Текст книги "Юный техник, 2010 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА
Загадочная история про темную энергию и пятое измерение

По мнению специалистов, открытие природы так называемой темной энергии революционно изменит видение окружающего нас мира. Возможно, будет даже доказано существование пятого и иных измерений. Ныне в проекте по изучению темной энергии во всем мире работает всего дюжина человек, в том числе и сотрудники Института космических исследований Российской академии наук.

СКРЫТАЯ СИЛА.Никто в мире пока толком не знает, что это такое – темная энергия. Понятно лишь, что во Вселенной есть некая сила, которая действует противоположно силе гравитации. То есть не притягивает звезды и планеты друг к другу, а, напротив, расталкивает их.

Поняли это из наблюдений, которые показали: Вселенная не просто расширяется, а делает это с ускорением. То есть галактики, звезды и прочие небесные тела разбегаются из некоего центра со все большей скоростью. Почему? Есть предположение, что причиной тому – темная энергия. Именно она и расталкивает небесные тела.

Правильнее, наверное, было бы вместо слова «темная» употребить определение «невидимая», поскольку эта энергия пока недоступна для наблюдений, никак не фиксируется приборами. Но в научном мире уже как-то нечаянно утвердился термин «темная энергия». Придется и нам пользоваться им.

Ускоренно расширяться Вселенная начала, по мнению теоретиков, сравнительно недавно – 7 млрд. лет назад. Всего же ей, по расчетам, примерно 14–17 млрд. лет. Стало быть, темная энергия появилась примерно через 7 – 10 млрд. лет после зарождения Вселенной. Но с той поры все расширяет свои владения. И ныне, полагают астрофизики, заполняет почти всю Вселенную, оставив на долю видимых небесных тел и скрытой (или темной) массы лишь незначительную часть массы и энергии.

СКОЛЬКО ИЗМЕРЕНИЙ?Но откуда взялась в нашем мире темная энергия? Одна из рабочих гипотез гласит: из пятого измерения.

Считается, что в мире существуют четыре измерения – три пространственных и одно временное. Тремя измерениями – длиной, шириной и высотой – мы можем описать габариты любого предмета, а тремя же координатами – X, Y и Z – охарактеризовать его положение в пространстве.

Четвертое же измерение – время – мы не можем ощутить, но никто ведь не станет спорить, что за сегодня следует завтра, а за зимой – весна. Однако математики очень долго в своих рассуждениях не принимали время во внимание. Так, в 1685 году математик Джон Уоллис назвал его «чудовищем в природе, возможным не более, нежели химера или кентавр*. А потому в XIX веке «король математиков» Карл Гаусс хотя и разработал теорию четвертого измерения, но побоялся публиковать результаты.

В результате честь обнародовать основы математики высших измерений выпала ученику Гаусса, Георгу Риману. В 1854 году он рискнул прочесть публичную лекцию, в ходе которой опрокинул 2000 лет владычества греческой прямолинейной геометрии.

Однако еще несколько десятилетий спустя после выступления Гаусса большинство ученых воспринимало существование четвертого измерения не более, как некую игру ума. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после того, как в начале XX века Альберт Эйнштейн опубликовал первые тезисы своей теории относительности, в которой, в частности, выдвинул концепцию пространства-времени.

Так время стало четвертым измерением. А в 1919 году физик Теодор Калуца написал статью, в которой намекнул, что, кроме пространства-времени, существует еще, по крайней мере, одно измерение. Далее мы будем называть его пятым, поскольку само время уже воспринимается как четвертое измерение пространства-времени.

Но если пятое измерение существует, то в чем оно выражается?

ПРОВЕРИМ ЗАКОН НЬЮТОНА?После некоторых раздумий теоретики пришли к заключению, что самый простой способ убедиться в существовании пятого и иных измерений – найти отклонения от ньютоновского закона всемирного тяготения. Ведь согласно этому закону сила взаимного притяжения двух масс убывает пропорционально квадрату расстояния, их разделяющего.

Но такое соотношение верно лишь в трехмерном мире. В самом деле, представьте себе некую сферу вокруг Земли. Сила притяжения планеты равномерно распределяется по площади этой сферы, и чем больше ее радиус, тем эта сила меньше. Но площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату ее радиуса, поэтому и сила притяжения, распределенная по поверхности сферы, должна уменьшаться пропорционально квадрату радиуса.

А вот если во Вселенной было бы четыре пространственных измерения, полагают теоретики, то сила притяжения должна была бы убывать пропорционально кубу расстояния. А для Вселенной в N пространственных измерений гравитация убывала бы пропорционально (N – 1) степени расстояния.

Закон всемирного тяготения проверен на астрономических расстояниях с большой точностью. Но до недавнего времени никто не проверял этот закон на очень малых расстояниях.

Первый эксперимент, призванный проверить закон всемирного тяготения, поставили в 2003 году в Университете Колорадо. И отклонений от закона не обнаружили. Это означает либо то, что никаких дополнительных измерений и скрывающихся в них иных миров не существует, либо что замеры были недостаточно точны, эксперимент стоит повторить.

И. ЗВЕРЕВ

КСТАТИ…
Быстрее света

Астрофизики долгое время ведут споры по поводу возможности достижения материальными объектами сверхсветовых скоростей. Большинство ученых отвергали даже теоретическую возможность этого, пока в декабре 1997 года английские астрономы не обнаружили в Млечном Пути необычную черную дыру. Она, как показал радиотелескоп, находится в центре микроквазара, на расстоянии 40 000 световых лет от Солнца.

Самым любопытным в черной дыре оказалось то, что на ее поверхности произошел взрыв. По словам Роба Фейдера из Амстердамского университета, материя, втягиваемая в черную дыру, нагревалась до чудовищных температур, испуская рентгеновские лучи. Этот процесс протекал настолько бурно, что взрыв оказался неизбежен. Из черной дыры в пространство устремились два разнонаправленных потока материи. Один – в сторону Солнца, а другой – в противоположную. Сенсационной оказалась начальная скорость этих потоков: измерения показали, что она вдвое превышает скорость света!

Астрофизики занялись исследованием этого явления, а тем временем теоретики приступили к рассмотрению принципиальной возможности создания космических кораблей, развивающих сверхсветовые скорости. В 1999 году были опубликованы математические расчеты доктора Ван Ден Брёка из Католического университета бельгийского города Лювена. Согласно его теории, можно создать космический корабль, который будет искажать пространство. Сверхсветовой космический корабль окажется в невидимом «пузыре» искривленного пространства и сможет лететь со скоростью, приближающейся к бесконечности!

Расчеты Ван Ден Брёка основываются на математических моделях мексиканского математика Мигеля Алькубьерре, разработавшего теорию перелетов на сверхсветовых скоростях. Он полагает, что мы вполне могли бы путешествовать со сверхсветовыми скоростями, если б научились растягивать пространство позади себя и сжимать его впереди. Кроме того, если бы нам удалось обнаружить некое вещество с отрицательной энергией и отрицательной массой, мы могли бы построить так называемый двигатель Алькубьерре. Звездолет в этом случае должен находиться внутри некоего защитного пузыря, время и пространство в котором не разрушаются. Сам же пузырь способен будет двигаться со сверхсветовой скоростью.

Преодолеть световой барьер, возможно, удалось бы и нырнув в черную дыру, которая, по теории, обладает тяготением, стремящимся к бесконечности. Но вот вопрос: уцелеет ли при этом сама капсула с путешественниками по времени?..

Современные исследователи хотя и отмечают оригинальность теории Алькубьерре – Брёка, но считают ее принципально неосуществимой. Чтобы внести искажения в пространство, считают ученые, может потребоваться в наихудшем варианте больше энергии, чем содержится во всей Вселенной, или, в лучшем случае, нам понадобятся энергетические ресурсы, сравнимые с ресурсами черной дыры. Таким образом, хотя сверхсветовая скорость и возможна во Вселенной, для нас она пока совершенно недостижима.

Кроме того, по расчетам бельгийца Брёка, время внутри искривленного пространства будет идти синхронно с реальным временем на Земле. Это устранит предсказанный Альбертом Эйнштейном эффект «замедления времени», при котором космонавты, пролетевшие несколько лет на околосветных скоростях, обнаружили бы, что на Земле за это время прошло несколько тысячелетий.

ЕЩЕ ОДИН СПОСОБ путешествия по времени предложил в 1991 году Ричард Готт из Принстона. По его мнению, в пространстве должны существовать некие гигантские космические струны. Время от времени они сталкиваются между собой, преобразуя как пространство, так и время. И если корабль с путешественниками окажется в этот момент поблизости, они могут перенестись в прошлое. Весь вопрос: существуют ли эти струны на самом деле, как их отыскать и заставить столкнуться?

У ВОИНА НА ВООРУЖЕНИИ
Без чего нельзя стрелять?

Конечно же, без патронов, скажете вы. И будете совершенно правы. Но ведь когда-то охотники и солдаты обходились без патронов. Говорят, к беспатронному оружию могут вернуться и к середине нынешнего столетия. Как это может быть? Давайте попробуем разобраться…

Немного истории

Были времена, когда стрелки носили в сумках и фляжках-пороховницах все необходимое для стрельбы. Сначала в дуло засыпали определенную мерку пороха, затем заталкивали пыж, поверх него – пулю и, наконец, сверху еще один пыж. Изготовившись к выстрелу, стрелок прикладывал к специальной щели в казенной части ружья тлеющий фитиль, порох взрывался и выталкивал пулю из ствола.

Понятное дело, при такой технологии даже у самого сноровистого стрелка на заряжание и подготовку к выстрелу уходило несколько минут. А где взять столько времени на поле боя, когда каждая секунда дорога?

Поэтому в первой половине XVII века для военных нужд стали производить первые бумажные «патроны». По существу это были пакеты с необходимым количеством пороха и пулей. При заряжании бумажная оболочка разрывалась, порох высыпался в ствол, и далее вся процедура заряжания повторялась. Получалось быстрее, но ненамного.

В середине XIX века стали применять бумажные и полотняные патроны, которые уже не надо было разрывать; их заталкивали в ствол целиком, и оболочка сгорала при выстреле. А воспламенять порох стали уже не фитилем или чиркая кремнем, как в зажигалке, а специальным ударным капсюлем.

К концу XIX столетия конструкторы С. Поли, К. Лeфоше, И. Дрейзе и другие догадались поместить в латунную водонепроницаемую гильзу сразу все – и капсюль, и порох, и пулю. Изменилась и сама система заряжания оружия. Теперь патрон вкладывали в ствол с казенной части, а не с дула. Заодно заменили и порох. На смену традиционному «черному» пороху, который представлял смесь из древесного угля, серы и селитры, в 80-е годы XIX века Вьелль во Франции, Нобель в Швеции, а также Абель и Лево в Англии создали первые виды «бездымного» пороха на основе нитроглицерина и нитроцеллюлозы. Такой порох и в самом деле выделяет значительно меньше дыма и нагара.

Так выглядели первые патроны-мешочки.

Стала меняться и форма пуль. Взамен круглой свинцовой пули стали применять пули удлиненные, с острым концом. Такая пуля летит дальше и бьет точнее. А чтобы пули не оставляли следов свинца в стволе, обладали большой пробойной силой, их еще стали делать с твердой, например стальной, оболочкой. А ныне даже поговаривают об использовании пуль с титановыми сердечниками, способными пробивать бронежилеты. Кроме того, в ходу ныне разрывные, трассирующие, зажигательные, резиновые и иные пули специального назначения.

Изменились и капсюли-воспламенители. Если в середине XIX века использовались патроны кольцевого воспламенения, в которых капсюль размещался по окружности донца гильзы (патрон Л. Флобера и др.), то постепенно их вытеснили патроны центрального воспламенения, в которых капсюль вставлялся в центр донца гильзы. Создателями такого патрона считаются французы Ш. Потте и Е. Шнейдер, англичане Ч. Ланкастер, Э. Боксер и Г. Дау, американец X. Бердан и другие. Патроны кольцевого воспламенения сегодня используют лишь в спортивном и промысловом оружии. Кроме того, существуют специальные патроны, скажем, для подводного оружия, бесшумного, сигнального, газового и т. д.

Выбор патрона

В итоге современный патрон приобрел свою классическую форму. В донце гильзы с тыльной стороны вставляется капсюль. Внутри размещается заряд пороха, затем пуля, которая герметично обжимается гильзой так, чтобы внутрь патрона не попала вода.

Но если конструкция патрона отработана, то почему и ныне их выпускают множество видов? Известный специалист по боеприпасам М.И. Попенкер отвечает на этот вопрос так.

Мы с вами, оказывается, позабыли еще о двух ключевых характеристиках патрона: убойности и останавливающем действии. Под убойностью понимается, как правило, способность наносить раны, не совместимые с жизнью, а под останавливающим действием – способность нанести нападающему такой удар, что он практически мгновенно прекратит какие-либо действия. При этом убойное и останавливающее действия могут быть не связаны напрямую. Так что на охоту лучше ходить с охотничьем ружьем. Оно имеет большой калибр, и картечь или пуля-жакан, вылетающие из него, способны остановить даже медведя.

А вот чтобы повысить останавливающее действие военных боеприпасов, их снабжают малоустойчивыми или разрушающимися пулями, наносящими тяжелые раны. Таковы, к примеру, советский патрон 5,45x39 мм или американский 5,56 мм НАТО.

Какой калибр?

Еще одна характеристика современных патронов – калибр, или, попросту говоря, диаметр. По этому показателю все боеприпасы для стрелкового оружия делятся на четыре большие группы – малокалиберные, промежуточные, среднего калибра и крупнокалиберные.

Для примера рассмотрим хотя бы некоторые из них.

Малокалиберные патроны для «мелкашек» используются лишь в спортивном оружии и на поле боя распространения не имеют.

Выпуск патронов 22LR (5,6 мм кольцевого воспламенения) был начат в США фирмой J. Stevens Arm & Tool Companyеще 1887 году. Этот патрон – мировой рекордсмен по числу выпущенных и израсходованных единиц. В настоящее время он один из немногих патронов кольцевого воспламенения (то есть не имеет капсюля как отдельной детали, а инициирующее вещество расположено по кольцу в закраине гильзы – отсюда и название). Под него было выпущено множество видов пистолетов и револьверов, а также самозарядные винтовки (карабины) и даже американский пистолет-пулемет All-American 180, имеющий дисковый магазин на 176 или 220(!) патронов, который размещается сверху ствольной коробки, как у ручных пулеметов Льюис или ДП-27.

Патроны: 1 – 22LR; 2 – 5,45x39 мм.

Патрон 5,45x39 мм своим появлением на свет обязан успеху американской программы перевооружения своей армии автоматическими винтовками под патрон 5,56x45 мм НАТО. В ответ к середине 70-х годов XX века на вооружение Советской Армии был принят комплекс стрелкового оружия, состоящий из патрона, автомата АК-74 (АКС-74) и ручного пулемета РПК-74. Позже к этому семейству присоединился укороченный автомат АКС-74У.

Патрон 5,56x45 мм НАТО с разными пулями.

По-настоящему массовый промежуточный (между пистолетным и винтовочным) патрон 7,62x39 мм был разработан в СССР в 1943 году. Созданный для того, чтобы обеспечить войскам возможность эффективно вести автоматический огонь из легкого стрелкового оружия на дистанциях 200–400 м, впервые он был использован в карабине СКС, а затем в автомате Калашникова.

Патрон для автомата Калашникова.

Среди патронов среднего калибра (6–9 мм) одним из самых популярных является 7-мм Remington magnum, разработанный в 1962 году. Он приобрел широкую популярность для охоты на больших дистанциях и как снайперский боеприпас для расстояний 700–900 м, где стандартный патрон 7,62 мм НАТО уже не справлялся с поставленными задачами.

Первая версия патрона 7,62x54 мм R была принята на вооружение русской армии в 1891 году вместе с винтовкой системы Мосина. Первоначально патрон имел закругленную пулю, в 1908 году на вооружение был принят патрон с заостренной пулей и улучшенной баллистикой. Причем пули для армейских патронов могут быть не только обычные, но и трассирующие, бронебойно-зажигательные и другие.

Патроны среднего калибра (слева направо): 7-мм Remington magnum, 7,62x54 мм R для винтовки Мосина, 338 Lapua magnum.

Следует отметить, что в отличие от многих других боеприпасов старшего поколения этот патрон все еще состоит на вооружении – под него выпускаются снайперская винтовка Драгунова, единый пулемет ПКМ, авиационный четырехствольный пулемет ГШГ и т. д.

Кроме того, в России этот патрон практически основной нарезной охотничий боеприпас для карабинов, используемых при охоте на среднюю и крупную дичь – оленя, кабана, лося.

Патрон 338 Lapuamagnum (8,6x70 мм) был создан в Финляндии фирмой Лапуа для снайперской стрельбы. Более тяжелая пуля обеспечивает меньшее отклонение от траектории под действием ветра. Наиболее известные образцы оружия под данный патрон – финская винтовка Sako TRG41, английская Accuracy International Arctic Warfare SuperMagnum, американская Dakota Longbow tactical.

Все это оружие весьма дорогое, используется лишь снайперами-дальнойбойщиками спецназа. Крупнокалиберные боеприпасы имеют в войсках сравнительно малое распространение, поскольку используются лишь в оружии специального назначения. К таким можно отнести крупнокалиберные пулеметы, которые оснащаются патронами 12,7x99 мм. Их используют как для поражения наступающей пехоты на поле боя, так и в качестве авиационного оружия.

И среди снайперов последнее время пошла мода на использование крупнокалиберных винтовок, которые, по существу, представляют собой модернизированные бронебойные ружья, которые во времена Второй мировой войны использовались для стрельбы по танкам и прочим бронированным целям. Пуля, выпущенная из такого оружия, способна поразить цель на расстоянии в 1000 м и более, причем пробивает и каску, и бронежилет.

Сравнительный ряд патронов от крупнокалиберного до мелкокалиберного.

Заглянем в будущее

Стремясь облегчить ношу солдата, которому приходится носить на себе около 20 кг амуниции (бронежилет, каску, боеприпасы, оружие, средства наблюдения, связи и ориентации), некоторые конструкторы предлагают вернуться к безгильзовым боеприпасам. На новом уровне, конечно, с использованием технологий XXI века.

Один из вариантов выглядит следующим образом. Гильза у патрона, собственно, есть, но она уже не металлическая, а пластиковая или из особого картона и разлагается во время выстрела, так что выбрасывать ее из ствола перед следующим выстрелом уже не надо. Пуля для компактности помещается внутри патрона (см. рис.) и окружена особой взрывчаткой.

Другое конструкторское решение заключается в раздельном боепитании. В магазине автомата размещаются только пули. А жидкая взрывчатка подается из специального резервуара дозированными порциями непосредственно в камору ствола перед самым выстрелом и воспламеняется электрозапалом.

Ведутся разработки и электромагнитного оружия, пуля в котором должна выбрасываться из ствола, словно сердечник из соленоида. Тут уж не нужны ни порох, ни капсюль. Но все эти образцы оружия, как и многие другие, все еще не вышли за пределы лабораторий, конструкторских бюро и полигонов.

Публикацию подготовил В. ЧЕТВЕРГОВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

КАКОГО ЦВЕТА ПОБЕДА?Британские исследователи утверждают, что форма красного цвета в некоторых видах спорта повышает шансы атлетов одержать победу. Во всяком случае, футболисты, боксеры, облаченные в одежду этого цвета, побеждают чаще, чем носители других тонов. Как полагают исследователи, в основе данного феномена лежит природная реакция человека на красный цвет. К слову, в животном мире он ассоциируется с силой и агрессией, а на химическом уровне – с высоким содержанием в крови тестостерона – основного мужского гормона.

Интересно, что в русском языке термин «красна девица» тоже имеет научную подоплеку. Оказывается, девушка в красном платье или сарафане кажется представителям мужского пола более привлекательной, чем остальные.

КАК ЖИВУТ КОШКА С СОБАКОЙ?Зоопсихологи из Тельавивского университета (Израиль) исследовали 170 семей, в которых держат и кошку и собаку. В двух третях домов между домашними любимцами установились дружеские отношения, в четверти – безразличие и менее чем в десятой части бывают драки. При этом выяснилось, что наилучшие отношения между животными наиболее вероятны в тех случаях, когда кошка появилась в доме первой, ее возраст при первом знакомстве составлял менее полугода, а собаки – менее года.

СВЕТИТЬ – И НИКАКИХ ГВОЗДЕЙ!Так призывал некогда поэт Владимир Маяковский, обращаясь к дневному светилу. А недавно выяснилось, что и в самом деле светить способно не только солнце, но и человек. Японские ученые установили, что от человеческого тела исходит слабое – в 1000 раз менее интенсивное, чем способен различить человеческий глаз, – но все же вполне различимое фотометрами свечение.

Источником свечения являются, по мнению ученых, различные биохимические процессы, происходящие в живых организмах. Причем его пик в видимом диапазоне приходится на четыре часа дня, а лицо светится намного ярче остальных частей тела. Так что выражение «лицо сияет» имеет вполне реальную физическую подоплеку. Источником свечения являются, по мнению ученых, различные биохимические процессы, происходящие в живых организмах.

ЙЕТИ ЖИВЕТ В МАЛАЙЗИИ?В джунглях на юге Малайзии живут таинственные существа, похожие на йети – снежного человека. По описаниям местных охотников и рыбаков, неизвестное создание высотой около 4 м покрыто густой коричневой шерстью. Оно не агрессивно, но туземцы при встречах с большеногом, или биг-футом, немедленно убегают – мало ли что может взбрести в голову такому великану?

Заинтересовавшись сообщениями о загадочном обитателе тропического леса, ученые установили телекамеры слежения в районах его предполагаемого пребывания. И теперь ждут результатов своей телеохоты.