Помоги проекту - поделись книгой:
Это позволит экологам четко понимать, как обстоят дела в каждом заповеднике или национальном парке, в какую сторону происходят изменения.
Система состоит из 14 различных индикаторов, оценивающих, например, видовое разнообразие растений и животных, количество редких видов, занесенных в Красную книгу, и многое другое. Для того чтобы системой могли пользоваться экологи разных регионов России, разработчики намерены отправить ее для ознакомления и одобрения в Министерство природных ресурсов РФ.
В разработке системы участвовали сотрудники заповедников и национальных парков Республики Алтай, Хакасии, Тувы, Бурятии, Красноярского края, Кемеровской области и других регионов.
МОТОР НА РАПСОВОМ МАСЛЕ разработали ученые Алтайского государственного технического университета. Он втрое мощнее аналогов, работает не только на масле, но и на различных спиртах, а уровень его выхлопов соответствует экологическому стандарту «Евро-4», введенному в Европе в 2005 году.
Алтайские ученые уже приступили к испытаниям одноцилиндровой модели двигателя, рассказал доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой двигателей внутреннего сгорания Дмитрий Матневский, сейчас специалисты изучают возможность впрыска топлива под высоким давлением на уровне 1,5–2 тысячи атмосфер. Для сравнения, давление топлива в форсунках обычного дизельного двигателя с механическим впрыском составляет от 100 до 400 атмосфер. Если получится, мотор будет намного мощнее при тех же габаритах.
Кроме того, рапсовое масло дешевле дизельного топлива, а производство его практически безотходно — отходы после отжима масла идут на комбикорма.
КУРЬЕР «ЮТ»
Звездная эстафета
Юные техники, в том числе и читатели «ЮТ», как выяснил наш специальный корреспондент Алексей ПАХОМОВ, по-своему реагируют на события, происходящие в мире космоса. Это в очередной раз доказали участники традиционного конкурса «Звездная эстафета», который недавно прошел в Звездном городке.
Ну вот, например, как вам нравятся такие самодельные стихи?
Этими строками его авторы откликнулись на сообщение о том, что всемирно известный британский ученый Стивен Хокинг высказал свою точку зрения на существование инопланетян. По его мнению, они наверняка существуют. Но стоит держаться от них подальше, поскольку ничего хорошего от контакта с ними ждать не приходится.
Своей, особой, точки зрения придерживается и восьмиклассник Иван Пушкарев из Звездного городка. Представив на конкурс подробный доклад об истории и перспективах исследований Марса, куда в последние десятилетия отправляются все новые беспилотные корабли, он упомянул о начале нового этапа исследований по программе «Марс-500», в рамках которой 6 добровольцев плюс один запасной проведут полтора года в отсеках специального комплекса в Институте медико-биологических проблем. А в заключение своего рассказа неожиданно добавил, что лично сам участия в пилотируемой экспедиции на Марс принять бы не хотел. И объяснил почему.
Во-первых, о реальной возможности полететь на Красную планету можно будет всерьез говорить только после 2030 года — раньше не получится по различным причинам. К этому времени медикам предстоит решить и главную проблему — радиационной безопасности членов экспедиции. Вернуться на Землю больным наверняка никому не хочется.
Кроме того, как показывают исследования, проведенные с помощью автоматов, Марс трудно назвать гостеприимным. Атмосфера Красной планеты разреженная, холодная и сухая. Там часты пыльные бури. Шанс же, что мы встретим там марсиан, весьма невелик. Скорее всего, жизнь на Марсе если и существует, то лишь в виде простейших организмов типа бактерий. Что же касается всяких там «марсианских сфинксов» — это, скорее всего, плод воображения некоторых земных наблюдателей.
Проблемам безопасности космонавтов посвятил свое исследование и второклассник Алим Малиев из школы № 9 г. Нальчика. Несмотря на юный возраст, он хорошо разобрался в системах спасения космонавтов. И все допытывался у наших «космических волков» — гостей конкурса, какие ощущения возникают у космонавта, попавшего в аварийную ситуацию.
В свою очередь, жюри конкурса, в состав которого входили известные космонавты и специалисты в области космической техники — Роман Юрьевич Романенко, Владимир Александрович Джанибеков и Сергей Александрович Жуков, — дотошно интересовалось у конкурсантов подробностями представленных ими проектов и исследований, подчеркивая, что в космонавтике нет мелочей.
Так, семиклассник Егор Енушевич из 714-й школы г. Уфы, подготовивший доклад о ракетном полигоне Капустин Яр, первый баллистический запуск на котором был произведен 17 октября 1947 года, должен был вспомнить и какое отношение к этим пускам имела ракета Фау-2, и кто ее конструктор. К чести Егора, он доказал, что не зря ходит в кружок «Большое космическое путешествие», которым руководит Алексей Георгиевич Аликас. Он не только ответил на все вопросы по истории космонавтики, но и рассказал, каким он представляет ее будущее.
По мнению Е. Енушевича, со временем вокруг нашей планеты, как у Сатурна, появится орбитальное кольцо. И если мы не хотим, чтобы это кольцо состояло из космического мусора, то нужно уже сегодня принимать меры. Например, использовать последние ступени ракет-носителей, отработавшие свой срок спутники для строительства орбитальных поселений, заводов, оранжерей…
Земля наша не так уж велика. А стало быть, как полагал еще К.Э.Циолковский, рано или поздно человечеству все равно придется выходить за ее пределы, расселяться по всей Солнечной системе. И тогда орбитальное кольцо послужит в роли перевалочной станции, космического вокзала, экспериментального полигона для отработки новых космических технологий…
Главное, не бояться трудностей. Надо верить в себя, в свои силы, и тогда любая мечта со временем материализуется. Эту же мысль подчеркнул в своем заключительном слове, обращаясь к участникам конкурса, дважды Герой Советского Союза летчик-космонавт В.А. Джанибеков.
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Машина времени Стивена Хокинга
Знаменитый английский ученый Стивен Хокинг — человек удивительной судьбы. Автор научных бестселлеров «Краткая история времени: от Большого взрыва до черных дыр», книги, разошедшейся 10-миллионным тиражом, и популярного изложения теории относительности «Мир в ореховой скорлупке» — с молодых лет передвигается в инвалидном кресле и общается при помощи синтезатора речи.
Диагноз-приговор — «боковой амиотрофическтий склероз» — был поставлен выпускнику Оксфорда, когда ему исполнился 21 год. В 22 он начал работать в Кембриджском университете, заняв со временем ту самую кафедру, которую некогда занимал сам сэр Исаак Ньютон. Невзирая на инвалидность, ученый был дважды женат, а в свои 68 лет он по-прежнему колесит по миру. В 2006 году он 25 секунд парил в невесомости во время полета на самолете
Недавно С. Хокинг опубликовал очередную статью о возможности путешествий во времени, сокращенный перевод которой мы и предлагаем вашему вниманию.
«Машина времени будет вовсе не такой, какой ее увидел Герберт Уэллс, но она обязательно будет», — утверждает ученый.
Я — физик, космолог и фантазер, пишет С. Хокинг.
Хотя я не могу двигаться и говорю с помощью компьютера, на мой взгляд, я свободен. Мой мозг работает бесплатно и беспрерывно над проблемами изучения Вселенной и способен дать ответы на многие важные вопросы. Например, на такие: «Возможны ли путешествия во времени? Можем ли мы открыть портал в прошлое или найти ссылку на будущее? Способны ли мы, в конечном счете, использовать законы природы, чтобы стать хозяевами самого времени?»
Путешествия во времени долгое время считались научной ересью. Я тоже не говорил об этом, опасаясь обвинений в легкомыслии и мистицизме. Но мне надоело быть осторожным. Я одержим временем. Если бы у меня была машина времени, я бы мог посетить Мэрилин Монро и узнать, как у нее дела, или зайти к Галилео Галилею в тот момент, когда он впервые направил телескоп на небо. Может быть, я бы даже отправился на край Вселенной, чтобы узнать, как закончится наша космическая история.
Чтобы понять, как можно осуществить путешествия во времени, мы должны посмотреть на время глазами физиков — через четвертое измерение. Это не так сложно, как кажется.
Каждый школьник знает, что все физические объекты существуют в трех измерениях. Все имеет длину, ширину и высоту. Но есть и другой вид длины — продолжительность времени. В то время как человек может прожить в среднем около 80 лет, камни в Стоунхендже, например, стоят вокруг уже в течение многих тысяч лет. А продолжительность существования Солнечной системы составляет как минимум миллиарды лет. Все имеет протяженность во времени так же, как и в пространстве. Путешествие во времени означает «одолеть длину четвертого измерения».
Чтобы понять, что это значит, давайте представим для начала обычное путешествие на автомобиле. Пока машина движется по прямой линии, мы передвигаемся в одном измерении. Повернув направо или налево, мы добавим второе измерение. Если машина поднимается на косогор или спускается в низину по горной дороге, то мы добавим еще и третье измерение. А проделав путь из пункта А до пункта В, мы затратили на это какое-то время, значит, использовали еще и четвертое измерение.
Однако таким образом мы можем двигаться только из прошлого в будущее через момент настоящего с определенной скоростью истечения времени. Ни ускорить его, ни замедлить, ни тем более повернуть вспять мы пока не умеем.
Как нам найти иные пути через четвертое измерение?
В фантастических фильмах такие путешествия осуществляются с помощью особых машин времени, потребляющих большое количество энергии. Машина для своего перемещения создает путь через четвертое измерение, туннель во времени. При этом путешественник во времени знает, как войти в тоннель времени, а также где и когда он из него выйдет. Мы пока такой возможностью не располагаем. Но это вовсе не значит, что сама концепция путешествий во времени через тоннели в пространстве-времени так уж сумасбродна.
Физики давно размышляют о туннелях времени. И они пришли к выводу, что их существование не противоречит законам природы. Более того, им даже придумали особое название — кротовые норы или кротовины. А еще иногда их называют червоточинами, намекая на тот факт, что у плодового червяка есть два способа попасть на противоположную сторону яблока. Он может выбрать длинный путь и проползти по поверхности. А может и прогрызть короткий туннель-червоточину через середину яблока.
Правда, физические червоточины вокруг нас слишком малы, чтобы мы могли их видеть. И кротовины, судя по всему, тоже невелики. Они существуют где-то в закоулках пространства и времени. Пока они являются лишь теоретическими моделями, предсказанными теорией относительности Эйнштейна. Из нее следует, что могут существовать некие туннели, которые связывают два места в пространстве-времен и напрямую, кратчайшим путем.
И если вход в такой туннель находится в нашей Вселенной, то выход из него может быть уже в другой вселенной. Правда, эти кротовины остаются лишь гипотетическими, поскольку их никто никогда не видел. Но они уже были использованы кинематографистами в качестве каналов для путешествия во времени, например, в фильмах «Бандиты времени» (1981) и «Звездные врата» (1994).
Мир не состоит лишь из плоских и твердых тел. Если вы посмотрите внимательно вокруг, вы найдете в нем множество отверстий и складок. Даже в таком гладком предмете, как бассейн или мяч, все равно есть крошечные трещины и пустоты. Аналогично, по всей вероятности, устроено и четвертое измерение.
Согласно нынешним представлениям теоретиков, если мы будем рассматривать окружающее нас пространство-время в самом маленьком масштабе, меньше даже, чем на молекулярно-атомном уровне, то обнаружим нечто, что теоретики называют квантовой пеной. Именно здесь и существуют, по всей вероятности, кротовые норы. И они, похоже, в самом деле могут связывать между собой два разных места и два отрезка времени.
К сожалению, та же теория утверждает, что время жизни такого туннеля ничтожно, а сам он составляет всего навсего одну миллиардную триллионных долей сантиметра в поперечнике. В общем, слишком мал, чтобы по нему мог пройти человек. Однако некоторые ученые полагают, что это станет возможным, если мы отыщем возможность расширить такую кротовину настолько, чтобы сквозь нее мог пролететь космический корабль. Более того, они полагают, что со временем человечество научится строить такие тоннели по своему усмотрению. В итоге мы получим замечательное устройство, один конец которого может быть здесь, в околоземном пространстве, а другой далеко-далеко, возле самой дальней звезды или планеты.
При этом не исключено, что наш корабль сможет совершить мгновенное перемещение не только в пространстве, но и во времени. И тогда свидетелями нашей посадки могут стать, к примеру, динозавры.
Однако есть несколько проблем, которые делают путешествия во времени, казалось бы, невозможными.
Возьмем, к примеру, такой парадокс.
Мне не нравится, когда ученых в кино называют сумасшедшими, субъектами не от мира сего. Но давайте все же представим, что один из таких гениев построил тоннель времени, который тянется в прошлое. Пройдя через такой туннель, ученый сможет увидеть, каким он был сам, например, час назад.
А теперь допустим на минуту, что он и в самом деле настолько сумасшедший, что решил застрелить своего предшественника. Но ведь тем самым он убьет самого себя. А если он был мертв час тому назад, то как он тогда смог выстрелить?..
Эту кошмарную ситуацию теоретики пытались разрешить всевозможными способами. И кое-что им удалось придумать. Например, я полагаю, что в природе существуют некие запреты, которые не позволят человеку причинить вред самому себе или еще кому-то в прошлом.
Не вдаваясь в путаницу физики и математики, скажем, что, к примеру, у сумасшедшего в такой ситуации обязательно откажет пистолет. Или он просто не сможет отыскать самого себя в прошлом… Словом, всегда найдется причина, чтобы подобные неприятности не состоялись.
Но это еще не все. Большей проблемой, к сожалению, пока являются сами по себе червоточины. Дело в том, что согласно теории они являются системами с положительной обратной связью. То есть, только кто-либо попытается раздуть крошечную червоточину, как процесс станет лавинообразным. И тоннель разрушится, взорвется еще до того, как кто-либо успеет проскочить сквозь него. И, чем укрепить его, ученые пока не знают.
Однако вышесказанное вовсе не означает, что путешествие во времени принципиально невозможно. Есть и иные способы воздействия на течение времени. Одна из идей была впервые предложена Альбертом Эйнштейном более 100 лет назад. Он указал, что скорость течения времени может быть увязана со скоростью передвижения самой «машины времени». И оказался прав. Точнейшие часы, помещенные на борт искусственного спутника Земли, летящего со скоростью около 8 км/с, показали, что время в космосе бежит чуть медленнее, чем на Земле.
Примерно на треть миллиардной доли секунды за сутки.
Еще Эйнштейн понял, что на течение времени влияет гравитация. Чем тяжелее объект, тем больше он растягивает время. А все это открывает новые возможности путешествий во времени. Например, такой.
Прямо в центре Млечного Пути, на расстоянии 26 тысяч световых лет от нас, лежит самый тяжелый предмет в Галактике. Это сверхмассивная черная дыра, содержащая массу, эквивалентную массе 4 миллионов солнц. Чем ближе вы к черной дыре, тем сильнее гравитация. И тем медленнее, согласно А.Эйнштейну, течет время в ее окрестностях. Так что если когда-нибудь мы сможем построить звездолет, который сможет пять лет кружить вокруг этой или иной черной дыры, а потом вернется на Землю, то члены его экипажа с удивлением обнаружат, что их сверстники, оставшиеся на планете, постарели за это время на 10 лет.
Таким образом, сверхмассивные черные дыры могут в какой-то мере заменить машину времени. Но, конечно, это не совсем практично — крутиться все время на одном месте лишь для того, чтобы замедлить время.
Есть и иной, более приемлемый способ. Если мы хотим путешествовать в будущее, нам просто нужно двигаться очень быстро. Самый быстрый корабль в истории «Аполлон-10» развил скорость 25 000 миль в час. Но путешествие во времени может произойти еще в 2000 раз быстрее.
И для этого нам понадобится действительно огромная машина. Корабль должен быть достаточно большим, чтобы нести огромное количество топлива, достаточное, чтобы ускорить его почти до скорости света. А это потребует работы двигателей целых шесть лет на полную мощность.
Начальное ускорение будет весьма небольшим, даже нежным, поскольку корабль очень массивен и велик.
Но постепенно он будет набирать скорость, покрывая все большие расстояния за один и тот же промежуток времени. В течение одной недели мы бы достигли внешних планет Солнечной системы. Через два года, развив скорость в половину скорости света, наш корабль окажется далеко за пределами нашей планетной системы. Еще два года спустя корабль помчится со скоростью около 90 процентов от скорости света. Преодолев расстояние около 30 триллионов километров от Земли, через четыре года после запуска, корабль начнет путешествие и во времени. Каждый час времени на корабле будет соответствовать двум часам на Земле.
Спустя еще два года корабль достигнет своей максимальной скорости — 99 процентов от скорости света. При такой скорости один день на борту будет соответствовать целому году по времени Земли. Наш корабль действительно окажется как бы в будущем.
Замедление времени на борту имеет и еще одно преимущество. Оно означает, что мы могли бы теоретически совершать путешествия на сверхдальние расстояния в пределах одной жизни. Поездка на край галактики продлится всего лишь 80 лет.
Настоящим чудом нашего путешествия окажется то, что мы на практике увидим, как странно устроена Вселенная. Это мир, где время проходит с разной скоростью в разных местах. Где крошечные кротовые норы существуют вокруг нас. И где, в конечном счете, мы можем использовать наше понимание физики, чтобы стать истинными путешественниками во времени.
СОЗДАНО В РОССИИ
Лазер на свободных электронах
Лазер из уникального прибора в наши дни стал вполне обыденным — вспомним хотя бы о лазерных указках. А ученые продолжают создавать новые виды лазеров для решения порой весьма специфических задач. Один из таких необычных лазеров — на свободных электронах — разработали в новосибирском Институте ядерной физики (ИЯФ) РАН им. Г.И. Будкера. Вот что рассказали об этой уникальной установке заместитель директора института академик Геннадий Николаевич КУЛИПАНОВ и его коллеги.
Для начала вспомним, что английское слово
Так был назван квантовый генератор — прибор, в котором осуществляется генерации электромагнитных волн строго одной длины оптического диапазона.
Первые квантовые генераторы были созданы в 1954–1955 годах Н. Г. Басовым и A.M. Прохоровым в СССР, а также Ч. Таунсом и его коллегами в США. За что создатели и были удостоены Нобелевской премии.
Принцип работы лазера в самом упрощенном виде таков. Представьте себе трубку, торцы которой герметично закрыты с одной стороны непрозрачным, а с другой — полупрозрачным зеркалом. Трубка заполнена, например, ионизированным газом. Если поместить эту трубку в электромагнитное поле, с помощью которого мы будем, как говорят физики, накачивать ионизированный газ дополнительной энергией, то вскоре он начнет светиться, поскольку из него начнут выделяться возбужденные фотоны. Они будут метаться между зеркалами до тех пор, пока их энергия не станет настолько большой, что они смогут преодолеть полупрозрачную преграду. И тогда из трубки вырвется ослепительный нерасходящийся луч.
В настоящее время существуют лазеры, отличающиеся друг от друга тем, что среда, в которой происходит преобразование, или «накачка», энергии, может быть газом, жидкостью, полупроводником, кристаллом. Отсюда и названия: газовые лазеры, жидкостные, полупроводниковые, твердотельные… Кроме того, лазеры могут давать как непрерывное, так и импульсное излучение, быть более и менее мощными, использоваться для самых различных целей — зондирования атмосферы, сигнализации, связи и т. д.
Квантовые генераторы могут также, кроме видимого света, давать излучение самой различной длины волны — от жесткого гамма-излучения до радиоволн. Не используемыми какое-то время оставались миллиметровая и субмиллиметровая области. Вопрос об их освоении встал сразу после Второй мировой войны, потому что излучение этого диапазона можно использовать в оборонных целях.
Изучением перспективного диапазона занимались нобелевские лауреаты, академики A.M. Прохоров и В.Л. Гинзбург. Они отметили, что у обычных лазеров есть недостаток — фиксированная либо изменяемая в небольших пределах длина волны излучения. Используя такой прибор, ученый или инженер вынужден «подстраиваться» под этот спектр, что ограничивает и область исследований, и выбор технических устройств. Поэтому многим специалистам очень хотелось бы иметь генератор, у которого можно было бы в широких пределах изменять частоту излучения. Кроме того, хорошо бы иметь в своем распоряжении столь мощный пучок излучения, чтобы em можно было использовать подобно гиперболоиду инженера Гарина, описанному в романе А. Толстого.
Для работы обычного лазера, как уже говорилось, необходимо какое-нибудь вещество, которое возбуждается, «накачивается» энергией. Для особо мощных лазеров, как установили наши ученые, удобнее всего использовать пучок электронов, движущийся в ондуляторе — особом устройстве, представляющем собой специальную отклоняющую систему, заставляющую электронный пучок «колебаться» внутри активного объема. Изменяя параметры пучка, можно менять по своему усмотрению длину волны излучения в очень широких пределах.
Единственный недостаток такого устройства — большие размеры. Например, лазер в Новосибирске занимает площадь более 100 кв. м. Зато мощность его излучения — 500 Вт. Других источников когерентного субмиллиметрового излучения такой мощности в мире больше нет.
1 — рабочие станции; 2 — ускорительное кольцо; 3 — источник излучения.
Поделиться книгой: