Дмитрий Побединский - Чердак. Только физика, только хардкор!

9 сентября 2014 года корпорация Apple презентовала новое устройство. Это часы, которые обладают просто миллиардом функций: они могут измерять пульс, количество пройденных шагов, совершать звонки, оплачивать покупки и многое-многое другое. В основе этих функций лежат просто фантастические технологии и уникальные сенсоры, о которых и пойдет речь.

И первое – это измерение пульса. На самом-то деле пульсометр есть во всех смартфонах. Для этого используется встроенная вспышка, которая просвечивает палец, и камера, которая улавливает малейшее изменение яркости отраженного света, связанное с пульсацией крови в сосудах. Но в представленных часах все немного по-другому. В них используется принцип оксиметрии, который давно применяется во всех медицинских учреждениях. На внутренней поверхности часов располагаются светодиоды, которые излучают в ближнем инфракрасном диапазоне и в очень узком диапазоне видимого света. Инфракрасное излучение человек не видит (однако его может увидеть, например, фотокамера, если мы направим на нее пульт от телевизора).

Принцип действия в точности такой же: фотоэлемент улавливает пульсации отраженного света и рассчитывает пульс. Ну а зачем нужны светодиоды двух типов? Дело в том, что в крови свет отражает гемоглобин, который переносит кислород. Гемоглобин может брать на борт 4 молекулы кислорода или вообще обходиться без него. И в случае с кислородом он отражает больше видимого излучения, меньше инфракрасного. Благодаря двум светодиодам мы можем узнать, какого гемоглобина содержится больше, и тем самым рассчитать процентное содержание кислорода в крови. Так что действительно эти часы поумнее обычных.

Что же еще? С помощью Apple Watch можно оплачивать покупки простым прикосновением. Это уникальная технология, которая используется в том числе и в домофонах, и в карточках метро. Если разобрать карточку метро, то внутри вы можете обнаружить маленький-маленький чип, окруженный большой спиральной антенной. И эта антенна принимает не только сигнал, но и энергию для того, чтобы этот чип работал. В любом устройстве, которое считывает информацию с карточки, есть похожая спираль, внутри которой протекает переменный электрический ток. Он создает вокруг себя переменное магнитное поле.

И под действием этого магнитного поля электроны в карточке тоже начинают двигаться, тем самым создавая электрический ток, необходимый для питания устройства. Это не что иное, как электромагнитная индукция. В смартфонах эта технология называется NFC, и благодаря ей можно узнать, например, количество поездок, просто приложив карточку. Но это пока работает только на «Андроиде».

Также с помощью Apple Watch можно измерять количество пройденных шагов, благодаря встроенному акселерометру. Вообразите, что у вас в руке пружинка с грузиком. Когда вы идете, грузик совершает небольшие движения в такт вашим шагам. В точности такая же штука есть в любом смартфоне. Но самое интересное – то, как это движение преобразуется в полезные электрические сигналы. Это можно сделать двумя способами. Первый способ: прикрепить к грузу конденсатор – две пластины с заряженными противоположными знаками. Между ними возникает электрическое поле. И при изменении расстояния напряжение между пластинами меняется. Это производит к изменению электрического тока, которое считывает процессор, и таким образом он распознает шаги. Второй способ – это использовать пьезоэффект. Мы можем присоединить к нашему грузу диэлектрик с асимметричной кристаллической решеткой. Тогда при его сжатии или растяжении с одной стороны будут выпирать положительные заряды, а с другой стороны – отрицательные. Это приведет к возникновению напряжения между сторонами диэлектрика, которое сможет обрабатывать процессор и отсчитывать каждый шаг.

Конечно же, в Apple Watch еще море технологий, о которых можно долго рассказывать. Но самое главное, конечно, – эти часы показывают время.

Киноэпопея «Звездные войны» существует уже 39 лет. И за семь фильмов, это 15 с половиной часов суммарного времени, нигде, никем не сказано, как работают эти гребаные джедайские мечи! Не, ну конечно, в интернете полно домыслов и предположений, мол, божественная сила, фокусирующий энергию кристалл в рукоятке, энергетические поля, направляемые неведомой силой, и прочие… сказочки.