Кіріспе

Forrest M. Mims III – американдық әуесқой ғалым, басылымдардағы жазбалар авторы және «Электроникаға кіріспе» және «Инженердің шағын жазба кітабы» атты оқулықтар сериясының авторы. Бұл кітаптар бастапқыда Radio Shack электроника дүкендерінде сатылып, қазір де басылымда. Мимс 1966 жылы Техас A&M университетін мемлекеттік басқару мамандығы бойынша, сондай-ақ ағылшын және тарих пәндері бойынша бітірген. Ол АҚШ Әуе күштері офицері болып қызмет етті, 1967 жылы Вьетнамда Әуе күштерінің барлау офицері, ал 1968–1970 жылдары Әуе күштері қару-жарақ зертханасында инженер-конструктор болып жұмыс істеді. Мимс ғылымда формальды академиялық білімі жоқ, бірақ өзі жобалаған және жасаған құралдарды пайдаланып көптеген салаларда ғылыми зерттеулер жүргізеді. Оның ғылыми мақалалары көптеген рецензияланған журналдарда жарияланды, көбінесе кәсіби ғалымдар авторлар ретінде тартылды. Оның зерттеулерінің басым бөлігі экология, атмосфералық ғылым және қоршаған ортаны зерттеуге қатысты. Ол озон қабатын өлшеуге арналған қарапайым құралды жасағандығы үшін 1993 жылы «Кәсіпкерлік үшін Rolex» сыйлығына ие болды. 2008 жылдың желтоқсан айында Discover журналы Мимсті «Ғылымдағы 50 ең үздік мидың» бірі деп таныды. Мимс 2003 жылдан 2010 жылға дейін «Аматор ғалымдар қоғамының» журналы – «The Citizen Scientist» журналын редакциялады. Ол сондай-ақ Техас ғылым академиясының қоршаған ортаны қорғау ғылымдары бөлімінің төрағасы қызметін атқарды. 17 жыл бойы Гавайидегі аккредиттелмеген христиан университеті – «Халық университетінде» электроника және атмосфералық ғылымдар бойынша қысқа курс оқытты. Ол Электр және электроника инженерлері институтының өмірлік аға мүшесі. Мимс креационизмді таратумен айналысатын International Society for Complexity, Information and Design және Discovery Institute сияқты псевдоғылыми ұйымдардың мүшесі. Ол сондай-ақ, жаһандық жылынуды жоққа шығарады.

Ерте өмір және білім

Форрест Мимс 1944 жылы Техас штатының Хьюстон қаласында Форрест М. Мимс-младший (1923–1996) және Оливе Э. (Данн) Мимс (1924–1995) отбасында дүниеге келді. Ол бес баланың үлкені, екі ұл және үш қыз. Мимстің әкесі Әуе күштерінің ұшқышы болғандықтан, отбасы Аляскадан Флоридаға дейінгі әскери базаларда тұрды, бірақ олардың туған штаты Техас еді. Мимс ерте жасынан ғылымға қызығушылық танытты және 1960 жылы орта мектептің ғылыми жәрмеңкесі үшін аналогтық компьютер жасады. Латын тіліндегі сөздерді жаттап отырғанда, Мимс бір тілден екінші тілге жиырма сөзді аудара алатын компьютерді ойлап тапты. Кіріс құрылғысы ретінде алты потенциометр (өзгермелі кедергілер) қолданылды, олардың әрқайсысы 26 әріптің белгіленген циферблатына ие болды. Сөздің алғашқы алты әріпін потенциометрлерге енгізу арқылы жалпы электрлік кедергі анықталды. Белгілі сөздердің жады ретінде 20 бұрандамен реттелетін триммерлік кедергілер жинағы қолданылды. (Бұл процессор кейін "Бұрандамен бағдарламаланатын тек қана оқуға арналған жад" – SPROM деп аталды.) Жады іздеуі мотормен басқарылатын коммутатор арқылы жүзеге асырылды, ол кіріс сөзінің кедергісін әрбір жад кедергісімен салыстырды. Сәйкес келетін жад табылғанда, мотор тоқтады және 20 шығыс шамның бірі жанды. Бұл тілді аударуға толыққанды қолданылмайтын құрал болғанымен, 1960 жылдардың басындағы ғылыми жәрмеңке үшін өте әсерлі жоба еді. Мимс 1987 жылғы желтоқсан айындағы Modern Electronics журналында сызбалары мен суреттерімен бірге өзі жасаған аналогтық компьютері туралы мақала жариялады. 1962 жылдың күзінде Мимс Техас A&M университетіне физика мамандығы бойынша түсті. Математика курстары оны гуманитарлық ғылымдар мамандығына көшуге ықпал етті. Ол 1966 жылы мемлекеттік басқару мамандығы бойынша, сондай-ақ ағылшын тілі мен тарих пәндері бойынша қосымша білім алды. Мимс A&M университетінде оқып жүрген кезінде электроникаға деген құмарлығын жалғастырды. Оның бабасы соқыр болғандықтан, Мимс соқыр адамдарға көмектесетін құрал жасауға бейімделді. Бұл құрылғы РЛС-ке ұқсас болды, бірақ ол кедергілерден шағылысқан жарық импульстарын жіберу үшін жаңадан дамытылған инфрақызыл диодты пайдаланды. Шағылысқан жарық дыбыстық сигналға айналдырылды, оның күші кедергіге дейінгі қашықтық азайған сайын артты. Инфрақызыл диодтарды 1965 жылы Texas Instruments компаниясы алғаш рет ұсынды және олардың әрқайсысы 365 долларға сатылды. Мимс Texas Instruments компаниясының ғалымы Эдвин Бонинмен кездесіп, жобасын түсіндірді. Жобаны қарап шыққаннан кейін, доктор Бонин Мимске үш инфрақызыл диодты жолдады. Мимс бұл құрылғыны келесі бірнеше жыл бойы жетілдіре берді. Popular Mechanics журналы 1972 жылғы тамызда бұл құрылғының көзілдірікке қалай орналасатынын сипаттады.

Әуе күштері

1966 жылы Техас A&M университетін бітіргеннен кейін Мимс АҚШ Әуе күштерінің офицері болып, 1967 жылдың басында Вьетнамдағы Сайгон қаласының жанындағы Тан Сон Нхут әуе базасына барлау офицері ретінде тағайындалды. Мимс орта мектептен бері модельдік ракеталарға қызығушылық танытып, Вьетнамға ракеталар әкелді. Ол жақын жердегі ат жарысы трассасын ракеталық басқару жүйесін сынау үшін ұшыру алаңы ретінде пайдаланды. Бір күні армиялық тікұшақ ракета ұшыруларын тексеруге келгеннен кейін, Мимс жарыс трассасында ракета ұшыру алдында әскери билікке хабарлау керектігін білді. Түнде пәтерінің шатырынан ракета ұшырғанда Тан Сон Нхут әуе базасында дабыл салды. Мимстің ракетамен айналысқандығы туралы әскери газет "Жұлдыздар мен жолақтарда" жарияланды. Мимс Сайгондағы соқыр балалар мен қыздар мектебінде инфрақызыл көмекші құрылын сынап көрді және бұл оқиға көптеген АҚШ газеттерінде жарияланды. Әуе күштерінің қару-жарақ зертханасының полковнигі Дэвид Р. Джонс Вьетнамға сапарында Мимстің тәжірибелерін естіп, оны Нью-Мексико штатының Альбукерки қаласындағы зертханаға тағайындады. Полковник Джонс Мимстің инженерлік білімі болмағандықтан, арнайы шаралар қолданды. Мимс 1968 жылдың наурыз айында зертханаға келді және түрлі лазерлік жобалармен айналысты. Мимс студенттерді модельдік ракеталарға қызықтыру үшін Альбукеркиде модельдік ракета клубын құрды. Клуб тез арада 40 мүшеге жетті және Del Norte орта мектебі мен Альбукерки академиясында жиналыстар өткізді. 1969 жылдың шілдесінде клуб мүшелерінің бір бөлігі Шығыс Нью-Мексико университетінде өткен Оңтүстік-Батыс модельдік ракеталар конференциясына қатысты. "Model Rocketry" журналының редакторы Джордж Флинн конференцияға қатысып, Мимс пен клуб мүшелерінің кейбіреулерімен сұхбаттасты. Клуб президенті, орта мектеп оқушысы Форд Дэвис, клуб әзірлеген, ұшып бара жатқан ракетадан деректерді жібере алатын миниатюралық радио хабар таратушы туралы баяндама жасады. Клубтың аға кеңесшісі Мимс Флиннге клуб қолданатын түрлі сенсорлар мен телеметриялық жабдықтар туралы айтты. Флинн Мимсті "Түнде ұшырылатын модельдік ракеталарға арналған транзисторлық іздеу шамшырағы" туралы мақала жазуға шақырды, ол 1969 жылдың қыркүйек айында "Model Rocketry" журналында жарияланды. Мимс кәсіби жазушы ретінде алғашқы мақаласы үшін 93,50 доллар тапты және "Model Rocketry" журналына тұрақты автор болып кірді.

MITS

Эд Робертс Мимспен қару-жарақ зертханасында жұмыс істеді, сонымен қатар электроника және модельдік ракеталарға да қызығушылық танытты. Робертс әскери-әуе күштеріндегі жалақысын «Reliance Engineering» компаниясымен айналысып табумен толықтырды. Мимс, Робертс және тағы екі әріптесі хоббишілерге модельдік ракеталарға арналған электроника жиынтықтарын жобалап, сатуға бекінді. 1969 жылғы желтоқсан айындағы «Model Rocketry» журналында Мимс жазған баспасөз хабарламасында «Reliance Engineering» компаниясы «Micro Instrumentation and Telemetry Systems» еншілес компаниясын құрғаны жарияланды. Олар телеметриялық модульдерді үйлерінде және гараждарында жобалап, құрастырды, бірақ олар бірнеше жүз дананы ғана сата алды. Мимстің жарықдиодтардың (LED) жаңа технологиясы туралы білімі «Popular Electronics» журналында мақала жариялауға мүмкіндік берді. Журналдың ай сайынғы таралымы 400 000 оқырманды құрады, ал «Model Rocketry» журналының таралымы 15 000 болды. Бес беттік мақалада құрылғы физикасы және оның қолданылуы туралы ақпарат берілді, ол 1970 жылғы қараша айының мұқабасында жарияланды. Мимс редакторлардан жоба туралы мақала жазуға рұқсат сұрады, олар келісті. Эд Робертс пен Мимс инфрақызыл сәуле арқылы жүздеген метр қашықтықтағы қабылдағышқа дауысты жіберетін LED коммуникаторын жасады. Оқырман «MITS» компаниясынан «Opticom LED Communicator» құрастыруға арналған жиынтықты 15 долларға сатып ала алатын болды. «MITS» компаниясы жүзден астам жиынтықты сатты. «MITS» компаниясы жиынтықтардан пайда таппады, ал журнал мақалалары үшін 400 доллар төленді. Мимс әскери-әуе күштерінен кетіп, технология жазушысы болып мансап құруды қалады. Робертс өзінің бастапқы серіктестерін сатып алып, компанияны электронды калькуляторлардың дамып келе жатқан нарығына бағыттады. 1975 жылғы қаңтар айындағы «Popular Electronics» журналының мұқабасында Робертстің «Altair 8800» компьютері жарияланды. Робертс Мимстен «Altair 8800» пайдаланушы нұсқаулығын жазуын сұрады, ал Мимс 1987 жылы құрастырылған «Altair» компьютерін, көптеген «MITS» құжаттарын және аналогтық компьютерді аударған орта мектеп тіліндегі еңбектерін Смитсонов институтының Америка тарихы ұлттық мұражайына сыйға тартты.

Степпенді тон генераторы (Atari Punk Console)

Степанды тон генераторы 556 екі таймерлі интегралды схеманы пайдаланатын тізбек. Басқару элементтері екі потенциометрден тұрады. 1982 жылы Мимс бұл тізбекті "Sound Synthesizer" деп атады, ал кейін "Stepped Tone Generator" деп атады. Тізбек шығаратын дыбыс жыртылған скрипканың дыбысына ұқсайды.

Ғылыми америкалық

1988 жылдың мамырында Мимс Scientific American журналына жаңа редактор қажет болған "The Amateur Scientist" рубрикасын өз қолына алуды ұсынды. Журнал Мимсті Нью-Йоркке шақырып, мәселені талқылады, бірақ редактор Мимстің діншіл христиан екенін және Дарвиннің эволюциялық теориясын мен абортты қабылдамайтынын білген соң ойын өзгертті. Harper's журналы (Пол Таф, 1991 жылдың наурызы, 28-32 беттер) Мимстің адвокатының кеңесімен жасалған 1989 жылғы 4 қазандағы журнал редакторының жазбасын жариялады, онда редактор Мимстің "The Amateur Scientist" рубрикасынан бас тарту себебін түсіндірді. Редактор былай деді: "Бұл рубрикалардың өзіндік құндылығы жоғары екені сөзсіз. Егер сіз біз үшін жасамасаңыз, басқа біреу үшін де жасауыңыз керек, өйткені олар өте жақсы. Сіз жазған материалдар жоғары деңгейде. Бұл мәселе емес. Мені оятып тұрған – бұл жарияланумен байланысты туындайтын қиындықтар". Журнал Мимстің сұраған үш рубрикасын ғана жариялауға келісті. "Вашингтон пост" газеті хабарлағандай, Мимс Америкалық ғылым қауымдастығына (AAAS) шағымданғаннан кейін, AAAS ғылыми бостандық және жауапкершілік комитетінің төрағасы Шелдон Кримски хатта былай деп жауап берді: "Мимске және тікелей Scientific American журналына 'егер адам ғылыми қауымдастықта кең таралған көзқарастарға қайшы келетін діни сенімдерді ұстанса да, бұл сенімдер ғылыми мақалаларды жариялау туралы шешімдерге әсер етпеуі керек, егер бұл сенімдер мақалаларда көрінбесе'". Техас штатының АХАК-сы Мимстің ісін өзіне алуға ұсыныс жасады, бірақ ол бас тартты. Осы оқиға New York Times сияқты ірі басылымдарда кеңінен жарияланды.

Эрик Пянка

2006 жылы Мимс 3 наурыздағы ғалым Эрик Пянканың лекциясына қатысты алаңдаушылық білдірді. Лекция Техас ғылым академиясының 109-шы жылдық мәжілісінде өтті, және оны Техас штатының Бомонт қаласындағы Ламар университеті ұйымдастырды. Мимс Пянканың генетикалық түрлендірілген Эбола вирусын пайдаланып, адамзаттың 90% -ын жою мақсатымен геноцидті қолдайтынын мәлімдеді. Пянка бұл туралы Мимстің сөздерін дұрыс түсінбегенін, ал оның өзі қазіргі халық санының өсу тенденциясы сақталса, биологиялық принциптерге сүйене отырып қандай жағдайлар туындауы мүмкін екенін түсіндіргенін, және ол ешқандай жағдайда геноцидті қолдамағанын айтты.

Атмосфераны өлшеудің 32 жылы

Тридцать жылдан астам Мимс атмосфералық өлшемдерді дәл және егжей-тегжейлі жүргізіп келеді. Оларға озон қабатын, тұманды (аэрозольдің оптикалық тереңдігін) және жалпы су буының бағанын өлшеу кіреді. Жоба 1988 жылдың мамыр айында, Мимс үйде жасалған жабдықтарды қолдана отырып, УФ-В өлшеуді жүргізумен тәжірибе жүргізе бастаған кезде басталды. 1989 жылы Мимс озонды бақылау үшін алғашқы жалпы озонды портативті спектрометрді (TOPS) және тұман мен су буын өлшейтін құралдарды жасады. Алғашқы TOPS (Total Ozone Portable Spectrometer) озондық құралы 1993 жылы Rolex сыйлығын алды. 1990 жылдың 4 ақпанында бұл құралдар алғаш рет күннің түскі уақытында озон қабатын, тұманды (аэрозольдің оптикалық тереңдігін) және жалпы су буының бағанын өлшеу үшін қолданылды. Сол жақтағы суретті Мимстің әйелі Минни 2016 жылдың 4 ақпанында, 26 жылдығы күні түсірген. Үстелдегі түрлі күн фотометрлері, радиометрлері мен камералары күндізгі түскі уақытта, күнді бұлттар жаппағанда, күн сайын қолданылады. Wikimedia және www.forrestmims.org сайтында 25 жылдық кестелерде жалпы озон, жалпы су буы және оптикалық тереңдік (тұман) көрсетілген. Мимстің сол қолындағы алғашқы күн сәулелі фотометрін (1989 жылдың күзінде пайдалануға берілген) сол қолынан ұстап тұр. Екі Microtops II оның оң қолында. Бірі алғашқылардың бірі (1997 ж.), ал екіншісі - фотодетектор ретінде светодиодтары бар жалғыз MicroTOPS II. Мимстің алғашқы светодиодты фотометрін әлі күнге дейін қолданады (оны 26 жылдығына арналған фотосуретте ұстап тұрған көрінеді). Оның екі светодиоды бар, олар тар жолақты сенсорлар ретінде әрекет етеді, біреуі 830 нм, екіншісі 940 нм (жақын ИС). 830 нм-лік светодиод оптикалық тереңдікке арналған. 830 нм және 940 нм светодиодтарының фототоктарының арақатынасы жалпы су буын береді. Оң жақтағы диаграммада 1990 жылдан 2016 жылға дейін өлшенген жалпы озон көрсетілген. 1990 жылдың 4 ақпанынан бері Geronimo Creek обсерваториясында күннің түскі уақытында өлшенген жалпы озон (Добсон бірліктері). Өлшемдер тек күн ашық және бұлтсыз болған кезде жүргізіледі. Мимс өзінің өлшеулерін Добсон 76 және Brewers 009 және 119 құралдарымен Мауна-Лоа обсерваториясында 1992 жылдан бері жыл сайын салыстырып келеді. Жалпы озонды өлшеумен қатар, Мимс өзінің бастапқы құралымен 830 нм-де аэрозольдің оптикалық тереңдігін (AOD) 1990 жылдан бері өлшеді. Сол жақтағы диаграммада деректер көрсетілген. Күнді бұлттар жаппаған кезде күннің түскі ортасында немесе оған жақын уақытта жүргізілетін өлшемдер. Түсі, шаң және смогті көрсетеді. Сахара шаңының мөлшері әр жазда өлшенеді. Оң жақтағы кестеде 1990 жылдан бері өлшенген су буының жалпы бағаны көрсетілген. Жалпы су буы бағанасы 940 нм және 830 нм (бағалау толқын ұзындығы) кезінде сол солтүстік фотометрін бірінші рет 1990 жылы 4 ақпанда қолданылған. Бұл екі толқын ұзындығының арақатынасы жалпы су буын береді. Тенденция сәл төмендеуде (шамамен 1,5 мм/он жыл). Калибрлеу: NOAA GPS деректері Galveston, TX және Mauna Loa обсерваториясы, HI. Өлшемдер күннің түскі ортасында немесе сол маусымында, бұлттар күннің алдында болмаған кезде жүргізіледі. Су буы - ғаламдық жылынудың негізгі газы. 1997-1998 жылдардағы Мимстің деректерінің шыңы үлкен Эль-Ниньо кезінде болды. 2015 жылғы 16 Эль-Ниньо кезінде мұндай шың болған жоқ. Деректердің жалпы пішіні НАСА-ның NVAP зерттеуіндегі жаһандық су буы сюжетіне ұқсас. Мимс өзінің туған штаты Техаста жасаған өлшеулеріне қоса, NASA-ның Годдард ғарыш ұшу орталығының екі үш апталық науқаны кезінде Бразилияда атмосфералық өлшеулер жүргізді. 1995 жылдың тамызында Мимс екі адамнан тұратын топты басқарды. Олар Nimbus 7 спутнигінің озон құралының жұмысы тоқтағаннан кейін, Бразилияның орталық бөлігіндегі Куябада SCAR B науқаны кезінде озон қабатын өлшеді. 1997 жылдың тамызында Мимс Амазониядағы Альта Флореста маңында озон қабатын, түтіннің оптикалық тереңдігін, УФ-В және су буын өлшеу үшін 2 адамнан тұратын топты басқарды. 1996 жылдың күзінде НАСА-ның Годдард ғарыш ұшу орталығы Мимске Юта, Калифорния, Вайоминг және Монтана штаттарында 7 ірі орман өрттерінің сериясына бірден ұшуды тапсырды. GSFC ғалымы жаңа спутниктік озон құралының түтінді де байқай алатынын анықтады, ал Мимске спутниктік көпірлер кезінде жалпы озонды және түтіннің оптикалық тереңдігін өлшеу тапсырылды. 2022 жылы Америка метеорологиялық қоғамының бюллетенінде Мимстің климатология бойынша 30 жылдық мақаласы жарияланды: "Аэрозольдік оптикалық тереңдіктің 30 жылдық климатологиясы (1990–2020) және Техас үстіндегі су буы мен озонның жалпы бағаны". Бұл уақыт сериясы қазір Смитсондар институтының астрофизикалық обсерваториясы (1926–1957) Калифорниядағы Table Mountain-дағы ұқсас өлшемдер сериясынан асып түсті.

Қараңғылық ғылым

МИМ-нің соңғы зерттеулері атмосферадағы аэрозоль қабаттарының биіктігін өлшеу үшін жаңа түске қарайғы фотометрді пайдалануды қамтиды. Түске қарайғы фотометр – күн батқаннан кейін не күн шығар алдында бір сағатқа дейін көктегі зенитке бағытталған, өте сезімтал жарық өлшегіш. Күн батқанда, Жердің көлеңкесінің жиегі белгілі бір нүктеден жоғары көтеріледі. (Күн шығар алдында керісінше болады.) Күн сәулесімен жарықтанған атмосферадағы бөлшектер Жердің көлеңкесінен жоғарыда орналасып, күн сәулесін жер бетіне шашыратады, оны түске қарайғы фотометр анықтай алады. Бұл бөлшектердің биіктігін есептеуге болады. Түске қарайғы фотометрия дәстүрлі түрде зенитке бағытталған телескопты қолданады, ол өте әлсіз түнекті фотодиодқа немесе көп сатылы күшейткішке қосылған фотокөбейтуші түтікке шоғырландырады. Mims дизайны ерекше, себебі ол түнек детекторы ретінде қарапайым светодиодты (LED) қолданады және светодиод чипі орналасқан эпоксидті линзадан басқа сыртқы оптика қолданбайды. Көп сатылы күшейткіш орнына, ол 10-ден 20 гигоомдық кері байланыс резисторы бар бір операциялық күшейткішті пайдаланады, бұл 10-нан 20 миллиардқа дейін күшейтуді қамтамасыз етеді. 2013 жылдан бері Mims тропосферадағы түтін мен шаң қабаттарын және стратосферадағы жанартаулық аэрозольдерді анықтау үшін бірнеше светодиодты түске қарайғы фотометрлерді қолданды. 2019 жылдың 21-23 маусымында Райкок вулканының жарылуынан бөлінген күкірт диоксиді стратосфераға жетіп, солтүстік жарты шардың көп бөлігін күкірт қышқылы аэрозольдерінің қалың қабатымен жауып тастады. Орталық Техастағы Mims түске қарайғы фотометриясы және Гавайидегі лидарлық өлшеулер көрсеткендей, қабаттың ең тығыз бөлігінің биіктігі 25 км-ге жеткен, ал әдетте 16-20 км құрады.

Ғылымды дамыту

Форрест Мимс өзінің үш баласынан ғылымға бағытталған команда құруға қатысты. Ұлы қызы Сара желдің қашықтықтағы жағдайын тексеру үшін, жер мен ауаның әсерін азайту мақсатында, желті шапанды түтін мен спораларды жинауға пайдаланды. Форрест жел үлгілерін алу үшін жердегі тұғыр орнатуға қатысты, бірақ Сара жергілікті ауа мен жердің ықпалын жоюды көздеді.

Пианка даулы оқиғасы

PZ Myers Pianka v. Mims ісі жөнінде Pharyngula блогында пікір білдірді. Джеймс Редфордтың Мимс және Пянка арасындағы дау туралы пікірі.