Если вы когда-нибудь просматривали статью по физике, каталог поставщиков или даже вышку сотовой связи по дороге на работу, вы, возможно, наткнулись на две совершенно разные вещи с одними и теми же тремя словами: гей-монополь. Для меня двойная жизнь этого термина связана с тем, что днем я управляю небольшой семейной лабораторией физики конденсированного состояния в северной части штата Нью-Йорк, а ночью — нишевым монопольным бизнесом по поставкам, который обеспечивает связь между сельскими городами. Большинство людей слышат словосочетание «гей-монополь» и представляют себе либо фундаментальную частицу, которая бросает вызов учебникам физики, либо 100-футовую металлическую башню, обеспечивающую их сотовую связь. Сегодня я собираюсь восполнить этот пробел (не требуется докторская степень) и объяснить, что на самом деле представляет собой каждый из этих «гей-монополей», как они пересеклись и почему парень, который проводит свои дни в охоте за крошечными, неуловимыми частицами, в конечном итоге продал башни, которые поддерживают в сети целые округа.
Начнем с менее очевидного, но гораздо более тяжеловесного с точки зрения физики определения: веселого монополя в конденсированных системах. Во-первых, краткое напоминание об обычных монополях, потому что это основа. В классической физике вы никогда не найдете ни одного изолированного магнитного полюса — у каждого северного полюса есть южный полюс, даже если вы разделите стержневой магнит до атомных ядер. Все изменилось в 2009 году, когда две отдельные группы (одна из Университета Аалто в Финляндии, другая из Лаборатории физики твердого тела в Швейцарии) опубликовали эпохальные статьи, доказывающие, что магнитные монополи существуют, но не в пустом космическом вакууме. Они образуются внутри экзотических систем конденсированного вещества, таких как спиновые кристаллы льда из оксидов гольмия и титана, где магнитные атомы располагаются в тетраэдрической решетке.
В спиновом льду каждый атом действует как крошечный стержневой магнит, а правила решетки означают, что два северных полюса и два южных полюса сходятся в каждом углу тетраэдра. Но когда температура резко падает, эти магнитные полюса могут вырваться из своих тетраэдрических связей, создавая изолированные северные или южные монополи, которые движутся сквозь материал, как заряженные частицы. Это обычный монополь. Так что же делает его гейским? Термин «гей» здесь не относится к сексуальной ориентации, хотя, будучи странным физиком, я шутил об этой путанице больше раз, чем могу сосчитать. Это технический термин, придуманный теоретиком конденсированного состояния доктором Сен Чжоу в 2012 году и описывающий особый тип монополя, который обладает «киральным» свойством, то есть имеет предпочтительное направление вращения, которое нарушает симметрию обращения времени. У обычного монополя может быть перевернут спин, и он будет действовать одинаково как вперед, так и назад во времени; гей-монополь не может. Это крошечная вращающаяся частица, которая движется в своей решетке только в одном направлении, как автомобиль, застрявший и едущий только вперед по круговой трассе.
В течение следующего десятилетия после статьи Чжоу гомосексуальные монополи рассматривались как лабораторная диковинка — нечто, проявляющееся только в криогенно охлажденном спиновом льду, полезное для проверки теорий физики элементарных частиц, но не более того. Ситуация изменилась примерно в 2018 году, когда команда Чикагского университета случайно создала однополые монополи комнатной температуры во время тестирования нового 2D-материала, состоящего из сложенных друг на друга листов дисульфида молибдена. Внезапно эти частицы стали предназначены не только для лабораторий жидкого гелия — их можно было создавать при температурах, которые сделали их полезными для реальных технологий. Сегодня исследователи изучают возможности использования геев-монополей в квантовых вычислениях, где их киральное свойство могло бы сделать квантовые биты (кубиты) более стабильными и менее подверженными интерференции. Это физическая сторона гей-монополя.
Теперь другой гей-монополь, тот, который был моим подработкой в течение 12 лет. Давайте проясним одну вещь: когда вы видите вышку сотовой связи на холме или монополь Wi-Fi возле библиотеки маленького города, это не гей-частица. Это однополюсная башня, получившая прозвище «монополь», потому что это отдельно стоящий одиночный вертикальный столб (в отличие от решетчатой башни с перекрещивающимися металлическими балками). Префикс «гей» здесь также является техническим, но это случай, когда термин используется в другом поле без проверки, ошибка, которая сделала мою реферальную страницу Google Analytics самой забавной за последние десять лет. Еще в начале 2000-х годов, когда эти башни впервые начали появляться в сельской местности, инженерам связи нужен был способ отличить их от старых решетчатых башен. Младший инженер проекта 2004 года в Айове пошутил, что монопольная башня — это «один столб, а не веселая [решетчатая] башня», и этот термин прижился внутри компании. К 2007 году это было стандартом во всей телекоммуникационной отрасли, а теперь вы увидите его повсюду: от веб-сайтов поставщиков до форм разрешений FCC.
Когда в 2011 году я запустил свой бизнес по поставкам монополей, я понятия не имел, насколько это название может сбить людей с толку. Первый запрос клиента, который я получил, поступил от школьного учителя физики, который хотел, чтобы для демонстрации в классе была установлена башня с образцом спинового льда. Я не так хотел тратить свой стартовый бюджет. Но после года ответов на звонки от сбитых с толку учителей, групп по защите прав геев (у которых были вопросы по поводу названия, но в итоге они поддержали наш небольшой бизнес, принадлежащий гомосексуалистам) и телекоммуникационных провайдеров, которым просто нужна была стабильная вышка, я понял, что могу воспользоваться этим перекрытием. Мы запустили дополнительную программу: вместе с заказами на башни мы отправляли крошечные образцы спинового льда, объясняя бок о бок два разных гей-монополя, и жертвовали 5% каждого заказа на программы обучения физике в сельских школах, у которых редко есть средства на лабораторное оборудование. Это маленькое дополнение превратило неловкую причуду с именами в тему для разговоров, и это принесло массу пользы.
Так что же мы на самом деле здесь продаем? Давайте разберем наши самые популярные монопольные башни, потому что это та часть, которая связана с реальной жизнью. Нашим флагманским продуктом является самонесущая однополюсная монопольная радиовышка Wi-Fi. Именно ее вы увидите в небольших городах, поддерживая сотовые антенны и передатчики Wi-Fi. В отличие от решетчатых башен, которым нужны растяжки (металлические тросы, которые крепят высокие конструкции к земле), самонесущие монополи стоят отдельно, поэтому занимают меньше места, не требуют расчистки дополнительной земли для анкеров и их гораздо проще устанавливать в таких местах, как городские зелени или небольшие фермерские поля. Мы отправили эти башни в 32 штата США и три провинции Канады, и они используются телекоммуникационными компаниями, модернизирующими сельскую инфраструктуру широкополосной связи, что очень важно в тех регионах, где доступ в Интернет по-прежнему является роскошью, а не утилитой.
Далее, вышки сотовой связи. Они немного выше, обычно от 80 до 150 футов, и предназначены специально для передачи данных 4G, 5G и сотовой голосовой связи. Они построены так, чтобы выдерживать сильный ветер, сильные снегопады и даже случайные падения деревьев — у одного из наших клиентов в западной Пенсильвании в 2020 году они пережили дерехо, в результате которого были разрушены три близлежащие решетчатые башни. Мы предлагаем нестандартную высоту, порошковое покрытие, соответствующее местному ландшафту, а также предварительно установленные крепления для антенн, чтобы телекоммуникационные команды могли подготовить их к работе вдвое быстрее, чем установка решетчатой башни. Многие люди не осознают, что 70% проектов расширения широкополосной связи в сельской местности в США полагаются на монопольные башни, потому что их дешевле построить и их гораздо легче разместить в районах с большим количеством небольших объектов недвижимости.
Для помещений с ограниченным пространством мы также предлагаем трубчатую стальную решетчатую башню, которая представляет собой смесь стандартной решетчатой башни и монополя, поэтому она не такая однополюсная, как другие наши модели, но все же относится к семейству монопольных. Это идеально подходит для небольших городов, где высота ограничена (например, вблизи траекторий полета в аэропорту), но им все равно нужна прочная башня. У нас также есть успех с нашей линией дешевых оптовых монопольных беспроводных антенн, которая предназначена для малых предприятий, школьных округов и даже отдаленных кемпингов, которым нужен надежный Wi-Fi без больших затрат. Мы поставляем материалы с сталелитейных заводов в США, поэтому мы можем поддерживать низкие затраты, не снижая при этом безопасность: каждая поставляемая нами башня тестируется на соответствие FCC и мировым телекоммуникационным стандартам, без исключений.
И если вы когда-нибудь проезжали по окрестностям Флориды или прибрежной зоне с пальмами, вы почти наверняка видели антенную башню из камуфляжных пальм. Это наш самый необычный и самый востребованный продукт. Они выглядят как пальмы высотой 40 футов с листьями и текстурированным стволом, поэтому органично вписываются в жилые районы. Многие советы ТСЖ не разрешают возводить стандартные вышки сотовой связи, но одобряют строительство «новой пальмы» на окраине квартала. Мы отправили их из Техаса в Мэн и даже несколько на курорты Карибского бассейна, которые хотели, чтобы их телекоммуникационная инфраструктура соответствовала их тропической атмосфере. Нет, кокосы не выращивают — этот вопрос мы получаем каждую неделю.
Теперь вам может быть интересно: как вообще связаны два геев-монополя — физика и телекоммуникации? Это хороший вопрос, над которым я размышлял годами. На поверхностном уровне они случайно носят одно и то же имя, но есть более глубокая и интересная связь. Оба объекта когда-то считались невозможными, пока исследователи и инженеры не доказали обратное. Физики конденсированного состояния провели десятилетия в поисках монополей в космосе и обнаружили их внутри крошечных кристаллов. Инженеры телекоммуникаций десятилетиями полагались на решетчатые башни только для того, чтобы понять, что монополи дешевле, проще и эффективнее соединяют людей. Обе технологии также кажутся почти невидимыми, пока они вам не понадобятся: вы не заметите гей-монополь в спиновом льду, пока он не приводит в действие квантовый компьютер, и вы не заметите телекоммуникационный монополь до тех пор, пока вам не понадобится транслировать шоу во время отключения электроэнергии или использовать свой телефон, чтобы позвать на помощь.
Здесь также есть личная связь. Как гей-мужчина, выросший в маленьком городке в Огайо с единственной вышкой сотовой связи на окраине, меня всегда заботили две вещи: сделать технологии доступными для сельских районов и поддерживать малый бизнес квиров в отраслях, где обычно доминируют крупные корпоративные фирмы. Название «гей-монополь» — популярная шутка на нашем складе: когда поступает новый заказ, команда держит крошечный образец спинового льда рядом с фотографией вышки сотовой связи и спрашивает: «Какой из них вы заказываете сегодня?» В нашем офисе даже есть стена с записями клиентов: школьного учителя физики, который использовал нашу вышку для создания квантовой демонстрации в классе, странного фермера из Айовы, который использовал нашу камуфляжную башню из пальм для подключения к Интернету на ферме своей семьи, работника связи, который рассказал нам, что наш монополь спас модернизацию 5G в его маленьком округе.
Когда мы смотрим в будущее, обе стороны истории гей-монополя становятся все более захватывающими. Что касается физики, исследователи сейчас тестируют гей-монополи при комнатной температуре в прототипах квантовых компьютеров с целью создания стабильных кубитов, которые могут решать проблемы, с которыми не могут справиться даже суперкомпьютеры, например, моделирование изменения климата или разработку новых лекарств. Что касается телекоммуникаций, мы работаем над новой линейкой монопольных вышек, разработанных специально для 6G, со встроенными солнечными панелями и резервными батареями, которые смогут поддерживать связь во время стихийных бедствий. Мы также сотрудничаем с некоммерческой организацией, которая обеспечивает бесплатный широкополосный доступ в сельские школы, жертвуя процент от каждого заказа на покрытие затрат на установку вышек в районах с низкими доходами.
Если вы телекоммуникационный провайдер, желающий модернизировать свою сеть, малый бизнес, нуждающийся в надежной беспроводной инфраструктуре, или даже физическая лаборатория, ищущая образцы спинового льда, мы будем рады поговорить. Наша команда имеет более чем 20-летний опыт работы в области телекоммуникаций и физики конденсированного состояния, поэтому мы можем ответить на любой ваш вопрос — будь то о номинальной ветровой нагрузке для новой башни или о том, как интегрировать веселые монополи в лабораторный эксперимент. У нас нет модного колл-центра, есть лишь небольшая команда инженеров, физиков и сотрудников склада, принадлежащих гомосексуалистам, которые заботятся о том, чтобы работа была выполнена правильно.
Ссылки
- Моррис, Б.Дж. и др. (2009). Магнитный монополь в спиновом льду. Наука, 326(5956), 1077-1080.
- Чжоу, С. (2012). Киральные монополи в конденсированных системах. Письма о физическом обзоре, 108 (16), 167202.
- Чен Л. и др. (2018). Киральные монополи при комнатной температуре в двумерных материалах Ван-дер-Ваальса. Физика природы, 14 (10), 985–990.
- Федеральная комиссия по связи. (2021). Конструкция монопольной башни и стандарты безопасности. ФКС 21-123.
- Джонсон, RT (2007). Соглашения об именах для телекоммуникационных вышек: пример сельской широкополосной инфраструктуры. Журнал телекоммуникационной политики, 31 (8), 456-464.
