Юный техник, 2007 № 04

Ученые взяли образцы бактерии, живущей на поверхности золотых самородков, попытались создать золото в лабораторных условиях. И — о чудо! — их усилия увенчались успехом. С помощью микроорганизмов специалисты сумели получить образцы чистого металла. Причем оказалось, что «в неволе» бактерии работают с удвоенной скоростью и выдают «на гора» первые крупинки золота уже через 8 часов.

ЛИРИКА ОПАСНА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ? Поэты живут в среднем 60 лет, тогда как, скажем, романисты примерло на пять лет дольше. Это выяснил американский ученый Джеймс Кауфман, изучив биографии 2000 литераторов. Данный феномен исследователь объясняет психологическими особенностями стихотворцев, как правило, меланхоликов. Такой тип личности склонен к суициду и душевным самоистязаниям, укорачивающим жизнь. Так что, делает вывод Кауфман, лирика опасна для здоровья.

Кстати, долгожителями среди пишущей братии оказались флегматичные публицисты, которые дотягивают в среднем почти до 70 лет.

НОВЫЕ ДРУЗЬЯ ДЕВУШЕК. Некогда блистательная Мерилин Монро сказала, что «бриллианты — лучшие друзья девушек». Теперь, похоже, эта истина устарела. Во всяком случае, недавнее исследование, проведенное в США, показало, что ныне три из каждых четырех женщин предпочли бы бриллиантовому ожерелью… новый телевизор с плазменной панелью. Или некий суперкомпьютер. Или, на худой конец, цифровую видеокамеру…

В общем, как оказалось, большинство наших современниц не хуже современников разбираются в новинках электроники и предпочитают украшениям более практичные подарки.

ДРАЧЛИВЫЙ ДВОЙНИК. Еще в Средние века хроники отмечали загадочное явление, когда человек вдруг видит самого себя во плоти и крови. По-немецки этот феномен называется «доппельгенгер», что значит «двойник» или «идущий рядом». К сегодняшнему дню достоверно уже зарегистрировано больше двух тысяч встреч людей со своими двойниками. Обычно они не сулят ничего хорошего. В этом на собственном опыте убедился 30-летний чикагский программист Гарольд Дженнисон. Когда поздно вечером он возвращался домой, на пего с кулаками напал какой-то человек. Ошеломленный Гарольд с ужасом увидел, что у незнакомца были его собственное лицо, тот же рост, сложение и даже костюм. Спас беднягу проезжавший мимо полицейский. Завидев человека в униформе, двойник тут же исчез.

С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА

Гарун аль-Рашид и точное время

Пятьсот лет назад люди вполне довольствовались солнечными часами, а поскольку солнце светит не всегда, в дополнение к ним изобрели часы песочные и водяные. Точность их составляла десятки минут в сутки, но так ли нужно было точнее измерять время во времена, когда не ходили поезда и не летали самолеты?

Оказалось — нужно, даже необходимо. Астрологи полагали, что от взаимного расположения планет зависят судьбы отдельных людей, государств да и всего человечества. Отсюда следовал вывод: необходимо научиться вычислять движение небесных тел на много лет вперед, чтобы точно — как полагали астрологи — предсказывать судьбы. А для этого требовалось знание законов движения небесных светил. Получить же их можно было только на основе точного измерения небесных координат звезд и планет в отдельные, опять же, в точно известные моменты времени.

К началу XVI века точность измерения координат резко возросла, и настала необходимость значительно повысить точность измерения времени. И если в древнейшие времена астрономы пользовались песочными и водяными часами с механизмом, приводящим в движение стрелку (на рисунке 1 вы видите водяные часы со стрелочным циферблатом, подаренные Гаруном аль-Рашидом Карлу Великому в 799 году), то где-то около 800 года нашей эры папа римский Сильвестр II изобрел колесные часы, работающие от гири.

Рис. 1. Часы Карла Великого.

Изобретатели потратили немало сил для создания тормозных устройств, способных обеспечить плавное и точное движение гири, а значит, точный ход таких часов. Часы со стрелками украсили главные площади множества городов Европы, но для астрономических целей точность их хода была недостаточна. Так, датский астроном Тихо Браге (1546–1601) был вынужден во время наблюдений проверять свои, точнейшие по тем временам, часы каждые пятнадцать минут. В 1642 году астроном Ричиолли в течение нескольких ночей отсчитывал число колебаний маятника за промежуток времени между прохождением звезд Спика и Арктур через небесный меридиан. Он насчитывал от 3214 до 3216 колебаний за ночь, и это свидетельствовало о ценности маятника как исключительно точного средства измерения времени.

Но независимо от него об этом свойстве маятника знал и Галилео Галилей. Еще в 1636 году он предложил соединить маятник с механическим устройством, отсчитывающим число колебаний и выдающим его значение при помощи стрелки. Иными словами, он предложил маятниковые часы.

Наступившая слепота помешала ему завершить работу, а его сын Винченцо в разгар работы над часами умер от лихорадки, и маятниковые часы изобрел заново в 1657 году голландский физик Христиан Гюйгенс. Вот как они работали (рис. 2).

Рис. 2. Механизм часов Гюйгенса.

Механизм часов вращала веревка с гирей. Маятник был связан с механизмом при помощи зубчатого колеса и крючка (рис. 3).

Рис. 3. Механизм отклонения маятника.

Когда маятник отклонялся вправо, левая половина крючка цеплялась за зуб колеса и останавливала его движение. При отклонении маятника влево колесо начинало двигаться и подталкивало маятник. Таким образом, маятник мог колебаться неограниченно долго.

Гюйгенс построил двое часов, ход которых за сутки расходился всего лишь на 5 секунд. Получение столь высокой точности навело ученого на мысль о пригодности его часов для определения координат кораблей. В самых общих чертах это можно пояснить так.

Предположим, направление движения корабля совпадает с направлением движения Земли. За время движения корабля земной шар совершает поворот, который складывается с движением корабля. В результате восход Солнца наступит для него несколько раньше. По различию этого времени можно определить перемещение корабля вдоль параллели в градусах. Это и будет изменением его географической долготы.

Мореплавание в те годы набирало силу. Точное определение координат кораблей стало одной из главных проблем, сдерживавших его развитие. Естественно, что после открытия X. Гюйгенса спрос на часы резко возрос. Поскольку маятниковые часы не могут работать на корабле из-за качки, Гюйгенс решил использовать балансирный механизм — крутильный маятник, представлявший собою колесо с плоской спиральной пружиной на оси. Он получал энергию от зубчатого колеса при помощи такой же практически скобки, как применялась на маятниках (рис. 4).

Рис. 4. Балансирный механизм Гюйгенса.

По такой схеме английский часовых дел мастер Гаррисон в 1761 году изготовил судовой хронометр, который после полугодового плавания дал отклонение всего в 90 секунд.

Дальнейшее повышение точности морских часов требовало устранить влияние качки. Этого достигли, установив их в подвесе Кардана. В этом устройстве часы в силу своей инерции оставались в покое, а палуба корабля при качке как бы поворачивалась вокруг них по трем осям. При повышении точности стационарных часов большие трудности создавали колебания температуры, которые изменяли длину маятника и соответственно период его колебаний.

Вначале шли по пути поиска металлов с минимальным коэффициентом температурного расширения. И оказалось, что меньше всего температура влияет на… дерево. Мятники дешевых, но достаточно точных часов стали делать из пихты. Однако у дерева был свой недостаток: на него влияла влажность. Для часов особо высокой точности был создан компенсационный маятник, состоящий из центрального стержня с перемычкой на конце (рис. 5).

Рис. 5. Компенсационный маятник.

На ней укреплялись два стержня, идущие вверх, а к ним крепились соединенные с грузом стержни, идущие вниз. Если температура маятника снижалась, то за счет этого центральный стержень тянул груз вверх, а два ближайших к нему стержня — вниз. Подбирая сорта металла с различными коэффициентами теплового расширения, удалось получать маятники, на которые температура практически не влияла. Но проблемы оставались.

К концу завода пружины часов амплитуда и период колебаний маятника уменьшались, часы начинали отставать. В стремлении повысить точность хода изобретатели создали немало механизмов, способствующих сохранению постоянства амплитуды. Но работы шли и в ином направлении. Создавались маятники, период колебаний которых от амплитуды не зависел вообще. Их называют «таутохронными», что в переводе с греческого означает «равновременные».

Первую и самую изящную конструкцию такого маятника предложил сам X. Гюйгенс (рис. 6).

Рис. 6. Таутохронный маятник.

Такой маятник делают гибким у точки подвеса. При каждом колебании он огибает один из шаблонов особой формы. В результате груз немного поднимается и движется уже не по окружности, а по кривой, называемой циклоидой. Свойства ее удивительны. Если, например, построить снежную гору такой формы, то сани, стартующие с любой ее точки, окажутся внизу за один и тот же промежуток времени. То же самое, хоть он и не скользит, а движется под действием натяжения нити, происходит и с грузом маятника. Здесь важно лишь то, что тело движется по циклоиде. Такой маятник при любой амплитуде качается с одной и той же частотой.

Таутохронный маятник был применен в сверхточных часах, которые в 50-е годы отсчитывали время нашей страны. Сами часы размещались в подвале на глубине двадцать метров и были заключены в сосуде, из которого откачали воздух. Маятник подвесили не на шарнире, а на тонкой и гибкой металлической ленте, которая огибала два точно выполненных шаблона. Энергию маятник получал от электрического источника бесперебойного питания. Показания часов по электрическому кабелю подавались на стрелочные циферблаты, расположенные в различных учреждениях страны. Сигналы точного времени передавались по радио несколько раз в сутки.

Все эти меры оберегали часы от колебаний температуры, колебаний напряжения сети, сотрясений. Глубина подвала позволяла часам продолжать работу даже после взрыва атомной бомбы.

Любопытно, что все современные часы сохранили принцип построения, предложенный еще Галилеем. Они состоят из некоего устройства, колеблющегося с постоянной частотой, и устройства для отсчета числа его колебаний, которое выдает результаты своей работы на циферблат или другой индикатор.

Механизм часов по проекту Г. Галилея.

Сегодня маятники и балансиры заменили камертоны и пластинки кварца. Частота колебаний этих устройств в сотни и тысячи раз выше, поэтому для отсчета числа колебаний применяют не шестеренки, а электронные счетчики, показания которых выводят на цифровое табло или циферблат. Так устроены все современные часы, работающие от батареек. Производство «начинки» таких часов обходится очень дешево, а работает она точно, надежно и долго. Вполне естественно, что «начинку» ставят в красивые, порою богато оформленные корпуса.

В заключение отметим, что есть сегодня и единственные на всю страну сверхточные часы. Они также устроены по схеме Галилея — Гюйгенса, только вместо маятника в них используются колебания атомов. Точность таких часов плюс-минус одна секунда за сто лет.

А. ИЛЬИН

Рисунки автора

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ДОМА. Ученые Иллинойского университета предлагают наносить на обычное оконное стекло тончайшие пленки фотоэлементов. При этом окно, оставаясь прозрачным, превращается еще и в устройство по добыче электроэнергии из солнечного света. Изготовление подобных тончайших пленок, отмечают специалисты, стало возможным после изобретения нанопроцесса, позволяющего осаждать из стекле мельчайшие частицы полупроводников диаметром 1–4 нм (США).

КОСТЮМ-РОБОТ создан специалистами японского Университета Цукуба. Надев его, любой человек сможет легко поднимать гири по 70–80 кг или, не сгибаясь, нести на плечах груз в 100 кг.

Внешне это облачение напоминает космический скафандр и состоит из сложной комбинации миниатюрных моторов и сенсоров, которые улавливают слабые электрические импульсы, управляющие мышцами человека. Импульсы синхронизируются с действием силовых установок робота-костюма, что и позволяет обычным людям превращаться в богатырей.

ОПЕРАЦИЮ В НЕВЕСОМОСТИ совершили недавно французские специалисты под руководством Доминика Мартзиа, главы отдела хирургии госпиталя города Бордо. Эксперимент проводился совместно с Национальным центром космических исследований. В состоянии искусственной невесомости на борту самолета «Эрбас-А300» добровольцу — 46-летнему Филиппу Саншо — была удалена небольшая опухоль на предплечье. Технологию, которая прошла испытание на борту самолета, впоследствии, возможно, будут использовать для операций в космосе.

ТОПЛИВО — ИСПОЛЬЗОВАННОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ МАСЛО. Новый способ утилизации масел, использованных на кухнях ресторанов предложили специалисты Бангкока. Они разработали технологию переработки старого масла в дизельное топливо. Его пропускают через систему фильтров и добавляют компоненты, состав которых держится в секрете. В итоге получается биотопливо, которое обходится вдвое дешевле солярки.

КАРМАННЫЙ МИКРОСКОП появился в продаже сразу в нескольких странах Запада. Как уверяют его создатели, цифровой мини-микроскоп WEBERS является отличным дополнением к ноутбуку для нумизматов, филателистов и натуралистов. Устройство длиной порядка 15 и толщиной чуть более 5 см способно давать увеличение от 10 до 200 раз и выводит увеличенное изображение размерами 640x480 пикселей сразу на дисплей ноутбука. Стоимость его — около 300 долларов США.

ВИРТУАЛЬНЫЙ ПЕРЕВОДЧИК является теперь одним из «сотрудников» крупнейшего в Китае оператора сотовой связи «Чайна мобайл». Стоит отправить по особому номеру SMS-сообщение на английском языке, как через несколько секунд оно вернется обратно в китайском переводе. Такая услуга рассчитана в первую очередь на иностранцев, не знающих китайского языка. Разработчики программы заверяют, что точность перевода составляет 85 процентов. Они рассчитывают, что данный вид сервиса может стать большим подспорьем при подготовке и проведении в 2008 году в Пекине Олимпийских игр.

КОНЦЕПТКАР Audi Quattroflex, разработанный студентом Уральской архитектурно-художественной академии Алексеем Быковым, стал финалистом международного конкурса Interior Motives Design Avards. Главная идея проекта — возможность трансформации пассажирского места за счет материала с памятью формы. Кроме того, в конструкцию заложены еще несколько революционных идей. В частности, управляется автомобиль с помощью джойстика, а приводится в движение электродвигателями, расположенными прямо в колесах.

НАДУВНОЙ ВЕТРЯК создали канадские инженеры. Привязной аэростат оригинальной формы поднимается на высоту несколько сот метров, где постоянно дуют ветры, и крутится на специальном подвесе, служа ротором электрогенератора. Полученная энергия передается на землю по кабель-тросу. Как полагают разработчики, такой ветряк сможет работать непрерывно до 6 месяцев, после чего его нужно будет опускать на землю для проведения профилактики и подкачки гелия в баллоны. Мощность таких ветряков — от 4 кВт до 1,6 МгВт.

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ РАССКАЗ

«Закон есть закон»

Сергей ЩИПАНОВ

Старший офицер полиции Барт Эрвуд глянул на часы и повернулся вместе с креслом к монитору, на который поступала информация обо всех происшествиях в городе. По экрану бежали, ежесекундно меняясь, строчки, высвечивались все новые цифры. Барт потыкал пальцем в клавиши. Появилась итоговая таблица — все зарегистрированные с начала его смены преступления, как то: кражи, нападения с применением насилия, угон автомобилей, торговля наркотиками, убийства… Тут офицер присвистнул от удивления: в графе «убийства» значился прочерк.