Помоги проекту - поделись книгой:
В настоящее время ведутся работы по созданию демонстрационной модели подобного робота-мусорщика. Если испытания пройдут удачно, космический мусорщик будет запущен на орбиту через 3–4 года.
Пока же наши специалисты предлагают изыскать пользу из создавшегося положения. Согласно одному из проектов, тучами измельченного мусора можно прикрыться от прямого солнечного излучения и таким образом смягчить последствия начавшегося глобального потепления. Так что и от космического мусора может быть польза…
КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА
«Лунный тормоз»
Издавна человечество обеспокоено появлением новых и расширением старых пустынь. Причин их образования много. В частности, как полагают американские исследователи, появлению новых пустынь способствует и… Луна.
Как известно, Луну на ее орбите удерживает сила притяжения Земли. Однако, в свою очередь, и наш спутник притягивает Землю. Поэтому все, что находится на ночной, обращенной к Луне стороне нашей планеты, становится несколько легче. В результате притяжения Луны в Мировом океане, а также на суше возникают приливные горбы.
Когда мы наблюдаем, как приливная волна набегает на морской берег или проникает в низовье реки, то мы обманываемся: в действительности же приливные горбы остаются на месте, не изменяя своего положения относительно Луны. Но поскольку сама наша планета имеет суточное вращение вокруг собственной оси, происходит перемещение приливных горбов по ее поверхности.
При этом из-за энерции перемещение приливного горба, как по воде, так и по суше, отстает от вращения Земли примерно на четверть оборота. И эта дополнительная «горбовая масса» вызывает незначительное торможение Земли. «Лунный тормоз» безотказно срабатывает в течение многих миллионов лет, увеличивая продолжительность каждого последующего дня. Правда, речь здесь идет о таких ничтожных долях секунды, непосредственное измерение которых даже не представляется возможным. Однако в космическом интервале времени выясняется, что эффект торможения все же чувствуется.
Так, у окаменевших кораллов, живших в океане 400 млн. лет назад, ученые обнаружили структуры, которые они назвали «суточными кольцами». Причем на каждый год их, таких колец, приходится 395. Поскольку же продолжительность года — периода, за который Земля совершает один оборот вокруг Солнца, — с тех пор, по-видимому, не изменилась, то следует сделать вывод, что в то время в сутках было только 22 часа. А так как «лунный тормоз» действует постоянно, то длительность суток будет по-прежнему несколько возрастать. И через многие миллиарды лет, очевидно, наступит момент, когда больше не будет наблюдаться разногласия между вращением Земли и приливными горбами. Тогда Земля окажется постоянно обращенной к Луне одной и той же стороной. С освещаемой Солнцем стороны Земли горячие воздушные массы будут с постоянно высокой скоростью двигаться к ее холодной ночной стороне. В итоге на земном шаре будут беспрерывно бушевать пылевые и песчаные бури.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Про ластик и… Вселенную
Присмотритесь к ручке или ластику на своем письменном столе. Казалось бы, что может быть обыденнее?..
Но в электронный микроскоп видно, что он представляет собой сообщество молекул. А с помощью еще более тонких физических методов можно убедиться, что молекулы состоят из атомов, а те, в свою очередь, из еще более мелких частиц. Но почему, собственно, частиц? Почему мы не ставим перед этим словом приставку «анти»?
Вопрос этот издавна требует ответа.
Еще в начале прошлого века теоретики выдвинули концепцию: Вселенная родилась в результате так называемого Большого взрыва. То есть, говоря иначе, в некоем месте примерно 14 млрд. лет тому назад взорвалось нечто. Откуда оно взялось, если раньше там не было ничего, почему оно взорвалось — неизвестно.
Много непонятного и в дальнейшем развитии событий. После того как взрыв произошел, по идее должно было образоваться примерно одинаковое количество частиц и античастиц. Природа ведь любит равновесие.
Если есть левозакрученные молекулы, то обязательно существуют и те, что закручены вправо. Если бросать монетку, то рано или поздно можно убедиться, что «орел» и «решка» выпадают примерно поровну…
Однако из экспериментов на ускорителях известно, что частицы и античастицы при взаимном сближении вступают в реакцию аннигиляции, то есть взаимно уничтожаются, а вся их масса преобразуется в энергию излучения. И будь во Вселенной с самого начала поровну частиц и античастиц, вся Вселенная, не успев родиться, сразу бы исчезла.
На практике, впрочем, частиц материи оказалось почему-то больше, чем антиматерии. Причем настолько, что их хватило на образование галактик, звезд, планет и вообще всего, что наблюдается в окружающем нас мире.
Это, конечно, замечательно. И все же непонятно, почему одному виду материи было отдано столь явное предпочтение.
Теоретики нашли выход из этого парадокса, предположив, что, кроме нашего мира, где-то во Вселенной, словно в противовес ему, существует еще один, симметрично-зазеркальный, где место частиц нанимают античастицы, вместо правой стороны предпочтение отдается левой…
В 50-е годы прошлого столетия эксперименты на ускорителе дали косвенные подтверждения этого предположения.
Казалось бы, на том можно и успокоиться. Однако физиков, словно Алису из известной сказки, занимал вопрос: «Можно ли проникнуть в Зазеркалье?» Или, говоря иначе, сообщается ли «тот» мир с «этим»?
Алиса, как известно, попала в Зазеркалье просто: шагнула в зеркало. У физиков такой возможности нет. Более того, возможно, границы не существует вовсе. В ходе лабораторных экспериментов им удалось обнаружить частицы, с огромной частотой превращающиеся в свои собственные антиподы и возвращающиеся в прежнее состояние.
Речь идет о
Впрочем, достоверность полученных результатов оценивается лишь в 90 %. Для полноценного же научного открытия достоверность результата должна составлять, по крайней мере, 99,99995 %. Поэтому на ускорителе «Теватрон» в США планируется провести вскоре дополнительные исследования.
Пока экспериментаторы готовятся к продолжению опытов, теоретики ломают себе головы, пытаясь объяснить полученные результаты. Ведь они противоречат многим нынешним теоретическим моделям, могут повлиять на представления об окружающем нас мире.
Вспомним о том же ластике, упомянутом в начале статьи. На первый взгляд он весьма стабилен и покоится на достаточно твердом столе. Однако на самом деле, как уже говорилось, и ластик, и стол состоят из молекул. А те из атомов, составляющих кристаллическую решетку твердого тела. Причем решетка только так называется; на самом деле никакого переплетения прутьев нет, а сами атомы непрерывно колеблются в результате тепловых флуктуаций.
А что происходит внутри атома? Вокруг ядра снуют по своим орбитам электроны. Да и внутри его не так уж спокойно; иногда ядра могут самопроизвольно раскалываться…
В общем, мир наш и так был далек от стабильности. А теперь еще выясняется, что некоторые (а может, и все?) его частицы еще имеют возможность с огромной частотой превращаться в свои антиподы и возвращаться в исходное состояние. Так что «покой нам только снится»…
Причем по мере углубления наших знаний о микромире его относительная нестабильность только увеличивается. Скажем, в начале XX века устройство того же атома представляли аналогичным Солнечной системе: вокруг ядра-светила вращались по своим орбитам электроны-планеты. Затем выяснилось, что электроны уподоблять микро-планетам нельзя. Во-первых, потому, что их вещество и энергия «размазаны» сразу по всей орбите и не могут быть, согласно принципу неопределенности, определены однозначно. Во-вторых, сами электроны представляют собой, согласно принципу дуализма, то ли частицы, то ли волны…
А дальше — еще сложней. В конце XX века возник вопрос о том, верно ли мы понимаем строение всей Вселенной. В ней вдруг обнаружились скрытые материя и энергия, да еще в каком количестве? На них, говорят, приходится около 95 % всей массы окружающего нас мира! Да и сами планетные системы, звездные галактики, похоже, как и ластик на столе, стабильны лишь на первый взгляд…
И дело не только в том, что во Вселенной все время происходят какие-то процессы: сталкиваются галактики, взрываются сверхновые, черные дыры поглощают материю и энергию, а квазары, напротив, ее исторгают…
Космологи задались еще и вопросом, конечен или бесконечен в пространстве наш мир. Новый всплеск споров на эту тему породили данные, полученные космическим зондом «Уилкинсон». Он фиксирует флуктуации температуры — своего рода рябь (отклонения от среднего уровня) на поверхности «океана» реликтового микроволнового излучения, заполняющего Вселенную с момента Большого взрыва.
Другими словами, реликтовое излучение — это своеобразное «эхо» Большого взрыва. Причем, как показывает теория, если Вселенная бесконечна, то флуктуации должны иметь не ограниченные по своим масштабам размеры — от самых мельчайших до самых огромных. Однако, как показывают замеры космического зонда, в действительности наблюдается некое ограничение флуктуаций, что свидетельствует о конечности размеров Вселенной.
Так что, по мнению американского астрофизика Дж. Уикса, Вселенная имеет не слишком большие размеры, но вводит ученых в заблуждение относительно ее масштабов и возраста. В ней существуют, например, некие пространственно-гравитационные эффекты, позволяющие нам видеть, словно в поставленных друг напротив друга зеркалах, многократно отраженные изображения одних и тех же галактик.
Кстати, впервые о том, что наша Вселенная представляет собой некий ограниченный объем, заговорил еще в 20-е годы прошлого века петербургский теоретик Александр Фридман. А в 70-е годы XX века наш математик А. Марков показал, что подобные миры-сферы — ученый в честь Фридмана назвал их фридмонами — вполне могут существовать па самом деле. Причем снаружи фридмон может выглядеть маленьким, словно атом, а изнутри — огромным, как наша Вселенная.
Парадокс?.. Да, с точки зрения наших обыденных представлений. Однако не забывайте, что мы в основном оперируем понятиями трехмерного мира, а наша Вселенная по представлениям теоретиков многомерна, причем число измерений стремится к бесконечности, какие еще «чудеса» могут существовать в таком мире, ученым еще только предстоит выяснить.
Например, по мнению члена-корреспондента РАН Алексея Старобинского и его коллег, вполне возможно, что Вселенная существовала и до Большого взрыва. Только состояла она тогда целиком из первичной темной энергии. Часть ее оказалась неустойчивой, а потому и взорвалась. При этом возникла обычная материя, начались процессы зарождения галактик…
И это еще не все… Возможно, что наша Вселенная — всего лишь ничтожная часть неизмеримо большего мира. В нем таких вселенных, как наша, — великое множество. Они булькают, подобно мыльным пузырькам, в некоем огромном тазу, где идет большая стирка. И когда одни пузырьки-вселенные лопаются, им на смену возникают другие…
Но если взять такую модель за основу, возникает резонный вопрос: кто ведет стирку в этом супервселенском тазу? Ответ на этот вопрос знают люди верующие. «Это дело божье», — говорят они.
Ученые-материалисты с таким суждением не согласны. Но поскольку достоверной теории предложить пока не могут, среди обсуждаемых гипотез есть и такая: наш мир, дескать, родился в результате эксперимента, который ведет в своей лаборатории некая Сверхцивилизация.
В общем, споры о происхождении Вселенной и ее устройстве, похоже, по-настоящему только разгораются. И какими еще открытиями они нас удивят, ученые и сами предсказать не могут.
Живые махолеты
Пчелы, как и майские жуки, и некоторые другие насекомые, летать не должны, утверждали исследователи в первой половине XX века, опираясь на известные им законы аэродинамики. Однако мохнатые летуны порхают и порхают над цветами в свое удовольствие. И лишь недавно ученые смогли разгадать их секрет, сообщает журнал Scientific American.
Оказалось, что эти насекомые в определенных условиях прибегают к не эффективному для других, но их удерживающему на высоте способу. В отличие от других летающих инсектов — мух или, например, плодовой мушки дрозофилы — пчелы в своем обычном полете делают короткие взмахи, поднимая и опуская крылья не более чем на 90 градусов, и при этом машут ими очень часто.
Этот феномен на примере вида
Теоретическая же невозможность пчелиного полета впервые была определена в 30-х годах прошлого столетия французскими исследователями, которые опирались на расчеты, сделанные по тем же формулам, что используются при проектировании жесткого крыла самолета. Однако пчелы по своей аэродинамике ближе к геликоптерам. А еще лучше учитывать при этом, что пчелиное крыло делает не только до 240 взмахов в секунду, но и ведет себя весьма гибко в воздушном потоке, создавая управляемые вихри, которые и поднимают насекомое в воздух.
Единственное, что пока непонятно, смогут ли теперь использовать полученные знания ученые и конструкторы, чтобы создать летательный аппарат, способный по маневренности, экономичности, способности приземляться, где угодно, соперничать с той же пчелой?..
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
В США ОБЪЯВЛЕНА ВОЙНА… ФИ3ИКЕ. Это не шутка. Некоторые американцы, в рядах которых, например, сенатор штата Канзас Бил Бланчард, президент христианской коалиции Ральф Рид и некоторые другие религиозные и общественные деятели, подали в суд на… второй закон термодинамики.
«Я бы не хотел, чтоб мой ребенок рос в мире, идущем к тепловой смерти и растворению в вакууме, — объяснил свою позицию сенатор. — И меня поддерживают многие избиратели…»
За отмену физического закона, из которого следует, что в замкнутых системах, которые не обмениваются энергией с внешней средой, возможны только процессы распада, регулярно выступают демонстранты Канзаса, Теннесси, Оклахомы, Миссури, Джорджии, Миссисипи и других, преимущественно южных штатов. В общем, судя по всему, война против второго закона термодинамики идет весьма серьезная. Забавно только, что даже если американцы и добьются нужного им судебного постановления, физические процессы не остановятся.
МЫСЛЕННАЯ НАКАЧКА МУСКУЛОВ? Возможность этого еще недавно казалась невероятной. Но ныне такая методика подтверждена экспериментами, и уже начато производство специальных электродов и электростимуляторов, позволяющих выборочно тренировать ту или иную группу мышц, не прибегая к физическим упражнениям.
Впрочем, как утверждает физиолог Ганг Йе из Кливлендского клинического фонда (штат Огайо, США), каждый человек может увеличить силу своих мускулов без помощи электростимуляторов, посылая сигналы от своего мозга к «моторным» нейронам.
Методика уже проверена на практике. Сначала исследователи с помощью «воображаемой» гимнастики добились небольшого, но реального эффекта: «мысленное» движение мизинца из стороны в сторону заметно усилило у испытуемого мышцу, управляющую этим пальцем. Затем экспериментаторы перешли к бицепсам.
Группа добровольцев из 10 человек в возрасте от 20 до 35 лет пять раз в неделю «мысленно» тренировала эти мышцы. Через несколько недель сила бицепсов увеличилась на 13,5 % и сохранялась на этом уровне даже после прекращения тренировок в течение трех месяцев!
КОГДА БАСТУЕТ… МАМА. Именно такую форму протеста избрала жительница американского штата Колорадо, мать пятерых детей в возрасте от 11 до 17 лет. Когда она поняла, что все ее попытки уговорами или угрозами заставить своих детей помочь ей по хозяйству тщетны, она предприняла сидячую забастовку. Выставила шезлонг на лужайку возле дома и сидела в нем несколько дней, пока отчаявшееся семейство, оставшись без еды, чистых рубашек и носков, не взмолилось о пощаде.
В результате договора обе стороны пришли к соглашению: мама прекращает забастовку, а ее дети начинают помогать ей по хозяйству. А ваша мама не собирается бастовать?..
ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Чудеса воды, или тайны капающего крана
В «ЮТ» № 10 за 2005 г, мы рассказали о том, на какие чудеса способен струйный принтер. Однако он только называется струйным. На самом деле, из него вылетает рой капелек. И чем точнее мы будем управлять их поведением, тем большие возможности будем иметь, говорят специалисты. И стараются изучить поведение капель до тонкостей. Причем начали они с простейшего случая — изучения капель, падающих из-под крана.
«Теперь мы можем предсказать поведение сотен падающих друг за дружкой капель, — говорит профессор Осман Базеран из Университета Пардью, штат Индиана, США. — Ранее же поведение воды можно было рассчитать, только когда ее струя ограничена какими-то «рамками»: например, когда она бежит по трубе. И нам пришлось проделать тысячи экспериментов, чтобы понять, по каким законам капли воды стекают из крана, что определяет их ритм…»
В своей работе Осман Базеран отталкивается от наблюдения, которое сделал Джен Эггер из Чикагского университета: капля, зависшая на кончике крана, связана тонкой нитью со следующей. Но вот капля падает, нить рвется и скрывается внутри крана.
Это навело Эггера на следующую идею: он сравнил каплю воды с грузом, подвешенным на резиновой ленте. Если вес груза увеличивается, как и вес капли, то лента, в конце концов, рвется и конец ее подтягивается вверх. Этот процесс можно рассчитать.
Эггер описал поведение ленты с помощью уравнения и попробовал применить его к каплям воды. «Результаты, полученные Эггером, приближенно отражают подлинное поведение капель воды», — поясняет Базеран.
Он не только использовал модель, созданную Эггером, но усовершенствовал ее, описав еще и то, что происходит внутри самой капли. Ученый словно разъял каплю на множество частей, чтобы понять, как они перетекают внутри ее, чтобы выяснить, что бывает после того, как водяная нить разорвется, и как это влияет на дальнейшую динамику капель.
Компьютерная модель позволила пристальнее заглянуть в глубь происходящего: как только капля срывается вниз, то нить, на которой она висела, не сразу оттягивается назад; сперва она сама скручивается в крохотную капельку — так называемую капельку-сателлит. С ее поверхности тут же срываются крохотные частички воды — субсателлиты; они всплывают из глубины этой капельки, как мяч — из воды.
Поделиться книгой: