Текст книги "Жизнь и мечта"

Автор книги: Павел Ощепков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 21 (всего у книги 21 страниц)

В механическом маятнике, представляющем собой тоже колебательный контур, происходит поочередное превращение потенциальной гравитационной энергии в кинетическую форму энергии и обратно».

Коллега А. В этом я пока не вижу ничего нового.

Подобными рассуждениями ты меня уже осаждал.

Коллега Б. Не делай поспешных выводов, наберись терпения. Слушай, что говорит лектор...

«И, как часто бывает в науке, одни и те же факты, одни и те же закономерности под другим углом зрения обнаруживают признаки новой взаимосвязи. В этом нет ничего удивительного. Известны случаи, когда даже сами авторы, открывшие то или иное явление, затрудняются указать на главное следствие своего открытия.

Достаточно вспомнить в связи с этим имена великого изобретателя Эдисона и великого физика Резерфорда. Первый сам открыл эмиссию электронов с накаленной вольфрамовой нити в вакууме, но упорно отрицал практические возможности ее использования. Теперь же все знают, что в мире нет ни одной радиолампы, которая не основана именно на этом явлении. Второй впервые в мире осуществил ядерную реакцию, но до конца своих дней упорно отрицал практическую возможность получения атомной энергии. Даже в 1933 г., т. е. почти накануне открытия цепной реакции, на годичном собрании Лондонского королевского общества он говорил, что «всякий, кто высказывается за возможность получения внутриатомной энергии в больших масштабах, говорит чистейший вздор».

Как глубоко ошибся этот великий ученый в своих предсказаниях, теперь известно всем.

В какой связи нас интересует сейчас колебательный контур? Почему вводный раздел энергетической инверсии мы начинаем с рассмотрения маятника, который был известен еще древним? Ответ на этот вопрос очень простой: в колебательном контуре инверсия энергии в количественном отношении многократно превосходит потери энергии за тот же период обращения.

309

В том случае, когда внутренние потери колебательного контура компенсируются внешним источником энергии, колебания становятся, как известно, незатухающими (радиотехника, часовой механизм и т. п.).

Вывод о том, что в колебательном контуре инверсируемая (обращаемая) энергия превосходит потери за тот же период обращения, имеет глубокое принципиальное и исключительно важное значение. В самом общем виде можно сказать, что потери энергии за один период колебаний составляют 1/n долю запасенной в контуре энергии, где n – число периодов колебания.

В результате огромного труда исследователей дальнейшее развитие этой мысли привело к созданию такой колебательной системы, в которой тепловая энергия среды или тела в процессе колебания стала переходить в электрическую форму энергии, а последняя вновь в тепловую форму энергии. Именно это и привело к возможности управления перераспределением энергии окружающей среды как в сторону некоторого повышения, так и в сторону понижения теплового потенциала. Именно в теплоэлектрическом колебательном контуре идея концентрации и деконцентрации энергии окружающей среды нашла свое первое воплощение».

Коллега А. Говоря от имени лектора, ты хочешь сказать, что уже достигнута возможность преобразования менее организованной, т. е. хаотической, формы энергии в более организованную форму?

Коллега Б. И да, и нет. С точки зрения теории вероятности при более низкой температуре, как ты сам мне доказывал, существует наибольший беспорядок. С этой точки зрения повышение температуры есть переход к менее вероятному состоянию. Однако последующее преобразование тепловой энергии в электрическую форму энергии с упорядоченным движением электронов означает переход тепловой хаотической энергии молекул в еще более высокоорганизованную форму энергии.

310

Коллега А. Конечно, если бы удалось найти способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с соотношением 1:1, то, возможно, возникли бы условия для осуществления идеи о колебательном контуре «тепло – электричество – тепло». Но пока таких условий нет. Если же исходить из термодинамических законов, то тепловая форма энергии не допускает стопроцентного преобразования ее в другие формы. Любая другая форма энергии (например, электрическая энергия на омическом сопротивлении) может стопроцентно переходить в тепловую форму энергии, однако обратный процесс, т. е. преобразование тепловой формы энергии в электрическую, согласно законам термодинамики принципиально невозможен. Имеющееся соотношение -Цк– является пределом даже для идеального цикла.

Коллега Б. Тут я с тобой вновь решительно не согласен. И не потому, что это соотношение неверно, а потому, что оно не учитывает всех возможных процессов.

Коллега А. Попытайся доказать, что тепло окружающей среды может прямо и стопроцентно переходить в электрическую или какую-либо иную форму энергии.

Коллега Б. Доказать это можно очень просто. Я мог бы сослаться на эффект Гельмгольцевой теплоты в аккумуляторах и некоторых гальванических элементах, например в элементе Бугарского, но я сошлюсь прежде всего на опыты Ленца.

Коллега А. Ты имеешь в виду его опыт с замораживанием капли воды на спае двух разнородных проводников?

Коллега Б. Вот именно.

Коллега А. Не понимаю, какое отношение опыт Ленца имеет к обсуждаемой проблеме?

Коллега Б. Самое непосредственное. На этом опыте можно наглядно видеть, что количество электрической энергии, затрачиваемой на движение электронов в месте соединения разнородных проводников, значительно меньше того тепла, которое поглощается в этом месте из среды. Если бы тепло, образующееся на границе двух металлов (Джоулево тепло), было больше тепла, поглощаемого в месте спая, то, конечно, ни Ленцу, ни кому-либо другому не удалось бы заморозить каплю воды.

Вот и выходит, что в капле воды заморожена огромная сила. Надо только уметь в малом видеть большое.

Коллега А. Не понимаю, чему ты радуешься.

Какую разгадку ты нашел в этом? В основе опыта Ленца лежит эффект Пельтье, и ничего больше.

Коллега Б. Я ничуть не сомневался, что ты так скажешь. Но вдумайся только в то, что на стыке двух разнородных металлов капля воды замерзла.

311

В свете эффекта Пельтье тебе все это кажется элементарно простым. Я же отношусь к этому по-другому. Я тоже знаю эффект Пельтье и тем не менее удивляюсь опыту Ленца.

Коллега А. Воля твоя, можешь удивляться, чему хочешь.

Коллега Б. В том-то и беда, что вы, физические «ортодоксы», перестали, как я уже говорил, удивляться! Вы не хотите видеть дальше своего носа. А следовало бы.

Внимательно присматриваясь к прохождению электрического тока через проводники разной химической природы, можно многое увидеть. Ты должен согласиться, что в эффекте Пельтье тепло, поглощенное в холодном спае, переносится к теплому спаю не в форме тепловой энергии, а в форме электронов, энергетический уровень которых соответствует химической природе проводника, соединяющего эти слан. Если бы это было не так, то мы обнаружили бы вдоль проводника или повышение его температуры, или наличие дополнительных электрических зарядов на нем. Однако ни того, ни другого не обнаруживается! Следовательно, тепловая энергия на холодном спае проводников непосредственно и стопроцентно преобразуется в энергию движущихся электронов. Кроме того, перемещение этой энергии совершается со скоростью электрических процессов, а не со скоростью теплопередачи. Сколько было поглощено тепловой энергии на спае разнородных металлов, ровно столько же ее будет заключено в движущихся электронах. Отрицать это ты не можешь, так как на горячем спае тепла выделится вновь столько же, сколько было поглощено на холодном спае. Вот и выходит, что прямое, стопроцентное преобразование тепловой энергии в энергию других форм в природе возможно. Закрывать глаза на это нельзя. А если присмотреться повнимательнее, то мы найдем, вероятно, и другие примеры подобных преобразований.

Коллега А. Ты хочешь, видимо, снова напомнить мне тот случай, который произошел несколько лет назад при разработке какого-то аппарата микроклимата на полупроводниках?

Коллега Б. Нет, сейчас мы ведем с тобой принципиальный спор, и нам нет необходимости ссылаться на печальные недоразумения.

Коллега А. Ты считаешь, что там было печальное недоразумение, а не ошибка?

312

Коллега Б. Наоборот, я считаю, что было слишком много ошибок.

Коллега А. В чем же там, по-твоему, было дело?

Коллега Б. Лучший ответ на это дали тогда те, кто наиболее остро критиковал якобы обнаруженный эффект.

Я не стремился запоминать содержание подобных статей того времени, но одно место мне все же запомнилось.

Вот что писали: «Было обнаружено, что даже если прекратить протекание через аппарат воды, из которой он черпает тепловую энергию, то к. п. д. аппарата все же превышает 100%. Если бы это было так, то это было бы действительно «чудом» – нарушением закона сохранения энергии и доказательством возможности вечного двигателя».

Коллега А. Но, по-видимому, так там все и было?

По-моему, это очень объективная оценка.

Коллега Б. Для того чтобы давать объективную оценку чему-либо, надо сначала хорошо изучить то, что собираешься оценивать, а из приведенной мною выдержки видно, что авторы вообще не знали, о чем они говорят.

Если же предположить, что они видели и даже знали предмет своей критики, то станет совершенно непонятным, каким образом они умудрились в одном утверждении нагромоздить столько принципиальных ошибок.

Коллега А. По-твоему выходит, что ошибка содержалась в оценке, да к тому же еще и публичной? В чем же она состоит?

Коллега Б. Попробуем проанализировать приведенное выше утверждение вместе. Из него следует, что до выключения воды аппарат черпал тепловую энергию из нее, и это, как видно из текста, авторов оценки не смущало...

Коллега А. А почему это должно смущать?

Существуют же тепловые насосы различных типов, которые черпают тепловую энергию из воды, грунта и т. д.

Коллега Б. Приятно слышать от тебя такие слова.

Но они расходятся с тем, что ты несколько минут назад утверждал. Ты только что говорил, что все окружающие нас тела находятся в тепловом отношении в равновесии и их тепловая энергия является «мертвой», «бесплодной», «бесполезной» и т. д. А теперь выходит, что из «мертвой» «бесплодной» энергии можно извлекать какую-то пользу.

Где же в таком случае твоя научная совесть?

313

Коллега А. Но ведь было сказано, что вода выключена. В этом-то случае к. п. д. аппарата уж никак не может быть выше 100%.

Коллега Б. Вот в этом-то и состоит ошибка. В тепловом насосе, работающем по схеме Пельтье, к. п. д. принципиально не может быть ниже 100%, ибо это означало бы исчезновение подводимой электрической энергии.

Исчезновение же энергии так же противоестественно, как и ее создание из ничего. По закону Джоуля электрическая энергия на омическом сопротивлении, как тебе хорошо известно, целиком (т. е. стопроцентно) переходит в тепловую форму энергии. Эта тепловая энергия не может исчезнуть. Так как на холодном спае нет выделения энергии (он сам поглощает энергию), то, следовательно, эта тепловая энергия выделяется на горячем спае вместе с переносимой теплотой Пельтье. Таким образом, стопроцентный к. п. д. такого аппарата обеспечен автоматически.

А так как изолировать систему от окружающей среды, даже после того как отключили воду, нельзя (это даже богу, наверное,, не под силу сделать), то к холодному спаю всегда будет идти поток энергии от окружающей среды. Он будет меньше, чем от воды, но он будет идти. Этот дополнительный поток энергии, суммируясь с Джоулевым теплом, и обеспечивает общий коэффициент полезного действия, превышающий 100%. В такой системе к. п. д. не только не может быть меньше 100%, он не может быть даже равен 100%, он всегда может быть только выше 100%.

Коллега А. но разве ты не видишь, что это противоречит закону сохранения энергии!

Коллега Б. Нисколько. Именно в этом-то и заключена еще одна твоя ошибка. Получение дополнительной тепловой энергии не означает, что она получена «из ничего». Источник этой энергии в данном случае более чем ясен – это энергия окружающей среды, и закрывать глаза на него нельзя.

Коллега А. По-твоему, выходит, что если подобное устройство использовать в качестве отопительного прибора, то в некоторых случаях с его помощью можно получить тепла даже больше, чем вообще можно его получить при полном превращении электрической энергии в тепловую?

314

Коллега Б. Совершенно справедливо. И в этом нет ничего удивительного. Мы только что разбирали схему работы электрической цепи, состоящей из разнородных проводников, в которой, согласно эффекту Пельтье, тепло переносится от холодного спая к теплому спаю сверх того тепла, которое выделяется за счет потерь на омическом сопротивлении этой цепи.

Коллега А. Но это означает, что коэффициент полезного действия такой установки в месте выделения тепла будет выше 100%. Я уже говорил, что этого быть не может.

Коллега Б. Опять неверно. Никакого нарушения закона сохранения энергии здесь нет и не может быть. Я еще раз подчеркиваю, что, сколько тепловой энергии поглотится из окружающей среды на холодном спае, ровно столько выделится на горячем спае.

Коллега А. Но мне помнится, что по этому поводу было очень много разговоров...

Коллега Б. От подобных разговоров, вероятно, очень трудно избавиться. Всегда есть люди, которые жаждут похорон всего нового. Для них теперь найдено даже специальное определение – мезонисты, т. е. люди, боящиеся нового. Печально, но это реальная действительность.

Коллега А. А как к указанному факту отнеслись физики? Это, по-моему, прежде всего их забота.

Коллега Б. По-разному. Одни выступали резко против– это те, которые знали дело издалека. Другие самоотверженно боролись «за» – это те, которые знали существо вопроса. Но я не придаю чрезмерно большого значения узкому профилю в науке. В науке очень часто фундаментальные открытия делали как раз не те, которым следовало бы их сделать. Велосипедные мастера братья Уилбер и Орвилл Райт, как известно, положили начало авиации, а член Французской академии наук Лоланд упорно стоял на позиции, что летать на аппаратах тяжелее воздуха принципиально нельзя. Первые опыты по искусственным источникам тока провел Луиджи Гальвани, хотя он был не физиком, а физиологом. Да мало ли таких примеров, когда люди из другой области знаний своим творчеством обогащали ту или иную науку.

Коллега А. Но теперь науки резко обособились, теперь стало гораздо труднее разобраться даже в смежных областях знаний. Если говорить о полупроводниках, например, то, я думаю, мнение узких специалистов в этой области должно быть наиболее авторитетным.

315

Коллега Б. Я с этим согласен. Но имей в виду, что нет таких специалистов, которые были бы всегда непогрешимы при оценке новых вопросов.

Коллега А. Я тоже не придерживаюсь крайних суждений, но знать мнение специалистов узкой области необходимо.

Коллега Б. Если отбросить крайние суждения, то наиболее правильно мнение специалистов, зарекомендовавших себя в области полупроводниковой техники, сводилось к следующему: «Электронные полупроводниковые приборы позволяют перекачивать тепла больше, чем электроэнергия, затрачиваемая на эту перекачку.

Нужно подчеркнуть, – говорили они, – что здесь нет никакого нарушения закона сохранения энергии, как это может показаться при невнимательном рассмотрении вопроса.

Речь идет не о том, что создается новая энергия, а только о том, что электронный поток позволяет перекачать энергии тепловой больше, чем электрическая энергия, затрачиваемая на создание электронного тока».

Коллега А. Это, конечно, важное высказывание, и оно льет воду на вашу мельницу. Однако я считаю, что возможность полного круговорота энергии этим еще не доказывается.

Коллега Б. Я не утверждало, что это уже полное решение проблемы круговорота энергии. Но кто откажется уже сейчас вместо 100 кал, содержащихся в потребляемой электроэнергии, получить 150 или 200 кал тепла за счет энергии окружающего пространства?

Разве калории мечены или вторые менее ценны, чем первые?

Если я хочу согреться в теплом помещении, то едва ли буду разбираться в том, какие калории меня греют.

Разве калории пахнут?

Тепловые насосы и им подобные устройства – это первая, хотя и маленькая ступень к использованию человеком круговорота энергии в природе. Пути к полному торжеству идеи уже вырисовываются. Если мы будем не отвергать эту цель, а добиваться ее, то постепенно найдем и средства ее достижения. Изучение электронных переходов на границах веществ с различной химической природой, применение новейших средств исследования явятся существенным шагом на этом пути.

Во всяком случае, «учение о превращении движения ставит вопрос в абсолютной форме, и от него нельзя отделаться при помощи негодных отсрочек векселей или увиливанием от ответа... Круговорота (энергии) не получится, пока не будет открыто, что излученная теплота может быть вновь использована», т. е. может опять производить работу и переходить в другие формы энергии.

316

Эти слова принадлежат великому Фридриху Энгельсу, и я не думаю, что они потеряли свое значение. Они звучат для нас набатным призывом. Уверен, что целеустремленное сосредоточение творческих сил позволит решить и эту грандиозную проблему.

Коллега А. Ты, я вижу, оптимист до мозга костей.

Коллега Б. Да.

Коллега А. Как скоро, по-твоему, придет то время, когда защищаемое тобою направление получит признание науки?

Коллега Б. Это трудно предсказать. Раньше я думал, что до этого пройдет очень много времени. Однако некоторые факты говорят о том, что сроки могут сократиться.

Коллега А. Что ты имеешь в виду?

Коллега Б. Видишь ли, еще несколько лет назад понятие концентрации энергии отождествлялось с поразительным невежеством, а теперь этот термин вошел уже в университетские курсы термодинамики и в учебники общей теплотехники для вузов.

Коллега А. Но это относится, по-моему, пока только к большим мирам, ко Вселенной.

Коллега Б. Я доволен и этим. Пусть сначала будет признано для Вселенной. Вселенная – это тоже природа. Следующим этапом будет признание права на эти процессы и на нашей грешной Земле. Утверждать обратное станет все труднее и труднее. Даже в домашней обстановке каждый, у кого есть холодильник, видит, что потребляемая из сети электроэнергия идет не в охлаждаемую камеру (в этом случае камера не охлаждалась бы, а нагревалась), а преобразуется в конечном счете в тепло, и только в тепло. Тепло, отнятое от холодильной камеры, выделяется, как известно, за пределы холодильника. Делившаяся дополнительная энергия затем вновь возвращается через теплопередачу стенок в холодильную камеру, и вот вам первый круговорот энергии, организованный человеком. Пройдут годы, и из маленькой искры надежды возгорится настоящее пламя в буквальном смысле этого слова за счет энергии окружающей среды.

Коллега А. Ну что ж, время покажет, кто прав.

Коллега Б. Да тут и ждать-то осталось очень недолго.

317

Коллега А. Что ты имеешь в виду?

Коллега Б. А разве энергетический кризис, уж,е проявивший себя во многих странах, не вынудит человечество искать новые источники энергии? Вынудит, очень скоро вынудит.

Коллега А. Да, это верно, что запасы ископаемого топлива не неисчерпаемы. Но есть еще надежда на ядерное и термоядерное топливо.

Коллега Б. Что касается ядерного топлива, то запасы его тоже не бесконечны, а о широком использовании термоядерного топлива надо еще очень много и крепко подумать.

Коллега А. Я уверен, что со временем будут найдены вполне эффективные средства защиты от вредного влияния излучений таких источников.

Коллега Б. Вот то-то и оно, что здесь есть еще и другие проблемы. А самое главное состоит в том, что неизбежное повышение радиации и все живое – это две совершенно несовместимые субстанции.

Коллега А. Отчаиваться не надо. Ты же сам как-то приводил слова Циолковского о том, что человечество и в этом случае все-таки извернется.

Коллега Б. Да, извернется. И уже вот-вот наступит момент, когда надо будет начать изворачиваться.

Коллега А. Что ты имеешь в виду?

Коллега Б. А взять хотя бы мнения наиболее крупных физиков нашего времени. У тебя, я думаю, нет сомнений в компетентности академика Ландау?

Коллега А. Ну еще бы! Это широкоизвестная и незаурядная личность в науке нашего времени.

Коллега Б. А я когда-то учился вместе с ним, мы с ним однокашники по институту.

Коллега А. Ну и что же?

Коллега Б. А то, что он, будучи уже академиком, в одной из своих работ писал: «Наше существование ни в какой степени не оправдывает невообразимо малую вероятность флюктуации, приведших к образованию Вселенной в современном виде. Таким образом, противоречие остается в полной силе. Это указывает на то, что основные представления о пространстве и времени, а также основные законы, которые мы до сих пор считали незыблемыми, в чем-то нехороши. Где-то в фундамент науки надо внести поправки».

Коллега А. И что же ты думаешь?

318

Коллега Б. Я думаю, что важную роль в разрешении этой проблемы должны будут сыграть физика электрона и кибернетика. Кибернетика сформировалась как самостоятельная наука именно благодаря тому, что было открыто единство процессов управления, где бы они ни происходили, ибо все они характеризуются точной количественной мерой – уменьшением энтропии. Это очень важный вывод, и он должен быть взят на вооружение.

Большое значение будут иметь также термохимические элементы и новые методы интроскопии, которая в конечном счете позволит наблюдать движение электронов внутри проводящих тел. Но все это только этапы трудного пути. Реальные же средства разрешения проблемы будут найдены только при планомерной, целеустремленной и широко поставленной работе.

Старое никогда добровольно не сдает своих позиций.

Об этом ярко пишет академик Н. П. Дубинин в своей замечательной книге «Вечное движение», в 1975 г. вышедшей вторым изданием в издательстве «Политическая литература». Здесь мы читаем: «Идейная борьба сопутствует любому процессу рождения нового, и чем значительнее это новое, тем больше накал этой борьбы, ибо в это время особенно велико влияние противостоящих друг другу социальных и идеологических сил, характеров и стремлений людей», Общеизвестно, что гены, науке о которых посвятил свою жизнь Н. П. Дубинин, – это основа основ всей живой материи. А электрон, электроны? Это тоже одна из важнейших основ всех межатомных и межмолекулярных взаимосвязей, в том числе и в живой клетке.

Наш разговор, вероятно, можно закончить такими словами: кто хочет что-либо решить, тот ищет пути решения, а кто не хочет, тот ищет причины, оправдывающие его нежелание заниматься проблемой.

Мы неустанно будем искать пути решения проблемы.

Она актуальна и своевременна, она несет с собой важнейший элемент техники коммунизма, и решение ее нельзя откладывать на долгие годы.

СОДЕРЖАНИЕ

От автора 3

Предисловие 6

Жизнь начиналась так 12

Без мечты никто не живет 22

Первые шаги на самостоятельной дороге 36

История одного открытия 52

Незабываемые встречи 92

Пять принципов 120

Его величество факт 151

Вступаем в новый, невидимый мир... 177

Жизнь ставит свои вопросы 206

Навстречу девятому валу 240

Диалог ученых собеседников 286

notes

Примечания

1

1 «Огонек», 1960, № 16, с. 3.

2

1 План ГОЭЛРО, рассчитанный на 10—15 лет, предусматривал создание электростанций общей установленной мощностью 1750 тыс. кВт.

3

1 Результаты опытов зенитной артиллерийской стрельбы без прицела описаны в журнале «Вестник противовоздушной обороны», 1932, № 11. Там же приведены фотографии прицельных барабанов, перестроенных на значения дистанционных трубок.

4

1 «Наблюдалось также влияние промежуточного судна. Так, во время опытов на «Европе» и «Африке», когда между ними попадал линейный крейсер «Лейтенант Ильин» и если это случалось при больших расстояниях, то взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии».

5

1 При подписании протокола слова «дециметровые и сантиметровые волны» академик А. Ф. Иоффе, как уже было сказано, собственноручно вычеркнул.

6

1 Из предисловия к книге К. Э. Циолковского «История моего дирижабля». М., 1924, с, 1—2.

7

1 Лимфа – межклеточная, или тканевая, жидкость, заполняющая межтканевые пространства и лимфатические сосуды.

8

1 Более подробно о голографии можно прочитать в выпущенной в 1983 г. издательством «Московский рабочий» вторым изданием популярной книге Л. Б. Пирожникова «Что такое голография?». В ней изложены предпосылки открытия голографии и пути ее развития, рассказано также и о ближайшем будущем этой науки.

9

1 Математически это соотношение записывается так: ASCHCT>0.

10

1Раковский А. В. Введение в физическую химию. ОНТК, 1938, с. 532.

11

1 On the Economy of the Heatingor Cooling of Buildings by Means of Currents of Air.