Холодильник Эйнштейна. Как перепад температур объясняет Вселенную - Пол Сен

“Доберусь через недельку!” — ответил Уотсон. В первой половине XX века электронные лампы стали краеугольным камнем телефонии и позволили наладить глобальную коммуникацию — как проводную, так и беспроводную — с использованием радиоволн.

Здесь можно провести аналогию с начальным периодом использования пара. Как мы помним, машины тогда были неэффективными и теряли значительно больше 90 % производимой теплоты. Не зная, как их усовершенствовать, люди просто сжигали больше угля. Применение электронных ламп подчинялось подобной логике, поскольку они не столько снижали уровень шума, сколько усиливали сигнал, чтобы звук не терялся. В обоих случаях инженеры накачивали в систему дополнительное количество энергии, чтобы компенсировать потерю основной ее части.

Тем не менее электронные лампы произвели революцию в сфере коммуникаций. Их изобретение также убедило руководство AT&T в целесообразности финансирования постоянного исследовательского института. Основанный в 1925 году, он имел годовой бюджет в размере 12 млн долларов (150 млн долларов в пересчете на сегодняшние деньги). В таком масштабе исследования и разработки прежде не проводила ни одна компания. В огромном 13-этажном здании из желтого кирпича на Уэст-стрит в Нижнем Манхэттене две тысячи технических экспертов занимались разработкой продуктов, а еще триста — теоретическими и прикладными исследованиями. Перед специалистами в столь разных областях, как фундаментальная физика, химия, наука о материалах, метеорология и даже психология, намеренно не ставили конкретных целей. Считалось, что проводимые междисциплинарной командой фундаментальные исследования станут основой для научных и технологических прорывов.

Ожидания оправдались с лихвой. За несколько лет инженеры лаборатории достигли больших успехов в области факсимильной передачи, телевещания и криптографии.

Среди множества блестящих и эксцентричных ученых, работавших в этих лабораториях, выделялся необычный молодой человек по имени Клод Элвуд Шеннон, который любил решать головоломки, возиться с электрическим оборудованием и жонглировать. Он понимал устройство мира лучше многих. Его идеи позволили нам построить информационные сети, которые стали характерной чертой текущей эпохи, и впервые дали возможность точно определить, что такое информация.

* * *

Клод Шеннон родился 30 апреля 1916 года в городе Гэйлорд, расположенном посреди плато, занимающего большую часть северной половины американского штата Мичиган. Город с населением около 3000 человек был, как позже отмечал Шеннон, “весьма небольшим”, а потому “достаточно было пройти пару кварталов, чтобы оказаться за городом”. Его жители в основном работали на лесозаготовках и на картофельных полях. Отец Клода, Клод-старший, в прошлом коммивояжер, приехал из Нью-Джерси и, казалось, участвовал во всех сферах жизни города. Он состоял в методистской церкви, но также был масоном и судьей по делам о наследстве. Кроме того, он управлял собственной фирмой, которая занималась продажей мебели и организацией похорон. Мать Шеннона, Мэйбл, отличалась острым умом и упорством. Несмотря на проведенное в бедности детство, она окончила колледж в те годы, когда женщинам было непросто получить образование, а вскоре после рождения детей стала директором Гэйлордской школы. Хотя Мэйбл высоко ценили на этом посту, ее уволили в разгар Великой депрессии в 1932 году. Школьный совет решил, что “несправедливо нанимать на работу замужних женщин, мужья которых могут обеспечивать семью”.

Первой способности к математике продемонстрировала старшая сестра Клода-младшего Кэтрин, которая показывала в школе такие прекрасные результаты, что учителя направили девочку на путь, в конце концов приведший к получению профессорской должности. Именно Кэтрин заразила братишку любовью к математике. Кроме того, Клод собирал радио и кораблики с дистанционным управлением, чинил соседям электроприборы и даже проложил частную телеграфную линию, чтобы по колючей проволоке передавать сигналы другу, который жил в километре от него. К окончанию школы Шеннон неплохо разбирался в практических аспектах телекоммуникаций. Он сам разобрался, в чем заключаются преимущества и недостатки кодовой системы на основе азбуки Морзе, такой как телеграф, по сравнению с аналоговой телефонией.

В 1936 году, окончив Мичиганский университет, где он изучал инженерию и математику, Шеннон поступил в магистратуру Массачусетского технологического института (MIT). Ему едва исполнилось двадцать, он был стеснительным и тощим — от силы 63 кг при росте 178 см, — а его смущенный смех, как говорили, походил на кашель. Он без труда справлялся с криптографическими задачами, над которыми ломали голову его коллеги, но решения простых арифметических примеров ему приходилось прописывать от начала до конца. В коридорах MIT сложился консенсус: Клод Шеннон — особенный.

Он был настолько особенным, что, когда он записался на курс управления самолетом, инструктор, который также преподавал в MIT, не захотел допустить его к полетам, считая, что не стоит рисковать потерей столь удивительного ума. Но президент МГГ отменил его решение, и Шеннон все же получил лицензию пилота. Однако более важную роль в его карьере сыграло то, что декан инженерного факультета MIT Вэнивар Буш, один из самых влиятельных ученых в Америке, лично занялся развитием талантов Шеннона. “Решительно незаурядный молодой человек, — написал Буш коллеге. — Он очень застенчив и нелюдим, чрезвычайно скромен, и ничего не стоит выбить его из колеи”.

Первой задачей, которую Буш поставил перед Шенноном в MIT, стала работа на экспериментальном аналоговом компьютере инженерного факультета и совершенствование системы. Почти забытые сегодня, аналоговые компьютеры считались перспективным изобретением в первой половине XX века. Машина MIT была настолько велика, что занимала целую комнату. Она работала, посылая непрестанно изменяющийся электрический ток по схемам, изготовленным на основе электронных ламп, которые прекрасно подходили для вычислений, связанной с областью математики, называемой математическим анализом. Шеннон влюбился в эту машину и научился программировать ее, поворачивая барабаны, рычаги, шестерни и диски.

Однажды вечером Шеннон стоял в задумчивости в разгар вечеринки, как вдруг в лицо ему прилетела горсть попкорна. Подняв голову, он увидел девушку, которая спросила, почему он не веселится вместе со всеми. Он объяснил, что, стоя там, у двери в свою комнату, он слышит любимую музыку, которая играет на граммофоне. Девушка спросила: “Любишь Бикса Байдербека?” Шеннон ответил: “Он мой любимый исполнитель”.

Закрутился роман. Девушка, Норма Левор, которой было всего девятнадцать, училась в соседнем колледже Рэдклифф. Она воспитывалась в семье, которая была прямой противоположностью семьи Шеннона: дочь наследницы состояния, сколоченного на производстве булавочных подушечек, и импортера изысканных швейцарских тканей, она выросла в пентхаусе неподалеку от Центрального парка Нью-Йорка. Склонная к бунтарству, Левор летом 1939 года сбежала в Париж и вернулась домой только потому, что родители переживали за ее безопасность накануне грядущей войны. Она также активно участвовала в жизни левого политического крыла Нью-Йорка. Но тем вечером осенью 1939 года, как Левор вспоминала впоследствии, Шеннон понравился ей своим “сходством с Иисусом”. Эта необычная пара, однако, не была религиозна. Когда Левор сказала Шеннону, что она атеистка, он ответил: “Разве можно быть кем-то еще?”