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.

---

К счастью, должно быть и противоядие. В ходе эволюции у человека, вероятно, выработались гормоны, нейтрализующие действие «потрясгаза». Соответственно Дедал пытается отыскать противоядие «потрясгазу» в крови самоуверенных, не знающих сомнений и колебаний людей, которым нипочем флюиды безнадежности, выделяемые робкими и слабыми. Фирма КОШМАР предлагает бесплатное медицинское обследование всем энергичным бизнесменам, получая под этим прикрытием анализы крови для оценки индивидуальной устойчивости к «потрясгазу». Полученное противоядие «потрясгазу» можно будет использовать для оживления экономики и борьбы с депрессией, а также в целях национального возрождения. Однако Дедал сомневается, можно ли выпускать столь сильнодействующие средства в широкую продажу в обществе, охваченном жестокой конкурентной борьбой. Как только секрет выйдет наружу, каждый будет пытаться вывести из строя своих соперников и укрепить свои позиции, так что весь социальный порядок (поддерживаемый, как предполагается, действием естественных феромонов) будет нарушен. Лучше поэтому не разглашать секрет фирмы и использовать полученные вещества для борьбы с конкурентами[6].

New Scientist, March 26 and April 2, 1970

Не подмажешь — не поедешь

Существует особая краска для судов, которая не высыхает полностью и тем самым предотвращает обрастание подводной части судна всевозможными морскими «прилипалами». Лакокрасочное отделение фирмы КОШМАР однажды изготовило партию настолько жидкой такой краски, что она медленно сползала по бортам судна и стекала с киля в воду. Этот счастливый случай побудил химиков фирмы заняться разработкой новых жидкотекущих красок, которые позволили бы автоматизировать дорогостоящие малярные работы. Наружную окраску зданий, например, можно производить при помощи распылительной трубы, проложенной вдоль конька крыши. Толстым густым слоем краска будет стекать по крыше в желоба, установленные по периметру, а оттуда — на стены здания. Специальные уловители отведут краску от окон здания; в конце концов стекающая со стен краска соберется в канавки, прорытые на земле вдоль стен, и после очистки вновь поступит на крышу.

Толстый, самозатягивающийся, непрерывно возобновляемый слой краски избавит домовладельцев от одной из самых сложных проблем. Подобно смоле или «дурацкой замазке»[7] (которые обладают подобной текучестью), краска не будет липкой на ощупь. В силу своей высокой вязкости такая краска не образует потеков, однако очищать и перекачивать ее будет непросто. Вероятно, придется подумать о возможности ее подогрева или разбавления каким-нибудь летучим растворителем. Несмотря на эти сложности, непрерывная «автоматизированная» окраска произведет революцию в эксплуатации не только жилых зданий, но и мостов, заводских цехов и даже морских судов. Памятуя о своем прежнем опыте, Дедал намерен создать защитную краску для судов с плотностью, равной плотности морской воды, чтобы краска не тонула и не всплывала. Краску, наносимую на нос корабля, поток воды будет увлекать к корме, откуда она будет перекачиваться для последующей регенерации. Такая краска произведет переворот в судостроении. Поверхностное натяжение делает слой краски гладким на молекулярном уровне; кроме того, благодаря своей вязкости защитный слой краски будет подавлять любые завихрения прежде, чем они успеют возникнуть. Суда, окрашенные подобной краской, станут двигаться, подобно дельфинам, в чисто ламинарной струе, не создавая никаких турбулентностей, что, вероятно, позволит снизить расходуемую мощность до десятой доли прежней мощности[8].

New Scientist, January 8, 1981

Из записной книжки Дедала

Какой вязкостью должна обладать жидко-текущая краска? Пленка жидкости с вязкостью η, плотностью ς и толщиной x стекает по вертикальной стенке со средней скоростью v=ςgx2/3η, т.е. η=ςgx2/3v. Нам нужно, чтобы краска стекала по стене дома высотой, скажем, 10 м за время от месяца до года (107 – 108 с), т.е. чтобы скорость стекания была v=10-6 – 10-7 м/с. При толщине пленки порядка 1 мм мы получим требуемую вязкость в пределах 104 – 105 Н•с/м2 — такая вязкость типична для смол и мягких восков.

При столь малой скорости поток, конечно, не может быть турбулентным. Однако, чтобы предотвратить ламинарные неоднородности потока (наплывы, потеки и т.д.), необходим соответствующий подбор поверхностного натяжения и тиксотропных свойств (способности к восстановлению после деформации).

Какого выигрыша следует ожидать от применения жидкотекущей краски, если она позволит судну двигаться в ламинарном, а не в турбулентном потоке? По данным Р. Дж. Моргана (Science News, 40, 1956, p. 96), поверхностное сопротивление в турбулентном потоке равно

RТП = 0,455A(lgRe)-2,58

а в ламинарном потоке

RЛП = 1,339A(lgRe)-0,5,

где Re – число Рейнольдса (Re=vlς/η), А — гидродинамическое сопротивление, равное 0,5ςv² на 1 м² смоченной поверхности. Для небольшого судна длиной l = 20 м, идущего со скоростью v — 5 м/с в воде о плотностью ς=1000кг/м³ и вязкостью η = 10-3 Н•с/м², получим RТП = 27 Н/м² и RЛП = 1,7 Н/м². Хотя обе эти оценки занижены из-за пренебрежения потерями на образование волн, тем не менее, как мы видим, они отличаются не меньше, чем в десять раз!

Кстати, сотни квадратных метров этого вязкого слоя, текущего от носа к корме, находятся в контакте с морской водой, после чего краска собирается и очищается. Это создает идеальные возможности для химического извлечения ценных веществ из морской воды. Если ввести в состав краски подходящие реагенты, то в процессе обтекания судна она сможет собирать магний и бром, кобальт и ртуть (запасы которых истощаются), а возможно, и золото. Все эти вещества могут быть легко выделены затем в процессе фильтрации и регенерации краски. Концентрация редких элементов в морской воде невелика, но предоставляющаяся возможность обрабатывать тысячи тонн воды без особых затрат может оказаться экономически выгодной.

Этика мясоедения

Скотоводство — очень неэффективный способ получения животного белка. Даже самое «выгодное» животное потребляет не менее 3 кг кормов на 1 кг привеса, а после убоя значительная часть туши идет в отходы, в лучшем случае — на удобрение. Дело можно было бы поправить, устроив фермы по разведению стервятников, которые питались бы отходами с бойни и тем самым повышали эффективность скотоводства. Но Дедалу не по душе мысль о таком надругательстве над благородными птицами — он предлагает совершенно новый способ получения мяса. Известно, что многие ящерицы обладают способностью отбрасывать хвост, спасаясь от преследования, но в скором времени хвост отрастает вновь. Дедал полагает, что путем селекционного отбора можно выработать подобный рефлекс у более крупных родственников ящериц — крокодилов и игуан; те и другие имеют крупный мясистый хвост. Животных можно содержать на больших фермах, где крокодилов, как хищников, будут кормить мясными отбросами, а игуаны станут получать фураж. Время от времени каждое животное будет отбрасывать свой хвост; таким образом, за время своей жизни оно сможет произвести гораздо больше мяса, чем весит само, причем удастся обойтись без убоя. Крокодиловая кожа для дамских сумочек тоже будет производиться этим экологически безупречным способом. Более того, разводимые на фермах животные избавятся от угрозы бездумного хищнического уничтожения и будут спасены от вымирания. Общество защиты животных может пропагандировать новый продукт под девизом «Мясо счастливых крокодилов».

Такой способ получения мяса, не наносящий никакого ущерба животному, можно развить и дальше. Лабораторные методы разведения клеточных культур позволяют поддерживать жизнедеятельность клеточных масс и даже отдельных органов в питательной среде, насыщенной кислородом. Дедал задумался над тем, какой наиболее крупный орган не включает костей и в то же время полностью съедобен; по всей вероятности, таким органом является хобот слона. Жизнедеятельность ампутированного хобота можно поддерживать при помощи специально подобранной питательной среды, циркулирующей в нем либо по естественным протокам, либо при помощи аппарата сердце — легкие. Известно, что рост мягких тканей можно стимулировать внешним раздражителем; соответственно, поддерживая хобот в постоянном натяжении при помощи системы блоков, можно заставить его расти до бесконечности. Таким образом, удастся получить непрерывный прирост вкусного и питательного слоновьего хобота без необходимости содержания и жестокого убоя слонов. На завершающем этапе процесса Дедал предполагает установить автомат, заворачивающий в тесто непрерывно нарастающий конец слоновьего хобота и пропускающий его через печь непрерывного действия, — так мы получим бесконечный «слоновий пирог»[9].