Нобелевскую премию в нынешнем году не случайно дали за изобретение светодиодов, изменяющих наши отношения с солнцем: у света в XXI веке открываются особые перспективы
Сюдзи Накамура позирует с синим светодиодом своего изобретения. Его открытие, кстати, не сразу признали на родине: японская компания Nichia Chemical Industries сначала отказалась даже платить сотруднику Накамуре за изобретение, и ему пришлось обращаться в суд
Фото: Phil Klein/Files, Reuters
Нобелевскую премию по физике этого года назвали "абсолютно технологической" и прикладной — награда нашла трех японцев, придумавших синие светодиоды. Вроде бы речь идет просто о другом типе ламп: были лампы накаливания, а теперь вот LED-технологии и энергоэффективность. Но совсем не случайно постоянный секретарь Королевской шведской академии наук Стаффан Нормарк, награждая Акасаки, Амано и Накамуру, восторженно заявил: "Светодиодная лампа осветит весь XXI век". Сегодня все больше исследователей сходятся во мнении, что неуловимый свет оказывает на нас влияние куда серьезней, чем мы привыкли думать, а изменение его качества и интенсивности вызывает такое же изменение качества и интенсивности человеческой жизни.
Как это часто бывает, как раз накануне изобретения светодиодных ламп, в 90-е годы, ученые предрекали человечеству неминуемую деградацию: увеличивать производительность труда и улучшать бытовые условия при существовавших способах освещения становилось все труднее. Один из крупнейших исследовательских центров по проблемам света и освещения — Научный центр здоровья Техасского университета в Сан-Антонио — в 1994 году опубликовал исследование с говорящим названием "Как же мало мы бываем на открытом воздухе". Профессор Рассел Дж. Рейтер коротко подытожил: человек среднего возраста проводит вне помещений всего лишь 4 процента своего времени, из которых значительную долю — сидя за рулем авто. При этом уровень освещенности всех наших квартир и офисов в разы меньше, чем уровень дневной освещенности на улице, и даже самый современный дом с точки зрения разумного подхода к освещению в 90-е годы мало отличался от первобытных пещер. Самое неприятное заключалось в том, что, как выяснили медики, наш организм принципиально не приспособлен к такому режиму: он чувствует себя хорошо, живя с гармонии с солнцем.
И тут очень вовремя подоспели светодиоды — сначала красные и зеленые, а потом и самые сложные — синие, объединив диапазоны которых удалось получить белый свет, почти воспроизводящий естественное освещение. Россияне не заметили революции по понятным причинам: сначала светодиоды были слишком дороги, а потом, когда продукт вышел на рынок, нам никто не объяснил, на что реально способны эти лампы. Так и осталась идея перехода с "лампочек Ильича" на "лампочки Медведева" (прошлый российский президент был большим сторонником нового света) предметом политической необходимости.
Здесь Европа оказалась куда дальновиднее нас. Там выяснили, что LED-технологии способны, по крайней мере, менять настроение человека и снижать уровень преступности на улицах, в разы увеличивать урожайность сельхозкультур, а заодно... лечить население.
Контроль над городом
Про уровень преступности все доказали англичане: в 2000 году Институт криминологии Кембриджа изучил, что происходит с неблагополучными улицами, освещенными не как обычно — желтыми фонарями, а новыми белыми. Авторы исследования с удивлением констатировали, что в экспериментальной зоне число преступлений сократилось на 40 (!) процентов. Кроме того, при белом светодиодном свете камеры видеонаблюдения лучше фиксируют лица злоумышленников ночью. Голландская компания Philips, которая еще в XIX веке поставляла лампы ко двору императора Николая II, придумала, как усилить эффект: осветила одну из улиц Эйндховена, Штратумзайнд, "умным образом". Соединив LED-технологии с достижениями интернета, удалось "персонализировать" освещение отдельных домов и кафе, вплоть до того, что, когда на кассе в баре расплачивается человек с надежной репутацией, помещение светится приятным теплым светом, а стоит подойти известному хулигану — и свет сменяется на холодный и колкий. В случае любого ЧП освещенность улицы мгновенно меняется: с приятного разноцветного полумрака на предельно яркий "дневной свет". Воплощением идеи гордятся городские власти: некогда неблагополучная улица, где за год происходило более 800 потасовок, драк и краж, теперь тиха и стала популярнейшим местом у туристов.
Есть в мире даже целое государство, пользующееся всеми преимуществами "нового света",— Аруба. Бывшая голландская колония, а сейчас фактически самоуправляемое образование в составе Королевства Нидерландов, этот чудо-остров в Карибском море решил выйти на самообеспечение энергией и благодаря LED-технологиям Philips экономит в год 50 процентов своих киловатт, предоставляя населению свет там, где он нужен, и тогда, когда нужен. Секрет в том, что каждый уличный фонарь может управляться дистанционно и менять интенсивность (а иногда и спектр) своего излучения в зависимости от того, есть ли рядом с ним люди, сколько их и чем они заняты.
Под крышами домов соответствующие инновации внедряются еще активнее. Самая простая — технология Wake-Up Light ("пробуждающий свет"), которая вместо неприятного звука будильника создает условия, когда человек и сам может встать с кровати: специальная лампа у его изголовья имитирует восход солнца, в точности повторяя интенсивность излучения светила в утренние часы. Организм охотно обманывается, а кроме того, получает так недостающее в северных широтах солнце.
Возможности спектра
— Светодиоды — это новый научный горизонт, от них ждут очень многого, и вокруг них плодятся спекуляции,— поясняет Леонид Прикупец, завлабораторией ВНИ Светотехнического института им. Вавилова.— Мы точно знаем, что свет серьезно влияет на гормональные процессы в организме человека, на метаболизм. Соответственно, с переходом на новый тип освещения что-то меняется и в нас самих. Еще год-два назад подозревали, что светодиоды вообще способны производить синергетический эффект: взаимодействовать с другими объектами и энергиями и качественно менять окружение. Сейчас такие домыслы все-таки считаются фантастикой и футурологией, а не настоящей наукой. Но тем не менее в светодиодах осталось еще очень много неизученного и интересного — взять хотя бы их безграничные возможности по изменению спектра.
В той же компании Philips, например, исследуют влияние синего спектра на здоровье человека: подтверждается давняя догадка советских людей, что "синие лампы" избавляют от многих болезней. Только в отличие от "ламп Ильича", выкрашенных в синий цвет, современные светодиоды делают это куда эффективнее. Технология, получившая название Bluecontrol ("синий контроль"), гарантированно уменьшает страдания больных псориазом, а Pulserelief так вообще облегчает мышечную боль — достаточно приложить специальную светящуюся пластинку.
Наконец, плоды света можно употреблять и внутрь — в качестве пищи. В Японии и Европе уже внедрена и популяризируется технология выращивания растений под LED-лампами. Выглядят такие фермы футуристично: овощные культуры сидят в маленьких горшочках на многоярусных стендах, освещенных излучением фиолетового спектра. По замыслу европейской компании Plantlab, естественным продолжением этой инновации будут посадки овощей и фруктов прямо в магазинах, в специально оборудованных для того помещениях. Тогда любому покупателю можно будет продать не просто свежую, а свежесорванную зелень. И конечно, впечатляет выгода. Овощам в таких суперфермах требуется гораздо меньше места, полив даже крупного растения вроде помидора можно сократить в 15 раз, а урожай увеличить в 3-5 раз, не говоря уже о том, что сводятся на нет все факторы риска — вредители, непогода, засуха. Ученые уверяют, что и вкусовые качества, и полезность овощей при этом не меняются, хотя стоит предположить, появись такая технология в России, скептиков будет много. Пока инновации сосредотачиваются у наших границ: недавно первая технологичная теплица уже появилась на Украине.