Дэвид Джоунс - Изобретения Дедала

• Название: Изобретения Дедала
• Автор: Дэвид Джоунс
• Издательство: Мир
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1985

Научно-популярная книга английского популяризатора науки и техники, выступавшего в течение многих лет на страницах журнала New Scientist под псевдонимом «Дедал». В живой и увлекательной форме автор рассказывает о смелых, поражающих воображение «идеях» современного Дедала – от твердой «газировки» и электрического садовника до молекулярного гироскопа и магнитного монополя.

Написанная с большим юмором, красочно иллюстрированная, книга адресована всем интересующимся достижениями науки и техники.

---

Действие теплового насоса. Насколько эффективными окажутся «петельчатые» тепловые насосы? Боюсь, что эффективность их невелика — только резкое изгибание основы (на складках, крупных суставах и т. д.) приведет к существенному изменению объема лицевых петель. Лучше, пожалуй, ткать петельчатую ткань таким образом, чтобы каждая петелька имела излом; тогда при малейшем изгибе основы ткани излом будет перемещаться по петельке, превращая ее в настоящий перистальтический насос. Еще эффективнее может оказаться косое перемещение волокна, вызываемое трением ткани о кожу. Поскольку такие движения охватывают большую площадь, общее количество перекачиваемого тепла будет гораздо больше и к тому же распределится более равномерно. Неважно, что изломы будут перемещаться, открываться и закрываться совершенно произвольным образом: односторонние клапаны обеспечат перекачивание жидкости в требуемом направлении.

Еще одно достоинство. Мы инстинктивно потираем те участки тела, которые мерзнут. При этом лицевые петли ткани разглаживаются и действие теплового насоса становится особенно интенсивным. Соответственно это будет эффективно согревать обладателя такой одежды даже в сильный мороз[4]. Нужно отметить, что для экспериментальной проверки рассмотренной здесь идеи больше подойдут не брюки, а носки и перчатки, поскольку они защищают конечности, которые замерзают особенно быстро и вместе с тем наиболее подвижны.

Усмирение кильватерной струи

Дедал размышляет над тем печальным фактом, что коэффициент полезного действия любого средства передвижения равен нулю. Действительно, на перемещение автомобиля, самолета, корабля затрачивается энергия, однако в пункте назначения энергия транспортного средства ни на йоту не больше, чем там, откуда мы начали путь. Вся затрачиваемая энергия превратилась в пути в бесполезное тепло. Основная причина потерь энергии кроется в сопротивлении среды, где движущийся транспорт оставляет за собой след в виде воздушных или водяных вихрей. Дедалу пришло в голову, что, создав впереди траспортного средства дополнительные вихри, равные по силе существующим, но противоположно направленные, можно полностью успокоить среду. К сожалению, рассчитать заранее такие искусственные возмущения, которые необходимо создать перед движущимся транспортным средством, было бы слишком трудно. Придется установить позади транспортного средства датчики, регистрирующие остаточную турбулентность и управляющие действием генераторов вихрей, установленных впереди. При помощи соответствующей самообучающейся системы можно было бы добиться такого положения, когда показания датчиков близки к нулю. Такую задачу нетрудно решить, используя обратную связь с временной задержкой (поскольку пройдет какое-то время, прежде чем транспортное средство догонит и уничтожит возникающие перед ним вихри).

Поначалу Дедал был ошеломлен: подобный проект приводил к удивительным результатам. С одной стороны, антитурбулентный корабль (или любое другое транспортное средство) расходует дополнительную энергию на приведение в действие генераторов вихрей. С другой стороны, рассеяние энергии в среду отсутствует, так как за кораблем не остается никаких возмущений. Куда же девается энергия? Дедал пришел к выводу, что генераторы вихрей ускоряют судно: искусственно созданные волны и вихри, которые гасят турбулентные потоки позади судна, неизбежно должны сообщать ему ускорение, направленное вперед. Более того, отсутствие кильватерной турбулентности означает, что такой способ передвижения практически не требует энергетических затрат: мощность, затрачиваемая на создание вихрей впереди судна, идет на его ускорение[5]. Открываются огромные резервы экономии. Флот Дедала, движимый вынесенными вперед ластами и плавниками, будет легко скользить по воде, оставляя за собой ровную гладь. Спутный след самолета, кильватерная струя корабля, возмущения воздуха, производимые автомобилем, будут специально создаваться перед ними и тут же превращаться в полезную работу. Даже шум можно будет обратить на пользу.

New Scientist, August 15, 1968

Комментарий Дедала

У вихрей-гигантов есть вихри-нахлебники,
У вихрей-нахлебников — вихрики-детки,
И так продолжается это вращение,
Пока не поглотит все вязкое трение.

Это стихотворение Л. Ф. Ричардсона, в котором подведен итог его классической работы 1920 г. по атмосферным вихрям, должно рассеять наше печальное заблуждение, будто все механические потери неизбежно и необратимо обращаются в тепло. Переход упорядоченного механического движения в тепловой (молекулярный) хаос обычно происходит поэтапно, причем на каждом этапе масштабы упорядоченных подсистем становятся все меньше. Второе начало термодинамики позволяет, однако, получать полезную механическую работу на любом этапе, исключая самый последний, когда вся энергия переходит в беспорядочное тепловое движение молекул. В настоящем проекте я предлагаю использовать механическую энергию на нескольких первых стадиях ее рассеяния в вязкой среде, а именно энергию больших волн и макроскопических турбулентностей. Представьте, что мы отсняли с воздуха на кинопленку корабль, идущий по морю, а затем прокрутили фильм в обратном направлении. Мы увидим, что носовая волна и кильватерная струя движутся к судну, а дойдя до него, полностью гасятся. Корабль как бы движется по неспокойному морю, используя энергию волн для продвижения вперед. Если оставить в стороне процессы, происходящие на молекулярном уровне, то можно считать, что любое механическое движение обратимо во времени, так что наш «фильм» изображает вполне реальное событие. Генераторы вихрей, установленные впереди антитурбулентного корабля, должны создавать именно такую картину сходящихся волн и вихрей, какую мы видим при обратном движении пленки. Нам не удастся вернуть лишь энергию, израсходованную на вязкое трение и трение скольжения. Поэтому антитурбулентный корабль — в полном согласии со вторым началом термодинамики! — оставит за собой спокойную воду при чуть-чуть более высокой температуре.

Потрясгаз

Дедал нашел химическое объяснение той глубокой некомпетентности почтенных учреждений, которую так правдиво живописал Паркинсон (см. Паркинсон С. Н. Закон Паркинсона, или пути прогресса. — Иностранная литература, 1959, № 6. — Ред). Непроизвольное выделение феромонов, влияющих на настроение окружающих (например, субстанций страха, которые могут поднять панику или натравить сторожевого пса на трусоватого почтальона), быть может, и создает ту почти осязаемую атмосферу безнадежности, что господствует на бирже труда или в благотворительной столовой. В такой атмосфере даже молодые и энергичные люди быстро теряют присутствие духа. Дедал намерен выделить эликсир некомпетентности и безнадежности из воздуха, наполняющего помещения благотворительных организаций, мелочных лавок на захудалых курортах и т.д. Дедал предполагает, что, как и другие феромоны, это вещество очень простое по своему химическому составу; весьма вероятно, что оно не было обнаружено до сих пор лишь потому, что, случайно получая его, химики испытывали при этом приступ глубочайшей апатии. Однако сотрудники фирмы КОШМАР, подготовленные к возможным неожиданностям, вскоре выпустят первую партию концентрата под торговой маркой «Потрясгаз» в качестве идеального «гуманного средства» для усмирения бушующей толпы.

«…случайно получая его, химики испытывали приступ глубочайшей аппатии»

Как естественное выделение человеческого организма, это вещество не может давать опасных побочных эффектов, а его запах будет едва заметным, хотя и невероятно удручающим. Попав под действие «потрясгаза», даже самые непоколебимые пошатнутся, обуреваемые сомнениями в своей способности справиться с той или иной задачей, которая сразу же покажется им немыслимо сложной и туманной. Приступ пораженческого настроения приведет к тому, что они сами начнут выделять феромоны, подавляющие волю. Фирма КОШМАР собирается выпустить также «потрясгаз» в аэрозольных баллончиках — лучшее средство против угонщиков самолетов (конечно, если пилот сам вовремя успеет надеть кислородную маску).

Возможности «потрясгаза», однако, несравненно шире. Поскольку этот феромон призван укрощать строптивых и тем самым поддерживать порядок на многосложной социальной лестнице, его можно использовать и для того, чтобы хитроумным образом извратить или подорвать этот порядок. Это будет находка для чиновников, стремящихся саботировать деятельность конкурирующих отделов и учреждений, для пылких Ромео, ищущих путь к сердцу надменных красавиц, для генералов, стремящихся ослабить боевой дух противника. Вообще, «потрясгаз» представляется идеальным оружием тайной войны. Страна, исподтишка окутанная облаком этого невидимого газа, станет совершать необъяснимые политические просчеты, пребывая под гнетом пораженческих настроений. Не в этом ли кроется возможная причина нынешнего прискорбного состояния Великобритании — на фоне экономического подъема ФРГ и Японии?