Введение

Форрест М. Мимс III – американский ученый-любитель, публицист и автор серии учебных пособий «Начало работы с электроникой» и «Инженерный мини-блокнот», которые изначально продавались в магазинах Radio Shack и до сих пор издаются. Мимс окончил Техасский университет A&M в 1966 году, получив степень бакалавра в области государственного управления и специализации по английскому языку и истории. Он стал офицером ВВС США, служил во Вьетнаме в качестве офицера разведки ВВС (1967) и инженером-разработчиком в Лаборатории вооружений ВВС (1968–1970). У Мимса нет формального научного образования, однако он проводит научные исследования в различных областях, используя приборы собственной разработки, и его научные статьи публиковались во многих рецензируемых журналах, часто в соавторстве с профессиональными учеными. Большая часть его исследований посвящена экологии, атмосферной науке и наукам об окружающей среде. Простое устройство, разработанное им для измерения озонового слоя, принесло ему премию Rolex Award for Enterprise в 1993 году. В декабре 2008 года журнал Discover назвал Мимса одним из «50 лучших умов в науке». С 2003 по 2010 год Мимс был редактором журнала The Citizen Scientist – издания Общества ученых-любителей. Он также занимал должность председателя Секции наук об окружающей среде Техасской академии наук. В течение 17 лет он преподавал краткий курс по электронике и атмосферной науке в Университете Наций, неаккредитованном христианском университете на Гавайях. Он является пожизненным старшим членом Института инженеров электротехники и электроники. Мимс является членом псевдонаучных организаций Международного общества сложности, информации и дизайна и Института Discovery, которые распространяют креационизм. Он также отрицает глобальное потепление.

Ранние годы и образование

Форрест Мимс родился в 1944 году в Хьюстоне, штат Техас, в семье Форреста М. Мимса-младшего (1923–1996) и Оливе Э. (Дунн) Мимс (1924–1995). Он был старшим из пяти детей: двух сыновей и трех дочерей. Отец Мимса был пилотом ВВС, и семья жила на военных базах от Аляски до Флориды, но их родным штатом оставался Техас. Мимс проявлял интерес к науке с раннего возраста и в 1960 году построил аналоговый компьютер в качестве проекта для школьной научной ярмарки. Заучивая слова латинского языка, Мимс задумал компьютер, способный переводить двадцать слов с одного языка на другой. Ввод осуществлялся через шесть потенциометров (переменных резисторов), каждый из которых имел диск с 26 буквами. Ввод первых шести букв слова на потенциометрах задавал общее электрическое сопротивление. Память известных слов представляла собой блок из 20 подстроечных резисторов, регулируемых отверткой. (Позже Мимс назвал это "Screwdriver Programmable Read Only Memory", SPROM – программируемая только для чтения память, программируемая отверткой). Поиск в памяти осуществлялся мотором, приводящим в движение переключатель, который сравнивал сопротивление входного слова с сопротивлением каждого резистора памяти. При обнаружении совпадения мотор останавливался, и загоралась одна из 20 выходных ламп. Это не был практичный языковой переводчик, но это был впечатляющий проект для научной ярмарки начала 1960-х годов. В декабрьском выпуске журнала Modern Electronics за 1987 год Мимс опубликовал статью, описывающую его самодельный аналоговый компьютер, с полной схемой и фотографиями. Осенью 1962 года Мимс поступил в Техасский университет A&M на факультет физики. Курсы математики убедили его выбрать специальность в области гуманитарных наук. Он окончил университет в 1966 году, получив степень бакалавра в области государственного управления, а также специализации по английскому языку и истории. Во время учебы в A&M Мимс продолжал заниматься электроникой. Его прадед был слеп, что побудило Мимса создать устройство для помощи слепым в передвижении. Это устройство было похоже на РЛС, но вместо этого использовало недавно разработанный инфракрасный светодиод для излучения интенсивных импульсов света, отражающихся от препятствий. Отраженный свет преобразовывался в звуковой сигнал, амплитуда которого увеличивалась по мере уменьшения расстояния до препятствия. Инфракрасные светодиоды были впервые представлены компанией Texas Instruments в 1965 году и стоили 365 долларов за штуку. Мимс посетил доктора Эдвина Бонина из Texas Instruments и объяснил ему свой проект. После изучения готового проекта доктор Бонин отправил Мимсу три инфракрасных светодиода. Мимс продолжал совершенствовать это устройство в течение следующих нескольких лет. В августовском выпуске журнала Popular Mechanics за 1972 год было описано, как устройство можно было закрепить на очках.

Военно-воздушные силы

После окончания Техасского университета A&M в 1966 году Мимс получил офицерский чин в ВВС США и в начале 1967 года был направлен на авиабазу Таншоннут близ Сайгона, Вьетнам, в качестве офицера разведки. Мимс увлекался моделированием ракет с юности и привез с собой во Вьетнам запас ракет. Он использовал расположенный поблизости ипподром в качестве стартовой площадки для испытаний систем наведения ракет. После того, как к месту запусков прибыл военный вертолет для проверки, Мимс стал уведомлять военные власти перед запуском ракет на ипподроме. Ночной запуск с крыши его дома вызвал тревогу на авиабазе Таншоннут. О ракетных увлечениях Мимса написала военная газета «Звёзды и полосы». Мимс испытывал свой инфракрасный помощник для слепых в Сайгонской школе для слепых мальчиков и девочек в Сайгоне, и эта история появилась во многих американских газетах. Полковник Дэвид Р. Джонс из Лаборатории вооружений ВВС узнал об экспериментах Мимса во время поездки во Вьетнам и добился его перевода в Лабораторию в Альбукерке, Нью-Мексико. Полковнику Джонсу пришлось предпринять специальные усилия, так как у Мимса не было необходимой инженерной степени. Мимс прибыл в лабораторию в марте 1968 года и работал над различными лазерными проектами. Мимс организовал клуб моделирования ракет в Альбукерке, чтобы привлечь студентов к этому увлечению. Клуб быстро насчитывал 40 членов и проводил собрания в старшей школе Дель-Норте и Академии Альбукерке. В июле 1969 года несколько членов клуба посетили конференцию Southwestern Model Rocket Conference в Восточном университете Нью-Мексико. Джордж Флинн, издатель журнала Model Rocketry, присутствовал на конференции, где он взял интервью у Мимса и некоторых членов клуба. Президент клуба, старшеклассник Форд Дэвис, выступил с докладом о миниатюрном радиопередатчике, разработанном клубом, который мог передавать данные с модели ракеты в полёте. Мимс, старший советник клуба, рассказал Флинну о различных датчиках и телеметрическом оборудовании, используемом клубом. Флинн предложил Мимсу написать статью о его «Транзисторном индикаторе траектории для ночных запусков моделей ракет», которая была опубликована в сентябрьском выпуске журнала Model Rocketry в 1969 году. Мимс заработал 93,50 доллара за свою первую статью в качестве профессионального писателя и стал постоянным автором журнала Model Rocketry.

МИТС

Эд Робертс работал с Мимсом в Оружейной лаборатории и также интересовался электроникой и моделями ракет. Робертс дополнял свою зарплату ВВС, работая в компании Reliance Engineering в свободное от службы время. Мимс, Робертс и еще двое коллег решили, что они могут разрабатывать и продавать комплекты для сборки электронной аппаратуры для моделей ракет любителям. В декабрьском выпуске журнала Model Rocketry за 1969 год был опубликован пресс-релиз, написанный Мимсом, в котором сообщалось, что Reliance Engineering создала дочернюю компанию Micro Instrumentation and Telemetry Systems. Они проектировали и собирали телеметрические модули у себя дома и в гаражах, но смогли продать лишь несколько сотен экземпляров. Опыт Мимса в новой технологии светодиодов позволил ему продать статью в журнал Popular Electronics. Ежемесячный тираж журнала составлял 400 000 читателей, в то время как тираж журнала Model Rocketry – 15 000. Пятистраничная статья давала обзор физики устройства и типичных областей применения и была помещена на обложку номера за ноябрь 1970 года. Мимс спросил редакторов, не хотели бы они статью о проекте, и они согласились. Эд Робертс и Мимс разработали светодиодный коммуникатор, который передавал голос по инфракрасному лучу света на приемник, расположенный на расстоянии сотен футов. Читатели могли приобрести комплект деталей для сборки Opticom LED Communicator от MITS за 15 долларов. MITS продала чуть более ста комплектов. MITS не получала прибыли от продажи комплектов, а гонорар за статьи в журналах составлял 400 долларов. Мимс уволился из ВВС и хотел строить карьеру технического писателя. Робертс выкупил доли своих первоначальных партнеров и сосредоточил компанию на перспективном рынке электронных калькуляторов. На обложке журнала Popular Electronics в январе 1975 года был представлен компьютер Altair 8800 Робертса. Робертс попросил Мимса написать руководство пользователя Altair 8800 в обмен на собранный компьютер Altair, который Мимс в 1987 году пожертвовал Национальному музею американской истории Смитсоновского института вместе со многими оригинальными документами MITS и своим аналоговым компьютером для перевода языков, использовавшимся в средней школе.

Генератор шаговой тональности (консоль Atari Punk)

Генератор шаговой тональности – это схема, использующая двойной таймер 556 IC. Управление осуществляется двумя потенциометрами. Мимс назвал эту схему "Звуковым синтезатором" в 1982 году, а позже – "Генератором шаговой тональности". Схема генерирует звуки, напоминающие звук щипковой скрипки.

Американский ученый

В мае 1988 года Мимс написал в журнал Scientific American, предложив себя в качестве нового редактора колонки The Amateur Scientist, для которой требовался редактор. Журнал пригласил Мимса в Нью-Йорк для обсуждения деталей, но редактор передумал, узнав, что Мимс – практикующий христианин, отвергающий дарвиновскую теорию эволюции и аборты. Журнал Harper's (Пол Таф, март 1991, стр. 28–32) опубликовал стенограмму записи от 4 октября 1989 года, сделанную редактором журнала и записанную Мимсом по совету своего адвоката, в которой объяснялось, почему он планировал отказаться от сотрудничества с Мимсом в качестве редактора "The Amateur Scientist". Редактор заявил: «Нет никаких сомнений, что сами по себе эти колонки великолепны. Если вы не будете писать их для нас, вам следует писать их для кого-нибудь другого, потому что они замечательные. То, что вы написали, – материал высшего класса. Это не вызывает вопросов. Меня беспокоит кошмар с общественными связями, который не дает мне покоя». Журнал согласился опубликовать только три колонки, которые они запросили у Мимса. По данным The Washington Post, после того как Мимс обратился в Американскую ассоциацию содействия развитию науки, Шелдон Кримски, председатель Комитета AAAS по научной свободе и ответственности, ответил в письме, что «Мимсу – и косвенно Scientific American – было сообщено, что "даже если человек придерживается религиозных убеждений, противоречащих общепринятым в научном сообществе, эти убеждения не должны влиять на решения о публикации научных работ, если они не отражены в этих работах"». Американский союз защиты гражданских свобод штата Техас предложил взяться за дело Мимса, но он отказался. Тем временем инцидент получил широкое освещение в крупных изданиях, таких как New York Times.

Эрик Пянка

В 2006 году Мимс выразил обеспокоенность по поводу лекции, прочитанной ученым Эриком Пянкой 3 марта 2006 года. Лекция состоялась на 109-м ежегодном собрании Техасской академии наук, организованном Университетом Ламара в Бомонте, штат Техас. Мимс заявил, что Пянка выступал за геноцид посредством генетически модифицированного вируса Эбола с целью уничтожения до 90% населения Земли. Пянка утверждал, что Мимс вырвал его слова из контекста и что он лишь объяснял, какие последствия, с точки зрения одних лишь биологических принципов, могут наступить, если текущие тенденции роста населения сохранятся, и что он ни в коем случае не призывал к геноциду.

32 года измерений атмосферы

Более тридцати лет Мимс проводит точные и детальные измерения атмосферы, включая измерения озонового слоя, дымки (оптической глубины аэрозоля) и общего содержания водяного пара в колонне. Проект начался в мае 1988 года, когда Мимс начал экспериментировать с измерениями УФ-В с использованием самодельного оборудования. В 1989 году Мимс разработал и построил первый портативный спектрометр общего озона (TOPS) для мониторинга озона, а также приборы для измерения дымки и водяного пара. Первый прибор TOPS (Total Ozone Portable Spectrometer) для измерения озона получил премию Rolex Award в 1993 году. 4 февраля 1990 года эти приборы впервые были использованы в солнечный полдень для измерения озонового слоя, дымки (оптической глубины аэрозоля) и общего содержания водяного пара в колонне. Фотография слева, сделанная женой Мимса, Минни, была сделана 4 февраля 2016 года – в день 26-й годовщины. Различные фотометры, радиометры и камеры на столе используются ежедневно в солнечный полдень, когда солнце не закрыто облаками. Подробности – в Викимедиа и на сайте www.forrestmims.org, где представлены 25-летние графики общего озона, общего содержания водяного пара и оптической глубины (дымки). Оригинальный светодиодный фотометр солнца Мимса (введен в эксплуатацию осенью 1989 года) находится в его левой руке. В правой руке – два Microtops II. Один из них относится к первым экземплярам (1997 года выпуска), а другой – единственный MicroTOPS II с использованием светодиодов в качестве фотодетекторов. Первый светодиодный фотометр Мимса до сих пор используется (он изображен с ним на фотографии, посвященной 26-й годовщине). Он оснащен двумя светодиодами, работающими как узкополосные датчики: один на 830 нм, другой – на 940 нм (в ближней инфракрасной области). Светодиод на 830 нм предназначен для измерения оптической глубины. Отношение фототоков от светодиодов на 830 нм и 940 нм определяет общее содержание водяного пара. График справа показывает общий озон, измеренный в период с 1990 по 2016 год. Общий озон (в единицах Добсона), измеренный в солнечный полдень в обсерватории Джеронимо Крик с 4 февраля 1990 года. Измерения проводятся только при ясной погоде, без облаков. Мимс ежегодно сравнивает свои измерения с данными приборов Dobson 76 и Brewers 009 и 119, установленных в обсерватории Мауна-Лоа, начиная с 1992 года. Помимо измерения общего озона, Мимс с 1990 года измеряет оптическую глубину аэрозоля (AOD) на 830 нм с помощью своего оригинального прибора. Данные представлены на графике слева. Измерения проводятся в солнечный полдень или около него, когда солнце не заслонено облаками. Пики указывают на наличие дыма, пыли и смога. Летние месяцы характеризуются измерениями сахароской пыли. На графике справа показано общее содержание водяного пара в колонне, измеренное с 1990 года. Общее содержание водяного пара в колонне измеряется на длинах волн 940 нм и 830 нм (в качестве опорной длины волны) с использованием того же фотометра солнца, который впервые был использован 4 февраля 1990 года. Отношение этих двух длин волн определяет общее содержание водяного пара. Наблюдается небольшая тенденция к снижению (приблизительно 1,5 мм в десятилетие). Калибровка: данные GPS NOAA из Галвестона (Техас) и обсерватории Мауна-Лоа (Гавайи). Измерения проводятся в солнечный полдень или около него, когда облака не закрывают солнце. Водяной пар является ключевым парниковым газом. Пик в данных Мимса в 1997-98 годах пришелся на период сильного Эль-Ниньо. Аналогичного пика во время Эль-Ниньо 2015-16 годов не наблюдалось. Общая форма данных соответствует графику глобального содержания водяного пара в текущем исследовании NVAP, проводимом NASA. Помимо измерений Мимса в его родном штате Техас, он проводил атмосферные измерения в Бразилии во время двух трехнедельных кампаний для Центра космических полетов Годдарда NASA. В августе 1995 года Мимс возглавил команду из двух человек для измерения озонового слоя во время кампании SCAR B в Куйабе (центральная Бразилия), поскольку прибор для измерения озона на борту спутника Nimbus 7 вышел из строя. В августе 1997 года Мимс возглавил команду из двух человек, которая измеряла озоновый слой, оптическую глубину дыма, УФ-В и водяной пар вблизи Альта-Флореста в Амазонии. Осенью 1996 года Центр космических полетов Годдарда NASA назначил Мимса быть готовым в любой момент вылететь к серии из 7 крупных лесных пожаров в штатах Юта, Калифорния, Вайоминг и Монтана. Ученый GSFC обнаружил, что новый спутниковый прибор для измерения озона также может обнаруживать дым, и Мимсу было поручено измерять общий озон и оптическую глубину дыма во время прохождения спутника над территорией. В 2022 году в Бюллетене Американского метеорологического общества была опубликована 30-летняя работа Мимса по климатологии: "30-летняя климатология (1990–2020) аэрозольной оптической глубины и общего содержания водяного пара и озона над Техасом". Эта временная серия теперь превосходит аналогичную серию измерений, проводимую Астрофизической обсерваторией Смитсоновского института на горе Табл (1926–1957).

Наука Сумерки

Последние исследования Мимса посвящены измерению высоты слоев аэрозолей в атмосфере с помощью нового типа фотометра сумерек. Фотометр сумерек – это высокочувствительный светоизмеритель, направленный в зенитное небо в течение часа после захода или до восхода солнца. Когда солнце садится вечером, край земной тени над фиксированной точкой поднимается в зените. (Обратное происходит перед восходом солнца.) Частицы в освещенной солнцем атмосфере, находящиеся непосредственно над земной тенью, рассеивают солнечный свет к поверхности, где он может быть зарегистрирован фотометром сумерек. Высоту этих частиц можно вычислить. Традиционная фотометрия сумерек использует телескоп, направленный в зенит, который фокусирует очень слабый сумеречный свет на фотодиод или фотоэлектронный умножитель, подключенный к многокаскадному усилителю. Конструкция Мимса уникальна тем, что в ней используется обычный светодиод в качестве детектора сумерек и отсутствует внешняя оптика, кроме эпоксидной линзы, в которой заключен светодиодный чип. Вместо многокаскадного усилителя он использует единственный операционный усилитель с резистором обратной связи от 10 до 20 гигоом для обеспечения усиления от 10 до 20 миллиардов. С 2013 года Мимс использует несколько светодиодных фотометров сумерек для обнаружения слоев дыма и пыли в тропосфере и вулканических аэрозолей в стратосфере. Диоксид серы, выброшенный в результате извержения вулкана Райкоке 21-23 июня 2019 года, достиг стратосферы и покрыл большую часть северного полушария вуалью аэрозолей серной кислоты. Данные, полученные Мимсом с помощью фотометрии сумерек в Центральном Техасе, и измерения лидаром на Гавайях показали, что высота самой плотной части вуали достигала 25 км и обычно составляла 16-20 км.

Содействие науке

Форрест Мимс привил интерес к науке своим трем детям, сформировав с ними исследовательскую группу. Дочь Сара использовала воздушного змея с прикрепленными емкостями для сбора дыма и спор, чтобы поднять их высоко над землей и избежать влияния местных воздушных потоков при проверке удаленного воздействия на ветер. Форрест участвовал в установке наземного стенда для отбора проб ветра, но Сара стремилась исключить влияние приземного воздуха и почвы.

Пианка связан с спором

Комментарии PZ Myers к делу Pianka v. Mims на Pharyngula. Комментарии Джеймса Редфорда к спору между Мимсом и Пьянкой.