Может, дело в витражных окнах. Может, в усталости после долгого перелёта. А может, в полуторавековом маятнике, который кажется слишком незначительным, чтобы занимать подобное место. Однако чувства охватывают такие, будто впервые входишь в собор Святого Петра или бросаешь взгляд вглубь Гранд-Каньона. В конце концов, есть и более эффектные способы ясно ощутить, что ты стоишь на поверхности необъятного размера глыбы, которая, вращаясь, летит сквозь космическую пустоту, чем наблюдать неопровержимое доказательство того, что эта глыба и в самом деле вращается.
Я нахожусь в Музее искусств и ремёсел, основанном в 1794 году, одном из старейших научных и технологических музеев мира. Бывшая церковь, расположенная в центре Третьего округа Парижа, огромна и при этом скромна. В её внутреннем дворике посетителей приветствует небольшая копия статуи Свободы. Здесь вы встретите самых важных предшественников современного компьютера, от суммирующей машины Паскаля (первого автоматического калькулятора) и до ткацкого станка Жаккарда (который вдохновил Чарльза Бэббиджа на создание его аналитической машины). Здесь же располагается маятник Фуко.
Жан Бернар Леон Фуко – не путайте с Фуко-философом, Мишелем, – построил его, чтобы доказать, что Земля вращается вокруг своей оси. В 1851 году он подвесил на проволоке к потолку Парижской обсерватории шар, дабы показать, что свободно свисающий маятник в течение дня будет медленно менять своё направление, тем самым демонстрируя то, что мы сейчас называем эффектом Кориолиса. Тело, движущееся во вращающейся системе, подвергается воздействию силы, перпендикулярной направлению его движения и осям вращения; в северном полушарии Земли эта сила отклоняет движущиеся объекты вправо, приводя к эффекту Кориолиса. Эксперимент Фуко привлёк внимание Наполеона III, который попросил повторить опыт, но уже с бо́льшим маятником, в парижском Пантеоне. Поэтому Фуко соорудил маятник с проволокой длиной шестьдесят семь метров, и он очень впечатлил императора (и публику; маятник Фуко – один из самых любимых экспонатов в научных музеях по всему свету). Тот самый шар, который Фуко демонстрировал Наполеону III, висит теперь в парижском Музее искусств и ремёсел.
Для своего следующего эксперимента Фуко использовал гироскоп, вращающийся вокруг вертикальной оси и сохраняющий своё положение, чтобы более точно продемонстрировать тот же самый эффект. По сути, он не сильно отличается от гироскопа, расположенного в вашем iPhone: он тоже опирается на эффект Кориолиса, благодаря чему экран iPhone всегда принимает нужное положение. Однако сегодня он принял форму МЭМС – микроэлектромеханической системы, – вмонтированной в крохотный и на самом деле красивый чип. Миниатюрное строение МЭМС напоминает чертежи футуристических симметричных храмов из научной фантастики.
Гироскоп в вашем телефоне представляет собой вибрационный гироскоп (ВГ). Это такое устройство, которое для определения скорости, с которой поворачивается объект, использует – как вы догадались – вибрационную структуру. Вот как оно работает: вибрирующий объект обычно продолжает вибрировать в той же плоскости, даже если его опора поворачивается. Поэтому эффект Кориолиса – тот самый, из-за которого маятник Фуко в Париже сдвигается вправо, – заставляет объект прилагать силу к его опоре. Вычисляя эту силу, датчик может определить скорость вращения. Сегодня приборы, способные сделать это, имеют размеры с ноготь большого пальца. Вибрационные гироскопы теперь повсюду; помимо iPhone, они есть в автомобилях и игровых приставках. МЭМС уже десятилетиями используется в автомобилях: вместе с датчиками ускорения она помогает определить, когда нужно выпустить подушки безопасности.
Гироскоп представляет собой ряд датчиков внутри вашего телефона, которые снабжают его информацией о том, как устройство перемещается в пространстве и как ему стоит реагировать на окружающие условия. Эти датчики как раз и отвечают за едва уловимое и вместе с тем очень важное волшебство: то, как телефон определяет, что ему делать, когда вы прикладываете его к уху, переворачиваете горизонтально или заходите с ним в тёмную комнату.
Чтобы понять, каким образом iPhone определяет своё место в нашей Вселенной – особенно по отношению к вам, пользователю, – следует провести небольшой ликбез и пробежаться по важнейшим датчикам и двум чипам, определяющим местоположение.