Наука Гарри Поттера. Завораживающие знания, лежащие в основе магии, гаджетов, зелий и многого другого - Джон Чейз

Великие европейские морские путешествия начались около 1415 года и, по сути, открыли планету для разграбления. Эти путешествия практически стали первым сознательным использованием географии ради славы и прибыли. Стремительно развивающиеся империи вскоре осознали, что способны осуществлять глобальный контроль, основываясь на знании территории: того, где ты побывал и чем владел. Еще более важное значение навигация и картография имели для торговли. Однако золотой век карт привел и к золотому веку пиратства.

Пираты, промышлявшие в открытом море и являвшиеся частью борьбы в конкурирующих торговых и колонизационных попытках европейских держав, часто искали не вполне привычную для нас добычу. Если исход сражения оказывался успешным, абордажники не спешили направиться прямиком в трюм – самым ценным грузом на корабле были не золото, серебро или пиастры, а карты и приборы для измерения времени. Известно, что некоторые картографы даже сознательно вносили ошибки в свои документы, дабы ввести в заблуждение непосвященных, если карты попадут не в те руки.

Такие зашифрованные антипиратские карты имеют сходство с Картой Мародеров, ведь та тоже была замаскирована под чистый кусок пергамента. Чтобы просмотреть карту, волшебник или колдунья должны были коснуться листа своей палочкой и сказать: «Торжественно клянусь, что замышляю шалость, и только шалость!» Только тогда карта проявляла себя. Соответственно, чтобы пергамент снова выглядел пустым, волшебник касался его и говорил: «Славная вышла шалость!» Принципиальная разница заключалась в следующем – средневековые карты были предназначены для защиты от разного рода неприятностей, а Карта Мародеров была разработана специально для их создания!

Магловская версия Карты Мародеров может быть основана на GPS. GPS, или глобальная позиционирующая система, представляет собой сеть из примерно тридцати спутников, которые вращаются вокруг Земли на высоте около 20 000 километров. Как и многие технологии до и после нее, система была разработана для военных, в данном конкретном случае – американских. Но в конечном итоге любому, у кого есть GPS-устройство, разрешили им пользоваться. Неважно, мобильный ли это телефон или самостоятельный GPS-навигатор, лишь бы вы могли принимать радиосигналы, транслирующиеся спутниками.

Независимо от того, где вы находитесь на Земле, GPS найдет вас. С любой точки поверхности видны по крайней мере четыре спутника GPS, и каждый из них передает свои пространственно-временные координаты. Эти данные, распространяющиеся со скоростью света, улавливаются вашим GPS-приемником, и как только они будут получены хотя бы от трех спутников, ваше устройство будет знать, где вы находитесь. Оно определит это с помощью алгоритма, известного как трилатерация. Можно представить, как применить эту технику к ситуации побега из школы. Допустим, где-то в школьном лабиринте скрывается учитель, а с огромной высоты за ним следят глаза-бусинки трех спутников. Назовем их спутниками A, B и C. Когда учителя обнаружит спутник А, то сможет точно вычислить расстояние до объекта слежки. Как только учитель попадет в поле зрения спутников B и C, те сделают то же самое. Если же взять три показания и найти точку, для которой все они будут верными, то это и будет точное местонахождение притаившегося учителя. И чем больше задействовано спутников, тем точнее будет считываться позиция учителя. Все это проделывается с небольшой помощью Эйнштейна.

Дабы обеспечить максимальную точность определения времени, спутники GPS оснащены атомными часами. Теории специальной и общей относительности Эйнштейна предсказывали, что атомные часы на орбите Земли будут показывать несколько иное время, чем идентичные часы на Земле. Блестящий мозг Эйнштейна верно предположил, что время течет медленнее при более сильной гравитации, и часы на борту спутников должны идти быстрее, чем их земные аналоги.

Но спутники должны делать поправку не только на гравитацию, но и на скорость. Каждый из спутников GPS находится на орбите высотой около 20 000 километров и развивает скорость около 14 000 километров в час (орбитальный период примерно 12 часов – вопреки распространенному мнению, спутники GPS не находятся на геосинхронных или геостационарных орбитах). И поскольку они движутся со столь высокой скоростью, специальная теория относительности Эйнштейна предсказывает, что часы спутников будут идти медленнее, чем часы на Земле! Словом, вся сеть GPS должна брать поправки на релятивистские эффекты гравитации и скорости для времени.

Тем не менее, ничто из этого не должно беспокоить нашего потенциального беглеца, поскольку технология обнаружения помеченного учителя у нас уже есть. GPS-метки, используемые для отслеживания домашних животных, людей или даже любопытных учителей, уже на рынке. Они компактные, работают на солнечной энергии, дают точность в пределах метра и работают в закрытом помещении. Для связи со спутниками GPS эти метки используют сверхчувствительную патч-антенну, а размером не превышают две батарейки типа АА. Все это означает, что, вооружившись смартфоном, школьник, сбегающий из школы, может легко определить текущие и предыдущие позиции учителей, просто используя картографическое приложение. Остается лишь последняя задача – разместить GPS-метку на учителе…

Как мы могли бы воссоздать семейные часы Уизли?

Людям свойственно не только ошибаться, но порой и исчезать. Знаменитый китайский мудрец Лао-цзы таинственным образом пропал в 531 году до нашей эры, оставив после себя знаменитую книгу «Дао Дэ Цзин» – основу учения даосизма. Спартак, лидер восстания рабов против Римской республики, также растворился в облаке дыма в 71 году до нашей эры. А Амелия Эрхарт, известная американская летчица, ставшая первой женщиной, совершившей кругосветный перелет, навсегда исчезла с радаров 2 июля 1937 года.

Но неожиданное исчезновение без объяснения причин никогда не стало бы проблемой для членов семейства Уизли. Ведь у них были знаменитые часы дедушки Уизли. Это было совершенно необычное устройство.

Вместо того чтобы прозаически обозначать время суток, они отслеживали местонахождение отдельных членов семьи. Часы, обычно расположенные в гостиной «Норы», дома на окраине Оттери-Сент-Кэчпоул в английском Девоне, имели девять золотых стрелок, по одной на каждого члена семьи. И эти стрелки рассказывали, где именно находится каждый Уизли. На циферблате был изображен ряд локаций, включая «Школа», «Работа», «В пути», «Дом», «Заблудился», «Больница», «Тюрьма» и даже «Смертельная опасность». Кроме того, были более шутливые категории «Время чая» (это же Британия), «Время кормить кур» и «Опоздание». Таким образом, текущую ситуацию для каждого члена семьи можно было узнать с первого взгляда, поскольку именная стрелка указывала на нее, в какой бы точке Земли субъект не находился физически. Учитывая увлечение главы семьи, Артура Уизли, всем магловским, испытывал ли он когда-либо искушение изготовить нечто подобное для немагического рынка?

И если попытаться реализовать эту бизнес-идею, какие современные технологии могли бы пригодиться для ее осуществления?

Хотите верьте, хотите нет, но волшебные магловские часы могут быть построены уже сейчас. Давайте прикинем, что необходимо для такой сборки. Для начала – краткий обзор. Как и в случае с часами Уизли, у наших волшебных часов