«В музыке народные мотивы давно уже считаются признанными источниками замечательных произведений. Все с наслаждением слушают, например, «Камаринского» Глинки. А вот мы, люди техники, еще не осознали возможности черпать материал из народной копилки, куда веками складываются образцы мастерской выдумки, смекалки. О гиперболоиде я думал давно, шла какая-то глубинная, немного подсознательная работа. Но все как-то вплотную к нему не приступал. И вот однажды прихожу раньше обычного в свой кабинет и вижу: моя ивовая корзинка для бумаг перевернута вверх дном, а на ней стоит довольно тяжелый горшок с фикусом. И так, знаете, ясно встала передо мной будущая конструкция башни. Уж очень выразительно на этой корзинке было показано образование кривой поверхности из прямых прутков.
— Маша, — говорю домработнице, — ты пока пыль с этажерки сотрешь, не провалишь корзинку?
— С чего бы ей провалиться? — уверенно отвечает она. — Эта корзина и не такое выдержит.
Нам в Высшем техническом училище только на лекциях по аналитической геометрии рассказывали немного о гиперболоидах вращения. Конечно, для тренировки ума, но никак не для практического их использования. А, оказывается, эти самые гиперболоиды давно у нас в деревнях изготовляются! Занимаясь теорией расчета гиперболоидальных сетчатых башен, я часто вспоминал урок наглядного обучения, данный мне Машей. Еще, помню, во времена Нижегородской выставки, если кто скажет мне, бывало, что никогда такой водонапорной башни не видел, всегда направлял я в Кустарный отдел — плетеные корзины смотреть»{138}.
Описанный Шуховым случай из жизни вспомнился ему через много лет после сделанного им важнейшего научного открытия и явно отдает влиянием соцдействительности, когда в большом ходу были утверждения о том, что музыку создает народ, а композиторы ее просто берут и аранжируют, что искусство в большом долгу перед народом, а вместе с ним, добавим мы, и наука. Тем не менее определенное зерно истины в рассказе изобретателя есть и состоит в том, что «урок наглядного обучения» от мудрой тети Маши на самом деле лишь подтвердил давно зародившуюся у Владимира Григорьевича плодотворную идею ожившего из математических формул гиперболоида. И кто знает, быть может, еще в далеком пожидаевском детстве видел в руках крестьян Шухов плетеные корзины и уже тогда призадумался о причинах их поразительной устойчивости. Неисповедимы пути Господни…
Гиперболоид — красивое слово, но в то же время малопонятное обывателю. Быть может, и по этой причине оно попало на обложку фантастического романа Алексея Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» 1927 года, написанного лет через тридцать после изобретения Шухова, принесшего ему мировую известность. Никакого отношения гиперболоиды Шухова к гиперболоидам Гарина не имеют. Граф Толстой лишь использовал это слово, но и это говорит о многом. Значит, разговоров о таинственных гиперболоидах ходило тогда много, все о них слышали, но суть их усвоить мог далеко не каждый.
Слово «гиперболоид» происходит от гиперболы и на математическом языке означает буквально следующее: незамкнутая центральная поверхность второго порядка. Гиперболоиды в пересечении со всевозможными плоскостями дают конические сечения — будь то эллипс, либо гипербола и парабола. Гиперболоиды в конечном итоге всегда приближаются к конической поверхности, то есть к конусу. Различают однополостные и двуполостные (то есть в двух плоскостях) гиперболоиды.
Заслуга Шухова состоит в том, что он первым в мире облек сухую математическую теорию гиперболоидов в реальную конструкцию, открыв перед потомками огромные перспективы использования своих научных наработок в экономике, культуре, промышленности. К особенностям гиперболоида инженера Шухова стоит отнести то, что через любую точку поверхности сооружения проходят две пересекающиеся прямые, причем полностью принадлежащие этой поверхности. Параллельно этим прямым крепятся металлические балки, образуя сетку или решетку. Так можно создать любую сетчатую конструкцию и по объему, и по высоте. И притом она будет легче, прочнее и дешевле (главные шуховские критерии!), нежели из камня или кирпича. Ну а малая материалоемкость, что называется, налицо.
И главное — максимальная устойчивость к ветру, главной угрозе высотных сооружений.
Сам Владимир Григорьевич так описывал свое изобретение в момент его обнародования в середине 1890-х годов: «Сетчатая поверхность, образующая башню, состоит из прямых деревянных брусьев, брусков, железных труб или уголков, опирающихся на два кольца: одно вверху, другое внизу башни; в местах пересечения брусья, трубы и уголки скрепляются между собою. Составленная таким образом сетка образует гиперболоид вращения, по поверхности которого проходит ряд горизонтальных колец. Устроенная вышеописанным образом башня представляет собой прочную конструкцию, противодействующую внешним усилиям при значительно меньшей затрате материала. Главное применение такой конструкции предвидится для водонапорных башен и маяков»{139}.
Таким образом, даже сам изобретатель не предполагал того огромного масштаба, который обретут его идеи со временем. Не только водонапорные башни и маяки, но и линии электропередач, радиоантенны, пожарные вышки и даже корабельные башни, заменившие на военных судах привычные и низкие мачты. Первый вариант гиперболоидной башни Шухов спроектировал для завода Бари в Симоновой слободе, где относительно невысокое поначалу сооружение выполняло функции водонапорной башни. Сооружение башни относится к 1894 году. Опытный образец полностью оправдал ожидания инженера и остался лишь на фотографии. Контора Бари и ее хозяин готовились запустить изобретение своего главного инженера в массовое производство, не хватало лишь удобного повода, чтобы продемонстрировать все его преимущества широкому кругу будущих потребителей. И надо же случиться такой удаче — как раз в 1896 году Россия решила, что называется, «устроить пир на весь мир», а конкретно — устроить выставку.
Гиперболоидные башни Шухова принесли ему заслуженную популярность непосредственно после XVI Всероссийской промышленной и художественной выставки в Нижнем Новгороде, проходившей с 9 июня по 13 октября 1896 года. На всю Россию издавна славилась Нижегородская ярмарка. Когда она впервые появилась на волжских берегах, точно не установлено, но известно, что вскоре после покорения Казанского ханства в 1552 году близ Желтоводского Макарьева монастыря возник большой ярмарочный торг. С веками площадь ярмарки существенно увеличилась, а общий торговый оборот и число участников, в том числе и зарубежных, значительно выросли. К началу XIX века на территории ярмарки насчитывалось более трех с половиной тысяч лавок, балаганов и павильонов, в одном из которых даже давались театральные представления труппой князя Шаховского. Это, по сути, был всероссийский торгово-выставочный комплекс, в центре которого стоял каменный гостиный двор. Ярмарка возле Макарьева монастыря развивалась бы и дальше, если бы не опустошительный пожар в августе 1816 года, случившийся, к счастью, уже после окончания торговли.
Под предлогом того, что у Макарьева монастыря пространства для дальнейшего развития торговли было уже мало, Александр I одобрил перенесение ярмарки на новое место — на мыс Стрелка, образовавшийся при впадении Оки в Волгу. Поговаривали, что ради восстановления ярмарки царь даже отложил перестройку Зимнего дворца, направив все средства на строительные работы в Нижнем Новгороде. А денег требовалось немало, около шести миллионов рублей. Император отправил строить новую и современную ярмарку генерала Бетанкура, того, что в это время занимался постройкой московского Манежа. Бетанкуру предстояло воплотить в жизнь проект архитектурного плана Нижегородской ярмарки, разработанный еще в 1804 году самим Захаровым — автором здания Адмиралтейства. Новую ярмарку строили четыре года и открыли в 1822 году. Еще Александр Сергеевич Пушкин очень ярко выразил всю глубину противоречивой ярмарочной жизни: