[386]. Чтобы поддерживать спрос, компания Corning производила изделия разного размера, форм и цветов, усвоив урок со стеклом для железных дорог, и продукция Pyrex стала популярным подарком на Рождество. Но в Corning не оставляли надежды делать и лабораторную посуду. И такую возможность им подарила война.
В 1915 г., когда ожидалось, что Америка вступит в войну, правительство страны сочло необходимым подготовиться к производству стекла в военных целях. Йенское стекло считалось лучшим в мире, но ввоз товаров из Германии стал проблематичным. Уже за несколько лет до этого государство поощряло американские компании, такие как Corning Glass Works, создать эквивалент немецкого стекла. Говорят, что Вудро Вильсон[387] просил руководство Corning заблаговременно разработать альтернативу товарам из Германии. Предполагалось, что это стекло пригодится американским солдатам для орудийных прицелов и биноклей, морякам – для секстантов и перископов, пилотам – для аэрофотокамер и дальномеров[388], армейским врачам – для термометров и пузырьков с лекарствами, химикам – для синтеза взрывчатых веществ в лабораториях.
На пороге вступления Америки в войну у Corning уже было боросиликатное стекло, хотя формулы, доведенные до идеала в Йене, все еще были защищены немецкими патентами. Corning и другие компании мечтали заполучить эти секреты. И их желание исполнилось.
Американские компании могли и не знать, что во время войны законы мирного времени не соблюдаются. Когда США вступили в войну, в качестве трофея американцы конфисковали тысячи немецких патентов[389] (почти 20 000). Несокрушимые немецкие монополии, защищенные патентами, были вскрыты секретным американским оружием, что обеспечило доступ к красителям вроде мовеина и лекарствам вроде аспирина. И этим секретным оружием была не взрывчатка, а Закон о торговле с врагом. Благодаря ему наука Германии, то есть наука врага, стала законной добычей американцев и американских компаний. В толстых стопках этих патентов была и рецептура специализированного стекла.
После войны компания Corning добавила новые продукты в линейку пирекс, восполняя недостаток поставок из Германии. Теперь в лабораториях были чашки Петри, пробирки и колбы из пирекса. В домах были формы для приготовления еды, дверцы духовок и крышки кофеварок из пирекса. В автомобилях были фары, банки батарей, стекла манометров[390] из пирекса. Америка, сама того не ведая, вступила в стеклянный век, в котором компания Corning создала новую американскую отрасль лабораторного и специализированного стекла. Чтобы закрепить эту выигрышную ситуацию отсутствия конкуренции в потребительских товарах, компания Corning использовала уже опробованный инструмент и стала лоббировать закон, который должен был предотвратить приток немецкого стекла на американский рынок по окончании войны. На стекло из Германии установили высокие тарифы[391], чтобы они не монополизировали рынок снова.
Эти события прошли незамеченными и для большинства американцев, и для большинства ученых, которые с помощью стеклянных чашек Петри из пирекса искали причины заболеваний и разрабатывали лекарства против них в стеклянных пробирках из того же материала. Ни граждане, ни ученые не догадывались, что, используя стеклянные емкости, создавали новую национальную историю американских инноваций и превосходства в науке. Несомненно, Америка была научной супердержавой, только одного никто не знал: то, чего добились Штаты, в частности в разработке стекла, стало возможным благодаря любопытной комбинации войны и бисквита.
Ни одна научная лаборатория не могла работать без стекла. С его помощью мы поняли, как функционирует человеческий организм, как движутся небесные тела и как в капле воды найти другие миры. Стекло помогло нам расширить восприятие.
Ирония состоит в том, что стекло помогло упорядочить человеческую жизнь, но его прозрачность достигается внутренним хаосом. У атомов стекла было недостаточно времени до застывания, чтобы выровняться, как строй солдат, так что они разбросаны в беспорядке, как дети на фотографии во время беготни на перемене. В стекле царит хаос, но благодаря его прозрачности мы смогли исследовать мир через сделанные из него линзы, химические стаканы и колбы. Со времен Античности стекло ценили за красоту, но оно также позволило создавать новые лекарства, вещества и препараты. В конце XIX в. оно помогло увидеть будущее даже тому ученому, который со стеклом совсем не ладил.
Электронная пушка Джей Джея
Задолго до Первой мировой войны, в 1895 г., науку и магию различить было непросто. В тот год Вильгельм Рентген сделал жутковатую фотографию руки своей жены при помощи загадочных лучей, демонстрирующих ее кости. Эти невидимые лучи, которые потом стали называть рентгеновскими, исходили из странной конструкции из металла и стекла, напоминавшей инструмент из лаборатории доктора Франкенштейна. Газеты нашпиговали свои страницы изображениями человеческой изнанки, а читатели расхватывали эти выпуски. Ученых рентгеновские лучи тоже завораживали. Некоторые хотели узнать, как еще их можно применить. Другие задавались вопросами об их происхождении. Все они понимали, что батарея, прикрепленная к грушевидному стеклянному сосуду, порождает поток частиц – катодные лучи, а когда они попадают на металлический элемент внутри стеклянной груши, наружу выходят рентгеновские лучи. Они считали, что нужно исследовать катодные лучи. И пока весь мир дивился рентгеновским лучам, некоторые ученые надеялись сделать следующее большое открытие с помощью катодных. Им было невдомек, что эти яркие пучки смогут объяснить, как устроен мир.
Катодные лучи были известны уже несколько десятилетий, но единства в толковании их происхождения не наблюдалось, и постепенно о них забыли. По мере возросшего интереса к ним ученые, одержимые новостями о катодных лучах, начали писать статьи об их свойствах, хотя и не догадывались, что эти лучи станут ключом к научному пониманию мира. В катодных лучах крылась суть всех химических реакций. В них заключался ответ на вопросы науки – от принципа работы тостера до формирования новых планет. В этих лучах таились семена множества современных технологий, от телевидения до компьютеров и мобильных телефонов. Те ученые не знали, что внутри катодного луча была еще не известная им часть атома – а именно электрон. Но для расшифровки тайны катодных лучей требовались ключи. Так же, как Шерлок Холмс с помощью своего интеллекта и лупы расследовал загадочные преступления, ученым нужно было рассмотреть катодные лучи под стеклом. Для некоторых искушение разгадать эту тайну было слишком велико, чтобы устоять перед ним, и Джозеф Джон Томсон был одним из них. Этому небольшому человеку, жившему в XIX в., предстояло совершить гигантский шаг, сделавший возможными технологии XX и XXI вв.
Едва ли кому-то пришло бы в голову в 1870 г., когда Томсону исполнилось четырнадцать, что именно ему суждено ответить на один из важнейших научных вопросов того времени. Все, о чем он мечтал, – стать ботаником[392]. В детстве, которое прошло в Англии, около Манчестера, он тратил все карманные деньги на еженедельные журналы о садоводстве. Его отец, скромный книготорговец, хотел, чтобы сын получил надежную профессию инженера. Это считалось хорошим занятием, ведь манчестерские текстильные мануфактуры превращали американский хлопок в товары. Ради отца в 1870 г. Джей Джей, как называли Джозефа Джона Томсона, поступил в манчестерский колледж Оуэна. Но, когда отец умер, Джей Джей старался продолжать учебу, добиваясь стипендий. Он поступил в Тринити-колледж в Кембридже, чтобы изучить математику, выбрав красоту чисел, а не их практическое применение, как в инженерном деле. Бродить по освященным традициями местам, где когда-то гулял сам Ньютон, уже было достижением для сына книготорговца. Но Джей Джей так там и не прижился.
Возможно, Джей Джей не чувствовал себя своим в этом старом университете, но вот его гений там точно был на месте. К 1895 г. тридцатидевятилетний Томсон возглавлял Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, превратившись в рассеянного профессора математики. Его очки могли находиться в двух местах – либо на носу, что означало размышления, либо на лбу, что означало глубокие размышления. Он не забивал свою голову заботами о внешности, так что его волосы были длинными, усы нестрижеными, а подбородок – плохо выбритым. Его мозг занимали абстракции, и новые исследования катодных лучей означали, что для бытовых вопросов оставалось еще меньше места.
Секрет происхождения катодных лучей был идеальной задачей для Джей Джея, требуя от него установления сложной связи между абстрактными идеями и наблюдаемыми событиями. В вакуумной стеклянной трубке катодные лучи проходили между электродами, и в научной среде две гипотезы соперничали в вопросе о том, как такие лучи перемещались в пространстве. Одни считали, что катодные лучи – это волна, которая представляет собой складку светоносного эфира. Другие полагали, что лучи состоят из малейших частиц, действующих совместно, как мигрирующая стая птиц. «Ни одна из сторон ни полностью права, ни абсолютно неправа»[393], – сказал Джей Джей. Существовали свидетельства в пользу обоих предположений, но катодные лучи не могли быть и тем и другим одновременно.
Одним из верных способов понять, что такое катодные лучи – волны или частицы, – было понаблюдать их взаимодействие с магнитами. Существовала давняя теория, что если магнит не изменит траекторию катодных лучей, то они имеют волновую природу, а если они отклоняются, значит, состоят из частиц. Джей Джей хотел проверить эту теорию и выяснил, что несколькими годами ранее, в 1883 г., подобный эксперимент был проделан другим ученым. Катодные лучи не отклонились вблизи магнита, что поддерживало теорию волны. Но Джей Джею казалось, что в том эксперименте что-то было не так. Научные приборы с тех пор усовершенствовались, и стало возможным выкачать из стеклянной трубки больше воздуха, чтобы добиться нужного качества вакуума. Чем меньше в вакууме воздуха, тем лучше для катодных лучей. Так что Джей Джей, который считал, что катодные лучи состоят из частиц, хотел повторить тот давний эксперимент, используя стеклянную трубку, где воздуха было меньше, а вакуум ближе к идеальному.