Текст книги "Юный техник, 2006 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ
«Давайте жить дружно»

Призыв кота Леопольда из известного мультфильма достоин самого серьезного внимания. Нобелевская премия по экономике в 2005 году вручена двум американским ученым – Томасу Шеллингуи Роберту Ауманнуза достижения в области «теории игр», разработавших целую науку, как избегать конфликтов и жить в мире.

Один из главных трудов Томаса Шеллинга – «Стратегия конфликта» – опубликован 45 лет назад. Ученый придумал множество разных способов разрешения конфликтов. «Если задуматься, каждый из нас постоянно находится в состоянии конкуренции с другими, – пишет Шеллинг. – И чтобы добиться своего, нужно уметь находить компромиссы»…

Возьмем, к примеру, продавца и покупателя. Казалось бы, у них совершенно разные дела: продавец старается продать свой товар подороже, покупатель – купить подешевле. Но оба заинтересованы в переходе товара от одного владельца к другому. А стало быть, у них есть общая цель, к которой стоит стремиться путем переговоров. На практике так и происходит: поторговавшись, обе стороны приходят к соглашению.

Томас Шеллинг.

Роберт Ауманн.

Еще пример. Многим ученикам в школе кажется, что учителя то и дело стараются «подловить» и поставить «пару» за невыученный урок. Но попробуйте взглянуть на ситуацию иначе. Зачем учителя и ученики вообще приходят в школу? Но ведь у них есть и общая цель: учителя хотели бы, чтобы их ученики успешнее усваивали знания. Та же цель стоит и перед учениками: вряд ли кто-то ходит в школу только затем, чтобы получать двойки и баловаться на уроках. А коли так, значит, и здесь есть путь к компромиссу. Если уж не выучил урок, то честнее предупредить учителя и сделать задание в другой раз…

Роберт Ауманн известен, тем, что тоже всегда умел находить компромиссы.

«Даже две конкурирующие теории могут использоваться одновременно, – утверждает Ауманн. – Вспомните хотя бы, в физике одним удобнее считать свет потоком частиц, другим – электромагнитной волной. И каждый прекрасно решает свои прикладные задачи»…

По его мнению, главное в теории – это не истинность, а ее полезность. Справедливо это и для бизнеса. Если какая-то концепция позволяет извлечь выгоду, то неважно, правильна она или нет. Теория игр позволяет просто моделировать бизнес-процессы, не вдаваясь в их глубинпьте причины. И оказалось, что в реальной экономике такая научная модель – простая и практичная – куда более востребована, чем другие, более точные, но сложные.

Г. МАЛЬЦЕВ

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Атака на константу

Скорость света вместо того, чтобы оказаться величиной бесспорно постоянной, похоже, варьируется, причем в довольно широких пределах. Во всяком случае, вот что пишет по этому поводу швейцарский научный журнал Ecoie Poly technique Federate de Lausanne Release.

Упрямые факты

Несколько лет тому назад международной группе физиков удалось притормозить отдельные фотоны света в специальной ловушке, заморозив почти до величины абсолютно го нуля. (Подробности см. в «ЮТ» № 9 за 1999 г. Ред.)

Эти опыты, однако, до поры до времени рассматривались как некая научная экзотика, практически не имеющая отношения к жизни. Мол, как было предложено Альбертом Эйнштейном сто лет назад, так и есть: с = const.

Однако совсем недавно, летом 2005 года, последовала новая атака возмутителей спокойствия на этот постулат. На сей раз штурм возглавил австралийский теоретик Пол Дэйвис из сиднейского Macquarie University. Он долго ломал голову над интерпретацией эмпирических данных, полученных его коллегой, астрономом Джоном Вэббом, и в конце концов пришел к выводу, что объяснить их можно, лишь предположив, что одна из фундаментальных физических констант – предельная скорость передачи любых взаимодействий (она же – скорость света в вакууме) – оказалась непостоянной.

Дело в том, что Вэбб экспериментально обнаружил: характеристики излучения квазара, расположенного на расстоянии 12 млрд. световых лет от Солнечной системы, заметно расходятся с расчетными. Он повторил свои измерения несколько раз. А потом их проанализировал Дэйвис, который пришел к неутешительному для физиков-консерваторов выводу: в течение тех миллиардов лет, которые световое излучение шло к Земле, либо менялся заряд электрона, либо постоянная с.

Непостоянство заряда электрона разрушило не только большую часть современных теорий, но даже классическую термодинамику, отменив ее второй постулат, который в популярной формулировке говорит о невозможности самопроизвольной передачи тепла от более холодного тела к более горячему. Поэтому теоретик решил пока эту константу не подвергать сомнению, а посмотреть, могла ли действительно меняться скорость света. Ведь постоянство скорости света – постулат более поздней специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна – уже не раз подвергался критике. В свое время, а именно в 20–30 е годы прошлого столетия, решающим экспериментом, доказавшим справедливость СТО, признан описываемый в любом учебнике физики для средней школы опыт Майкельсона Морли.

Однако истрачены уже тонны бумаги (немало ее, кстати, исписано одним из авторов знаменитого опыта) на доказательства, показывающие, что вывод, к которому пришел Эйнштейн, из того опыта вовсе не следовал. И вообще число критиков этого эпизода в истории науки в паши дни продолжает увеличиваться в геометрической прогрессии.

Демонстрация с торможением и ускорением

Масла в огонь споров теоретиков подлили со своей стороны экспериментаторы. А именно группа физиков из Федеральной политехнической школы Лозанны продемонстрировала движение светового (электромагнитного) импульса вперед-назад по экрану, во время которого происходило уменьшение и увеличение скорости света.

Она, по словам исследователей, может быть уменьшена более чем в три раза! И примерно во столько же раз ее удалось и ускорить, то есть добиться значительного превышения пад каноническим значением – 300 000 000 метров в секунду. Причем если прежние успешные попытки замедления света, как уже говорилось, имели место при определенных условиях, например, в сильно охлажденных газах, то нынешняя удалась швейцарским физикам Люку Тьювенацу, Мигелю Гонзалесу Херраоцу и Кванг-Ионг Сонгу при комнатной температуре благодаря подручным средствам (оптическому волокну) и примененному ими методу так называемою вынужденного обратного бриллюэновского рассеяния или рассеяния Мандельштама – Бриллюэна.

При вынужденном бриллюэновском рассеянии, поясняют авторы публикации, луч лазера создает периодические области с переменным коэффициентом преломления, то есть дифракционную решетку, на которой значительная часть его световой энергии рассеивается обратно. Таким образом достигается замедление света в одном отдельно взятом оптическом волокне…

Процесс пошел…

В общем, шуму все это в научной печати уже наделало немало. Хотя бы потому, что многие понимают: если окажется, что скорость света и в самом деле не постоянна, это подкосит не только специальную теорию относительности. Например, есть предположение, что скорость света постоянно снижается с момента Большого взрыва (не исключено, что в момент «творения» она была бесконечно большой). А это, в свою очередь, ведет к пересмотру основ всей современной космогонии.

Далее, фундаментальные физические константы входят во все уравнения, описывающие поведение нашего мира. Непостоянство же даже одной из них может вызвать эффект домино – еще вчера респектабельные теории завтра превратятся в интеллектуальную труху. Физикам придется не просто «латать дыры», но создавать новые парадигмы, формулировать иные постулаты и строить очередные теории.

Не забывайте, ведь под вопросом теперь еще и постоянство заряда электрона, а значит, и второго начала термодинамики. А на нем, кроме всего прочего, напомним, зиждется и запрет на создание вечного двигателя.

Впрочем, о перспективах вечных двигателей мы расскажем как нибудь в другой раз. Сейчас же скажем, что опыт Вэбба и его интерпретацию Дэйвисом, а также эксперименты швейцарских физиков наверняка ждет шквал критики. Но пока теоретики готовятся к схватке, военные думают, как использовать новые эффекты. Замедление прохождения света может быть очень полезным в устройствах для оптической обработки информации, полагают они. И американское агентство перспективных оборонных разработок DARPA ( Defense Advanced Research Projects Agency) уже выделило миллионы долларов на проект под названием «Использование замедленного света в оптических волокнах» ( Application of Slow Light in Optical Fibers).

Физики из Лозанны полагают, что их метод может быть также применен для генерирования высокоточного микроволнового сигнала в новых беспроводных коммуникационных сетях, а также для повышения качества передачи информации между спутниками и Землей.

С. НИКОЛАЕВ , научный обозреватель «ЮТ»

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
… И «вечный двигатель» возможен?

«Обнаружен «демон Максвелла»! Он может послужить основой своеобразного «вечного двигателя», работа которого уже проверена нами в эксперименте», утверждают ученые из Национального университета Австралии, работающие под руководством доктора Денниса Эванса. И приводят такие подробности.

Как известно, французская Академия наук еще сто с лишним лет назад, во второй половине XIX столетия, прекратила рассмотрение заявок па изобретение perpetuum mobile– вечного двигателя. Главная причина такова: академики были уверены, что изобретатели, полагающие, что они научились получать энергию из ничего, обманывают и себя и других, поскольку при этом должен нарушаться один из основных законов физики, называемый вторым началом термодинамики.

В самом деле, это правило гласит, что «с течением времени уровень энтропии, или хаоса, во всякой закрытой системе будет либо нарастать, либо оставаться прежним». Говоря проще, при комнатной температуре кружка с кипятком наверняка остынет, слегка нагрев окружающий воздух, но сама она никогда не нагреется сильнее за счет общего охлаждения окружающей среды.

Этот простой постулат, сформулированный в 1850 году немецким физиком Р.Клаузиусом, еще говорит о том, что энергию нельзя взять ниоткуда – ее можно только потратить или перевести из одного вида в другой. Например, из тепловой в кинетическую.

Кстати, этот способ превращения энергии человек освоил лучше всего. Именно он лежит в основе тепловых машин нашего времени, будь то паровоз, автомобиль, реактивный самолет или атомный котел АЭС…

Впрочем, есть в этом законе одна щелочка, в которую и норовят проникнуть некоторые хитроумные изобретатели. Первым на ее существование указал блестящий английский ученый-теоретик XIX столетия Дж. Максвелл.

«Вот если бы, – предположил он, – существовал некий демон, который бы, находясь меж двух сосудов, пропускал бы из одного в другой только быстро движущиеся, то есть высокоэнергичные, частицы и не пускал медленные, то можно было бы добиться в этих сосудах сколь угодно большой разницы температур. И следовательно, из них можно было бы выкачать сколько угодно энергии. Хотя этот научный парадокс получил в свое время большую популярность, «демона Максвелла» за прошедшие века никто так и не обнаружил.

Очередную попытку предприняли в 70-х годах прошлого столетия. Именно тогда ученые открыли, сначала для себя, а потом уж и для всех нас, новое пространство, названное наномиром. Оказывается, в мире, измеряемом нанометрами, то есть миллионными долями миллиметра, многие законы большого мира уже не действуют.

Недавно в том убедились ученые из австралийского Национального университета (Канберра). Под руководством доктора Денниса Эванса они проводили эксперименты с крошечными капельками латекса одного из производных каучука и резины. И вот тут неожиданно выяснилось, что капли эти ведут себя в сосуде с водой на редкость необычно. Вместо того чтобы отдавать запасенную ранее энергию, остывая до температуры окружающей воды, капельки время от времени повышали свою температуру на время до двух полновесных секунд, забирая энергию у молекул более холодной воды! Потом, правда, статус-кво восстанавливался, накопленная энергия вновь возвращалась обратно, но процесс этот мог повторяться снова и снова…

Пока ученые разбираются в тонкостях подмеченного явления, пытаются понять его суть, перепроверяют друг друга в поисках возможной ошибки эксперимента… Но если все тут окажется правильно – а в добросовестности австралийцев никто из их коллег не сомневается – получится, что «демон Максвелла» в природе все-таки существует! И его, наверное, можно будет использовать для работы, на которую в определенных условиях до нынешнего времени были способны только тепловые трубки и насосы.

С.ВЕТРОВ

Подробности для любознательных

ТЕПЛО ИЗ ХОЛОДА

Вообще-то любое тело в окружающем нас мире имеет температуру выше абсолютного нуля. А коли так, то в принципе можно создать устройство, которое будет эту тепловую энергию потреблять. Впервые этот принцип превратить в реально действующее устройство – тепловую трубу или насос удалось еще в 70-е годы XX века. Устройство и на самом деле представляет собой герметически закрытую с обеих сторон заглушками трубу, частично заполненную жидким теплоносителем.

Одним концом такая труба помещается в зону нагрева, другим – в зону охлаждения, конденсации. В зоне нагрева жидкий теплоноситель, например, фреон испаряется с поглощением теплоты, а в охлаждаемой зоне пар, попадающий сюда из зоны испарения, конденсируется и выделяет теплоту.

Возвращение жидкости в зону охлаждения осуществляется либо за счет внешних воздействий (например, силы тяжести), для чего нагреваемый конец трубы помещают ниже охлаждаемого, либо под действием разности капиллярных давлений по капиллярной структуре (фитилю), располагаемому обычно по внутренней стейке трубы (см. рис.). В последнем случае тепловая труба работает даже в невесомости.

Схема тепловой трубы.

Поскольку КПД теплопередачи в таком устройстве очень высок, то подобную установку можно, например, использовать для отопления дома даже зимой в средней полосе России. Днем, когда пригревает солнышко, тепловой насос закачивает тепло снаружи в специальный теплоаккумулятор, который и отапливает дом ночью. Тепловой же насос в этот момент отключают, чтобы он не гнал тепло из дома наружу.

Теперь же, похоже, появилась возможность сделать следующий шаг по укрощению «демона Максвелла». Наноустройства позволят сделать подобные системы не только более компактными, простыми, дешевыми, но и более эффективными.

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ПОЧЕМУ МУЖЧИНЫ НЕ СЛЫШАТ ЖЕНЩИН?Как известно, женщины частенько обижаются на мужчин за то, что те якобы пропускают мимо ушей их слова. Однако представители сильного пола в том нисколько не виноваты. Как показали недавние исследования сотрудников Шеффилдского университета (Великобритания), мужчины зачастую не слышат и половины того, что говорят им женщины, по одной простой причине: диапазон женского голоса находится в такой полосе частот, которая с трудом воспринимается мужским ухом. Кроме того, женщины зачастую говорят очень быстро и неконкретно.

«ТЕРМОС» ДЛЯ… ПРОЖИВАНИЯ.Это необычное сооружение появилось недавно в немецком городе Людвигсхафене. Главная изюминка этого самообогревающегося дома заключена в штукатурке. Именно в нее изобретателями химического концерна BASF включены миллионы восковых капсул диаметром в сотую долю миллиметра. В жаркие дни воск в капсулах тает, запасая тепло. А в холодные ночи затвердевает, отдавая тепло стенам. Говорят, что один дюйм «микрокапсульной штукатурки» по теплоизоляции эквивалентен кирпичной кладке толщиной в 10 дюймов.

КУРЕНИЕ ВЛИЯЕТ НА НАСТРОЕНИЕ. Курение снижает содержание в легких фермента, влияющего на давление и настроение человека, установили американские ученые. Результаты исследования, выполненного сотрудниками национальной Брукхейвенской лаборатории, позволяют также предположить, что курящие и некурящие люди по-разному будут реагировать на различные вещества, включая лекарства, наркотики и аллергены, попадающие в организм при дыхании или при внутривенной инъекции. С помощью томографии исследователи установили, что в легких курильщика содержится на 50 процентов меньше фермента моноамин оксидаза, чем в легких человека, не подверженного этой вредной привычке.

Вообще же, как подчеркнула руководительница исследования Джоанна Фаулер, именно курение является причиной смерти примерно 440 тысяч человек в США ежегодно. «Оно губит больше жителей страны, чем СПИД, наркотики, алкоголизм, дорожно-транспортные происшествия и несчастные случаи, вместе взятые», – отметила исследовательница.

КАКАЯ ПОЛЬЗА ОТ КРОССВОРДОВ?Оказывается, регулярное отгадывание кроссвордов ведет к омоложению мозга. По крайней мере, к такому выводу пришел британский ученый Ян Робертсон. «Человек способен омолодить мозг по крайней мере на 15–16 лет», – заявил он на состоявшейся в Дублине международной медицинской конференции. – Все, что необходимо для этого, постоянно задавать мозгу работу. Это может быть любая интеллектуальная деятельность, включая отгадывание кроссвордов и изучение иностранных языков».

ФАНТАСТИКА В ЧЕРТЕЖАХ
Автомобиль на завтра

Мечтать свойственно не только детям, но и людям вполне взрослым, причем отнюдь не поэтам, а инженерам, которые привыкли воплощать свои мечты «в железе». Эту тенденцию несколько лет тому назад подметили руководители французской автомобильной фирмы Peugeot. И разработали в 2000 году условия нового конкурса для дизайнеров. На Парижском автосалоне они объявили о начале конкурса, на Женевском, спустя пару месяцев, уже демонстрировали первые эскизы, а на Франкфуртском – спустя еще два месяца – показывали наиболее интересные, по мнению жюри, разработки в виде натурных макетов.

«Автомобиль будущего» А.Коста

Интерьер автомобиля Moovic.

Проекты 37-летнего Д. Хьюиттаи 21-летнего Жонга Хуа, занявшие соответственно второе и третье места. Любопытная деталь: чем старше дизайнер, тем ближе его работа к устоявшимся канонам.

В 2005 году в очередном, третьем по счету, конкурсе было заявлено 3800 участников. Всех их обошел 23-летний студент из Португалии Андрэ Коста. В проекте, названном им Moovie, он представил свое видение автомобиля завтрашнего дня.

Машина Коста представляет собой нечто вроде моноцикла – огромного колеса, внутри которого и помещается водитель. Однако в отличие от проектов прежних лет, в данном случае между двумя относительно большими колесами А.Коста умудрился разместить комфортабельную кабину на двух человек, со всеми необходимыми приборами и оборудованием.

Отмечая работу студента памятным призом и денежной премией в 6000 евро, жюри отметило, кроме всего прочего, технологичность проекта. Даже вручную макет машины удалось склеить из стеклопластиковых панелей всего за два дня.

За свой проект, занявший второе место, австралиец Дэвид Дьюит получил 3000 евро. Третьего же места и премии в 2000 евро был удостоен китаец Жонг Хуа. Как видите, среди победителей нет американцев, немцев и японцев, чьи машины ныне занимают ведущие позиции на мировом авторынке.

Не было, к сожалению, среди участников конкурса и наших соотечественников. А это значит, что в ближайшие годы наши автопроизводители вряд ли порадуют нас оригинальными конструкциями. Полученные деньги молодые люди – все, как один, – решили потратить на учебу. «Сначала я хочу завершить свое образование, – сказал в интервью журналистам счастливый Коста, – а уже потом всерьез подумаю о профессиональной работе».

А.ПЕТРОВ

Кстати…

АБСТРАКЦИИ НА КОЛЕСАХ

Урбанистические конструкции автомобилей существовали и в прошлом, XX веке. На снимках, к примеру, вы можете увидеть автомобиль «Яйцо» французского дизайнера Поля Арзена, созданный им еще в 1943 году, в разгар Второй мировой войны. Электродвигатель разгонял «Яйцо» до 70 км/ч, а запаса энергии в батареях хватало на 100 км – показатели, вполне приличные и для наших дней.

Американец Джеймс Пауэрс создал в 1962 году автомобиль будущего Ford Levacar, который отличался экономичным двигателем (расход топлива – 5 л на 100 км пути), хотя и развивал скорость выше 100 км/ч. А дизайнеры французской фирмы Renaultвыставили на всеобщее обозрение в 1992 году «Автомобиль 2328 года» – некую сказку на колесах. По идее, управлять автомобилем должен кибер-шофер, а ее мотор потребляет не бензин, а биомассу, выделяя в качестве выхлопа чистейший пар.

Впрочем, похоже, конструкторы не очень ошиблись в прогнозах. Нынешние автомобили уже ездят на этиловом спирте, который получают из биосырья, а автоматическое управление с помощью GPS-навигации не сегодня, так завтра станет реальностью. И сами автомобили становятся все более миниатюрными. Так, японские дизайнеры в 2005 году предложили «личное средство передвижения» I-swing, внешне похожее на гибрид детской коляски и скутера с электроприводом от топливных батарей.

Проект « Яйцо», 1943 г.

Ford LevacarД.Пауэрса, 1962 r.

Французский « Автомобиль 2328 года», 1992 г.

Японский I-swing, 2005 г.