Техника и человек в 2000 году

Рис. 11. Гигантское роторное судно Флетнера.

Уже сто лет тому назад было замечено, что снаряд, вращающийся вокруг оси, которая не совпадает с касательными к траектории полета, иначе говоря, испытывает боковой ветер, отклоняется от своей траектории. Этот факт послужил основой для опытов проф. Густава Магнуса, произведенных им в середине прошлого века. Опыты Магнуса, в сущности, имели задачей произвести измерения силы поступательного движения вращающихся цилиндров, которые перпендикулярно к оси обдуваются потоком воздуха. На опыты Магнуса обратили очень мало внимания, пока в 1912 г. французский физик Ляфе не повторил опытов, которые однако по своим результатам уступали опытам Магнуса. Как бы то ни было все эти опыты до 1923 г. не выходили из начальной стадии и не получили практического значения.

Флетнер воспользовался не только этими и позднейшими достижениями, но пошел еще дальше. Ему удалось установить следующие положения:

1. Направление давления ветра на цилиндр отклоняется, как только цилиндр приходит во вращение. (Вращающийся цилиндр получил название ротора.)

2. С изменением быстроты вращения и направления вращения цилиндра изменяется величина силы поступательного движения, а также его направление.

3. Путем опытов подтвердилась важность установки на концах цилиндров дисков, что уже применялось Гетингенским Опытным институтом.

4. По сравнению со старыми парусами достигается не только повышение действия в 50 раз, но и чрезвычайное сокращение обслуживающей команды, так что одна экономия на персонале говорит уже в пользу применения роторов вместо парусов.

Вначале результаты опытов Флетнера возбудили надежды на большой успех. Широко поставленные Роторным обществом опыты Флетнера с первым роторным судном сулили великое будущее новому изобретению. С течением времени однако при более продолжительных плаваниях возникли крупные затруднения, так что нельзя было и думать об океанских путешествиях, тем более, что не находилось фирмы, которая предоставила бы для этой цели грузы. Сопротивление, оказываемое роторами при бурном ветре, еще не испытано. Флетнер проектировал изготовление роторных цилиндров из алюминиевых листов, чтобы таким образом уменьшить их вес, затем придать роторам конструкцию подзорной трубы с тем, чтобы при наступлении бури отдельные колена роторных цилиндров могли вдвигаться в одно, наиболее широкое.

В 1923 г. был учрежден консорциум в составе германской машинной фабрики Маннесмана в Дуйсбурге, «Бергише Штальиндустри Ремшейд» и «Дейче Банк» для осуществления опытов над созданием практической роторной силовой станции. Через два года из этого консорциума образовалось о-во «Ветряная турбина Флетнера». В своей книге «Мой путь к ротору» Флетнер пишет: «До проектирования построенного в настоящее время колеса был проделан ряд опытов в нашей лаборатории и в нашем специально отведенном для опытов канале и, кроме того, на открытом воздухе. Испытывалось влияние ветра на небольшие роторные ветряные колеса, построенные для измерительных целей. При этих опытах выяснилось, что ротор превосходно заменяет крылья ветряных мельниц. Благодаря соответствующим приспособлениям, роторное крыло в момент пуска в ход дает в 30–50 раз больше, чем обыкновенное крыло, а когда ветер достигает силы урагана, давление ветра на ротор чрезвычайно падает. Сильные шквалы и порывы бурь налетают в роторном колесе не на крыло, но на сравнительно небольшие круглые валы. В виду того, что вращение ротора очень легко может быть регулируемо электрическим приспособлением, роторное ветряное колесо берет от ветра не больше силы, чем предназначено его конструктором, даже в том случае, если ветер усиливается до размеров урагана. Дальнейшим обстоятельством, весьма благоприятствующим возможности постройки рентабельных крупных роторных ветросиловых станций, является возможность применения легких металлов». Флетнер приходит к тому выводу, что вполне возможно полностью использовать силу ветра в качестве дополнительного источника необходимой нам энергии.

Чтобы судно, приводимое в движение ветром, в состоянии было идти прямо против ветра, у которого оно получает двигательную силу, кажется чем-то противоречащим повседневному опыту. И однако, как сообщает «Гамбургское техническое обозрение» (номер 39–40, 1925 г.), французской Академии наук недавно был представлен доклад о подобном любопытном судне и почти одновременно стало известно об аналогичном более раннем проекте, принадлежащем проф. Ирвингу П. Черчу, теоретически вполне обоснованном и пока осуществленном в форме хорошо функционирующей модели. Четырехлопастная турбина вращается вокруг оси, расположенной горизонтально вдоль модели, и принимает на себя ветер непосредственно, как обычная ветряная мельница. При этих условиях, в связи с тем, что остов модели имеет скелетообразную форму, сопротивление воздуха сильно уменьшается. Приблизительно три четверти всего помещения отведено под груз. Турбина установлена спереди, и непосредственно под ней помещается ведущее колесо. Опуская технические детали проекта Черча, отметим, что, как доказали опыты, его модель всегда идет против ветра. Уже многие изобретатели занимались указанной проблемой, но не смогли поставить лабораторного опыта. Проф. Черчу, по-видимому, удалось создать парадоксальный транспортный аппарат, к практической применимости которого, в качестве судна или повозки, приходится однако отнестись скептически.

Из всего вышеизложенного ясно, что вопрос использования ветра в энергетическом хозяйстве занял видное место в современной технике.

Получение энергии из воздуха

Проблема получения энергии непосредственно из воздуха также издавна занимала людей. Уже Аристотель знал, что в воздухе происходят явления, которые мы называем грозами. Еще вплоть до XVIII столетия молнию, в согласии с учением Аристотеля, считали воспламенением горючих паров воздуха, благодаря взрыву которых происходит гром. И лишь благодаря Франклину, который в 1752 г. изобрел громоотвод, мы знаем, что воздушная атмосфера заряжена большим количеством электричества и что молния является электрическим разрядом между двумя облаками или между землей и облаками. Монье установил однако, что и при ясном небе существует разница между атмосферой слоев воздуха, близких к земле, и других, расположенных ближе к облакам. С тех пор было выдвинуто более 50 теорий для объяснения явлений атмосферного электричества. О размере сил, участвующих при грозовых разрядах в воздушном океане, дают представление измерения напряжения, произведенные проф. Линке на различных высотах: вблизи земли оно достигает 100–150 вольт, на высоте 1 500 м общее напряжение около 120 тыс. вольт и на высоте 8 000 м — приблизительно около 190 тыс. вольт. Общее напряжение между землей и большой высотой таким образом сравнительно невелико: на высоте 10 тыс. м оно достигает максимум 200 тыс. вольт.

В статье на эту тему инженера Мюллера в журнале «Мир техники» (1924 г.) мы читаем: «Вертикальный электрический ток между атмосферой и землей достигает над Берлином и Франкфуртом-на-М., например, лишь около двух миллионных ампера на квадратный километр, над всей Швейцарией — около 0,08 ампера, над всей Германией — около одного ампера и над всей земной поверхностью — приблизительно 1 000 ампер». Идущие по воздуху, как проводнику, электрические токи таким образом даже для очень больших поверхностей обладают незначительной силой. Они могли бы быть значительнее, если бы они были объединены в металлических проводниках, но и в этом случае, как показывают уже вышеприведенные цифры, они достигли бы сравнительно небольших величин, которые практически лишены всякого значения. Чтобы получить этим путем более или менее сильные токи, пришлось бы оперировать с чудовищными по размерам поверхностями. Независимо от этого, слияние атмосферного электричества в определенные потоки лишь в том случае приобрело бы постоянный характер, если бы к месту, в котором электричество получается из воздуха, существовал постоянный приток электричества. Непонимание необходимости обеспечить постоянное стекание электричества из воздуха к определенному месту влекла за собой до сего времени неуспех большинства попыток использования атмосферного электричества. Многие изобретатели занимались и продолжают еще заниматься в настоящее время вопросом практического использования атмосферного электричества, надеясь сконструировать все еще не дающийся в руки аппарат для постоянного получения электричества из атмосферы. Удастся ли им это, — судя по результатам произведенных в этой области исследований, — представляет большой вопрос. Ибо по вычислениям проф. Руппеля, одного из лучших знатоков в вопросах атмосферного электричества, электрическая энергия, накопляющаяся над 1 кв. км, достигает 0,04 клв-ч, иначе говоря, столь ничтожной величины, что для практического получения энергии она не имеет абсолютно никакого значения.

Ганс Гюнтер мечтает об использовании молнии. В своей небольшой книжке «Мечтания техники» он, между прочим, пишет по этому поводу следующее: «Если таким образом не приходится и мечтать об использовании нормального электрического заряда атмосферы, то во время грозы дело, возможно, обстоит иначе. Электрическое поле должно быть в этом случае, как это доказывают молнии, гораздо сильнее. Следовательно, нужно предполагать, что в этом случае с помощью токособирательных проводов можно уловить гораздо более сильные токи: по крайней мере, такой же мощности, как и молнии». Ход мыслей Гюнтера правилен. Но и здесь, как общее правило, чрезвычайно преувеличивается количество получаемой при этом энергии. Что может дать укрощение молнии? Пользуясь магнитными измерениями над базальтовыми скалами, пораженными молнией, пытались вычислить силу тока и напряжения подобных разрядов. При этом получали силу тока до 10 000 ампер и напряжение до 500 000 вольт. Другие вычисления, однако слабо обоснованные, дают гораздо более высокие напряжения, например для молнии длиной в 2 км 25 млн вольт. Если мы возьмем за основу эти цифры и силу тока в 10 000 ампер, то для молнии, продолжительность которой — в лучшем случае — достигает 0,01 сек., мы получим общую энергию в 700 клв-ч. Если предположить, что во время грозы в определенной местности произошло 100 разрядов молнии — сравнительно большое число, то гроза дает в этом месте 700 клв. В году в наших широтах может быть до 30 грозовых дней, откуда следует, что, если бы можно было уловить и использовать всю энергию грозы (что практически невыполнимо), соответствующая установка в лучшем случае дала бы в год 210 000 клв. Гюнтер в заключение приходит к выводу, что получение энергии этим путем также невозможно.

Проблема получения энергии из воздуха для силовых установок, конечно, будет разрешена еще не так скоро. Но имеются и другие пути, которые обещают атмосферному электричеству великое будущее.

Успехи, достигнутые химией со времен Либиха в области изучения сущности и строения нашего растительного мира, поразительны. Каждый сельский хозяин знает в настоящее время, что если он хочет получить большой урожай, он должен ввести в почву своего поля вещества, которые войдут в состав будущего растения.

Сильный прирост населения за последние годы и превращение прежних аграрных стран в индустриальные привели к необходимости возместить сокращение обрабатываемой площади хорошими урожаями с помощью искусственного удобрения. За этими, чисто внешними, бросающимися в глаза достижениями химии сплошь и рядом остаются в тени другие силы, которые способствуют росту и созреванию растений. Слишком мало уделялось внимания изучению вопроса о том, какой ущерб влечет за собой искусственное удобрение, дающее организму растений толчок к усиленному развитию. Многие врачи давно уже выяснили вредное влияние различных видов искусственных удобрений, неподходящих сточных вод и навозной жижи на растения, идущие в пищу человека. Каждому проницательному человеку должно быть ясно, что неосмотрительное удобрение наших полей материалами, получаемыми, быть может, от больных людей или животных, или из реторты химика, переносит зародыши болезней через пищу в человеческий или животный организм, вызывая различные заболевания.

Деревья и кусты растут в лесу без всякого удобрения. В вечном круговороте растут и цветут они здесь без всякого ухода. Факторами роста и оплодотворения являются здесь солнце, дождь и ветер. Земледелец хорошо знает, почему необходим лес для того, чтобы поля были плодородными.

Эрнст Буш в своей книге «Земной магнетизм, полярность и живое существо» говорит следующее: «Дождь производит весьма различные действия. Земледелец отлично знает, что существует большая разница между мелким дождиком и грозовым ливнем, в особенности если последний сопровождается молниями. Он знает также, что последний выгоняет грибы из земли, а первый, разумеется, полезен для посевов и побегов».

Итак, несомненно благоприятное влияние на рост растений оказывают главным образом атмосферные явления. Действительно, исследования последних лет показали, что искусственное удобрение имеет для растений лишь второстепенное значение, атмосферные же влияния для них гораздо важнее всякого удобрения.

И действительно, дождь обладает гораздо большим значением, чем мы вообще предполагаем. Несмотря на то, что он принадлежит к обычным явлениям природы, его настоящее происхождение все еще мало исследовано. Несомненно, при процессе превращения ничтожных, мелких капелек, парящих в облаках, в большие падающие на землю капли играет роль электричество. В настоящее время атмосферное электричество объясняется так называемой ионной теорией. Ионы представляют собою составные части молекул газа и способствуют восприятию и передаче электрических сил, причем в воздухе имеются в одинаковом числе ионы, заряженные положительным и отрицательным электричеством. Между обоими этими противоположными видами электричества происходят постоянные выравнивания — разряды, резкая форма которых носит название гроз, а длительная — северного сияния. Каждая туча так же заряжена или положительно или отрицательно, и таким же зарядом обладают и мелкие капельки тучи. Когда же туча теряет свой электрический заряд, мелкие капельки соединяются в большие капли, которые в виде дождя падают на землю. Разумеется, такие дождевые капли отнюдь не представляют собою химически чистой воды; напротив, вода в них насыщена рядом химических веществ, весьма полезных для сельского хозяйства. Химический состав дождевой капли зависит главным образом от атмосферных влияний. При грозе, например, в воздухе появляется озон, обладающий способностью соединяться с азотом воздуха в окисел азота; из водорода и азота образуются под влиянием электрических разрядов в атмосфере аммиачные соединения. Эти вещества затем с помощью дождя попадают в почву полей. Правда, эти вещества содержатся в дождевых каплях лишь в весьма незначительных количествах. Литр дождевой воды содержит в среднем 2 аммиачного азота и 5 азота в азотнокислом соединении. Но, как бы то ни было, общее количество этих удобрительных материалов, ежегодно с помощью дождя вносимых в почву, чрезвычайно велико. Поверхность Германии равняется приблизительно 500 тыс. км, и ежегодное количество выпадающего над ней дождя дает слой воды, который можно считать равным одному метру. В таком случае мы получим на квадратный километр 45 т соединений азота, или 7,5 т чистого азота. Для всей страны таким образом получается 3 750 000 т азота, вносимых в почву атмосферой. Германская азотная промышленность производит в настоящее время ежегодно в круглых цифрах 400000 т азота. Следовательно, при цене в 1,4 марки за килограмм азота, германское сельское хозяйство получает при помощи молнии и дождя атмосферного удобрения на 5 250 000 000 марок, что в 7,5 раз превосходит промышленную продукцию азота и в 38 раз превышает количество чилийской селитры, которое приходилось ввозить еще в 1913 г. Для всей Европы получается в круглых цифрах 150 млн т азота стоимостью в 210 млрд марок.

Напрашивается вопрос: нельзя ли искусственным путем сосредоточивать на полях огромные количества атмосферных ценностей? Кусты и деревья представляют собою до некоторой степени их собирателей, так как концы сучьев и листьев находятся в естественном контакте с атмосферой. После каждой грозы можно убедиться, что растения испытали прилив новых сил и толчок к усилению роста. Наблюдая эти явления, пришли к мысли сделать в концентрированной форме и для других растений доступными находящиеся в воздухе полезные вещества и таким образом избавиться от необходимости пользоваться искусственным удобрением. В конечном счете искусственное добывание азота из воздуха, толчок к которому дала война и которое является основой современной удобрительной промышленности, представляет собою не что иное, как процесс, который ежедневно сам собою протекает в растительном мире. Один владелец плантаций в Гватемале сумел проверить это наглядным образом на своих плантациях. По сообщению крупной американской газеты, он привязал к деревьям своих плантаций, в трех местах к каждому, медные проволоки, которые соединил узкими медными лентами. Острия медных проволок подымались в атмосферу, благодаря чему они находились в контакте с атмосферным электричеством. В результате плантатор получил с одного дерева гуавы два урожая плодов. Старое дерево лимет, которое уже не могло давать плодов, благодаря этому воскресло для новой жизни. Через две недели после грозы дерево омолодилось, зацвело и дало плоды в невиданных размерах.

Применение атмосферного электричества к растениям насчитывает много лет. Еще в октябре 1746 г. Мембрей впервые испытал влияние электричества на миртовые кусты, которые вслед затем, несмотря на позднее время года, дали новые ростки. Естествознание признает право на честь открытия атмосферного электричества наряду с Франклином и за Лемонье. В конце XVIII в. русский ученый Шпрехнев также добился крупных результатов с помощью сконструированного им электровегетоаппарата, получив весьма хороший урожай без удобрения.

Келер, Махе и Швейдлер, исследователи последнего времени, основывались при своих опытах на двух факторах, имеющих особое значение при исследовании атмосферного электричества: проводимости и падении потенциала. Келер в Потсдаме и Дарно в Давосе установили на основании своих исследований, что проводимость атмосферы утром достигает максимума, а в полдень — минимума. В виду того, что многочисленные опыты подтвердили, что растения реагировали только на проводимость атмосферы, стало совершенно ясно, что между растениями и электричеством существует связь. Роза Штоппель определяла проводимость и содержание ионов в атмосфере и установила, что интенсивность этих явлений при длительной темноте подвергается периодическому изменению в течение суток, причем наивысшей величины она достигает между 2 и 4 часами утра. Далее, опыты Штоппель установили, что при повышении содержания ионов и проводимости атмосферы усиливается процесс ассимилияци и дыхания в растениях. Таким образом теория Штоппель, согласно которой между растениями и атмосферой существует связь, вполне подтвердилась.

Аналогичную зависимость растительных процессов от атмосферного электричества установили и другие исследователи.

В последнее время стали применяться различные аппараты для электрокультуры. В Германии до войны приступили к опытам с искусственным получением электричества, которые не дали существенного успеха. Несколько лет тому назад французский земледелец Кристофло возобновил опыты, заменив искусственный способ получения электрического тока естественными источниками его. С этой целью он сконструировал электрокультиватор, который вызвал широкий интерес и дал доказательства успешности своей работы. При действии аппарата, вероятно, образуются азотная кислота — путем соединения кислорода, азота и водяного пара — и затем нитраты, благодаря действию азотной кислоты на углекислые соли (известь, поташ). Аппарат воздвигается в определенном направлении по картушке компаса на обрабатываемой площади, соединяется с землей и с проволоками, которые проводятся по бороздам поля и таким образом вступают в соединение с корнями растений.

Государственная лаборатория в Ганде (Бельгия) при анализе, произведенном в августе 1925 г. над двумя отдельными пробами песку, установила, что они в пересчете на 1 000 кг содержали:

Проба 1-я (неудобренная, но обработанная электрокультиватором).

0,84 фосфорной кислоты.

2,60 извести.

1,12 поташа.

0,35 азота.

Проба 2-я (неудобренная и необработанная электрокультиватором).

0,58 фосфорной кислоты.

1,60 извести.

0,43 поташа.

0,17 азота.

В Швейцарии, Бельгии и Франции с помощью электрокультиваторов и аналогичных аппаратов добились крупных успехов. В Бельгии в одном только прошлом году было установлено 300 аппаратов. Тем временем аппарат подвергся столь существенным усовершенствованиям со стороны германских изобретателей, что в сельскохозяйственную неделю в Берлине в феврале 1926 г. он привлек большое внимание.

Рис. 12. Электрокультиватор. Антены, притягивающие электричество из атмосферы.

На опытной станции в Альт-Глинике, вблизи Берлина, уже организованы германским обществом «Электрокультура» интересные опыты. Опытное поле «Электрокультуры» производит впечатление радиофицированной дачной местности. На контрольном поле можно ясно видеть, какое влияние оказывает атмосферное электричество на растения.

Другим родственным электрокультиватору изобретением является развитие культур путем применения так называемого радиокартона. Аппарат представляет собою картонную крышу, через которую проходят тонкие проволоки, питаемые током. Уже несколько лет тому назад руководитель опытной станции сахарных плантаций на Гавайских островах, Чарльс Эккарт, произвел первые крупные опыты с водонепроницаемым картоном. Он клал картон на землю, предварительно вырезая в нем отверстие, в которое затем просовывал растение. Эккарт стремился лишь к борьбе с сорной травой; ему удалось не только добиться успеха в этом отношении, но и получить лучшие урожаи сахарного тростника, ананаса, табака и т. д. Радиокартон обладает якобы тем преимуществом, что верхний слой почвы, нагретый на 2–3°, уменьшает высыхание земли и таким образом препятствует разрастанию сорных трав. Этот радиокартон действует как грелка, в связи с чем значительно уменьшается опасность замерзания растений. Изобретатель утверждает, что электрокультура прекрасно может сочетаться с подобным радиокартоном.

Судя по всем этим успешным опытам, от электрокультуры можно в будущем ожидать несомненно еще многого, несмотря на то, что эта область очень велика, отличается новизной и, к сожалению, представляет большие трудности.

Как показывает вышеизложенное, воздух как физический фактор является весьма упрямым, тогда как в химии он показал себя очень податливым фактором. Ему мы обязаны в настоящее время перестройкой нашего сельского хозяйства, создавшей возможность питания миллионов все увеличивающегося населения Европы. Чудо размножения хлебов превратилось в действительность лишь в XX веке, когда химии удалось добыть удобрение из воздуха способом, который получил особенный толчок благодаря военной промышленности. Что было бы с сельским хозяйством, если бы в настоящее время оно располагало только навозом, гуано, чилийской селитрой, калием и аммиачной водой — побочным продуктом, получаемым при перегонке каменного угля? Не только сельскому хозяйству пришлось бы вести жалкое существование и урожаи его были бы так же плачевны, как и раньше, но и человечество никогда бы не могло скопляться в столь громадные массы, каковые мы наблюдаем за последние 30 лет. Техника совершила это великое чудо с помощью воздуха, который, как известно, состоит на 4/₅ из азота и на 1/₅ из кислорода. Задача химии заключалась в том, чтобы химически связать ценный воздушный азот. Наряду с известным в Норвегии воздушно-селитряным методом получения азота из воздуха, наибольшей известностью и успехом пользуется метод Габер — Боша (аммиачный катализ), который обязан своим открытием проф. Нернсту. Этот метод заключается в том, что воздушный азот и получаемый из угля водород смешиваются в определенной пропорции и при высоком давлении и температуре подвергаются действию катализатора. Людвигсгафен-Оппау и огромные заводы в Мерзебурге в настоящее время изготовляют это ценное вещество. Оба эти предприятия могут ежегодно добывать из воздуха 500 000 т азота, для чего перерабатывается 570 млн куб. м воздуха. Эти цифры говорят сами за себя и наглядно показывают огромное значение этой отрасли техники для народного хозяйства. Наряду с этим методом, подобным же способом удалось за последние годы добыть ценное удобрительное средство — мочевину, а также значительно усовершенствовать прежние способы изготовления искусственного удобрения.

Наряду с методом Габер — Боша баденские красочные фабрики Химического треста располагают методом Франк-Каро, который дал прекрасные результаты. В то время как по методу Габер — Боша соединяют получаемый из угля водород под высоким давлением и при высокой температуре с азотом в аммиак, по методу Франк-Каро пользуются в качестве исходного материала кальцием-карбидом. В Баварии также проектируется добывание азота с помощью местных водяных источников энергии.

Путем лабораторных опытов в 1925 г. открыли возможность получать аммиак из элементов, бомбардируя электронами смесь из водорода и азота, метод, который до сих пор не выходит из стадии лабораторной работы, но возможно в будущем еще принесет большие плоды.

В будущем, по-видимому, суждено сыграть большую роль еще одному совершенно новому методу добывания азота из воздуха, — «Монт-Ценис», который, быть может, совершенно вытеснит прежние методы. Предприятию Монт-Ценис удалось найти катализатор, который под давлением до 100 атмосфер и при сравнительно низких температурах делает возможным соединение азота и водорода в аммиак. Как известно, проф. Нернст также работал при своих первых опытах с давлением в 70 атм., которое впоследствии было повышено проф. Бошем до 250 атмосфер. Дешевизна метода Монт-Ценис не нуждается в пояснении. Независимо от того, что при производстве требуется затрата меньших количеств энергии, открывается возможность рационально использовать газы коксовальных печей, из которых, как известно, может быть получен дешевый водород, и таким образом углепромышленности обеспечивается чрезвычайно широкое поле деятельности.

Огромное значение добывания азота из воздуха и угля уяснится особенно, если мы учтем то обстоятельство, что цена за него, вследствие непрерывных усовершенствований в техническом производстве, непрерывно снижается. В то время как цена азота до войны колебалась от 1,4 марки до 1,6 марки, в настоящее время она упала уже до 85–95 пф., благодаря чему чрезвычайно повысилось потребление азота. В настоящее время германская азотная промышленность значительно превзошла довоенную добычу чилийской селитры.

К огромным завоеваниям последних десятилетий принадлежит получение жидкого воздуха, которое открыло технике прошлого и настоящего времени большие возможности и, быть может, в будущем приобретет значение, которого мы в настоящее время еще не в состоянии предвидеть. До 1877 г. еще не было ясно, можно ли превращать все газы в жидкое состояние. Английский физик Фарадей доказал, правда, что все газы при соответствующей температуре и достаточном давлении могут быть превращены в жидкость, тем не менее до сих пор кислород, водород, азот и окись углерода сопротивлялись всяким попыткам в этом направлении. В 1877 г. женевскому врачу Пикте удалось уже добиться при низких температурах и высоком давлении сжижения кислорода, а французскому физику Кайе — сжижения водорода. Лишь в 1883 г. Вроблевскому и Ольшевскому удалось превратить в жидкое состояние азот и окись углерода. Все эти опыты однако носили, в сущности, чисто лабораторный характер. И только в 1895 г. удалось Линде добиться сжижения воздуха в широком техническом масштабе. С этого времени жидкий воздух оказал человечеству неисчислимые благодеяния. При спасении потерпевших от несчастных случаев, утонувших, в клиниках для обслуживания оперируемых, при нырянии, при восхождении на высокие горы и т. д. — жидкий воздух является необходимым средством.

Не подлежит сомнению, что техника с помощью преобразования воздуха проникла в область, ей до сих пор совершенно незнакомую; в ней в будущем техника, вероятно, встретится с немалыми неожиданностями, которые сильно облегчат человеку его борьбу за свое существование и покорение сил природы.

Разрушение атомов и получение энергии

С веществом и материей дело обстоит так же, как и с бесконечностью вселенной. Мы не находим конца ни в вышину, ни в глубину. Мы спрашиваем себя, что находится над звездами, что находится в бесконечных далях. С другой стороны, мы задаем, себе вопрос, что получится, если мы разложим материю на ее составные части, все более утончая и размельчая их. Придем ли мы при этом к какой-нибудь границе, к какому-нибудь пределу? Из физики нам известно, что материя состоит из мелких частиц, молекул, которые в свою очередь могут быть разложены на атомы. Например, вода состоит из маленьких водяных молекул; каждая водяная молекула — из трех атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода. Эти данные были всего лишь, несколько лет тому назад пределом наших знаний. В настоящее время в этой области наши знания расширились, мы проникли глубже в сущность материи и знаем также, что там действуют чудовищные силы, скрытые от нашего взора.

Опыты и исследования привели к взгляду, согласно которому сущность атомов сводится к электрическому явлению. Выяснили, что атом состоит из атомного ядра, заряженного положительным электричеством, и из электронов, которые, будучи заряжены отрицательно, движутся вокруг ядра, — иными словами, атом представляет собою бесконечно малую солнечную систему, которая, разумеется, у различных элементов и веществ сгруппирована в динамическом отношении различно, отчего и зависит различие в свойствах элементов. Возникает вопрос: достигнуты ли теперь с помощью этого открытия границы вещества? При современном состоянии научного знания на этот вопрос приходится ответить отрицательно. В наше время естествознание достигло единства познания природы; по одним и тем же законам создаются все существующие элементы химии. Каждый элемент образуется из двух, видов самых основных строительных камней или «кирпичей» мироздания: из минимального количества отрицательного электричества (электрона) и положительного ядра водорода, как ясно высказался проф. Вольфганг Кёлер по вопросу об атомной теории. Что же касается электронов и водородного ядра, то они, по мнению Кёлера, характеризуются, в первую очередь, своим динамическим поведением. Поэтому не следует предполагать, что все наше представление о материи — это утомительная монотонность, в которой существуют лишь атомное ядро и электроны. Дело в том, говорит Кёлер, что когда физик близок к цели, например ему удается выделить из всех химических атомов оба упомянутые кирпича, то это еще совсем не значит, что он должен рассматривать атомы как «безразличные» скопления этих кирпичей. Для того чтобы его система носила стройный характер, он должен приобретать все более глубокое понимание тех специфических динамических сочетаний, в которых определенные группировки упомянутых «кирпичей» существуют в форме соединений, находящихся в постоянном движении.

Из всех атомов простейшим строением обладает атом водорода, ядро которого имеет только один положительный заряд, причем вокруг него кружится только один электрон. Такой атом водорода по величине равен одной стомиллионной сантиметра, а по массе одной квадриллионной доли грамма. Плавающий в море шар диаметром в метр и величина земли дают приблизительное представление о соотношении, существующем между атомом и свинцовой дробинкой. Каждый из этих атомов представляет собою, как упомянуто, самостоятельную солнечную систему. В одном только грамме водорода находится 27 триллионов подобных маленьких солнечных систем. Круговорот их происходит с такой точностью, что нет места для хаоса. Атом водорода, в виду его простоты, является самой малой частицей материи, и это служит основанием для теории построения всей материи, формулируемой в словах: «все состоит из ядра водорода и электрона».

Вслед за атомом водорода идет атом гелия, имеющий ядро с двумя положительными зарядами и два электрона, кружащиеся вокруг ядра. За этими двумя элементами следуют по порядку— литий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород и т. д. Максимальный положительный заряд ядра и максимальное число электронов имеют из числа всех элементов радиоактивные вещества. Здесь необходимо дать более подробные объяснения.

Открытие, сделанное в 1895 г. Рентгеном, побудило французского ученого Беккереля заняться изучением солей урана, причем выяснилось, что эти соли после освещения солнечным светом продолжают светиться в темноте. Беккерель затем установил, что препарат урана не только, будучи освещен солнечными лучами, получал свойство сквозь светонепроницаемую бумагу заставлять темнеть фотографическую пластинку, но сохранял это свойство и после пребывания в темноте в течение более или менее долгого срока.

Открытие Беккереля послужило поводом для французского физика м-м Кюри к исследованию, не обладают ли этими свойствами и какой-либо другой металл и чистый уран. Она пришла к выводу, что и смоляная обманка урана, продукт отбросов богемских стекольных заводов, также обладает этим свойством и, в частности, в более сильной степени, нежели чистый уран. Кюри пыталась извлечь вещество, явившееся источником новых явлений, в чистом виде из смоляной обманки, — задача крайне трудная, так как радиоактивные вещества содержатся в ней лишь в совершенно ничтожном количестве. Так, например, из вагона смоляной обманки удалось получить лишь четверть грамма драгоценного вещества. Полученное таким образом вещество обладало свойством выделять лучи, которые никогда не истощались. Даже самое ничтожное количество вещества обладало этим свойством. Флуоресцирующая ширма, употреблявшаяся в целях констатирования присутствия рентгеновских лучей, начинала светиться, когда на нее падали лучи, испускаемые радием. Наэлектризованная шелковая кисточка тотчас же реагировала разрядом, как только в комнате оказывалась ничтожная частица радия. С помощью магнитов удалось установить, что лучи радия имеют различный характер, в связи с чем их разделили на три типа: лучи альфа, бета и гамма. Последние не отклоняются под влиянием магнита, но продолжают свой путь прямолинейно, подобно рентгеновским лучам, и являются в сильнейшей степени проницающими. Лучи-альфа и бета обладают последним свойством в меньшей степени.

Рис. 13. Распад радиоактивного атомного ядра на ядро гелия, электроны и рентгеновские лучи.

Опыты показали далее, что энергия, излучаемая радием, не требует никаких затрат. Уголь перегорает в кислороде воздуха в углекислоту, тогда как радий не поддается влиянию ни кислорода, ни какого-либо другого вещества. Рамзай, известный своими открытиями благородных газов, и Содди доказали, что радий беспрерывно превращается без всякого влияния извне в другой элемент. Оба исследователя заключили радий в герметически закрытую стеклянную трубку, причем они наблюдали, что в ней образуется газ, обладающий радиоактивностью и замерзающий при 150° ниже нуля; образование газа было сопутствующим явлением процесса, при котором из одного элемента образовывались два других. Напрашивался вопрос, нельзя ли искусственно вызвать распад элемента. Попытки привели к выводу, что с помощью известных в настоящее время средств это невозможно. Ни с помощью охлаждения, ни путем сильного нагревания, давления или сильного воздействия электричества не удавалось замедлить или ускорить процесс распада радия.

Здесь обнаружился закон энергии, который нельзя было изменить никакими средствами. Ибо этот процесс обладал такой мощью, что все попытки повлиять на него равносильны были стремлению человеческими средствами заставить звезды изменить свой путь.

В одном грамме радия в секунду распадаются в свинец, иначе говоря — в другое основное вещество, тридцать миллиардов атомов, и тем не менее для завершения этого процесса распада требуется 3 600 лет. При этом освобождается количество тепла, способное нагреть 100 млн л воды от 0 до 100°. Грамм радия дает в час 130 калорий, т. е. в два с половиной дня столько же, сколько дает при сжигании такое же количество угля, с той только разницей, что уголь целиком распадается в золу, тогда как радий через два с половиной дня внешне совершенно такой же, как и до того, и совершенно не уменьшится количественно на вид даже через год.

Делались бесчисленные попытки использовать свойство радия для устройства «перпетуум мобиле», и столь же бесчисленны были разочарования, связанные с этими попытками.

Неистощимая энергия, скрывающаяся в атоме радия, побудила Стрэтта уже в 1903 г., т. е. в то время, когда в широких кругах имели еще очень слабое представление о радии, сконструировать небольшой аппарат; этот небольшой аппарат представлял собою электроскоп с золотыми листочками, заряжаемый посредством лучей радия. Когда угол расхождения между листочками достигал определенной величины, они разряжались посредством контакта, после чего процесс начинался снова.

Цюрихский физик Грейнахер на том же принципе сконструировал радиоактивное «перпетуум мобиле». Этот небольшой аппарат, подробности конструкции которого не представляют особого интереса, может действовать, пока радий не истощится, что, разумеется, продолжится несколько тысячелетий.

В высшей технической школе в Карлсруэ уже 70 лет находится аналогичное электрическое «перпетуум мобиле», которое состоит из Замбониева столба, у которого листы из медных и оловянных листочков играют роль металлов, а влажная бумага заменяет: жидкость гальванического элемента. Между полюсами столба качается золотая пластинка. Как только эта пластинка приходит в соприкосновение со столбом, заряженным положительным электричеством, она заряжается одноименным электричеством и отталкивается к отрицательному полюсу. Здесь она отдает положительное электричество и заряжается отрицательно, и процесс возобновляется.

Далее заслуживает упоминания лейпцигский инженер Пастор, сконструировавший аппарат для отыскания минеральных богатств, опирающийся на теорию квант и атомную теорию. С помощью этого аппарата можно искать вполне определенные минералы, как например, руду уголь, воду, нефть, и устанавливать их залегание с достаточной точностью.

В номере журнала «Сила и материя» от 14 сентября 1924 г. П. Граф сообщает об этом аппарате следующее:

Чтобы понять действие аппарата, необходимо знание современной атомной теории и теории квант. Согласно этим теориям, все атомы состоят из элементарных электрических зарядов. Химия различает 92 элемента, из которых известны уже 80. По внутреннему строению атом состоит из ядра и электронов; каждый атом имеет ядро, вокруг которого кружатся электроны, подобно планетам вокруг солнца. Различное число электронов определяет различия в химической природе вещества, иначе говоря, различия элементов. При этом электроны связаны с ядром в вполне определенные кольца. Если во. внутреннем строении атома происходит какое-либо сотрясение, то оно обнаруживается вовне в форме излучения. Радиоактивность, например, объясняется как результат внутреннего сотрясения атомов. При этом происходит выбрасывание электронов, которые, в виду их чудовищной скорости, налетая на другие атомы, могут вызвать новые сотрясения в составе этих атомов. Подобные сотрясения атомного состава служат причиной испускания энергии. Лучи-бета радия, например, представляют собою не что иное, как выброшенные электроны; лучи-гамма — лучистую энергию, подобную рентгеновским лучам.

Аналогичные излучения энергии получает в своем аппарате Пастор. В когерере у него находится то же вещество, какое он ищет в земле; с помощью потока катодных лучей вызывается разрушение атомов вещества, в связи с чем порождаются волны энергии, которые свойственны только этому веществу. Эти волны проникают в пространство, и если они в земле наталкиваются на то же вещество, то наблюдаются явления резонанса. Между аппаратом и местом почвы, где находится такое же вещество, возникает электромагнитное поле, влияющее на аппарат. В грозовой атмосфере аппарат не может действовать.

Аппарат работает следующим образом: переносная батарея дает катодный ток высокого напряжения, который аккумулируется соответствующим приспособлением и затем поступает в когерер. Если, например, в трубке содержатся молекулы какого-либо углеродистого соединения и их подвергнуть действию катодных лучей, то возникнут волны, свойственные только углю. Путем смены вещества в когерере можно таким образом заставить испускать волны любое минеральное вещество. В виду того что волны энергии распространяются со скоростью света, действие аппарата проявляется мгновенно.

Открытие существования элементов, которые путем распада медленно превращаются в другое вещество и при этом развивают сравнительно огромное количество энергии, пробило первую брешь в толстой стене, скрывавшей тайну строения атомов и элементов. Широкие перспективы открыли опыты, проделанные английским физиком Резерфордом в 1919 г. Ученый делал разнообразнейшие попытки использования испускаемых радием лучей для своих опытов по разрушению атомов. Исследователь пользовался сосудом, наполненным водородным газом, который он бомбардировал лучами радия. Обнаружилось, что атомы водорода поражались этими лучами. В виду того, что атом водорода, как известно, значительно легче атома радия, он с тем большей быстротой продолжал свой полет. Опыты Резерфорда шли еще дальше. Он бомбардировал упомянутыми лучами газообразный азот, причем наступали такие же явления, какие свойственны только атомам водорода. Затем были произведены еще следующие опыты. Резерфорд пользовался маленькой стеклянной трубкой, в один конец которой был введен препарат радия, тогда как на другом находилась стеклянная пластинка с кристалликом цинкового блеска, причем опыт производился в тщательно затемненной комнате. Как известно, под влиянием лучей радия цинковый блеск начинает светиться. На расстоянии 7 лучи еще способны заставить засветиться стеклянную стенку, но на большем расстоянии световые явления прекращаются. Если на расстоянии 7 см поставить очень тонкую пластинку алюминия, то нужно было бы предположить, что лучи погаснут еще раньше. В действительности же обнаруживается, что на стеклянной стенке остается небольшой след световых эффектов, который можно наблюдать даже на расстоянии 90 см. На основе этого наблюдения Резерфорд пришел к следующему выводу: если при этом последнем опыте позади алюминия появляются лучи, действующие далее, чем лучи самого радия, то они обязаны своим происхождением исключительно самому алюминию, так как вследствие бомбардировки алюминиевого листка лучами радия было разрушено некоторое количество атомов алюминия, и таким образом его лучи исходили из его внутреннего ядра. В виду того, что, как смогли установить Резерфорд и исследователи Венского радиевого института, удавалось с помощью магнита и электричества отклонить эти лучи с их пути, атомы их могут быть лишь легкими атомами водорода; иными словами, из алюминия благодаря атомному превращению получился водород — процесс, который, конечно, должен был бы продолжаться миллион лет, прежде чем удалось бы получить этим путем хотя бы один кубический сантиметр водорода.

Вскоре после опытов Резерфорда двум венским физикам Киршу и Петерсону удалось добиться разрушения атомов и, в частности, в первую очередь элементов магния, лития я силиция. Два английских исследователя Бетс и Роджерс также пытались аналогичным способом произвести разрушение атомов. Впоследствии Резерфорд добился разрушения и других элементов, как неон, сера, хлор, аргон и калий. В виду того что венским ученым удалось разрушить бериллий и углерод, была доказана возможность разложения всех «легких» элементов. В качестве продукта разрушения во всех опытах получался водород, а по данным венских ученых — гелий. Таким образом удалось разложить элементы на водород и гелий.

Т. Ф. Уолл, проф. Шеффильдского университета, делал опыты в другом направлении. Он пользовался при своих опытах сильными электрическими и магнитными полями. По существующим воззрениям, каждый атом состоит из ядра, заряженного положительно и представляющего как бы малое солнце, вокруг которого, подобно планетам, движутся частицы, заряженные отрицательно. Уолл утверждает, что положительное электричество ядра и отрицательное — электронов — создают сильное магнитное поле, которое может быть разрушено другим более сильным магнитным полем, причем электроны были бы выброшены при этом из своих орбит.

Физика в настоящее время уже имеет возможность установить, что с помощью полей силою от трех до пяти миллионов гаус (гаус характеризует магнитное поле, в котором одна силовая линия приходится на квадратный сантиметр) материя может быть разрушена, иначе говоря, атомы могут быть выбиты из их орбиты. Но до получения магнитного поля такой колоссальной силы еще очень далеко. Технике в настоящее время известны магнитные поля самое большее в 40 000 гаус.

Доминик описывает вышеупомянутые опыты Уолла следующим образом: «Уолл оперирует с помощью установки, состоящей из конденсатора, заряжаемого от динамомашины высокого напряжения током в 10 000 вольт и затем в течение долей одной тысячной секунды разряжаемого через катушку, намотанную на стальной стержень. Вся установка так сконструирована, что в течение, правда, весьма краткого промежутка времени в катушке и в пространстве нескольких кубических сантиметров образуется электрический ураган, мощностью около 200 л. с. При этом однако создаются переменные магнитные поля в полмиллиона гаус; подвергаемый этому магнитизированию стальной стержень обнаруживает изменение своих физических свойств, из чего и можно заключить о легком изменении самих атомов». Доминик приходит к выводу, что если бы Уоллу удалось увеличить силу тока в десять раз, он, несомненно, добился бы массового разрушения атомов. Во всяком случае ему удался опыт, идущий наиболее далеко по пути разрушения материи.

Разрушение атомов однако далеко не столь простой процесс, как это излагает Доминик, в виду того, что здесь действуют чудовищные силы. Отто Каппельмейер иллюстрирует эту мысль наглядным примером: «В Берлине имеется приблизительно 100 000 домов. Вообразим теперь, что один какой-либо дом в центре города является атомным ядром. Вокруг этого дома мчатся с невероятной быстротой в 2 240 км в секунду 80 гранат таких же размеров, как само ядро. Но расстояние между ними и ядром в сто тысяч раз больше диаметра одной гранаты. Задача, стоящая перед физиком, такова: снарядами — размером в наши гранаты — бомбардировать ядро, в то время как вокруг него беспрерывно вращаются 80 электронов. Этот эксперимент предполагает, что наши снаряды обладают такой громадной силой и скоростью, что в состоянии пронизать пути движения электронов. Более слабые снаряды были бы попросту отклонены в сторону мчащимися по своим орбитам хранителями ядра — электронами. Пробив все 80 электронных орбит, снаряд должен был бы еще иметь силу для того, чтобы пролететь в тысячу раз более длинный путь, прежде чем ему удалось бы вообще только достигнуть атомного ядра. Но здесь он сталкивается с новой преградой: атомное ядро окружено силовым полем, отклоняющим наши снаряды. Лишь в том случае, если у них хватит силы пробить и этот защитный вал, они смогут проникнуть к ядру. Если от последнего отколется хотя бы ничтожнейшая частица, элемент превращается в другой с меньшим атомным числом, — иначе говоря, ртуть с зарядом ядра 80 и 80-ю электронами превращается в золото с зарядом ядра 79 и 79-ю электронами (опыты Мите над превращением ртути в золото). Если бы удалось метко попасть нашим снарядом в атомное ядро ртути, снаряд в то же мгновенье привлек бы к себе один электрон, и осталось бы всего лишь 79 электронов. Подвергшийся бомбардировке элемент уже был бы не ртутью, а золотом».

Однако для дальнейшего успешного производства подобных экспериментов радий еще на долгое время останется слишком дорогим материалом. Один грамм его в настоящее время стоит свыше 100 000 марок. Даже тот факт, что в последние годы в Америке были открыты крупные залежи карнотита, благодаря чему за короткое время цена радия снизилась с 160 000 долларов до 110 000 долларов за грамм, не оправдывает затраты высокоценного радия на подобные эксперименты. Во всем мире в месяц добывается едва ли 5 г радия, несмотря на то, что в Конго за последние годы открыты большие залежи радия, и заводы Оолен в течение операционного года 1922/1923 добыли 23 г радия.

Наука поэтому должна будет позаботиться о других методах работы, чтобы совершенно отказаться от пользования радием и применять для разрушения атомов другой равноценный прежним способам метод. Это стало возможным лишь в 1926 г. благодаря опытам, произведенным американцем Вильямом Кулиджем в исследовательской лаборатории «Дженераль Электрик Компени» в Шенектеди. Он применил усовершенствованную трубку Кука, которая обладает якобы силой излучения тонны радия. Изобретение Кулиджа является комбинацией трубки Кука и знакомой всем радиослушателям катодной трубки. Не вдаваясь в дальнейшие подробности изобретения Кулиджа, отметим, что ряд опытов по освещению этими лучами дал поразительнейшие результаты. Например, мраморная глыба под влиянием лучей его трубки вспыхивала оранжевым светом и сохраняла этот оттенок даже после того, как действие лучей прекращалось. Ухо кролика под влиянием этих лучей в течение доли секунды было насквозь прожжено и впоследствии на нем вырастали белые волосы. Несомненно в будущем можно ожидать, что это новое открытие будет усовершенствовано далее, и радий все более и более будет вытесняться, физикам же будут открываться новые пути в области исследования атомного мира.

Напрашивается вопрос, какие перспективы открылись бы перед человечеством, если бы в один прекрасный день удалось довести исследование природы атомов до такой степени, что не представило бы затруднений разложить их до конца и использовать мельчайшие кирпичи для построения новой материи.

Об огромных количествах энергии, освобождающихся при разрушении атомов, знаменитый исследователь атомов Зоммерфельд писал несколько лет тому назад следующее:

«Источники (внутриатомной) энергии, которые открылись бы внешнему миру (при разрушении атомов), представляют собою величины совсем иного порядка, нежели количества энергии, с которыми мы имеем дело при остальных физических и химических процессах. Внутренний мир атомов вообще совершенно замкнут от влияний внешнего мира. На него не оказывают действия условия температурного давления, господствующие извне. Он управляется законом вероятности, самопроизвольности, ни от чьего влияния не зависящего распада. Лишь в исключительных случаях приоткрывается дверь, ведущая из внутреннего мира во внешний. Появляющиеся при этом лучи служат вестниками из обычно закрытого пока для нас мира».

Первые сенсационные сообщения о том, что якобы удалось добиться разрушения атомов, вызывали лишь недоверчивые улыбки. Много сот лет непоколебимо стоявшие устои химии и физики, казалось, рушились пред натиском новых данных, открывавших перед наукой совершенно новое поле деятельности.

Все новые данные, говорящие о том, что атомы освобождают свою чудовищную энергию, что человеку из первичного строительного кирпича природы удастся создать новые вещества, все это сначала казалось совершенно немыслимым.

В одной из своих работ Эмо Дескович открывает интересные перспективы в области получения энергии путем разрушения атомов. Он указывает на то, что скорость эманации радия, иными словами — беспрерывно откалывающихся от радия частиц, позволяет им совершить путешествие вокруг экватора в 6 секунд. Где рекордные скорости наших снарядов? спрашивает Дескович. Здесь мы имеем скорость, в двадцать тысяч раз большую. Но величина живой силы растет пропорционально квадрату скорости. Эманация радия, скорость которой равна по величине скорости орудийного снаряда, способна была бы поэтому произвести в 400 млн раз большую работу. Что было бы, если бы эти силы можно было подчинить принципу полезной работы? Какой простор для изобретательной фантазии! Но не будем витать в облаках, останемся на почве реальных фактов. Чтобы получить возможность сравнения, нам, правда, в первую очередь придется обратиться к инструменту разрушения, а не к такому, который производит работу в тесном смысле этого слова. Работоспособность ружейной пули весом в 10 г достигает при выходе ее из ствола ружья приблизительно 300 кг-м. Это соответствует 4 л. с. Работоспособность пули весом в 1 г соответственно равнялась бы 30 кг-м или 0,4 л. с. В грамме эманации радия таится однако в 400 млн раз большая работоспособность, — в цифрах: 12 млрд кг-м или 160 млн л. с. Этой работы хватило бы, чтобы заставить пароход, снабженный машиной в 800 л. с. с грузом около 1 000 т, в течение 60 часов идти по воде со скоростью в 10 морских миль в час, — иными словами, перевезти 1 000 т груза — не считая веса самого парохода — на расстояние 600 морских миль или в круглых цифрах свыше 1 100 км. Такой пароход обычно потребляет за это время минимум 16 т угля.

В рамках рассматриваемой нами темы заслуживает внимания еще одна область, находящаяся в тесной связи с атомной теорией, именно теория относительности. Несколько странно, что эта теория до сих пор. нашла лишь очень слабое применение в технике, — более того, что наряду с теми, кто способен ее понять и усвоить, она со стороны других характеризуется как область, лишенная всякого значения для техники и энергетики. Из истории техники мы знаем, что успехи последней тесно связаны с прогрессом прикладного естествознания. Всякий раз, когда физика или химия обогащались новыми открытиями, можно было рассчитывать на открытие новых возможностей и в практической области и на повышение эффективности технических процессов. Усовершенствование автомобильного двигателя стало возможно лишь в тот момент, когда удалось добиться получения металлических сплавов, позволивших создать специальный сорт твердого железа. Число примеров легко может быть увеличено. Теория относительности, как будто очень далекая от практики, также чрезвычайно расширила наши познания. Как известно, физика с XIX века основывается на законе сохранения энергии и массы, впервые изложенной гейльброннским врачом Робертом Майером. Заслуга теории относительности в том именно и заключается, что она углубила понимание этих обоих принципов в степени, которая до того была невозможной. Ганс Доминик в статье «Грядущие проблемы техники» излагает этот вопрос следующим образом: «Теория относительности рассматривает оба физических понятия энергии и массы как проявления одной и той же основной причины, как явления, столь же одинаковые по существу, как, скажем, различные формы энергии, которые поэтому могут переходить одна в другую по закону определенных соотношений. Этот закон, связывающий энергию и массу, выражается простой формулой: Е = mc2. В этой формуле Е означает энергию в килограммометрах, m — массу в килограммах и с — скорость света в метрах в секунду. Скорость света равняется 300 млн м в секунду, и эта скорость в формуле входит во второй степени. Таким образом получается множитель в 90 000 триллионов, на который умножают массу, чтобы подсчитать количество энергии, вновь возникающее при ее распаде и бесследном исчезновении из мироздания. Как известно, мы получаем массу какого-либо тела, деля его вес на поверхности земли на ускорение силы тяжести земного притяжения. В виду того, что соответствующая постоянная составляет 9,81 м в секунду, иначе говоря — тело весом в 9,81 кг обладает массой в 1 кг, такое тело при распаде дало бы 90 000 триллионов кг-м».

Далее Доминик приводит очень интересный пример из области угольного хозяйства: «Наши современные паровые машины расходуют на лошадиную силу-час 1/₂ кг угля. Час работы лошадиной силы равен 3 600 X 75, или 270 000 кг-м. Килограмм угля дает двойное количество энергии, иначе говоря — 540000 кг-м. Если мы хотим, исходя из этих соображений, вычислить количество каменного угля, которое нам необходимо сжечь под нашим паровыми котлами, чтобы получить в форме технически полезной работы то же количество энергии, какое освобождается при атомном распаде килограмма массы, то нам нужно разделить 90 000 триллионов на 540000, в результате наших выкладок мы получаем 167 млрд кг, или 167 млн т каменного угля. Это количество каменного угля приблизительно соответствует годовой добыче каменного угля в Германии. Физическая теория открывает здесь перед нами ошеломляющие перспективы. Если бы нам было возможно превратить в ничто какой-нибудь камень в 10 кг весом, мы, согласно этой теории, получили бы количество энергии, на которое нам потребовалась бы вся наша (Германии) годовая добыча каменного угля».

Как указывалось уже в другой главе этой книги, в последние годы удавалось также с помощью лабораторных опытов посредством электронов искусственно получать аммиак. Смесь из водорода и азота подвергалась бомбардировке электронами, в связи с чем получалось их соединение в аммиак. Этот процесс представляется следующим образом: металлическую проволоку накаляют, пропуская по ней электрический ток, при этом из накаленной проволоки начинают выделяться электроны, т. е. атомы отрицательного электричества. У поверхности проволоки они испаряются, подобно водяным молекулам на поверхности кипящей воды.

Рис. 14. Аппарат Бух-Андерсена для получения искусственного аммиака из элементов. G — вольфрамовая нить накаливания, B₁ и B₂ — батареи, А — платинов. пластинки, М — манометр, Р — соединение с насосом, V — соединение с резервуаром газа.

На рисунке G изображает вольфрамовую нить, по которой проходит ток из батареи B_1, доводящий ее до каления. По обеим сторонам нити расположены платиновые пластинки А, соединенные с положительным полюсом батареи В_1, тогда как ее отрицательный полюс соединен с накаленной проволокой. Исходящие из G электроны, в виду того, что они заряжены отрицательно, притягиваются положительно заряженными пластинками. Поэтому они движутся со значительной быстротой, которую можно еще более увеличить, повысив напряжение между А и G. Оба электрода впаяны герметически в стеклянный сосуд, который у Р соединен с насосом и у V с резервуаром газа. Трубка М ведет к манометру (измерителю давления). В реакционную камеру впускают такое количество тщательно очищенных газов водорода и азота, чтобы давление в нем составляло несколько десятых миллиметра. Если теперь довести проволоку до каления, то давление несколько повышается, что объясняется нагреванием газовой массы и испарением газов из нагретых частей сосуда. Через короткое время давление в сосуде снова станет постоянным. Теперь полюсы батареи В₂ связываются с G и А, так что электроны, получив сильное ускорение, пронизывают газовую смесь. Давление падает, так как образуется аммиак. Если выключить батарею В_2, то прекращается падение давления, а значит и образование аммиака, причем при новом включении батареи имевший место процесс возобновляется. Для того чтобы можно было непосредственно убедиться в образовании аммиака, в углублении С помещается немного серной кислоты, которая соединяется с аммиаком в сернокислый аммоний. Автор приведенной интересной схемы опыта приходит в конце концов к выводу, что его метод, еще не испытанный в широком техническом масштабе, потребует для своего осуществления много времени и средств.

В тесной связи с разрушением атомов находится проблема судна для плавания в межпланетном пространстве. Действительно, в тот момент, когда физику и технику окончательно удастся разрешить вопрос разрушения атомов и сковать освобождающиеся при этом силы, не представит уже никаких затруднений с помощью этих сил послать в межпланетное пространство снаряд или межпланетное судно. Нелишне поэтому более подробно обсудить проблему преодоления межпланетных пространств, в частности полета на луну.

Идея отправиться в межпланетное пространство на воздушном судне или с помощью ракеты возникла уже очень давно. Римский сатирик Лукиан еще 2 000 лет тому назад написал историю Мениппа, который с помощью орлиных крыльев взлетел на луну, чтобы там посетить местопребывание богов. Первый, кто с естественно-научной точки зрения выдвинул вопрос о хотя бы теоретической возможности попасть на другие планеты, был Исаак Ньютон, который в своих лекциях доказывал, что с помощью ракетообразных машин возможно совершить полет в межпланетное пространство. Знаменитый астроном Кеплер также интересовался этой проблемой. Проживающий еще в настоящее время в Берлине изобретатель Герман Гансвинд, который уже в 80-х годах прошлого столетия указывал в своих докладах на практическую сторону полета в мировое пространство, был также первым, набросавшим модель такого судна. К сожалению, еще и посейчас он ждет осуществления своей идеи. 20 лет спустя вопросом воздушного судна для полета в межпланетное пространство заинтересовался в СССР Циолковский. В Вене в то же время Франц Гельфт изучал идею воздушного шара — ракеты и соленоидной электрической пушки. В 1900 г. конструкцией судна в виде ядра занимался также инженер Улинский в Линце. Жюль Верн, Оскар Гофман, Ляферт, Бруно Бюргель, Лясвиц в последние десятилетия своими фантастическими романами популяризовали идею полета на луну и планеты.