Текст книги "Юный техник, 2001 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 1 январь 2001

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ФОТОФАКТ

Изобретателей велосипеда не убавляется. Очередная новинка – велосипед деревянный. Полностью!

Из Москвы в Петербург уже курсирует скоростной поезд, сокративший время пребывания в пути с семи часов с минутами до четырех с половиной. И если сложить время, что требуется на путешествие к аэродрому, а оттуда обратно в город, то время и впрямь самолетное.

Скорость звука достигнута на земле уже в 1997 году. А как это выглядело со стороны – смотрите! А на снимке вверху – сама машина-рекордсмен.

Крыло дельтаплана можно приспособить даже к катамарану.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ
Стоп! Приехали…

Сенсационные сообщения о преодолении скорости света не более чем логическая ошибка – считают физики.

«Все пишут, что наконец нашли частицы, которые движутся быстрее скорости света. Все об этом шумят, но все это не так», – начал свой комментарий скандальных сообщений о недавних экспериментах в Принстоне по преодолению скорости света академик Виталий Лазаревич Гинзбург на семинаре в знаменитом Физическом институте Академии наук (ФИАН).

Действительно, некоторое время назад многие СМИ обошли сообщения о сенсационных экспериментах в институте NEC в Принстоне. Всех, пожалуй, переплюнуло Интернет-издание «Газета. ру», поместив на своих веб-страницах статью под названием «Эйнштейн переворачивается в гробу быстрее скорости света». В ней, в частности, сообщалось, что проведенными опытами разрушена теория относительности и человечество стоит на пороге создания машины времени и нуль-телепортации.

На самом деле американские физики поставили действительно красивый эксперимент, грамотно использовав свойства специально организованной оптической среды с весьма необычным коэффициентом преломления света. Среда эта, содержавшая атомы цезия, охлажденные почти до абсолютного нуля, позволила зафиксировать на выходе из установки появление импульса света еще до того, как он в нее попал. Получилось, что скорость распространения этого светового импульса (групповая скорость) оказалась выше скорости распространения света в вакууме – теоретически возможного предела.

Однако, разобравшись в сути этого «чуда», и наши, и зарубежные исследователи пришли к заключению, что основы современной физики все же остались непоколебимы – принцип относительности не опровергнут. Ученым из Принстона удалось лишь доказать, что распространением света можно манипулировать столь изощренными способами, что поразился бы сам Эйнштейн.

Вся хитрость состоит в том, что световой импульс в данном случае представляет собой суммарный ансамбль волн различной частоты. 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 неодинаково, с ним могут происходить интересные превращения. В частности, манипулируя отдельными компонентами светового импульса, его световую скорость можно замедлять. 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 (хотя на самом деле скорость каждой из компонент светового пучка не превышает «законные» 300 тыс. км/с).

Не погружаясь в дебри происходящих при этом процессов – для их понимания необходимы познания в специальных областях физики и математики, – отметим лишь результат.

Оказывается, при некоторых маневрах можно не только сохранить форму исходного импульса света, но и сместить его пик по времени таким образом, что, как говорят сами экспериментаторы, «казалось. пик импульса покидает оптическую ячейку до того, как в нее вошел». На самом же деле, полагает руководитель работ Л.Ванг, это лишь разновидность логической ошибки. 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.

Далее, хотя проведенные эксперименты по «ускорению» светового импульса действительно весьма интересны, они не имеют отношения к теории относительности и не позволяют создать, скажем, сверхскоростные компьютеры, способные передавать и преобразовывать потоки информации со «сверхсветовыми» скоростями. Единственный вывод, который пока сделали физики – проведенные эксперименты могут стимулировать дискуссию о том, как правильно регистрировать появление световых сигналов на входе из оптической ячейки.

Более того, как пояснил собравшимся на семинаре 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 «как угорелый», перепрыгивая даже световой барьер!

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 ученых. Особенно ярко подобные эффекты проявляются в активных средах, где происходит усиление тех или иных свойств светового луча. В частности, подобные эффекты наблюдались еще несколько лет назад в экспериментах, проведенных сотрудниками ФИАНа и ИОФАНа.

Эксперименты принстонских исследователей, очевидно, из того же ряда.

Эксперименты со светом сулят еще много интересного.

Законы преломления в волокне отличаются от тех, что имеют место в воздухе или вакууме.

_{Олег СЛАВИН}

Художник Ю. САРАФАНОВ

ИНФОРМАЦИЯ

ТКАНЬ ИЗ… ПРОБКИ. Кора пробкового дуба широко применяется для изготовления обуви на высокой платформе. в качестве наполнителя линолеума и изоляционных плит и, конечно же, как сырье для герметичной укупорки бутылок. Но теперь она готова превращаться в водонепроницаемую ткань, которую можно стирать при температуре в 30 градусов.

Автор нового изобретения, магическая формула которого держится в строгой тайне, – итальянский химик Анна Гринди. Она работает на острове Сардиния, где, кстати, хорошо налажено производство пробки. Именно благодаря ее открытию этот материал растительного происхождения теперь вторгается в швейную промышленность.

По словам А. Гринди, она лишь погрузила на несколько минут лист из тончайшего слоя пробки, завернутый в марлю, в раствор из природных соединений – и судьба ее изобретения была решена. Теперь пробку можно встретить на показах моды, в новых коллекциях обуви и сумок, даже в виде обоев.

Самое интересное, что находкой итальянского исследователя уже заинтересовались американцы и японцы. Они намерены использовать ее в аэрокосмической промышленности, поскольку новая пробковая ткань почти не пропускает тепло и холод.

НАКЛЕЙКИ ВМЕСТО ПОВЯЗОК предлагают использовать ветеринарам сотрудники столичного университета прикладной биотехнологии. Корову ведь не уговоришь обращаться с повязкой бережно, не грязнить ее и следить, чтобы она не сползала с раны. А пластиковая наклейка из специального биополимера держится прочно, обеспечивая надежное прикрытие раны, ее скорейшее заживление, а также экономит время ветеринаров.

СУПЕРЧИСТЫЙ СВИНЕЦ научились получать во Всероссийском НИИ минерального сырья. Зачем такой нужен?

Оказывается, он используется в производстве особо быстродействующей вычислительной техники. Однако в обычном свинце содержится хотя бы и ничтожная примесь урана или иного радиоактивного вещества. Излучаемые же альфа-частицы способны вызвать ложное срабатывание логической ячейки, а значит, ошибку в работе ЭВМ.

Как избавиться от урана, специалисты ВИМСа держат в секрете. Это их «ноу-хау». Но утверждают, что после их очистки урана в свинце остается не больше, чем в питьевой воде.

ВБЛИЗИ ЛЭП ЖИТЬ ОПАСНО. Если выводы британского ученого Дениса Хеншоу из Бристольского университета подтвердятся, то для мировой электроэнергетики они произведут эффект, подобный взрыву бомбы. Утверждающие это эксперты не преувеличивают: ученый установил, что люди, особенно дети, которые живут в непосредственной близости от линий электропередачи, подвергаются повышенной опасности.

Во-первых, близость ЛЭП непосредственно влияет на повышение уровня заболеваемости лейкемией и другими формами рака. Во-вторых, ЛЭП стимулируют влияние на организм, особенно – растущий, радиоактивных элементов, которые содержатся в некоторых природных газах и продуктах загрязнения окружающей среды. Причем губительное воздействие высоковольтных линий распространяется на расстояния более 90 м.

Самое страшное в том, что уровень радиационного облучения, которому подвергаются живущие в непосредственной близости от ЛЭП, в несколько десятков раз превышает обычно допустимую норму. В частности, этот показатель почти на 50 % выше, чем максимальная норма, установленная для работников атомных предприятий.

ВОЗДУХ ВМЕСТО БЕНЗИНА предлагает использовать в качестве топлива изобретатель из Омска Александр Терехин. Не раскрывая всех тонкостей «ноу-хау», он сообщает, что источником энергии может служить плазма. Чтобы заставить ее работать, достаточно нагреть воздух до высокой температуры при определенном давлении и постоянном объеме. Создать такие условия в цилиндре двигателя вполне возможно с помощью нагревательной спирали, питающейся сначала от аккумулятора, а в процессе работы – от генератора. Так что будем когда-нибудь ездить на самом экологически чистом виде топлива!

ВСЕ ТАЙНОЕ СТАНОВИТСЯ…. Свыше половины опрошенных россиян убеждены, что вранье себя не оправдывает. Как бы ни искусна была ложь, со временем правда все равно выплывает наружу, нанося ущерб прежде всего вруну. Впрочем, согласно результатам исследования, проведенного сотрудниками РОМИР, 2,6 % россиян все-таки полагают, что ложь может их выручить в затруднительных случаях, а еще 9,8 % сознались, что врут от случая к случаю, иногда даже без особой на то необходимости.

СОЗДАНО В РОССИИ
Магнит магниту рознь…

Долгое время магнит представлялся многим в виде этакой стальной подковы, окрашенной в синий и красный цвета обозначениями S и N на полюсах. Потом специалисты стали разрабатывать различные ставы, у которых магнитные свойства оказались куда более сильными, чем у природных магнитов. Затем пришла очередь ферритовых сердечников и прочих магнитов, получаемых из специальных порошков методом прессования и спекания. Но те магниты, что я увидел в экспозиции Института химической физики имени Н. Семенова, и на магниты-то были не похожи. Под стеклом лежали какие-то втулочки, колечки, пластиковые пленки…

– Это магниты полимерные, – пояснил старший научный сотрудник института И.В.Федотов, волею случая оказавшийся рядом. – От традиционных магнитов отличие примерно такое же, как у современного самолета от аэроплана Можайского. Им можно придать практически любую геометрическую форму, как это требует современная техника. Например, вот эта магнитная крыльчатка не может быть изготовлена при помощи традиционной технологии. Ее пришлось бы делать составной, потом склеивать. И при работе через некоторое время она бы очень скоро развалилась…

Американцы в подобных целях чаще всего используют керамические магниты. Наши же специалисты научились делать куда более дешевые пластиковые. Причем испытания, проведенные независимой лабораторией во Франции, показали, что по ряду параметров отечественные магниты даже превосходят американские аналоги. Они не хрупки, способны работать даже в кислотных средах. Для создания полимерного магнита используются последние достижения современной технологии.

Прежде всего нужно получить из ферромагнетика сверхтонкие, ультрадисперсные порошки. Делается это чаще всего методом распыления расплава в вакууме с последующим быстрым охлаждением. Такой способ намного экономичнее и эффективнее традиционного размола в шаровых или иных мельницах.

Далее порошок нужно смешать с полимерным связующим. Это тоже не столь простая операция, как может показаться на первый взгляд.

По существу, технологам приходится иметь дело с композитами, до 60 процентов объема которых занимает наполнитель. При этом используется технология так называемого капсулирования, когда прямо на поверхности материала формируются частицы в полимерной оболочке.

Ну а дальше готовое изделие формуется либо литьем в магнитном поле, либо традиционной экструзией – выдавливанием размягченного материала через отверстия определенного профиля.

В. ЧЕРНОВ

Художник Ю. САРАФАНОВ

ТЕПЛЕЕ…ТЕПЛЕЕ…ЕЩЕ ТЕПЛЕЕ…ХО-ЛОД-НО!

Ситуация и в самом деле напоминает детскую игру «найди спрятанный предмет». Только вещь здесь несколько посерьезней. Собравшиеся в октябре в Гааге эксперты из многих стран обсуждали проблемы глобального потепления нашей планеты. А несколько месяцев спустя в Сибири ударили морозы, о которых не помнили даже старожилы. Так что же происходит?

Теплее становится или холоднее?

Конечно, никто не думает, что замеченное явление повсеместно принесет нам только прибавление тепла. Процесс может пойти и весьма хаотично. Вспомним невиданные наводнения в Европе прошлого года, тайфуны и ураганы Тихоокеанского побережья… Словом, что-то разладилось в нашем климате. Что, гипотеза? На эти вопросы и должна была ответить конференция. И выработать ряд практических мер для спасения человечества от грядущих экологических потрясений.

Увы, конференция в Гааге закончилась безрезультатно. Интересы разных стран оказались столь противоречивы, что найти единую точку зрения пока так и не удалось.

Но так ли уж неизбежен грядущий экологический апокалипсис? Можно ли его предотвратить? Каков его механизм?

Количество углекислого газа CO₂, выбрасываемого в атмосферу (а он главный виновник парникового потепления), растет из года в год оттого, что в качестве топлива широко применяются уголь и нефть. Однако по нашей вине в атмосферу попадают и другие парниковые газы – метан, закись азота, хлорсодержащие вещества.

Объемы их невелики, однако с точки зрения глобального потепления они куда более опасны, чем углекислый газ. Взять, к примеру, метан. За последние 150 лет его концентрация в атмосфере возросла в 2,5 раза, причем большая часть попала туда благодаря расширению стада домашнего скота.

Уже отмечено повышение среднегодовой температуры. А межправительственная комиссия ООН по изменению климата (есть уже и такая!) пришла к выводу, что через 100 лет она повысится на 6 °C. Это более существенно, чем все колебания температуры, происходившие со времен последнего ледникового периода.

«Результаты глобального потепления будут катастрофичны, – предупреждают эксперты. – Из-за таяния ледников уровень Мирового океана поднимется на несколько метров. Климат станет более влажным, на низменностях возникнут обширные болота; ураганы, грозы и тайфуны будут более частыми и разрушительными…»

Правда, оптимисты считают такой прогноз невероятным и ограничивают будущее потепление 1–2 градусами, а подъем океана – 20 см. Но и такой «малости» хватит, чтобы, например, затопить пляжи островов Полинезии, лишить жителей их основного дохода от туризма.

Пострадают и европейские страны. Например, в Альпах растает снег. В Испании и Греции станет настолько жарко, что летом туда уже никто не рискнет поехать на отдых.

Вот, пожалуй, на Севере наступит благодать. В России и Канаде зимой не надо будет отапливать помещения и носить шубы, наступит расцвет сельского хозяйства в тех районах, где отродясь не росло ничего, кроме нефтяных вышек.

«Однако не торопитесь радоваться, – предупреждают пессимисты. – Когда температура поднимется еще на 10–15 °C, жизнь на Земле станет просто невозможной. Развитые формы погибнут уже через 130–200 лет, а глобальные катаклизмы начнутся и того раньше…»

Где же выход? Можно ли приостановить нежелательные процессы?

Пока наибольшее внимание специалистов и ученых привлекает парниковый эффект. И предлагаются кое-какие меры. Кто-то считает необходимым ограничить выхлоп автомобилей, кто-то – заменить фреон в холодильниках менее вредным хладагентом… Можно ограничить выбросы вредных газов в атмосферу. В Киото на подобной конференции были даже разработаны квоты для разных стран по допустимому загрязнению атмосферы…

Однако это только половина проблемы. Куда меньше обсуждается сегодня загрязнение тепловое.

«Происходит это, на мой взгляд, от бессилия: никто не знает, как подступиться к решению проблемы», – пишет кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники РАН С.Д. Хайтун.

Согласно современным данным, ежегодно на земную поверхность поступает солнечной энергии 5 801 012 МВт·ч.

Анализируя рост добычи энергоносителей за последние 120 лет, эксперты убедились, что она удваивалась примерно каждые 30 лет. Если и дальше пойдет так, то к 2350 году производство энергии человеком сравняется с солнечной. И это «второе Солнце» грозит всех слегка поджарить…

Что делать? Первое, что приходит в голову, – затормозить темпы роста производства и потребления энергии человеком. Однако это идет вразрез с законами эволюции, отменить которые мы не властны.

Вспомним, как развивалась жизнь на нашей планете. Первобытные амебы имели температуру тела, сравнимую с океаном. Вслед за ними появились хладнокровные существа типа рыб или динозавров. И только потом – теплокровные.

Как известно из химии, чем выше температура реакции, тем быстрее она протекает. И тем совершеннее стало все живое на Земле. Следуя по этому пути, эволюция через какое-то время дошла уже до границы возможного: птицы имеют нормальную температуру 40–41 °C. Еще градус-другой, и начнется свертывание (денатурация) белков, гибель организма. То же самое произойдет и с человеком, хотя ему для продолжения жизни требовалось все больше и больше энергии. И тогда природа нашла другой путь совершенствования – стал развиваться разум, работа которого к тому же не требует большого количества энергии.

Благодаря уму человечество научилось использовать не только энергию, заключенную в пище, но и энергию горючих материалов, рек, ветра. Солнца и т. д. Если первобытный человек получал с пищей и расходовал не более 2000 килокалорий за сутки, то с началом использования огня потребление энергии увеличилось до 5000 ккал/сутки. А ныне в развитых странах оно превышает 200 000 ккал/сутки.

Так что возникновение цивилизации – неизбежный результат энергетического прогресса.

Если бы не появился человек, на его месте, возможно, оказался бы другой вид. Только вот, похоже, и мы подошли к порогу. Согревая и обеспечивая себя, стали перегревать планету.

Что же делать? Переходить на качественно иной уровень техники. Человечество уже потихоньку это делает. Скажем, вместо прожорливых паровозов появились куда более экономичные тепловозы. Инженеры год от года повышают КПД тепловых двигателей.

Но и тут виден предел. И, похоже, приходит пора, когда мы вообще должны отказаться от тепловой энергетики машин, которые попусту греют атмосферу.

Начавшаяся всеобщая компьютеризация позволяет не только навести существенную экономию в расходовании тепла на промышленно-бытовые нужды. Она, в принципе, дает возможность перейти к использованию лишь той энергии, которая есть в природе, не добавляя лишнего. То есть, говоря проще, надо от тепловых переходить к так называемым альтернативным источникам энергии. Таким, для работы которых не нужно сжигать топливо. Например, ветродвигатели используют энергию воздушных струй, ГЭС – водных потоков, солнечные батареи – энергию нашего светила, а термостанции – тепло недр и перепады температур в глубине и на поверхности океана…

Все эти устройства хороши уже тем, что дополнительно не греют атмосферу: они отбирают у нее часть энергии. А дальше, глядишь, конструкторы смогут предложить нам и десятки вариантов так называемых «вечных двигателей». Их название тут не случайно взято в кавычки. Потому что в отличие от классических вечных двигателей, которые никогда работать не будут, многие нынешние уже работают. Хотя порой неискушенному человеку и невдомек как.

Вот, скажем, наручные часы, которые не надо заводить. Откуда они черпают энергию? Да используют тепло тела хозяина, которое, как правило, нагрето выше, чем окружающий воздух. Или энергию его движений… Наконец, в принципе можно будет использовать даже сам поток времени.

Так что не стоит отчаиваться. Энергетика будущего наверняка из термальной станет атермальной. Возможно, даже будут построены специальные фабрики холода, которые не дадут нашей планете перегреться. И род человеческий на ней еще поживет.

С. НИКОЛАЕВ, научный обозреватель «ЮТ»

Художник Ю. САРАФАНОВ

Подробности для любознательных

•… В 1827 году французский физик Жозеф Фурье высказал предположение: атмосфера нашей планеты выполняет ту же функцию, что и стекла в теплице – пропускает солнечное тепло к Земле, но не дает ему испаряться обратно в космос. Этот эффект обеспечивается атмосферными газами – например, углекислым. Если бы не углекислота, Земля была бы примерно на 30 °C холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.

•…Английский исследователь лорд Томпсон еще в 1852 году пришел к выводу, что механическая энергия упорядоченного движения может сама собой превращаться в тепловую энергию. Его выводы подтвердил в 1865 году и немецкий исследователь Рудольф Клаузиус, который сформулировал закон самостоятельного возрастания энтропии, то есть беспорядка.

В самом деле, порядок, скажем, на столе или в квартире приходится наводить, специально занимаясь уборкой. А вот беспорядок возникает как бы сам собой, по ходу дела. И если нечто подобное действительно наблюдается в природе, значит, рано или поздно по всей Вселенной наступит хаос, она по существу прекратит свое существование.

Однако не стоит отчаиваться. Вполне возможно, что ученые прошлого не до конца оценили возможности окружающей нас природы. Казалось бы, любой тайфун не несет с собой ничего, кроме хаоса. Но давайте внимательнее рассмотрим происходящие в нем процессы. Во-первых, перемещая с места на место огромные массы воздуха, тайфуны, как и циклоны, приводят к выравниванию, упорядочению воздушного давления в среднем по планете. Во-вторых, в данном случае мы имеем прямое противодействие закону энтропии. Здесь не механическое действие (ветер) приводит к тепловым процессам, а напротив, они сами создают механическую энергию.

А коли так, возможно, все не так безнадежно во Вселенной? И действительно, последние научные исследования показывают, что упорядоченное движение в самых разнообразных формах рождается в земной коре, звездах, звездных скоплениях, галактиках и т. д. Это порождает надежду обуздать тепловую анархию.

•…Сотрудники Института глобального климата и экологии РАН подсчитали: за 125 лет только сельскохозяйственные животные добавили в атмосферу 536 млн. т парникового газа, а «вклад» навоза в загазованность атмосферы вырос более чем в 13 раз.

•…Продажа квот на выбросы парниковых газов, по мнению лондонских экономистов, создаст новый мировой рынок с оборотом до 100 млрд. долларов в год. Канада уже купила у Финляндии квоту на выброс 59 тыс. углекислого газа. А Украина рассчитывает получить за закрытие свей Чернобыльской АЭС около 80 млн. долларов.

•…Пока экологи указывают на перегрев планеты, гляциологи заметили, что в Антарктиде в последние годы стали меньше таять ледники. Если это действительно так, получается, что к концу третьего тысячелетия может начаться очередное всеобщее обледенение. А мы печемся о перегреве…