Текст книги "Юный техник, 2008 № 05"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Следы невидимки

Если помните, в романе Герберта Уэллса человека-невидимку выдали следы, которые он оставлял на свежевыпавшем снегу. Нечто подобное, похоже, исследователи наблюдают сейчас во Вселенной. Но лучше, наверное, рассказать все по порядку…

С тех пор как Коперник открыл, что Земля, как и другие небесные тела, вращаются вокруг нашего светила по замкнутым траекториям, не мог не возникнуть вопрос: «Какая сила удерживает планеты и астероиды на их орбитах?»

Ответ предложил Исаак Ньютон, открыв закон всемирного тяготения.

В справедливости этого закона никто не сомневался, пока Альберт Эйнштейн не попытался распространить законы физики не только на Солнечную систему, но и на всю Вселенную. Поначалу и он предполагал, что отдаленные галактики постоянно находятся на одних и тех же местах. Однако в 1929 году американский астрофизик Эдвин Хаббл, имя которого ныне носит всем известный космический телескоп, упомянутый в предыдущей статье, выяснил, что все галактики разбегаются друг от друга.

Установить это ему удалось по так называемому «красному смещению». Помог ему в том закон Доплера, открытый в 1842 г. австрийским физиком Кристианом Доплером. Стоя как-то на перроне, Доплер обратил внимание, что гудок уходящего поезда имеет тон ниже, чем гудок приближающегося. Ну, а Хаббл применил эффект Доплера к оптическому сигналу. И по смещению его спектра сумел вычислить скорость разбегания галактик. (Теперь постоянная Хаббла входит во все учебники физики.)

Некоторые ученые подозревают, что темная материя разбросана по Вселенной в виде неких невидимых «островов», влияющих своей гравитацией на окружающее пространство.

Почему же галактики разбегаются? Ответили на этот вопрос таким образом: некогда наша Вселенная образовалась в результате Большого взрыва. С той поры все небесные тела – осколки того взрыва – разлетаются в стороны.

Однако из практического опыта известно, что чем дальше летит осколок от эпицентра взрыва, тем меньше его скорость. А вот в космосе, судя по замерам, все обстоит как раз наоборот: скорости разбегания галактик на окраинах Вселенной все увеличиваются и увеличиваются. Почему?

Пытаясь разрешить очередную загадку, космологи решили, что во всем виновата загадочная скрытая масса, которой дали название «темная материя». По их расчетам получалось, что около 25 % массы Вселенной увидеть нельзя. И эта темная материя проявляет себя лишь своим тяготением. Располагаясь по окраинам Вселенной, она как бы тянет на себя галактики, заставляя их ускорять движение от центра.

Впервые о темной материи заговорили еще 75 лет назад, когда американский астроном из Калифорнийского технологического института Фриц Цвики, обратил внимание на то, что галактики в скоплении Кома движутся слишком быстро для того, чтобы это можно было бы объяснить инерцией Большого взрыва. Ученый и предположил тогда, что в скоплении присутствует некая невидимая сила, которая своим гравитационным воздействием галактики ускоряет.

В эту идею поверили лишь в 60-е годы ХХ века, когда обнаружили, что многие звезды на перифериях галактик движутся с такой большой скоростью, что галактики своим притяжением просто не могли бы их удержать, согласно тому же закону всемирного тяготения, однако почему-то удерживают.

За прошедшие три с лишним десятилетия накопилось огромное количество фактов, косвенным образом подтверждающих существование скрытой массы. Впрочем, саму темную материю никому обнаружить пока так и не удалось.

А потому наряду с увеличением количества ученых, которые уверены в существовании скрытой массы, растет и количество скептиков. Так, недавно канадский астрофизик Джон Моффат вместе со своим коллегой Билли Джоэлом придумал, как можно объяснить происходящие процессы без помощи гипотезы о темной материи.

Он попытался ввести в уравнения Эйнштейна, описывающие разбегающуюся Вселенную, некоторые поправки. У него получилось, что закон всемирного тяготения верен лишь для относительно небольших, по вселенским понятиям, масс и расстояний. А вот в галактических масштабах эта сила существенно выше, чем получалось в результате прежних расчетов. И такая поправка позволяет объяснить поведение галактик в крупных скоплениях-кластерах уже без введения дополнительной темной материи.

Наши российские теоретики, впрочем, отнеслись к рассуждениям канадца довольно сдержанно. «Эта сенсация несколько запоздала», – считает, к примеру, профессор Владимир Бусарев, заведующий отделом внегалактической астрономии Государственного астрономического института. И с ним можно согласиться.

Дело в том, что еще четверть века назад, в 1983 году, израильский теоретик Мордехай Мильдгром сделал первую попытку усовершенствовать теорию гравитации. И с тех пор регулярно появляются новые версии этой модификации. В основе этих попыток лежит предположение, что гравитация – величина переменная. Причем зависит она не только от масс небесных тел, но и от ускорений, с которыми они движутся.

Однако у этих теорий свой недостаток. Они подвергают сомнению закон всемирного тяготения, но не дают взамен столь же удобной и емкой формулы, в которую бы входили и ускорения. Не удается подтвердить изменение силы тяжести и в неоднократно проводившихся экспериментах с крутильными весами.

Возможно, дело сдвинется с мертвой точки, если удастся окончательно отработать «теорию всего», о которой мы писали в «ЮТ» № 3 за 2008 г. И тогда «невидимку» в том или ином виде все-таки обнаружат по оставленным им следам.

С. НИКОЛАЕВ, научный обозреватель «ЮТ»

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Ковер-самолет вполне реален

Математическая формула показала: ковер может стать… самолетом.

Математики Гарвардского университета во главе с Л. Махадеваном доказали, что ковер-самолет может быть создан в реальности. «Летать он сможет за счет частых колебаний своей поверхности с частотой до 10 раз в секунду, – уверяет профессор. – Однако максимальная площадь такого ковра пока что может быть лишь нее большой, сравнимой с площадью денежной купюры…

Но если химики и текстильщики создадут достаточно прочный и жесткий материал, размеры этого небольшого летательного аппарата можно будет увеличить».

Что же кроется за этим сообщением? Ужели и правда может появиться принципиально новый способ полета?

На этот вопрос хочется ответить отрицательно. Частоте десять колебаний в секунду, о которой сообщает профессор, соответствуют звуковые волны длиной 34 м. По отношению к ним опытный образец ковра площадью с денежную купюру – ничтожно малая величина. Более того, звуковое давление будет направлено во все стороны сразу, и подъемная сила не возникнет. Однако в следующих сообщениях со ссылкой на того же Л.Махадевана, говорится, что ковер будет колебаться с амплитудой 0,25 мм и сможет летать только вблизи земли, на высоте 0,1 мм. А вот это уже другое дело! Отраженный от земли звук начнет складываться с тем, что излучается пластиной. Образуется зона повышенного давления воздуха, а из узкой щели между землей и пластиной ему будет очень трудно выйти. Возникнет нее что вроде акустической подушки, на которую и сможет опираться поверхность ковра.

Профессор математики Гарвардского университета Л.Махадеван.

Джон Килив своем кабинете.

Однако вообще-то сила звукового давления мала. Даже вблизи сверхмощного киловаттного громкоговорителя давление составляет лишь десятки граммов на квадратный метр. Трудно придумать применение летательному аппарату с максимальной высотой полета в несколько миллиметров и подъемной силой, измеряемой, в лучшем случае, килограммами. Но не будем торопиться с выводами.

Дело в том, что за последние 100 с лишним лет был сделан ряд открытий, говорящих о том, что звук может быть источником больших сил и энергий. Речь идет о том, что при правильном учете свойств среды и подборе частоты звук способен вызвать появление дополнительной энергии.

Первым, как ни странно, столкнулся с проявлением этой энергии американский музыкант Джон Кили (1837–1898). Он публично демонстрировал свои достижения и утверждал, что для каждого тела существует мелодия, способная изменить его вес как в сторону уменьшения, так и увеличения.

В доме, где жил Кили, сохранилась его лаборатория. В ней когда-то находились многочисленные и непонятные устройства с не менее странными названиями – либратор, симпатический передатчик, дезинтегратор. Они состояли из музыкальных инструментов, органных труб, камертонов и объемных резонаторов в виде сфер, конусов и цилиндров. То тут, то там попадались диски с тонкими спицами из золота и платины. Отдельные элементы соединялись свободно висящими шелковыми нитями. Одна из них тянулась к большому механизму с колесами, цилиндрами и шестернями. Когда Кили трогал смычком струны цитры, вся система, представлявшая собой сложный и точно настроенный акустический резонатор, откликалась, и в углу лаборатории приходил сам собою в движение массивный механизм с колесами и поршнями.

То есть, говоря иначе, от звуков в огромном механизме рождалась энергия неизвестной природы.

А вот еще опыт Кили. Стеклянный сосуд высотой более метра он заполнял водой. Металлическая крышка сосуда была соединена со сферой симпатического передатчика толстой проволокой из золота, серебра и платины. На дно сосуда Кили помещал металлические шары.

Изобретатель приводил в действие симпатический передатчик – начинали петь камертоны. Труба издавала короткий звук, и шар на дне сосуда начинал покачиваться, затем медленно отрывался от дна и устремлялся вверх. Труба звучала снова, всплывал второй металлический шар, затем – третий… Когда музыка стихала, шары продолжали плавать. Их вес явно уменьшился.

Кстати, Кили в одних опытах поднимал в воздух при помощи звуков массивные чугунные болванки, в других случаях увеличивал их вес настолько, что они под его действием уходили в землю.

В начале 90-х годов XIX века Джон Уоррелл Кили продемонстрировал журналистам и военному ведомству США небольшую летающую платформу. На ней располагалось кресло пилота, а перед ним приборный щиток, похожий на клавиатуру пианино. С нижней стороны платформы были установлены резонаторы. Их звучание отрывало платформу от земли.

Сохранились воспоминания очевидцев, в которых говорится о том, что платформа летала с большой скоростью, мгновенно изменяла направление полета, но пилот (это был сам Д. Кили) не испытывал при этом действия ускорения.

В то время нужды в скоростных и высокоманевренных летательных аппаратах не было, и военное ведомство отказалось финансировать работу Кили. Жаль, но еще обиднее, что ни сама платформа, ни ее чертежи не сохранились. Воспроизвести нечто подобное никто не попытался.

Изобретатель очень опасался кражи своих идей. Опасался настолько, что не посвятил в них ни друзей, ни соратников. Внезапная кончина изобретателя предала забвению все его достижения. В его лаборатории, ставшей теперь музеем, сохранилось множество аппаратов, работавших только под действием звука симпатического передатчика. Но к сожалению, ни самого передатчика, ни его описания не осталось. Сохранились лишь сведения о том, что он состоял из множества различных механически возбуждаемых резонаторов на вращающейся платформе.

Есть ли что-то общее у работ Махадевана и американского изобретателя? Поживем – узнаем.

А. ИЛЬИН

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ЗАРЯ ЛУННЫХ МОРЕЙ. Лунные моря образовались примерно на 450 млн. лет раньше, чем считалось до сих пор. К такому выводу пришел доцент Осакского университета Кэнъитиро Тэрада. По мнению японского исследователя, темные пятна на Луне, образованные застывшей лавой, появились около 4 млрд. 350 млн. лет назад, вскоре после рождения естественного спутника, чей возраст составляет примерно 4,5 млрд. лет.

До последнего времени считалось, что черная лава разлилась по лунным равнинам минимум через 600 млн. и максимум – через 1,5 млрд. лет после появления самой Луны. Такая теория преобладала в научных кругах с тех пор, как специалисты исследовали лунные камни, добытые в рамках американской программы «Аполлон» в 60 – 70-х годах ХХ века. Однако японец усовершенствовал прибор, определяющий возраст металлосодержащих пород, и обнаружил ошибку в прежних анализах.

ДИНОЗАВРЫ В АНТАРКТИДЕ. В Антарктиде найдены останки динозавра. Это уже вторая находка подобного рода, причем нынешний динозавр намного крупнее предыдущего. Открытый на горе Киркпатрик у ледника Бердмора, что на высоте 3900 метров над уровнем моря, динозавр в длину достигал 6–7 м и весил около 5 т. Жил этот гигант около 190 млн. лет назад. Его останки извлекали из ледяных оков с величайшей осторожностью, поясняет один из участников экспедиции, Натан Смит. По его мнению, останки свидетельствуют о более широком распространении динозавров в Антарктиде, чем предполагалось до сих пор. А кроме того, они показывают, что климат на материке в раннем Юрском периоде был куда теплее, чем ныне.

Кстати, обнаруженный международной группой ученых динозавр выделен в новый род и вид травоядных примитивных зауроподоморфов – животных, подобных ящероногим динозаврам. Новая ископаемая рептилия называется Glacialisaurus hammeri, причем видовое название дано в честь Вильяма Хаммера, профессора-палеонтолога, который руководил поисками динозавров в Антарктиде.

«ЖАВОРОНКИ» И «СОВЫ» ДОЛЖНЫ РАБОТАТЬ ПОРОЗНЬ. Так считают лидеры общества ненавистников раннего пробуждения («B-Society»), созданного в Дании в январе 2008 года. Более того, это поможет избежать утренних транспортных пробок в городах страны: с 7 до 9 часов на работу на своих машинах отправятся «жаворонки», представляющие «А-Society». Что же касается «сов» из «B-Society», то пусть они приедут на работу на два часа позже «жаворонков».

Более того, председатель «B-Society» Камилл ла Кринг заявила, что, на ее взгляд, в интересах дела в компаниях можно ввести две рабочие смены: с 8.00 до 16.00 – для «жаворонков» и с 10.00 до 18.00 – для «сов».

«Ведь если говорить об умственной работе, то важно, чтобы человек был на рабочем месте в то время дня, когда в его уме чаще рождаются продуктивные идеи».

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Футбольный мяч XXI века

Редкий футбольный матч обходится без споров. Так было всегда. Потому на поле и находится судья с двумя помощниками. Но и они, бывает, ошибаются. Любой болельщик может припомнить случаи, когда судья не заметил игру рукой, положение вне игры или даже когда срикошетивший от штанги, а потом и от земли мяч перед тем, как отскочить в поле, все-таки пересек створ ворот…

Большинство судейских ошибок наглядно видно на телевизионных повторах, и видеозаписи служат основанием для тренерских протестов. Но как избежать ошибок непосредственно в ходе игры? Помочь судьям в этом теперь способен сам… футбольный мяч!

Работа над «мячом XXI века» ведется с 2003 года. Сравнительно недавно он прошел проверку боем на юношеском чемпионате в Перу. Тогда по периметру поля были расставлены сенсоры, и мяч, оснащенный микрочипом, «рассчитывал» свои координаты примерно так же, как ныне определяют свои координаты водители автомобилей при помощи системы GPS или «ГЛОНАС». Однако если для автомобиля вполне допустим допуск в метры, а то и десятки метров, то на футбольном поле точность определяется уже сантиметрами. И первая попытка внедрения электроники на футбольном поле с треском провалилась.

Тогда задание было упрощено – требовалось лишь «железно» фиксировать голы. Соответственно, упростилось и оборудование. Под воротами, по линии поля, были проложены тонкие электрические кабели, и, когда мяч перелетал через роковую черту, встроенный в него датчик моментально реагировал на электромагнитное поле и посылал радиосигнал на браслет рефери. Гол!

Опробовали новую систему в Иокогаме, где встречались «Милан» и японская команда « Urawa Red Diamonds». В тот момент, когда полузащитнику гостей Кларенсу Зеедорфу на 68-й минуте удалось распечатать ворота хозяев, на электронных браслетах арбитров тут же высветилось слово «Goal».

На пресс-конференции после матча глава компании Adidasпо связям с футбольными союзами Гюнтер Пфау подчеркнул, что «обвинять судей в некомпетентности легко, но гораздо труднее им помочь». Тем не менее, всемирно известному производителю спорттоваров Adidas, совместно с немецкой компанией Cairo Technologies, специализирующейся в области беспроводной связи и трехмерного моделирования, это удалось.

В то время как «каировцы» отлаживали начинку мяча, «адидасовцы» сделали все возможное, чтобы она никоим образом не ухудшила спортивных качеств снаряда. И по крайней мере, на многочисленных тренировках, где футболистам было предложено протестировать целую связку мячей, никто из них не смог отличить новые мячи от их обычных собратьев.

Игры на клубный Кубок мира, прошедшие в Японии в декабре 2007 года под эгидой FIFA, тоже подтвердили: мяч с микрочипом в игре ведет себя точно так же, как и его предшественники. С той лишь разницей, что теперь взятие ворот определяется не только на глаз, но и с помощью электроники.

Так что, говорят, «электронные» мячи получат прописку на чемпионате мира в ЮАР в 2010 году. Однако, положа руку на сердце, стоит признать, что нынешняя система еще далека от совершенства. Она, например, не выявляет положение вне игры. Для этого придется сделать следующий шаг, оснастить электроникой не только мяч, но и бутсы футболистов, а также проложить под всем полем координатную сетку из кабелей, фиксирующих все передвижения игроков по полю. А вдобавок к этому поставить еще быстрый компьютер, который бы всю эту информацию «переваривал».

Так что технических проблем пока еще много. Более простым видится такой выход из положения. Нужно узаконить видеоповторы и посадить за телемонитор еще одного судью, который бы в затруднительных случаях консультировал своих коллег на поле.

В наш футбол тоже пришли высокие технологии. В экспериментальном порядке в матчи высшего дивизии она внедряется так называемая «бип-система», которая помогает боковым судьям и основному арбитру оперативнее реагировать на события на поле.

Работает она так: на рукоятке флажка бокового судьи размещена кнопка; при ее нажатии на манжетку, закрепленную на запястье арбитра в поле, подается радиосигнал. Манжетка при этом начинает вибрировать и пищать, информируя главного судью о нарушении правил – например, о положении «вне игры».

В России «бип-систему» первыми опробовали арбитры, обслуживавшие матч «Динамо» – «Алания». Это была московская судейская бригада в составе Валентина Иванова, Евгения Волнина и Александра Лагуна.

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Аршин русской души

Говорят, что англичане весьма сдержанны, а итальянцы, напротив, говорливы, немцы – дисциплинированны, французы – остроумны, а у русских – широкая душа. Но что стоит за этими понятиями? Какой мерой оценить широту русской души или английскую сдержанность?

Итак, чтобы создать подлинно научную «периодическую систему» национальных культур, надо, во-первых, характеризовать их по универсальным критериям, а во-вторых, делать это при помощи не только качественных оценок, но и количественных показателей. Одним словом, необходима этнометрия – «математическая этнология». Одним из основоположников этой науки стал голландец Гирт Хофстед. Еще в 70-е годы ХХ века он, будучи руководителем психологической службы одной из крупнейших международных компаний IBM, смог организовать широкомасштабные исследования. По составленной им анкете были протестированы более 100 тысяч работников из подразделений IBM, раскинутых по 40 странам мира. В результате в его руках оказался огромный массив данных, позволяющих объективно охарактеризовать различные национальные культуры по единым стандартам.

Как же голландский ученый смог измерить эти неуловимые национальные души? Для разработки своей «периодической системы» Г. Хофстед использовал пять параметров: стремление к индивидуализму, дистанцию от власти, избегание неопределенности, мужественность, динамизм. Наиболее важными из них считают первые два.

Индивидуализм (IDV – Individualism) – показатель того, считают ли люди правильным заботиться только о себе и собственной семье, или же они считают себя членами социальных групп.

Дистанция от власти (PDI – Power Distance) – это степень, с которой общество принимает (или отвергает) неравномерность распределения власти в семье, в бизнесе, в политике.

Формулируя свои культурологические показатели, Г. Хофстед стремился быть максимально объективным. Предположим, мы хотим выяснить у представителей какой-нибудь нации, насколько они склонны (или не склонны) к индивидуализму. Для этого как можно большее количество людей просят выразить свое отношение к тому, в каком обществе они хотели бы жить, предлагая им список альтернативных утверждений: «Мне хотелось бы жить там, где…»

Ответы оценивались по пятибалльной шкале и затем были приведены к «общему знаменателю» по специальной формуле. В итоге подсчетов исследователь получил количественную оценку приверженности той или иной группы людей ценностям индивидуализма: 0 – 25 баллов – сильный коллективизм, 50 баллов – «золотая середина», 75 – 100 баллов – сильный индивидуализм.

Каковы же результаты измерения русской души хофстедовским методом? Оказалось, что индивидуалистов у нас не так много. А вот диапазон отношения к власти оказался даже шире, чем за рубежом. И наконец, когда российские этнометристы Наталья и Юрий Латовы попробовали оценить российскую ментальность, то оказалось, что мы и не совсем европейцы, и совсем не азиаты.

Евразийцы – вот наше имя и место на земном шаре.

Кстати…

ЧЕЛОВЕК-РАКЕТА

Так иногда друзья называют 48-летнего швейцарца Ива Росси. Время от времени он поднимается в небо, на высоте около 4 км отделяется от самолета и раскрывает крылья. Но и этого ему мало. В дополнение он включает четыре расположенных под крыльями реактивных двигателя и в течение 4 минут летит как самый настоящий реактивный самолет.

Он мечтал стать пилотом с раннего детства. В 20 лет Росси поступил в ВВС родной Швейцарии и стал военным летчиком. За годы службы он пилотировал истребители Hunterи Tiger FF5, налетал более тысячи часов на Mirage III со скоростью, вдвое превышающей скорость звука.

Закончив служить, Росси летал на гражданских Douglas DCC9и Boeing 747компании Swissair. В настоящее время Ив – командир экипажа огромного Airbus. А в свободное время Ив Росси перепробовал немало экстремальных видов спорта. Он – опытный парашютист, скайдайвер и скайсерфер, пара– и дельтапланерист. Эффектное шоу Ив продемонстрировал в фильме «Сверхзвуковой серфер», пролетев верхом на модели сверхзвукового истребителя Mirage IIIвместо серфа.

С 1999 года Росси разрабатывал надувное крыло собственной конструкции, которое в 2002-м позволило ему преодолеть 12 км, разделяющие берега Женевского озера. Тогда же спортсмен вплотную подошел к идее установить на крыло двигатель.

Немецкая компания JetCat, которая производит турбореактивные и газотурбинные двигатели для масштабных радиоуправляемых моделей самолетов и вертолетов, предоставила Росси несколько двигателей для экспериментов.

Первая попытка совершить полет состоялась в марте 2003 года. Однако надувное крыло, которое казалось удобным потому, что России мог расправить его, после того как выпрыгнет из самолета, оказалось недостаточно жестким, чтобы нести на себе реактивные двигатели.

Лишь 24 июня 2004 года пилот достиг успеха. Он выпрыгнул из самолета над швейцарским городком Ивердон на высоте 4000 м и раскрыл крыло с двумя реактивными двигателями. Планируя, он снизился до 2500 м над землей и включил двигатели. На высоте 1600 м он вышел на стабильный горизонтальный полет, развил скорость около 190 км/ч и поддерживал ее в течение четырех минут. Затем Ив сложил крылья, раскрыл парашют и благополучно приземлился.

«Я испытывал абсолютную свободу в трех измерениях, – делился впечатлениями Ив. – Я был птицей!»

Новое крыло с размахом три метра и четыре реактивных двигателя обеспечили аппарату ожидаемую маневренность и стабильность. Полет в швейцарском городе Бексе в ноябре 2006 года длился 5 минут 40 секунд.

В настоящее время Ив Росси работает над постройкой новой модели летательного аппарата. Он собирается взлететь на нем прямо с земли и выполнить несколько фигур высшего пилотажа. Если это ему удастся, возможно, вскоре мы сможем говорить о возникновении нового вида личного транспорта.

По материалам журнала Popular Mechanics