Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля Норт Райан
Именно этот перепад давления и создает подъемную силу.
Крылья генерируют подъемную силу и вторым путем, эксплуатируя закон «действие равно противодействию», тот самый, что мы вспоминали в разделе 10.12.5. Воздух, проходящий и сверху, и снизу, направляется вниз, когда он покидает крыло, и оно поэтому движется вверх. Вы можете отклонить больше воздуха, сильнее наклоняя крыло, но до определенного предела, при котором воздух перестает скользить по крылу, а начинает двигаться турбулентно, и это не только уменьшает подъемную силу, но часто приводит к крушению.
Само собой, чтобы получить подъемную силу, вам необходимо двигать крылья через воздух, и делать это быстро. Этого можно добиться с помощью реактивных двигателей, но в большей части самолетов (и мы полагаем, что и большая часть застрявших в прошлом путешественников во времени) используют пропеллеры, то есть наборы крохотных вращающихся крыльев, которые тянут самолет вперед, а не поднимают[198].
Добавив небольшой изгиб в форму пропеллера, вы сделаете его более эффективным. На самом деле небольшие изменения в форме крыльев, используются они в пропеллере или нет, могут производить большой эффект, и это свойство вам необходимо использовать, проектируя ваш летательный аппарат.
Вот так может выглядеть простой самолет, и вы наверняка захотите скопировать его устройство (рис. 48).
Рис. 48. Части самолета
Хвост поможет стабилизировать полет, а закрылки на хвосте, которые должны двигаться вверх-вниз, позволяют опускать или поднимать хвост и таким образом определять угол подъема/спуска. Руль поворачивается вправо-влево, и с его помощью вы направляете нос самолета куда нужно. Элероны обеспечивают вам возможность перекувырнуться, поднимите один и опустите второй, и самолет крутанется «через голову». Ну а помимо трюков они нужны для того, чтобы стабилизировать и выравнивать полет. Закрылки на главном крыле действуют аналогично элеронам, но они устроены так, что поднимаются и опускаются вместе, что позволяет вам вносить поправку в количество подъемной силы, генерируемой крыльями. Можно их опустить, чтобы подъемная сила увеличилась, и это полезно при посадке на малой скорости, или поднять, чтобы обеспечить рост скорости.
Помимо тяги и подъемной силы на самолет оказывают влияние еще два фактора: вес (то есть гравитация, тянущая его к земле) и торможение (любая сила, противоположная тяге, скажем, сопротивление воздуха). И это другая область, где аппараты тяжелее воздуха выглядят много более сложными.
В теории – приделайте крылья достаточного размера к штуковине, способной тащить себя через воздух, и вы полетите. На практике двигатели, создающие тягу, требующуюся для создания подъемной силы, достаточной для полета человека, имеют тенденцию быть тяжелыми, и это усложняет все еще больше. Двигатели внутреннего сгорания имеют лучшее соотношение мощность/вес, но паровые двигатели тоже можно использовать. Первый управляемый человеком аппарат тяжелее воздуха на паровом двигателе отправился в краткий полет в 1874 н. э., то есть обошел братьев Райт почти на тридцать лет[199].
Но прежде чем взяться за тяжелую работу по установке двигателей на самолет, поэкспериментируйте для начала с планерами: самолетами без двигателей, которые запускаются с высоких мест. С их помощью можно многое узнать, и в то время как технические предпосылки для летающих аппаратов тяжелее воздуха выглядят сложными, для планера вам надо лишь немного дерева, ткани и некоторое количество знаний, а ими мы вас обеспечили.
Временные эксперименты показали, что функциональный деревянный планер можно построить в Европе около 1000 н. э., не используя технологии нашего времени. Понятно, что полет с помощью двигателя все равно невозможен до промышленной революции, то есть примерно до 1760 н. э., но зато это открытие приводит к появлению авианосцев с планерами и катапультами для запуска их в небо ко времени Возрождения, в начале XV века н. э.
Ваша цивилизация наверняка захочет начать с изготовления воздушных шаров на горячем воздухе прямо сейчас, а уже затем перейти к экспериментам с другими их вариантами или аппаратами тяжелее воздуха, но все целиком на ваше усмотрение. Застрять в прошлом только для того, чтобы какая-то книга запретила вам вываляться в птичьих перьях и посмотреть, что произойдет?
Ха! И мы всецело уважаем ваш выбор.
10.13
«Я хочу, чтобы все думали, что я умный»
В этом разделе приведена одна технология, а именно логика, которая даст членам вашей цивилизации не только возможность лучше мыслить, но и способ понимать, когда их мышление точно. И все это в конечном счете приведет к машинному мышлению, как вы увидите в разделе 17.
Она также является одним из величайших достижений человечества за всю его историю, и поскольку у нас ушли столетия на формирование этой области знания, то логичным будет выглядеть, если вы воспользуетесь преимуществом и сократите маршрут.
10.13.1. Логика
Если бы мир был устроен логично, то люди бы ездили в седле боком.
Вы (также Рита Мэй Браун)
Что это
Искусственная система структурированного мышления, что не только меняет способ, с помощью которого мы думаем, но в конечном счете позволяет вам создавать машины, способные думать точно таким же образом.
До того как была изобретена
Ясное и правильное абстрактное мышление было буквально более сложным.
Изобретена
350-е до н. э. (логика впервые подверглась научному изучению: Аристотель);
1200-е н. э. (логические постулаты открыты заново);
1847 н. э. (придумано пропозициональное исчисление).
Предпосылки
Устная речь.
Как изобрести
Базовые положения логики были открыты несколько раз в человеческой истории (в Китае, Индии и Греции), но ее греческая версия – логика силлогизмов Аристотеля – по историческим причинам стала наиболее влиятельной, и именно ее вы собираетесь придумать. Начнем с аксиом, положений, которые сами по себе выглядят истинными, и из них выведем разные заключения.
Силлогизм включает первую посылку (1), вторую посылку (2) и заключение (3), и выглядит все следующим образом.
1. Все люди смертны.
2. Имхотеп – человек.
3. Следовательно, Имхотеп смертен.
Вполне четко, не так ли? Вы можете излагать аргументы всех сортов в таком формате.
1. Все путешественники во времени рассматривают возможность потусоваться с собой в прошлом.
2. Все пользователи FC3000тм являются путешественниками во времени.
3. Следовательно, все пользователи FC3000тм рассматривают возможность потусоваться с собой в прошлом.
Или даже так.
1. У всех людей есть плоть.
2. На всякой плоти можно сделать крутые татуировки с помощью нанесения пигмента на кожу заостренными палочками, костями животных или иглами: верхний слой эпидермиса исцеляется, ну а иммунная система тела поглощает частицы пигмента, стабилизируя и фиксируя пигмент прямо под эпидермисом.
3. Следовательно, все люди могут сделать крутые татуировки с помощью нанесения пигмента на кожу заостренными палочками, костями животных или иглами: верхний слой эпидермиса исцеляется, ну а иммунная система тела поглощает частицы пигмента, стабилизируя и фиксируя пигмент прямо под эпидермисом[200].
Слова и фразы можно заменять символами, и тогда аргумент будет выглядеть гораздо короче. Давайте использовать S для «субъекта», M для «среднего» и P для «предиката», то есть просто «того, что мы утверждаем о субъекте».
1. Все M являются P.
2. Все S являются M.
3. Следовательно, все S являются P.
И вот она, магия логики силлогизмов: если ваши предпосылки истинны и структура силлогизма выдержана, то невозможно такое, чтобы заключение не было истинным. Если все M являются P и все S являются M, то все S должны являться P. Совершенно не имеет значения, что такое M, S и P: если они отвечают приведенным критериям, то заключение всегда будет корректным.
Силлогизмы позволят людям вашей цивилизации впервые размышлять об абстрактной логике и абстрактных аргументах, а не тратить время на детали того, чего именно касается аргумент. Вместо этого сама структура аргумента будет сообщать, является ли он истинным или нет. Если даже ваши предпосылки корректны, но включены в неверную силлогистическую структуру, то заключение можно и не вывести.
Существует пятнадцать валидных силлогистических структур в логике, которые вы можете вывести, и мы собираемся сэкономить вашей цивилизации годы тяжелой умственной работы, выдав их вам прямо сейчас (табл. 16).
Таблица 16. Истинные логические силлогизмы. Чтобы разобраться с ними, у человечества ушло несколько тысяч лет, а умещаются они в таблице 15 на 3. Ура!
Вы можете придумать другие структуры силлогизмов, но они либо будут ошибочными (сказав, что «все М являются Р» и «все S являются М», и потом заключив, что «следовательно, никакое S не является Р», вы ляпнете ерунду), либо будут производить заключения более слабые, чем те, что представлены выше. Например, если все пудели являются собаками и все собаки являются млекопитающими, то заключение «некоторые пудели являются млекопитающими» хотя и технически корректно, но в целом направляет мысль по неверному пути.
Отсюда очень важный совет профессионального цивилизатора.
СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЦИВИЛИЗАТОРА:
Все пудели определенно млекопитающие.
Будучи изобретены Аристотелем, силлогизмы просуществовали без особых улучшений более 2000 лет. Но хотя они и полезны для упорядочивания мышления, они вовсе не идеальны: они полагаются на язык, а тот может быть мутным или неточным. Как пример вообразите, что вы с помощью идеального логического мышления пришли к заключению «следовательно, некоторые динозавры пугают думающих разумным образом путешественников во времени».
Некий человек может прочитать это так: «каждый думающий разумным образом путешественник во времени боится по меньшей мере одного динозавра», в то время как другой из тех же самых слов сделает вывод, что существует один колоссальный мегадинозавр, которого боятся все думающие разумным образом путешественники во времени. И что является истиной в данной ситуации? Знать это достаточно важно.
Потребовалось некоторое время[201], но люди в конечном счете сообразили, что если они сумеют трансформировать силлогизмы в уравнения, которые можно решать, то они смогут исследовать пределы логики и разума с предельной математической точностью. Подобная линия размышлений в конечном счете привела к появлению «пропозиционального исчисления», которое, несмотря на супервпечатляющее имя, по сути является очень простым[202].
Возьмем силлогизм, с которым мы уже имели дело, в качестве примера:
«Все путешественники во врем ени рассматривают возможность потусоваться с собой в прошлом. Все пользователи FC3000тм являются путешественниками во времени, следовательно, все пользователи FC3000тм рассматривают возможность потусоваться с собой в прошлом». Мы видели, как это можно свести к «все М являются Р, и все S являются М, следовательно, все S являются Р».
Если мы заменим слово «является» символом, обозначающим «означает» (), тогда силлогизм можно записать как:
М Р, и S М, следовательно, S Р
Другими словами, если путешествие во времени означает мысли о свидании и FC3000тм означает путешествие во времени, то FC3000тм означает мысли о свидании. Извините, путешественники во времени, но это правда.
Давайте теперь, чтобы еще сократить запись, заменим «и» на символ и введем скобки, чтобы было всегда ясно, какие переменные стоят вместе.
Это дает нам:
(М Р) (S М), следовательно, (S Р)
Заменим «следовательно» на символ , а заглавные М, Р и S – на более общие и последовательные p, q и r, а также переставим утверждения, чтобы связь между ними улавливалась интуитивно, и тогда мы придем к аргументу в его окончательной форме:
[(p q) (q r)] (p r)
Другими словами: если p означает q и q означает r, то р означает r.
Это тот же самый аргумент, который мы видели, когда изучали путешествие во времени для встречи с собственным «я» из прошлого, только сведенный к чистому символизму.
Вот вам другой простой аргумент: «не р» (что мы будем изображать как ¬р) есть величина, противоположная р. Наша логика имеет дело только с утверждениями, которые являются либо истинными, либо ложными, так что «не истинно» то же самое, что «ложно», а «не ложно» – то же самое, что «истинно».
И учитывая это, мы можем легко доказать, что «не не р», или ¬¬р, должно равняться р. Все, что вам нужно для этого, – записать все возможные варианты, которых всего два (табл. 17).
Это все, что требуется, чтобы доказать, что предположение «р ¬¬р» – действительно. Тема доказательства может выглядеть удивительно простой, и она такая и есть, но с ее помощью вы закладываете основания для манипуляций с много более сложными аргументами. Переведя мышление в символический формат вроде того, что описан выше, вы не просто вырабатываете правила того, как переменные могут взаимодействовать друг с другом, вы также открываете истинные правила логического мышления. Вы придумываете новый способ мышления, определенно более точный. Изобретаете логику, мой друг.
Таблица 17. Подобные штуки именуют «таблицами истины», и вы только что с помощью одной из них доказали, что р равняется ¬¬р.
Смотрите, мы не будем говорить, что вы самый великий логик в истории. Но мы скажем: вы определенно величайший логик в истории на данный момент
Мы приводим перечень действительных аргументов в приложении D, и если вы решите замутить предельно логическую цивилизацию, то этот список сэкономит вам кучу времени. Понятно, что это лишь один из многих способов упорядочить систему логики: вы можете создать более сложные варианты, базирующиеся на степенях истинности[203], включить больше сложных взаимосвязей[204] и т. д.
Причина того, что мы описали именно такую систему, состоит в том, что в ней рассматриваются либо абсолютная истинность, либо абсолютная ложь, и ничего между ними, то есть это бинарная логика. И как вы увидите в разделе 17, бинарная логика пригодится вам для создания машин, которые мыслят столь же логично, как и вы сами, но в тысячи раз быстрее.
Логика – единственный способ придумать видеоигры и смотреть кино в кровати снова.
СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЦИВИЛИЗАТОРА:
Большое пожалуйста.
На этом завершается большой раздел, посвященный технологиям, к которым вы обращаетесь, чтобы справиться с обычными человеческими жалобами, и теперь мы переходим к химии, философии, искусству и медицине: областям знания, которые даже пусть и не запрашиваются так часто, все же значительным образом совершенствуют любую цивилизацию.
11
Химия: что такое на самом деле разные штуки и как их изготавливать?
Хитрость в химии в том, чтобы никогда… не реагировать слишком остро.
Химия – это искусство выкапывать разные штуки из земли и превращать их в другие, более полезные. Подобная трансформация может происходить в разных формах, и, чтобы полностью изучить их все, понадобится целая жизнь. У нас есть всего несколько страниц, так что приготовьтесь к очищенной, взрывающей мозг информации.
Из чего сделаны вещи?
Это один из наиболее фундаментальных вопросов, которыми когда-либо озадачивалось человечество, и на то, чтобы получить ответ, ушло не одно тысячелетие умственной работы. У вас нет столько времени, поэтому вот вам: вещи состоят из атомов. Атомы представляют собой крошечные кусочки материи около 0,1 нм размером. Центр атома занимает ядро, состоящее из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, и в нем сосредоточено 99,9 % атомной массы.
Существует более ста разных видов атомов, называемых «химическими элементами». Количество протонов в ядре каждого атома определяет, к какому элементу тот принадлежит: любой атом с 1 протоном будет водородом, с 8 протонами – кислородом, с 33 – мышьяком. Поскольку кислород нужен вам для выживания, а мышьяк является смертельным ядом, вы наверняка захотите узнать, сколько протонов содержат атомы разных элементов.
И тут вам повезло, поскольку мы изложили всю информацию по этому поводу в большой таблице, именующейся периодической таблицей элементов (приложение В). Таблица полная, соответствует научным представлениям на 2041 н. э., когда в ней произошли последние изменения. Атомы не могут терять или добавлять протоны, не превращаясь при этом в другие элементы, зато они могут добавлять или терять нейтроны и оставаться тем же, чем и раньше, такие варианты называются изотопами.
Изотоп с большим количеством нейтронов будет весить больше, чем изотоп с меньшим.
Вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны, они двигаются по разным орбитам, одни находятся ближе, другие дальше. На самой маленькой орбите может находиться два электрона, на второй – 8, на третьей 18 и так далее, где количество электронов определяется формулой 2(n2), где n – номер орбиты, начиная от ядра.
И хотя электроны имеют тенденцию держаться ближе к ядру, внутренние орбиты не всегда должны быть заполнены электронами прежде, чем начнут «заселяться» внешние.
С учетом всего этого грубая модель атома может выглядеть следующим образом (рис. 49).
Рис. 49. Схематическое изображение нескольких элементов. Если вы ждали тут химическую шутку, то мы приносим наши извинения. Не в этот раз
Атомы могут комбинироваться с другими атомами, формируя таким образом молекулы: именно это и есть химические реакции, о которых вы слышали ранее. Электроны, расположенные вокруг атома, могут дать вам намек на то, насколько активен тот или иной из них: атомы желают, чтобы их внешние орбиты были заполнены электронами, так что элементы, добившиеся такого состояния, будут куда менее охотно вступать в реакции, чем их собратья, имеющие свободные ячейки.
И в общем все происходит так, как можно этого ждать: элементы с двумя дополнительными электронами имею тенденцию вступать в реакцию с элементами, которым нужны два электрона для заполнения внешней орбиты. Это означает, что атомы, чья внешняя орбита (или оболочка) заполнена, – такие, как гелий или неон, – не будут вообще вступать в реакции.
Гелий и неон столь пассивны, что долгое время считалось – их невозможно встретить в составе молекул. На самом деле подобные молекулы существуют, изготовить их не такое уж большое дело, но они обычно возникают при предельно высоком давлении и (или) предельно низкой температуре.
Давайте посмотрим на воду как на пример химической реакции: два атома водорода и один атом кислорода могут образовать комбинацию, чтобы получилась вода, или Н2О (2 говорит, что у нас тут два атома водорода). У кислорода на внешней электронной оболочке имеется шесть заполненных слотов, а у атомов водорода по одному электрону, так что два атома водорода делятся электронами с одним атомом кислорода, формируя молекулу воды, и если можно сказать об атомах, что они «счастливы»[205], то тут они находятся именно в таком состоянии.
Подобный дележ электронов называется ковалентной ат омной связью.
Но есть другой аспект, который необходимо рассмотреть: электрический заряд. Электроны несут отрицательный заряд, протоны – положительный, и поскольку у большинства элементов число нейтронов и протонов совпадает, то эти заряды обнуляют друг друга и атомы оказываются электрически нейтральными.
Тем не менее атомы не всегда делятся электронами, как это происходит в случае с водой. Иногда они могут обмениваться ими, и когда это происходит, то есть один из атомов теряет электроны, а другой их приобретает, в результате мы получаем два атома с разным по знаку зарядом. А противоположности (не только в химии, но и в романтических отношениях) притягиваются, в то время как подобия отталкивают друг друга.
Пример этого: натрий (Na в периодической таблице) может похвастаться 11 электронами: 2 на первом уровне, 8 на втором и 1 на внешнем. Хлор (Cl) имеет 17 электронов, что значит 2 на первом, 8 на втором и 7 на внешнем. Хлору требуется 1 электрон, чтобы заполнить внешний уровень, а если натрий избавится от одного, то его внешний уровень тоже станет полным, так что обмен происходит.
Но натрий, лишившись электрона, получает положительный заряд, а хлор, приобретая лишний, – отрицательный. Поэтому они притягивают друг друга и образуют соединение NaCl, или соль, а связь, возникшая благодаря электрическому притяжению, именуется ионной.
Ковалентные связи распадаются с большей легкостью, сдача электронов в аренду – штука менее прочная, и потому такое имеет место чаще всего в веществах, жидких или газообразных при комнатной температуре. Ковалентные связи возможны только между неметаллами (металлы и неметаллы перечислены в таблице, и там же указаны полуметаллы, промежуточные элементы, обладающие свойствами той и другой группы). Ионные связи разорвать сложнее, и они чаще всего формируют нечто твердое при комнатной температуре, возникая обычно между металлом и неметаллом.
И знаете что?
Прочитав несколько последних абзацев, вы одолели всю дистанцию между 13 799 млн лет до н. э. и началом ХХ века н. э. (именно этому времени соответствует ваш нынешний уровень знаний). Нам потребовалось добраться до 1800 н. э., чтобы понять, чем именно являются элементы, так что какого черта, даже если вы бегло просмотрели эти абзацы, вы все равно невероятно хорошо справляетесь.
Если пойти дальше, то протоны и электроны состоят из еще более мелких частиц (именуемых кварками, и те бывают шести разных шизанутых видов или «ароматов»[206]), а электроны не столько вращаются вокруг ядра, сколько «существуют как волны в не поддающемся наблюдению ареале потенциальных локаций, а не как точечные сгущения»[207]. Но подобный уровень детализации в ваших обстоятельствах вам не требуется, разве что вы соберетесь построить машину времени, а вы не соберетесь, поскольку создание машины времени – настолько сложный процесс, что нам проще написать руководство по тому, как создать цивилизацию с нуля, чем взяться за объяснение принципов конструирования машин времени.
Существование атомов сложно доказать, если под рукой у вас нет исключительно сильных микроскопов, но вы можете наблюдать их в действии. Пылинка в стакане воды, например, движется случайным образом, и это «[вставь свое имя] движение» (а вовсе не «броуновское движение», по имени ботаника Роберта Броуна, открывшего феномен в 1827 н. э.) имеет место по той причине, что пылинку постоянно с разных сторон ударяют крохотные частички (то есть молекулы) воды.
Откуда берутся разные элементы?
Большой взрыв (13 799 000 000 до н. э., и точную дату стоило бы проверить, если бы ваша машина времени не забуксовала) отправил материю во вселенную, и эта материя сгустилась (большей частью) в водород, простейший элемент. Громадные массы водорода постепенно собрались в настолько исполинские шары газа, что давление его собственного веса начало реакцию синтеза водорода (с одним протоном) в гелий (с двумя) в ядре. И это, во-первых, освободило прорву энергии, а во-вторых, оказалось тем, что заставляет светиться наше (и любое другое) Солнце.
Процесс может длиться от миллионов до триллионов лет (в зависимости от размеров звезды), до тех пор пока водород не выгорит. Когда это произойдет и если звезда достаточно велика, то давления в ней хватит, чтобы начать синтез гелия в более тяжелые элементы: от лития (3 протона) и до углерода (6 протонов)[208], причем углерода получается больше всего. Когда и гелий заканчивается, а звезда опять же достаточно велика, она начинает синтез углерода, и тут формируются элементы до магния включительно (12 протонов). Эта стадия может продолжаться около шести сотен лет. Если звезда супергигантская, то процесс повторяется, и создаются элементы вплоть до железа (26 протонов).
На этом месте все прерывается, поскольку на синтез железа тратится больше энергии, чем получается в процессе, так что звезда, принявшаяся за это дело, быстро погибает – обычно менее чем за день. Что происходит с ней после смерти, зависит от размера: либо она съеживается в постепенно остывающий «белый карлик», который в конечном счете, когда остынет, станет «черным карликом» (штука столь плотная, что кубический сантиметр ее вещества весит более трех тонн); либо становится нейтронной звездой, тем же карликом, но со столь мощным внутренним давлением, что вся материя внутри упаковывается так же плотно, как и в атомном ядре (кубический сантиметр весит порядка миллиарда тонн); либо превращается в черную дыру, то есть настолько тяжелую нейтронную звезду, что даже свет не в силах преодолеть ее тяготение (и определенно, вы не захотите баловаться даже с кубическим сантиметром такой фиговины).
Теперь нам ясно, откуда берутся элементы до железа: из синтеза в недрах звезд.
Но откуда взялись элементы более тяжелые?
Ну, мы перескочили через стадию несколькими абзацами выше: когда звезды умирают, иногда газ, обычно удерживаемый на периферии звезды энергией ее излучения, обнаруживает, что излучение сгинуло, а гравитация осталась, и тогда звезда претерпевает финальное, катастрофическое сжатие. Вся ее масса обрушивается внутрь, продуцируя такой рост температуры и давления, что протоны и электроны переплавляются в нейтроны.
А потом она взрывается.
На самом деле она взрывается с такой силой, что может помериться даже с Большим взрывом. Эти взрывы, именуемые суперновыми звездами, швыряют материю в пространство в виде настоящего шторма из элементарных частиц и на короткое время, около месяца, горят ярче тысячи обычных звезд.
В процессе возникают очень нестабильные ядра, распадающиеся на другие элементы, включая и те, что тяжелее железа. И это делает сверхновые единственным явлением во вселенной, способным изготовить такие штуки, по крайней мере до 1950 н. э., когда мы начали их синтезировать на Земле.
И теперь вы знаете, почему водород и гелий составляют подавляющую массу всей материи вселенной: нам требуются звезды, чтобы (неспешно) изготовить что-либо еще. Прочие элементы составляют около 0,04 % массы вселенной, и это означает, что, как и все остальные живые существа, состоящие в основном из углерода, они достаточно незначительны, чтобы быть отброшены как ошибка при округлении.
Если вы расстроились по этому поводу, то просто вспомните, откуда вы пришли: изумительные, грандиозные взрывы.
Что я могу сделать из элементов?
Технически: все.
И чтобы помочь вам начать, мы обеспечили вас инструкциями по изготовлению многих полезных химических веществ в приложении С, к которому вы будете часто обращаться, учитывая ваши нынешние обстоятельства. Мы также включили в описание каждого вещества химический контекст – то, что не обязательно знать, чтобы производить определенные вещи, но что может пригодиться вам или вашим потомкам в процессе создания химии как науки.
И снова мы бы хотели подчеркнуть, что некоторые из этих веществ опасны, и именно поэтому мы назвали приложение С «Полезные химикалии, как их изготавливать и как они могут определенно убить вас», а не «Полезные химикалии, как их изготавливать и как прекрасно втирать их себе в глаза без каких-либо неприятных последствий». Пожалуйста, либо обратитесь сейчас к приложению С, либо, отложив его на потом, переверните страницу и почитайте немного о крутой философии.
12
Главные школы философии, собранные в нескольких остроумных высказываниях о «пятерочках»
Потянуло солипсизмом или это только я?
B Философские основания вашей цивилизации мы оставляем всецело на ваше усмотрение, но наш исключительно поверхностный обзор нескольких школ философии, появившихся в истории человечества, может обеспечить вас неплохими стартовыми идеями. Разные философские направления можно комбинировать, расширять, разбавлять, усиливать и разбирать на части сотнями разных способов, так что развлекайтесь на полную катушку.
Сложная и часто наводящая экзистенциальный ужас работа философа требует встать лицом к лицу с неразрешимыми вопросами жизни и существования, и это может быть одновременно смущающим и подрывающим дух. Поскольку у вас и так хватает проблем, то мы решили не описывать философские направления в терминах поиска значения и смысла жизни (обычно всякие мудрецы именно это объявляют главной целью), а опишем все в терминах «пятерочек» (в смысле «дай пять, чувак!»), поскольку это и круто, и весело (табл. 18).
Таблица 18. Небольшое замечание: феномен, когда вы сталкиваетесь со словом и фразой (типа «пятерочки») раз за разом до тех пор, пока оно не теряет все значение, именуется «семантическим насыщением». Дай пятерочку!
13
Основы изобразительного искусства, включая некоторые стили, которые вы можете стырить
Используя наши инструкции, вы сможете рисовать любыми красками, которые сумеете сделать. Ну а краски, что окажутся вам недоступными, можно с легкостью дополнить пигментом воображения.
Смотрите, мы вовсе не хотели этим заниматься, мы были бы не против сказать: «Просто нарисуй несколько картиночек, ты разберешься, и все будет хорошо», но история показывает, что такой подход не работает. Вы же знаете, что если смотреть на рельсы, то они выглядят так, словно сходятся далеко на горизонте? Если знаете, то уже справляетесь лучше, чем большинство людей, живших на нашей планете в прошлом, поскольку до 1413 н. э. люди о подобной штуке не догадывались[209]. Именно по этой причине старые картины всегда кажутся неудачными: ни один человек на планете не знал, как рисовать в правильной перспективе.
И здесь вы, возможно, сказали: «О, я не уверен по этому поводу, может быть, древние египтяне просто предпочитали стиль без перспективы, который сами придумали – где размер фигур на изображении зависит от их социальной и духовной значимости, а не от того, где они находятся, – и именно потому никогда не использовали правильную перспективу». И это могло бы послужить аргументом, если бы не тот исторический факт, что, едва в каком-то месте узнавали о перспективе, все художники тут же становились ее рьяными поклонниками.
Вот «Тайная вечеря» Леонардо да Винчи, одна из знаменитейших картин во всем мире, нарисована в 1495 н. э., через восемьдесят лет после того, как европейцы разобрались, что такое перспектива (рис. 50).
Рис. 50. «Тайная вечеря». Арка внизу – дверной проход, добавленный позже, после того как некие люди решили, что для них в натуре важно, чтобы было удобно входить и выходить через бесценное произведение искусства
Посмотрите на потолок, посмотрите на квадраты на стенах и на окна на заднем плане. Эта картина в лучшем случае на одну треть состоит из «Я предан религии настолько, что типа возьму и нарисую моих любимых героев из Библии в тот момент, когда они ужинают», а на две трети из «Братан, моя точка схождения выбрана реально четко, серьезно, проверь прямоугольники моих стен, и ты даже не вкуриваешь, как все это круто!».
Вот шедевр Рафаэля «Школа в Афинах», нарисован в 1509 н. э. (рис. 51).
Рис. 51. «Школа в Афинах». Нарисована на стене в Италии
Что вы заметили сначала, фигуры или покрытый плитками пол, серию арок наверху, ступени… или, может быть, чувака, который пишет что-то на реальном кубе (прямо на переднем плане)? И все это проработано в намеренной, прямо тычущейся в лицо наблюдателю перспективе.
Когда современные люди впервые изобрели трассировку лучей, они создавали тысячи, если не миллионы изображений отражающих хромированных сфер, висящих над плиткой в виде шахматной доски, просто чтобы продемонстрировать, как роскошно трассировка лучей может показать все эти отражения. Когда изобрели фильтр «блик» в «Фотошопе», нам всем пришлось пережить эпоху, когда этот фильтр добавляли ко всему, поскольку художники были чрезвычайно воодушевлены новым инструментом, который они только что освоили.
Рис. 52. Неподписанная картина с мельницей, нарисована в Китае около 1100 н. э.
С изобретением перспективы все обстояло точно так же, и поскольку оно совпало с распространением Ренессанса по Европе, то некоторые из величайших картин той эпохи оказались эквивалентом трассировки лучей и фильтра «блик» для XV века.
Конечно, художники прежних эпох знали, что предметы становятся тем меньше, чем дальше они находятся, но за этим не стояло никакой математической теории, так что приходилось гадать, ну а этот метод не всегда давал хорошие результаты. Некоторые художники подбирались к перспективе очень близко, например, в Китае XII века н. э. (рис. 52), где форма рисования, ныне именуемая «косой перспективой», позволяла создать иллюстрации, которые не соотносились ни с одним видом, наблюдаемым вами в реальной жизни, но по меньшей мере давали примерно ощутить расположение объектов в трехмерном пространстве.
Перспектива возникла на картинах после того, как были открыты точки схождения.
Уходящие к горизонту линии рельсов, которые вы воображали ранее, очевидным образом сходятся в точке на горизонте и в ней же исчезают. Если вы расположите все фигуры на картине с учетом такой точки, то есть проведете воображаемые линии через стены, здания, кубы и все прочее, чтобы они сходились в одной точке, то вы сможете нарисовать убедительное изображение мира, словно вы смотрите на него через окно (рис. 53).
Рис. 53. Версия «Тайной вечери», по которой видно, как располагаются объекты с точки зрения перспективы
Это перспектива с одной точкой схождения, где вертикальные линии параллельны, а объекты мы наблюдаем спереди. Но можно усложнить изображение, поворачивая объекты так, чтобы их передняя сторона оказалась под углом от вас. Вертикальные линии останутся параллельными, но теперь для каждой лицевой поверхности имеется своя точка схождения, и в результате мы получаем угловую перспективу (рис. 54).
Рис. 54. Угловая перспектива
И в конце концов, трехточечная перспектива добавляет третью точку схождения над (или под) объектом (рис. 55). Вертикальные линии более не параллельны, а дружно устремляются к их собственной точке схождения.
Многомерную перспективу мы оставляем на усмотрение читателя.
Рис. 55. Перспектива с тремя точками
Эта техника вовсе не идеальна.
Технически говоря, любое изображение с учетом перспективы выглядит точным только при взгляде с определенного направления, откуда взятые точки схождения будут иметь смысл. Но человеческие мозги хороши в том, что касается незаметной корректировки многих вещей, не имеющих смысла: они автоматически превращают серию быстро сменяющих друг друга образов в движение (в флипбуках, которые вы можете с легкостью изобрести, и в движущихся картинках, для чего понадобится немного больше работы), они автоматически превращают тот факт, что звук достигает наших ушей с небольшой разницей во времени, в четкое понимание того, откуда пришел этот звук, и они автоматически делают любой рисунок с перспективой убедительным, даже когда вы смотрите на него совсем не под правильным углом.
Так что вот вам основы перспективы, и знакомство только с ними позволяет вам создавать более убедительные и реалистические образы мира вокруг вас. Но реализм – не единственная цель изобразительного искусства, и этот факт подчеркнуло изобретение фотографии. И как только художник понимает, как выбраться за пределы реализма, тут же расцветают другие стили, и для них нет реально никаких ограничений.
Ниже мы даем вам несколько образцов нескольких стилей изобразительного искусства (рис. 56), чтобы с их помощью вы могли воспламенить воображение художников вашей цивилизации. При некоторой доле удачи они перепрыгнут то, что мы уже создали, и создадут новые образцы живописи таких разновидностей, о каких мы и не мечтали.
Так что удачи!
Рис. 56. Изобразительное искусство
Экскурс в сторону: Где можно добыть краски?
Черный пигмент можно получить из угля или каменного угля – добавьте его к воде или маслу, и у вас получится краска, но вот с другими цветами дело обстоит чуть сложнее. Размалывание всяческих минералов было источником пигментов еще около 400 тыс. лет до н. э.: просто соберите камни того цвета, который вам нравится, разотрите в порошок, промойте, чтобы удалить растворимые в воде частицы, высушите, и можно рисовать. Другие краски можно получить из биологических ресурсов, для этой цели использовали насекомых, моллюсков и даже высушенные фекалии.
На этом пути легко зайти слишком далеко.
Например, оттенок желтого, именуемый «индийским желтым», некогда получали, кормя коров только листьями манго до тех пор, пока от нарушений в обмене веществ моча животных не становилась ярко-желтой. Любимый цвет Европы XVII века н. э., называемый мумие-коричневый, добывали, размалывая древние мумии (кошачьи и, да, человеческие тоже), чтобы рисовать тем, что получится.
Яркие оттенки синего и пурпурного исторически было труднее всего найти.
До 1704 н. э. один из наиболее ярких вариантов синего, ультрамариновый, можно было изготовить только из очень редкого минерала под названием «ляпис-лазурь»[210]. Появление на картине ультрамаринового неба было в те времена статусным знаком, признаком того, что вы можете позволить себе размалывать драгоценный камень в пыль.
Пурпур же ассоциировался с королевской властью, и частью по той причине, что этот пигмент тоже был чрезвычайно дорогим: в некоторые периоды времени он ценился на вес серебра. Лучший пурпур добывали, извлекая мускус из небольших (6–9 см в длину) улиток, обитающих в Средиземном море (сами улитки использовали это вещество, чтобы обездвижить жертву). Извлечь мускус стоило большого труда: нужно было либо спровоцировать двух улиток на взаимную атаку (и затем «подоить» их), либо буквально измельчить улиток. В любом случае требовалось 12 тыс. улиток, чтобы произвести около 1 г красителя.
Если вам интересно, то эти улитки эволюционировали около 3,6 млн лет назад, отсюда известное высказывание путешественников во времени: «Если вокруг есть другие люди, то всегда есть и шанс добыть немного очень, очень дорогого пурпура где-нибудь в Средиземноморье».
14
Исцеляем: медицина и как ее изобрести
Чтобы заново изобрести медицину в прошлом, вам потребуется… хотя бы несколько пациентов.
Гиппократ был человеком, который ввел в оборот две главнейшие идеи западной медицины. Произошло это около 400 до н. э., и одна идея оказалась предельно полезной, а другая – невероятно вредной.
Предельно полезной стала клятва Гиппократа, ее до сих пор используют многие врачи, которые по неким причинам ощущают потребность публично заявить, что они не будут намеренно убивать пациентов. Вредной оказалась теория «телесных жидкостей».
Эта теория сводит причины всех болезней, существующих у всех форм жизни, к нарушению баланса одной из четырех «телесных жидкостей» внутри тела: крови, флегмы, черной желчи и желтой желчи. И пусть это было продвижением вперед (спорно) по сравнению с более ранними медицинскими гипотезами (они заявляли, что болезни – божественное наказание, наложенное злобными и мстительными небожителями, так что если вы захворали, то, может быть, не стоит гневить богов), телесные жидкости не имели связи с тем, что реально происходит внутри человеческого тела, и поэтому назначенное по данной теории лечение могло помочь только случайно.
Тем не менее врачи применяли гипотезу Гиппократа до 1858 н. э., когда были открыты клетки и люди поняли, что, вероятно, не все болезни можно вылечить кровопусканием, искусственной рвотой и массажем.
Чтобы не осталось сомнений: больше 2000 лет доктора в западной цивилизации подходили к пациентам, вооружившись неправильной, не способной помочь идеей дисбаланса телесных жидкостей. Это куда больше, чем было отведено практически всем цивилизациям, в частности греческой, к которой и принадлежал Гиппократ. Медицина продвинулась гораздо больше за два столетия, прошедших после того, как теория телесных жидкостей была отброшена, чем за все время с момента ее появления.
Если вы не хотите, чтобы люди вашей цивилизации умирали без нужды (поскольку вы достойное человеческое существо и поскольку наверняка считаете, что раннее завершение жизни посредством болезни объективно является неоптимальным концом жизни), то вы быстро захотите ввести в дело основы современной медицины[211].
Само собой, не только западная цивилизация имела проблемы, развивая медицину. Табу против вскрытия человеческого тела существовало во многих культурах в разные времена, и пусть его вводили по понятным причинам (выглядит странным, если некто разрезает труп и начинает копаться внутри), это табу везде и всегда задерживало развитие науки и практики исцеления.
Если вы хотите узнать, как лечить людей, вам понадобится выяснить, как работают тела этих людей, и вскрытие животных, за которым следуют выводы по аналогии, поможет только на раннем этапе. На вопросы вроде: «Откуда берется пот?», «Что движется по артериям, кровь, или воздух, или что-то еще?», «Находится ли матка на одном месте или она подобна отдельному животному, обитающему внутри женщины и двигающемуся туда, куда ей хочется?»[212] – получалось ответить лучше, как учит нас история, если вскрывать тела.
К счастью, у вас есть возможность заглянуть в приложение I, где на отдельном рисунке человеческого тела показаны главные черты нашей анатомии, расположение, размер, форма и роль каждого из главных внутренних органов. Даже эта сравнительно простая информация продвинет медицину в вашей цивилизации на тысячи лет.
Дальше лежат базовые медицинские знания, которые вы можете использовать в любой период времени либо для себя, либо для других людей. Если бы у вас была другая возможность, то мы бы сказали: «Да, конечно, отправляйтесь к доктору, вместо того чтобы пользоваться при лечении руководством по починке машины времени», но этой возможности нет, так что, может быть, вам стоит прочитать внимательно расположенное ниже.
Микробная теория заболеваний
Плохие вещи случаются, когда внутренности вашего тела колонизируют чуждые ему микроорганизмы, и это столь отвратительно, что профессионалы медицины, говоря об этом явлении, используют термин «инфекция». Микроорганизмы могут принадлежать к одной из нескольких форм, но больше всего вам стоит беспокоиться о бактериях (крошечных животных) и вирусах (крошечных кусочках паразитической ДНК, завернутых в протеин, которые захватывают клетки, перепрограммируя их на производство новых вирусов и эксплуатируя, пока те не взорвутся)[213].
Мы можем именовать бактерии и вирусы «микробами», отсюда и «микробная теория».
Если вы на Земле и вокруг кипит жизнь, то контакта с бактериями избежать невозможно: они были одними из первых, кто эволюционировал на нашей веселой планете. Грамм почвы в наше время обычно содержит около 40 млн бактериальных клеток, и если по этому поводу вы чувствуете беспокойство, то и следующая фраза вам не понравится: бактериальные клетки превосходят человеческие на (и в) вашем теле в пропорции 10 к 1[214]. Но не все бактерии вредоносны, и некоторые требуются нам, чтобы выжить: бактерии в кишечнике не только делают возможным переваривание ряда продуктов (включая растительные волокна) и помогают тренировать иммунную систему, но и эволюционировали они специальным образом, чтобы жить внутри людей.
Так что некоторым образом вы застряли в прошлом не в одиночестве: компанию вам составляет ваша кишечная флора.
Столкновения с вирусами избежать несколько легче, но достаточно контакта с зараженным ими носителем (человеком или животным) или с поверхностью, на которой они находятся, и все, вы сами заражены. Мы обычно подхватываем их через кашель, чихание, касание или другие, более интимные формы контакта (например, секс).
Внимание: вам должно быть 18 лет, чтобы вы имели право на знакомство с предыдущим предложением!
От вирусов можно защититься, если ввести себе в тело мертвую или ослабленную культуру разных вирусов до того, как покажет себя более смертоносная их форма. Процедура эта именуется вакцинацией, но ее довольно трудно исполнить, не имея развитой медицинской службы. Тем не менее вы можете вакцинировать себя по меньшей мере против одного смертельного вируса – оспы, и это столь же легко, как подоить корову.
Коровы болеют коровьей оспой, и она проявляет себя как наполненные гноем фурункулы на вымени. Эта болезнь похожа на человеческую оспу, и она может передаваться людям, но она вовсе не столь смертельна для носителей.
В 1768 н. э. наконец кто-то заметил, что люди, доящие коров, намного реже умирают во время эпидемий оспы. Несколькими годами позже мы открыли, что если взять жидкость из гнойника на теле и впрыснуть ее человеку, то его иммунная система, познакомившись с коровьей оспой, позже сумеет с куда большим успехом сражаться со схожими инфекциями, включая оспу[215].
Преимущество, которое дает вам вакцинация, может с легкостью стать тем расстоянием, что лежит между жизнью и смертью, или, если определить более точно: «пережить оспу так, словно это простуда» и «умереть от оспы в муках за несколько недель или даже дней».
Наиболее эффективный способ предотвратить бактериальное заражение сводится к регулярному мытью – особенно рук – с мылом (см. раздел 10.8.1). Вы наверняка захотите обеззаразить питьевую воду, тут вам на помощь придут кипячение и фильтры из древесного угля (см. раздел 10.1.1). Освойте эти две технологии как можно скорее, и вы достигнете очень и очень многого.
Если вы уже заразились, то нечто столь простое, как восстановительное питье (смотрите Экскурс в сторону ниже), позволит вам избежать смерти от обезвоживания. Она вполне реальна в случае многих болезней, включая тиф, холеру и инфекции, вызванные кишечной палочкой. Кроме того, вы самостоятельно можете лечить инфекции с помощью антибиотиков (пенициллин описан в разделе 10.3.1)[216]. Ваше тело также будет сражаться с болезнями и само: высокая температура в конечном счете продуцируется организмом для того, чтобы вирусы не могли выжить внутри.
Как оценить лекарства
Само собой, что, ощутив симптомы недомогания, вы можете съесть найденную вами странную ягоду и выздороветь. Или можете прибыть в такое время, где уже существует медицина, пусть, на ваш взгляд, она и выглядит обрывочной и странной.
Как можно понять, работает ли лекарство на самом деле?
Чтобы подойти к этому вопросу научно (после того как вы убедились, что снадобье не вредно, используя универсальный тест из раздела 6 или проверив его на животных, если вам так хочется), нужно использовать двойное контрольное испытание. Чтобы провести его, вы берете большую группу людей, настолько разных, насколько это возможно, чтобы все различия между индивидуумами не имели значения.
Половине вы даете ваше новое лекарство, а половине – плацебо[217] (если эта болезнь не угрожает жизни, само собой) или лучшее из того, что уже доказало свою действенность (если такая штука у вас есть, и в любом случае не стоит убивать людей ради науки). Главная фишка в том, чтобы ни пациенты, ни врач не знали, кому что именно назначено. Затем, после того как вы увидите, в какой из групп выздоровление идет лучше, вы проверяете записи и видите, что именно они получили, и на основании этого определяете, насколько эффективно новое лекарство.
Держа в неведении и пациентов, и врача, вы не даете им сознательно или бессознательно повлиять на результаты.
Помните: всегда есть эффект плацебо и выражается он в том, что любой человек, получивший лекарство, сообщает, что чувствует себя лучше, даже если ему дали «пустышку». Двойное контрольное испытание позволяет ослабить воздействие этого эффекта: когда пациенты знают, что есть возможность получить плацебо, а не реальное лекарство, они испытывают в нем больше сомнений.
В конечном счете, хотя вы, по всей вероятности, вынуждены будете начать с пустыми руками, есть несколько хворей, которые можно одолеть, используя только воду. Диарею, высокую температуру, засорение желудка и слабо выраженные инфекции мочевой системы есть шанс победить, если пить много воды (а жертвы диареи также получат пользу от восстанавливающего питья, описанного в соответствующем Экскурсе в сторону).
Экскурс в сторону: Нормальные для человека показатели
Пульс: приложите пальцы к запястью (или прослушайте грудь с помощью стетоскопа, раздел 10.3.2) и подсчитайте количество ударов в минуту (раздел 4). Диапазон от 60 до 90 считается нормальным для взрослых, 60–100 для детей и 100–140 для младенцев. Слабый, быстрый пульс может говорить о состоянии шока, а нерегулярный или медленный – о сердечных проблемах.
Температура: нормальная температура тела варьируется от 36,5 до 37,4 °C, до 39 считается высокой температурой, а выше 39 – опасно высокой температурой, и с ней нужно справляться немедленно, пытаясь охладить пациента.
Дыхание: частота дыхательных движений в минуту у взрослого должно находиться в диапазоне от 12 до 18, у ребенка – от 20 до 30, у младенца – от 30 до 40.
Потребление жидкости: взрослым требуется около 2 л жидкости в день, и с мочой должно выходить около 1,4 л, хотя эта величина может варьироваться от 1 до 2,6 л без причин для тревоги. Вам не нужно измерять, сколько вы пьете: в большинстве случаев ваша собственная жажда скажет вам, пьете вы достаточно или нет.
Растяжение мышц или связок необходимо лечить холодной водой в тот день, когда возникло повреждение, и горячей – в последующие дни. Погружение в холодную воду помогает уменьшить негативные последствия и боль в случае небольших ожогов и должно также использоваться в случаях теплового удара[218], когда приоритетом должно стать как можно более быстрое охлаждение жертвы, иначе последствия могут быть фатальными. Если у жертвы опас но высокая температура (выше 39 °C), то либо поместите человека в прохладную (не холодную) воду, либо обливайте такой водой, пока температура не упадет ниже 38 °C. Боль в горле или воспаление миндалевидных желез можно устранить полосканием с помощью теплой морской воды, а если что-то попало вам в глаз (грязь или даже кислота), то промывание холодной водой на протяжении получаса поможет удалить что угодно.
Читать бесплатно другие книги:
