Текст книги "Юный техник, 2004 № 10"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА

Авторучка с… телефоном?

Всемирно известная фирма Siemens решила порадовать потребителей мобильником, который решительно не похож на телефон. Мы уж стали привыкать к тому, что в телефоны ныне встраивают фотокамеры и радиоприемники… Специалисты фирмы добавили к этому еще и авторучку. Точнее, смонтировали все в авторучке, оставив за ней способность писать.

Впрочем, кроме обычного, вы при желании можете сразу написать ею электронное послание. Дело в том, что одна из моделей электронных ручек обладает способностью переводить написанные строки сразу в цифровой код, который может быть передан, например, в виде SMS-сообщения.

А одна из венгерских фирм в дополнение ко всему снабдила свою электронную ручку еще и специальными чернилами, которые становятся видны лишь в ультрафиолетовом свете. Говорят, что писать такой ручкой можно не только на бумаге, но и, скажем, на одежде – при желании чернила затем легко смыть водой. Предназначена подобная новинка не столько для шпионов, сколько для обычных школяров и студентов. Точнее, для тех из них, которые обожают использовать шпаргалки при сдаче экзаменов и зачетов.

Впрочем, на каждую хитрость всегда отыщется своя антихитрость. Преподаватели, прослышав про такую новинку, тут же заказали специальные фильтры к очкам. Глядя сквозь них, можно обнаружить тайнопись с расстояния в несколько метров.

Жужжащие сыщики приступили к работе

Мы уже не раз рассказывали вам (см., например, «ЮТ» № 8 за 2000 г.) о том, как агенты спецслужб стараются научить пчел отыскивать взрывчатку, наркотики и иные запрещенные к перевозке вещества. Эксперименты, похоже, закончены, и жужжащие сыщики приступили к несению службы в парижском международном аэропорту «Шарль де Голль».

В своей работе агенты службы безопасности используют своеобразный прибор, разработанный сотрудниками английской фирмы «Инсентинел». Специальная трубка-щуп запускается внутрь контролируемого контейнера или даже просто подносится к подозрительному чемодану. Небольшим насосом откачивается воздух, который попадает в отсек, где содержится с десяток пчел. Почуяв запах взрывчатки, они меняют тон жужжания.

Говорят, что пчелы превзошли даже признанных экспертов – специально дрессированных собак-нюхачей. Для того чтобы обучить пса профессии таможенника, необходимо около 5 месяцев времени и порядка 15 000 евро. На подготовку же пчел к работе уходит всего полчаса. Причем собаки в течение смены вынуждены несколько раз отдыхать, пчелы же работают без отдыха. В крайнем случае, сменить дежурную команду на свежую партию пчел – минутной дело…

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
А есть ли «световой барьер»?

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) сообщили, что ими получены данные о непостоянстве скорости света. Если эти результаты будут подтверждены другими исследователями, то все существующие сегодня представления о картине мироздания, в том числе и знаменитая теория относительности Альберта Эйнштейна, будут поставлены под сомнение.

Вообще-то подкоп под теорию относительности – мы об этом не раз писали – ведется уже не первое десятилетие. То в одной стране, то в другой физики обнаруживают ее несоответствие результатам экспериментов. Однако до сих пор теоретики находили возможность объяснять полученные результаты в рамках теории и ее следствий.

Сейчас объяснения нужны тем более, поскольку результаты экспериментов могут, как сказано, иметь далеко идущие последствия.

В физике вот уже несколько десятилетий существует так называемая постоянная альфа, равная немного загадочному числу 1/137. Эта константа связана с другими мировыми константами – зарядом электрона и постоянной Планка, но главное – она обратно пропорциональна скорости света.

Между тем, еще сто лет тому назад Альберт Эйнштейн, разрабатывая специальную теорию относительности, выдвинул постулат: скорость света неизменна при любых условиях и равна приблизительно 300 000 км/с.

Впоследствии значение световой константы неоднократно уточнялось, но никто не покушался на нее саму. И вот физики, проанализировав еще и еще раз свои расчеты, пришли к неожиданному выводу: заряд электрона и постоянная Планка – весьма надежные константы, так что весть об изменении альфы в сущности есть заявление об изменении скорости света в вакууме.

Если это так, если скорость света меняется, значит, неверна как сама теория относительности, так и все наши представления о картине мира, построенные с ее учетом.

* * *

Изменения же константы альфа обнаружили физией Стив Ламоро и Джастин Торгерсон из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) при тщательном анализе удивительного объекта – природного ядерного реактора в местечке Окло (Габон, Западная Африка). В свое время французы, которым требовался уран для собственной атомной бомбы, обнаружили месторождение этого металла в своей африканской колонии. Причем, когда в Окло начали добывать урановую руду, ее анализ показал: она будто бы уже побывала на переработке, поскольку в разных слоях имелись различные изотопы урана.

Одно время даже бытовала версия, будто в Африке некие пришельцы перерабатывали уран еще 2 млрд. лет тому назад. Однако тщательный анализ не подтвердил этой гипотезы – «реактор» оказался чисто природного происхождения.

Дело в том, что однажды сильное землетрясение перетряхнуло пласты с урановой рудой так, что они оказались в непосредственной близости друг от друга. Началась цепная реакция, не приведшая к взрыву только потому, что в тех же пластах имелась вода, выступившая в роли замедлителя процесса. В итоге реактор исправно действовал, по крайней мере, на протяжении сотни тысяч лет, «наработал» несколько видов радиоактивных изотопов и постепенно заглох, выработав свой ресурс.

Некоторые исследователи, кстати, полагают, что именно радиоактивное излучение реактора в Окло привело к серии тех мутаций, которые позволили местным обезьянам превратиться в первых человекообразных. Однако насколько верна эта гипотеза, предстоит еще разбираться.

Нас же в данном случае интересует другое. Когда ученые стали анализировать результаты деятельности этого природного реактора, среди прочего выяснилось, что, судя по распределению изотопов в ядерных превращениях – а их за время работы «реактора» в Окло накопилось множество, – константа за сотни тысяч лет уменьшилась. А скорость света, получается, соответственно возросла.

Изменения в значении альфы, правда, весьма незначительны, они отмечаются лишь в 8-м знаке после запятой. Однако для физиков главное – принцип. Кроме того, в некоторых случаях точность их расчетов достигает 15-го и даже 16-го знака.

Таким образом, сейчас скорость света вроде бы больше, чем в далеком прошлом. Хотя многие ученые считают, что на основании этих расчетов еще рано пересматривать основы физики, некоторые из них уже сейчас пытаются использовать полученные данные для объяснения парадоксов нашей Вселенной. Например, температура в огромных участках космоса приблизительно одинакова, что означает возможность обмена между ними энергией. При «небольшой» скорости света это маловероятно, а вот более высокая скорость позволяет уже реально произвести такой обмен.

Далее, некоторое время назад в мире было произведено два эксперимента, результаты которых указывают на возможность существования «сверхсветовых» скоростей.

В одном исследовании, проводимом в Италии, ученые распространяли электромагнитные волны с длиной волны от дециметров до миллиметров через воздух, отражая их последовательно от ряда зеркал. При этом в ряде случаев получалось, что волна на выходе оказывалась раньше, чем ей положено при скорости в 300 000 км/с.

В другом опыте, проведенном экспериментаторами Нью-Джерси, лазерный импульс, приближающийся к окну входа газонаполненной ячейки, вдруг оказывался на выходе еще до того, как входил в ячейку. Это уже не мгновенная телепортация, а даже нарушение закона причинности. И понадобилось немало труда, чтобы хоть как-то объяснить наблюдаемые феномены.

* * *

Вся хитрость состоит в том, что световой импульс в данном случае представляет собой суммарный ансамбль волн различной частоты, говорят теоретики. Поэтому следует различать разовую скорость отдельной волны-компоненты и так называемую групповую скорость импульса в целом. Когда такой ансамбль попадает в среду, где волны разной частоты преломляются по-разному, с ним могут происходить интересные превращения.

В частности, манипулируя отдельными компонентами светового импульса, его скорость можно замедлить. Именно такой эксперимент провели в 1999 году гарвардские физики, доведя скорость света всего лишь до 17 м/с. При желании можно и увеличить скорость светового импульса до, казалось бы, сверхсветовых величин.

При некоторых маневрах можно не только сохранить форму исходного импульса света, но и сместить его по времени таким образом, что, как говорят сами экспериментаторы, «казалось, пик импульса покидает оптическую ячейку до того, как в нее вошел».

Однако, как утверждает руководитель работ Л.Ванг, это «лишь разновидность логической ошибки». На самом деле, «полученная в эксперименте групповая скорость светового потока была отрицательна», то есть имела противоположное направление! Отсюда и ощущение, что импульс покинул камеру за одну 62-миллиардную долю секунды до входа в нее.

* * *

Более того, как считает, например, ведущий научный сотрудник ФИАНа профессор В.Быков, теория относительности запрещает не все сверхсветовые движения, а лишь те, в которых проявляются причинно-следственные связи. Например, если положение и скорость того или иного тела являются причиной его появления в другой точке. Такие движения тел, согласно теории относительности, невозможны со сверхсветовой скоростью. А к ним, кстати, относятся все процессы, связанные с переносом информации и энергии.

Но имеются и движения другого рода. Скажем, если вы пускаете с помощью зеркала солнечный «зайчик» по стене соседнего дома, то теория относительности не запрещает вам перемещать этот зайчик со сверхсветовой скоростью. Все, как говорится, в ваших руках. Другое дело, сможете ли вы физически перемещать зеркало так, чтобы зайчик метался по стене быстрее света.

Ну, а если говорить серьезно, то проявления подобных «зайчиковых» эффектов имеют место как в природе, так и в экспериментах физиков. Теория их изложена в работах В.Гинзбурга, Б.Болотовского и других теоретиков. Особенно ярко подобные эффекты проявляются в активных средах, где происходит усиление тех или иных свойств светового луча. В частности, подобные эффекты наблюдались несколько лет назад в экспериментах российских физиков.

* * *

Тем не менее, нашлись и исследователи, которые не верят в подобные объяснения. Они вновь вспоминают о тахионах – загадочных частицах, которым еще лет пятнадцать тому назад приписывалось умение двигаться со сверхсветовыми скоростями. Тогда вроде бы нашли ошибки в эксперименте, существование этих частиц оказалось под вопросом. Ну а что покажут дальнейшие исследования нынешнего феномена?..

Ведь если возможно движение со скоростью, большей чем с = 300 000 км/с, это даст не только возможность перемещаться по Вселенной с большими скоростями, чем позволяет теория относительности. Кроме всего прочего, сдвиг «светового барьера» вполне может означать, что в некоторых случаях возможно и обратное течение времени. То есть, говоря проще, опять-таки появляется принципиальная возможность осуществлять перемещения по времени не только из прошлого в настоящего, а из настоящее в будущее, но и в противоположном направлении.

В общем, последствия экспериментов могут оказаться столь серьезны, что многие физики убедительно призывают не торопиться с выводами, чтобы не перевернуть всю современную физику. Однако при этом не стоит забывать, что один такой переворот на памяти человечества уже был. А именно в начале прошлого века, сто лет назад, на смену классической физике Ньютона пришла квантовая механика, появление которой было спровоцировано работой Эйнштейна.

Так не стоим ли мы и в самом деле на пороге нового переворота?

В. ЗЕРНОВ, научный обозреватель «ЮТ»

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Что за «колеса» в океане?

Многие годы исследователи стараются разгадать механизмы возникновения тех или иных природных явлений. Однако не стоит думать, что раскрыты все тайны природы. Вот, например, какие интересные структуры, связывающие сушу, небо и океан, обнаружили недавно кандидат физико-математических наук В.А. Ранцев-Катини его коллеги.

Началось же все вот с чего. «На некоторых фотографиях морской поверхности нам удалось обнаружить в океанических волнах крупные каркасные структуры, – рассказывал мне Валентин Андреевич. – Они довольно прочны и могут простираться на 600 – 1000 км, несмотря на то что состоят в основном из тончайших нанотрубок»…

Такое наблюдение, конечно, удивило: как это в воде могут образовываться некие жесткие структуры? Да еще из неизвестно откуда там взявшихся нанотрубок…

Со временем все стало проясняться. Вспомните, вулканы при каждом извержении выкидывают в атмосферу огромное количество пыли. Так вот, среди обычных пылинок есть некоторое количество и особенных. Под микроскопом видно, что они представляют собой крошечные углеродные трубки. В лабораториях их получают путем взрыва или сжигания угольной или графитовой пыли в присутствии катализатора. А тут то же самое делает природа в жерле вулкана. Каждая из трубок имеет диаметр в считаные микроны и длину порядка 20–30 мкм. Тем не менее, при определенных условиях они могут образовывать довольно прочные цепочки и структуры. Дело в том, что вулканические извержения обычно происходят при возникновении в атмосфере грозовых разрядов. Это приводит к свариванию трубок в своего рода каркасы. К ним затем прилипают молекулы воды, и образуются огромные облака типа кучевых.

Со временем образовавшиеся облака теряют первоначально обретенный электрический заряд и постепенно опускаются на поверхность планеты. Существуют фотографии, на которых видно, как эти облака буквально лежат на поверхности земли, постепенно превращаясь в туман и истаивая. А если такое странное облако опускается на воду, то оно образует в Мировом океане некую каркасную структуру. Нанотрубки ведь полые. И далеко не все из них набирают внутрь воду, поскольку их концы довольно быстро закупоривают пробки из фитопланктона. Кроме того, поверхность этих структур все еще имеет остаточную поляризацию. А потому они начинают притягивать на свою поверхность газ, растворенный в воде. Тем самым они обретают дополнительную плавучесть. В итоге образуется структура, которая содержит в себе жесткие блоки, связанные между собой достаточно эластичными связями. При океанском волнении она все время перестраивается, пока, наконец, не получается нечто, похожее при взгляде сверху на гигантское тележное колесо с центральной ступицей и спицами, расходящимися к ободу. Вот эти-то «колеса» диаметром до 1000 км и видны иной раз с воздуха или даже из космоса.

Несмотря на свою эфемерность, эти структуры обладают довольно значительной прочностью. Так что если, например, на какую-то часть этой структуры налетит мчащийся на своей доске серфингист, он может ощутить неожиданное сопротивление и слететь со своей доски. А потом удивляться: на что же такое он налетел? Ведь вблизи эти структуры практически не видны.

Возможно также, что подобные микроструктуры определяют в какой-то мере и те аномальные свойства воды, которые до сих пор продолжают удивлять исследователей.

Вероятно, наноструктуры могут способствовать и образованию торнадо или водяных смерчей. Если над таким «колесом» на высоте, скажем, 1000 м оказывается грозовое облако, потенциал которого обычно составляет примерно 10 ⁹В, то на уровне поверхности моря оно обеспечит напряженность электрического поля порядка 10 ⁴В/см. Это довольно большая величина. А потому поле начинает вытягивать воду из моря по нанокапиллярам вверх на высоту 1–1,5 м. А дальше выходящие из торцов нанотрубок крошечные капельки воды электризуются полем и увлекаются ими вверх к грозовому облаку. Словом, начинает работать своего рода электронасос, перекачивающий воду снизу вверх. И со стороны вы видите, как между облаком и водой повисает «хобот» торнадо. Причем, как показывает расчет, природа запросто оперирует мощностями, сравнимыми, скажем, с мощностью Куйбышевской ГЭС.

Но какое, спросите вы, все это имеет к нам отношение? Нетрадиционный взгляд на природу образования торнадо, возможно, позволит глубже изучить его механику и найти эффективные средства противодействия ему. Научились же мы вызывать искусственные дожди, засевая облака различными реагентами. Теперь очередь за поисками оперативного способа воздействия и на механизм торнадо. Будет ли это воздействие электрическим, химическим или, скажем, лазерным, должны показать будущие исследования.

«Я же в заключение хочу обратить ваше внимание еще вот на какую интересную деталь, – сказал В.А. Ранцев-Катин. – Поскольку между частями «колеса» имеются некие связи, а на самих блоках оседает фитопланктон, водоросли и прочая биомасса, то подобные структуры могут восприниматься как некие аналоги гигантского живого существа. Примером таких структур на земле, точнее под землей, могут служить мицелии-грибницы. По ним, как показали последние исследования, передается информация от одного грибного тела к другому. Так что же мешает существовать подобным образованиям в океане? В общем, Станислав Лем в своем «Солярисе», получается, был недалек от истины»…

Рассказ записал В.БЕЛОВ

ВЕРСИИ
Про Атлантиду и… Луну

Есть у любителей непознанного несколько «вечных» тем, которые они обсуждают уже не первое десятилетие, оттачивая на них остроту ума. Например, что представлял собой Тунгусский метеорит? Есть ли жизнь на Марсе? Существовала ли планета Фаэтон?..

История Атлантиды, ее загадочная гибель – одна из таких тем. Было ли это островное государство на самом деле или Платон попросту его выдумал, стяжав себе славу одного из первых на Земле фантастов? Исследователи спорят на эту тему уже не первое столетие. Тем не менее, наш постоянный читатель из г. Мозыря (Республика Беларусь) Евгений БЫЧКОВ, похоже, сумел найти на эту проблему оригинальную точку зрения. Судите сами…

Причин гибели Атлантиды выдвигается достаточно много, но большинство их, пожалуй, можно свести к высказыванию одного атлантолога: «Гибель острова могла произойти от неблагоприятных сочетаний случайных и катастрофических явлений».

Странная какая-то получается «целенаправленная случайность». Тем более что практически все пишущие о гибели Атлантиды полагают, что жители или, во всяком случае, ученые-жрецы знали заранее о надвигавшейся катастрофе. И, тем не менее, почему-то не предприняли никаких мер для спасения. Можно, конечно, предположить, что жители Атлантиды попросту проспали трагическую случайность: свалился, например, на остров с неба крупный метеорит и утопил его.

Но какова ж вероятность того, что на Землю упал достаточно крупный метеорит, да еще точнехонько угодил прямо в цель? Ученые полагают, что подобные астероиды могут падать на нашу планету примерно раз в 125–250 млн. лет. И при этом нужна воистину снайперская меткость, чтобы угодить в сравнительно небольшой остров…

И уж тем более невероятна гипотеза сдвига полюсов для объяснения массового вымирания мамонтов, которое вроде бы последовало одновременно с гибелью Атлантиды. Сдвиг полюсов на 30° (3000 км), а то и на все 180°, да еще практически мгновенно, сам по себе должен был уничтожить все живое на Земле, поскольку при этом, вероятно, ослабла бы магнитная защита нашей планеты и на ее поверхность обрушилось жесткое радиоактивное излучение из космоса. Однако тогда почему погибли лишь избранные, а не вся флора и фауна Земли?..

Нет, скорее всего причиной гибели Атлантиды, как и других цивилизаций, следует считать не какие-то случайные явления, а закономерные, неизбежные и потому вполне предсказуемые процессы, происходящие на самой планете или внутри ее. Поэтому далее мы рассмотрим только те процессы, которые реально имели место и будут идти, пока существует сама Земля. И не только она…

Еще в 1938 году английский физик Поль Дирак выдвинул гипотезу об уменьшении с течением времени так называемой гравитационной постоянной – той самой, что занимает почетное место в формуле всемирного тяготения. А это означает, что со временем падают и силы гравитационного сжатия. Это, в свою очередь, снижает давление в недрах Земли, а значит, при этом уменьшается и плотность пород, слагающих нашу планету. В итоге она разбухает, происходит увеличение ее размеров. Так, в 1951 году венгерский ученый Л.Эдвед установил, что радиус Земли увеличивается со скоростью примерно 0,65 мм/год.

Разбуханию, кстати, способствует и более интенсивное, вследствие уменьшившегося давления, выделение расплавленной магмы из глубин нашей планеты через трещины в ее коре.

Как известно, чаще всего рвется там, где тонко. То есть в данном случае на дне океанов, где земная кора значительно тоньше, чем на суше. Такие разрывы на дне океанов геологи называют рифтовыми долинами. Одна из таких долин на дне Атлантического океана протянулась чуть ли не от полюса до полюса. И когда имеется подобная трещина шириной до 40–50 км, представляете, сколько расплавленной лавы может через нее вылиться?…

Обычно лава, пока не застынет, растекается вширь до 200 морских миль, образуя слой до 2–2,5 км толщиной. Естественно, что участки дна океана или суши, находящиеся вблизи трещины, должны осесть на освобожденное вылившейся лавой место. При этом происходят тектонические сдвиги, приводящие к образованию цунами – огромной волны, которая устремляется к берегу, сметая и разрушая все на протяжении десятков, а то и сотен километров в глубь побережья. Ну, а если на пути попадется не очень большой остров, то такая волна может его накрыть. Поэтому нет ничего удивительного или нереального в том, что некогда Атлантида была уничтожена, что называется, одним махом.

«При чем тут Луна?» – наверное, спросите вы. А вот при чем. Катастрофы, подобные той, что некогда произошла с Атлантидой, происходили бы куда чаще, если бы Луна не выступала в роли нашей спасительницы. Вспомните, своим тяготением она дважды в сутки вызывает многометровые океанские приливы и отливы. Более того, даже суша поднимается горбом высотой в полметра, как бы подтягиваясь к Луне. И такое «шевеление» земной коры не проходит для нее бесследно. Луна как бы стимулирует сейсмические процессы, которые, не будь ее, случались бы реже, но были бы значительно сильнее.

Так что жителям Земли очень повезло, что у них есть Луна. Перефразируя слова классика, можно сказать, что, если бы Луны не было, ее следовало бы создать.

P.S. ОТ РЕДАКЦИИ. Согласитесь, любопытную точку зрения высказал наш читатель. Однако далеко не все в его рассуждениях бесспорно. Например, увеличение радиуса Земли может также наблюдаться и вследствие выпадения на нее огромного количества пыли из окружающего космического пространства. Ведь подсчитано, что только за сутки на Землю опускается около 40 000 т космического вещества.

Не бесспорно и то, что цунами вызываются разлитием магмы по океанскому дну. Многие ученые больше склонны винить в том землетрясения, которые время от времени происходят не только на суше, но и на океанском дне. Образуемые ими волны действительно могут быть весьма велики и приносить огромные разрушения. Некоторые исследователи даже полагают, что легенда о Всемирном потопе была некогда вызвана именно такой океанской волной.

А вот утверждение, что Луна является своего рода гарантом нашего спокойствия, поддерживают многие исследователи. Не случайно иногда систему Земля – Луна даже называют двойной планетой. Есть также предположение: на Венере природа потому так разбушевалась, что у этой планеты нет спутника.