В 1939 г. по адресу Бродвей, 195, на углу манхэттенской Фултон-стрит, в витрине головного офиса корпорации AT&T поместили инсталляцию в стиле ар-деко. Это были часы, но непростые. Они считались самыми точными общественными часами в мире. Каждый день, особенно между полуднем и двумя часами дня[30], сотни пешеходов совершали паломничество к этой витрине и держали наготове палец на заводной головке в ожидании, когда секундная стрелка достигнет верха, чтобы установить точное время на своих часах. Только охотникам за временем было невдомек, что эти часы обязаны своим существованием одному малоизвестному ученому, который нашел замену пружинам Бенджамина Хантсмена. Тиканье механизма за почти метровым циферблатом обеспечивалось кусочком кварца особого свойства. И командовал этим кварцевым кристаллом ученый по имени Уоррен Мэррисон.

В начале XX в. Уоррен Мэррисон, умный и спокойный канадский парень, казался чужаком, пришельцем из другого времени. И он потратил всю жизнь на то, чтобы это исправить. Он родился в Инверари[31], Онтарио, и первым достижением в его жизни был побег с отцовской пасеки, поскольку амбиции юного Мэррисона простирались куда дальше пчеловодства. Живя в этом отсталом городишке, Уоррен мечтал об электричестве и усердно учился в школе, чтобы попасть в Америку и исполнить свою мечту о будущем. И он своего добился.

В 1921 г., вскоре после женитьбы, Уоррен переехал в Нью-Йорк и начал работать в инженерном отделе компании Western Electric, впоследствии переименованном в Лаборатории Белла (Bell Laboratories, Bell Labs). Лаборатории представляли собой исследовательское подразделение телефонной компании American Telephone and Telegraph (или AT&T). За несколько лет до прихода Мэррисона AT&T поглотила Bell Labs, ранее принадлежавшие Western Electric. Лаборатории располагались по адресу Вест-стрит, 463, на углу Бетьюн-стрит, а само тринадцатиэтажное здание стоит там до сих пор. Надземная железная дорога, эстакада которой в наши дни превратилась в парк Хай-Лайн, пронзала строение насквозь на уровне третьего этажа, отчего то периодически тряслось. Этот бетонный небоскреб Bell Labs не отличался особой красотой, но, к счастью, простора для воображения там хватало.

В стенах этого здания бурлила активная деятельность «рабочих пчел» – ученых в костюмах и галстуках вроде Мэррисона. Полы из клена, голые стены, огромное количество окон, отчего помещения заливал дневной свет, позволявший экономить на электрическом освещении. Уоррен Мэррисон трудился на седьмом этаже, и его рабочий стол был завален специальными инструментами и научными приборами с выставленными напоказ проводами и электроникой. Ученым полагалось отрабатывать пять с половиной дней в неделю, однако исследования редко подчиняются расписанию.

Когда семья Мэррисонов увеличилась, они к концу 1920-х гг. переехали в Мейплвуд, штат Нью-Джерси. Бывало, Мэррисон, добавляя мед в свой чай, рассказывал двум дочерям о жужжании пчел на ферме, на которой вырос. Улыбчивый Мэррисон при относительно небольшом росте 5 футов и 10 дюймов (около 1,77 м) отличался раскатистым голосом. Часто, не замечая мощи своего голоса, он ставил младшую дочь в неловкое положение, когда объяснял ей задачки[32] в библиотеке. Его страсть к науке была такой же необузданной, как его голос.

В Bell Labs Мэррисон все время переключался с одного проекта на другой. То пытался привнести звук в кино, то изобретал способы посылать движущееся изображение по радиоволнам, чтобы создать телевидение. Днем и ночью он беспрестанно заполнял свои лабораторные журналы идеями о хитроумных электрических схемах, способных передавать электрический сигнал механическим деталям. Вскоре Мэррисона увлекла идея применения кварца в часах.

Одна из первых радиостанций, WEAF, принадлежала Bell Labs, и на самом деле на идею кварцевых часов натолкнуло радио. Станции вещают на определенных частотах, которые обозначаются числами на шкале приемника. Установить, насколько верно задана частота, было непросто, хотя и необходимо, иначе могли возникнуть помехи в эфире соседних радиостанций. Целью проекта Мэррисона в 1924 г. было создание прибора, издающего сигналы с точной и стабильной частотой, которая служила бы в качестве стандартной. Мэррисон взял крупный кристалл кварца, отпилил кусочек и поместил в свой электронный прибор. Кварц – невзрачный минерал с необычайным секретом: под воздействием электрического сигнала он вибрирует. Этот кварцевый кристалл колебался с определенной частотой, которая и стала эталоном для сигналов радиостанций. Генератор частот Мэррисона служил путеводной звездой для тех, кто потерялся в море радиоволн.

После успешного внедрения стандартов частоты для радиопередатчиков Мэррисон придумал еще одно новшество. Вместо того чтобы использовать колебания кристалла для подачи четкого радиосигнала, он заставлял кристалл колебаться с определенной частотой и отмерял время, подсчитывая количество колебаний. Такой способ подсчета и стал «линейкой»[33] для времени. С этой мыслью Мэррисон заставил колебаться природный кварц. Придав кристаллу форму бублика, он сумел добиться колебательных движений вверх-вниз, как у мембраны барабана. Такой кварц колебался сто тысяч раз в секунду, и эти колебания подсчитывались для измерения времени. Это было возможно благодаря малоизвестному свойству кварца. Его «танец с электричеством» вызван странным феноменом – пьезоэлектричеством.

Пьезоэлектричество открыли Пьер и Жак Кюри в 1880 г., в Париже. Молодые, чуть за двадцать, они стремились сделать себе имя в чрезвычайно популярной сфере научных исследований – минералогии. В то время многие другие ученые выкапывали из земли камни, изучали их и классифицировали по цвету, прозрачности и количеству граней. Братья Кюри не хотели останавливаться на этом и изучали свойства камней в разных условиях. Пьера завораживала симметрия геометрических форм, особенно в минералах. Кварц не имеет простой симметрии других кристаллов – например, алмазов или соли. Грани на одной стороне кристалла кварца не соответствовали аналогичным граням на другой стороне. То есть структура атомов в кристалле не имела зеркальной симметрии, следовательно, могли проявиться такие физические свойства, которые обычно гасились такой симметрией. Зная об этом, они сделали то, что пробовал мало кто из минералогов: сжали кристалл, чтобы посмотреть, что произойдет. После нескольких поворотов ручки губки тисков сжались, и Пьер с Жаком обнаружили нечто странное. Удивительным образом на гранях кристалла вдруг появился небольшой электрический заряд. Братья Кюри обнаружили, что кварц является пьезоэлектриком.

Спустя несколько десятилетий Мэррисон вернулся к необычным свойствам кварца; он придал маленькому кристаллу форму бублика и подверг действию переменного тока. От этого кристалл завибрировал. Его колебания можно было сосчитать и использовать для измерения времени. Но, точно так же, как и желе в вазочке, заставить кварц вибрировать с нужной частотой было непросто.

К 1927 г. Мэррисону пришлось изучить все свойства кварца. Результаты пригодились на следующей стадии работы – при создании электрических сигналов, которыми от кварца можно было добиться стабильных колебаний. Вибрации окружали Мэррисона всю жизнь – в дрожании стен от проходивших поездов, в окружавшем его в юности жужжании пчел, даже в собственном звучном голосе; и он приручил вибрации в кристаллах, чтобы с их помощью измерять время. К концу 1927 г. Мэррисону удалось создать кварцевые часы. В них использовалось кварцевое кольцо толщиной в один дюйм (2,5 см) и диаметром в несколько дюймов. Часы произвели фурор, и теперь жители Нью-Йорка могли узнать точное время, набрав номер ME7–1212[34]. Спустя примерно десятилетие желающие взглянуть на часы плотными рядами шли, почти не обращая внимания друг на друга, к витрине на углу Фултон-стрит, что на Манхэттене.