом, и автомобиль будет двигаться солнечной энергией, превращённой в ток. Крыши домов будут собирать свет днём, чтобы расходовать его ночью. Полярное лето даст столько фотоэлектроэнергии, что её достанет на всю долгую полярную ночь. И ночь перестанет быть ночью.
— Вы забыли упомянуть об одном важном применении фотоэлементов — в телевидении, — сказал Харичкин.
Ларичкин толкнул его в бок, однако было уже поздно. Филинов оживился и заговорил:
— Да, в телевидении. Сейчас я вам поясню, какую роль играет фотоэлемент в телевидении.
— Мы знаем, — ответил Ларичкин.
— Знаете? — налетел на него Филинов. — А я, грешный, не до конца знаю. И хочу понять, объясняя вам.
Это был его метод: «изучать, обучая». О Филинове рассказывали, будто бы он однажды жаловался: «Какие тупые у меня ученики! Раз объяснишь — не понимают, два объяснишь — не понимают. Наконец, сам начинаешь понимать, а они всё ещё не понимают». И он любил объяснять «давно известное», уверяя, что в этих объяснениях всегда и сам себе уясняешь что-нибудь такое, что казалось непонятным и что неожиданно поймёшь глубже и лучше.
— Я знаю, — сердился Филинов, — так могут говорить только ребятишки вроде вас. Кое-что мы, конечно, знаем, однако в области радио, как и в иных областях, нам ещё многое не известно. Разве нам известны полностью особенности слоя Хевисайда? Разве мы в состоянии объяснить, почему радиопередатчик плохой домашней малосильной радиостанции достигает иногда такого дальнего приёма и передачи, каких не всегда достигнешь на мощных станциях? Мы часто блуждаем в потёмках. Если бы мы уже «всё знали», это было бы ужасно. Молодёжи на долю осталась бы одна зубрёжка. К счастью, для пытливого, изобретательного ума остаётся непочатый край работы. И для вас в том числе, мои седоватые ученики и помощники! — добавил он задиристо. — Тот, кто больше всех знает, скромнее всех.
Кстати, о фотоэлементах и телевидении. Без фотоэлементов, конечно, невозможно было бы и телевидение. Оно и сейчас ещё несовершенно. И потому, прежде чем идти вперёд, «повторим пройденное». Я скажу только о принципах.
Ларичкин вздохнул с облегчением.
— Из вашего «путешествия» мы узнали, что свет можно превратить в электрический ток. И наоборот: люди научились электрический ток преобразовывать в свет. На этих двух фактах и зиждется всё телевидение. Вот пучок света определённой яркости. Я пропускаю его в фотоэлемент. Свет возбуждает ток соответствующей силы. Я передаю этот ток по проводам или без проводов. В месте приёма я превращаю электрический ток вновь в свет. И на экране приёмного аппарата появляется световое пятно точь-в-точь такое же, как если бы луч света от своего источника падал непосредственно на наш экран, не подвергаясь преобразованию и передаче…
— Не точь-в-точь, — поправил Ларичкин. Он был зол на эту лекцию о вещах, давно известных. — Луч света кое-что теряет в силе. Кроме того…
— Ну, конечно, — согласился Филинов, — при всякой передаче энергии приходится иметь дело с потерями. И наша цель — свести их к минимуму. Но вы не перебивайте меня. Ведь я поставил задачу уяснить себе… то есть вам, основное. — И он продолжал: — Таким образом, луч света может быть передан в другое место с помощью электричества. Казалось бы, что и передача изображений по радио нетрудна. Поставь человека лицом к фотоэлементу, освети посильнее лицо, и свет, отражённый от обличья, попадёт в фотоэлемент, возбудит ток, ток поступит в иное место, там он превратится в свет — и вот перед вами на экране изображение человека. А на самом деле что мы имеем? Не изображение лица, а световое пятно, не более. Почему? Уже и на этот, казалось бы, простой вопрос не так легко ответить. Тут нам придётся подумать о том, как мы вообще видим, как устроено наше зрение.
Почему мы видим? И при каких условиях? Мы видим предметы только потому, что на них есть светотени. Во тьме всё укрыто абсолютной «тенью», всё черно, и мы не видим. Однако и при ярком свете мы также ничего не видели бы, если бы исчезли тени. Всё ослепительно блестело бы, слепило бы глаза. И только. Иногда неопытные фотографы усаживают фотографируемого против сильного источника света. Тени почти исчезают, и на карточке вместо лица получается «блин». Черты лица почти невозможно различить. А света ведь было больше, чем надо! Если бы у нас, как и на Луне, не было атмосферы, то все предметы, стоящие в тени, абсолютно исчезли бы из поля нашего зрения, а предмет, освещённый наполовину, казался бы нам разрезанной надвое фотографией. Наше зрение приспособлено к земным условиям, где благодаря атмосфере мы располагаем неисчислимым множеством теней и полутеней. Возьмём лицо человека, освещённое сбоку. Мы видим это лицо. Однако в действительности мы видим огромное количество различно освещённых точек — и не потому только, что точки освещены неравномерно, а ещё и потому, что лицо неодинаково поглощает и отражает лучи света.
Луч, упавший на чёрную, словно сажей нарисованную бровь, почти целиком поглощается, а бледная щека отразит свет полностью. Но и на этой щеке будет немало отдельных точек, которые неодинаково отразят свет. Каждая точка лица посылает в наш глаз отдельный луч, и лучи эти разной силы. Кое-какие точки и совсем не посылают лучей. Все лучи сходятся в нашем глазном «объективе» — зрачке, а затем, преломившись, вновь расходятся, — точь-в-точь как в объективе фотоаппарата! Но отображение возникает не на «матовой пластинке», а на глазной сетчатке. Последняя состоит из огромного числа отдельных колбочек, и каждая колбочка имеет свой «провод» — нерв, передающий изображение в мозг. Посмотрите в микроскоп на глаз мухи. Там это отчётливее видно. Глаз мухи подобен сотам. Это не один, а сотни шестигранных глазков. И на каждый из них попадает лишь один луч — сильный или слабый. Наша сетчатка представляет собой нечто вроде доски для мозаики с готовыми ямочками, в которые можно вставлять камешки первого попавшегося цвета. Совокупность этих «разноцветных», вернее разносветных, камешков и создаёт общую картину, будь это лицо или какой-либо иной предмет.
А фотоэлемент не имеет «сетчатки». Фотоэлемент — это только одна колбочка нашей сетчатки, это только одна ячейка глаза мухи. Если бы муха могла закрыть все ячейки своего глаза, кроме одной, то в эту ячейку попадала бы или одна световая точка, или среднее арифметическое всех лучей. И муха видела бы лишь одно пятно. Вот такое же среднее арифметическое всех лучей получает и фотоэлемент от освещённого лица человека. И отражает он только одно пятно.
Но как же в таком случае передать изображение лица? Человеческий глаз не переделаешь, а фотоэлемент, если на него падают все лучи, отражённые лицом человека, может передавать только световое пятно. Невозможно! Но отдельные точки на лице, резко освещённые, передать можно. Если прикрыть освещённое лицо экраном и в экране сделать небольшую дырочку, которая, скажем, пропускает световой луч только от одной точки лица, то этот луч, не смешиваясь с другими, попадает на фотоэлемент и вызывает соответствующий ток, который можно передать и вновь превратить в точку света. Если мы эту дырочку в экране поместим против ярко освещённой точки на носу, то яркий луч вызовет и ток соответствующей силы, а значит, и на принимающем экране вспыхнет более яркая точка. Если же дырочка окажется против затенённой точки лица, то и на экране она отразится более тёмным пятном.
Таким образом, можно передавать для нашего мозаичного портрета только отдельные «камешки» разной окраски. При этом на нашей мозаике эти «камешки» расположатся в том же пространственном соотношении, в каком они находились на лице. Однако как же сделать законченный мозаичный портрет? Ведь мы имеем возможность «пересылать» за один раз только один «камешек». Допустим, переслали чёрный — брови — и надо послать белый «камешек» — лоб. Но едва мы переместим дырочку экрана с бровей на лоб, чёрный «камешек» исчезнет, и мы не получим мозаичного портрета. Так оно и было бы, если бы на помощь не пришла одна особенность нашего зрения. С экрана чёрный «камешек» исчезает, но в нашем глазу он ещё живёт и держится некоторое время. Наше зрение способно сохранять увиденное в течение приблизительно седьмой доли секунды после того, как предмет исчез из поля зрения. Таким образом, мы ещё будем видеть чёрный «камешек» на экране в то время, когда на нём появился в ином месте белый. И не только эти два. Если за одну седьмую секунды мы успели бы переслать один за другим сотни и даже тысячи «камешков», то на экране мы видели бы их одновременно все. Само собой разумеется, что чем меньшее количество «камешков» будет уложено в нашу мозаику, тем «грубее» будет портрет. Задача, выходит, в том, чтобы за самое краткое время передать возможно больше «камешков» — точек света. Эта задача была решена диском Нипкова. В этом диске дырочки размещены по спирали. Каждая точка лица посылает луч света через определённую дырочку диска. И все точки одновременно создают полный «портрет» — изображение лица, которое во время передачи может даже двигаться, смеяться, и все эти движения будут повторены на экране.
Так была решена проблема телевидения.
Однако решение всё же было неполным. Я уже говорил, что чем больше «камешков» в нашей мозаике, тем полнее и выразительнее изображение. Но мы ограничены временем. И если мы за короткое время будем передавать слишком много «камешков», то каждый из них просуществует очень короткое время. Чем больше «камешков», тем меньше времени «горит» на экране точка света, тем слабее работает фотоэлемент, тем меньше света передаётся на экран, и изображение выходит тусклым. Надо было искать выход в иной конструкции фотоэлемента, а верный путь поисков мог быть лишь один — попробовать создать фотоэлемент, приближающийся своим устройством к человеческому глазу с его «мозаикой» светочувствительной сетчатки.