Запрет на заблуждения

Будущим изобретателям вечного двигателя

В сказочных сюжетах немало бессмысленных на первый взгляд запретов, играющих немаловажную роль в судьбах героев. Нарушив такой запрет: открыв недозволенную дверь, выпив из строго-настрого заказанного источника, вкусив от запретного плода, — герой или героиня моментально лишаются с трудом достигнутой цели и оказываются в бедственном положении. Ученые и изобретатели уподобляются сказочным героям. Стоит им на минуту позабыть об установленных наукой запретах, как обесцениваются их любые титанические усилия. Но научные запреты не прихоть и не выдумка отдельных лиц, а олицетворение законов природы. Они не только ограничивают деятельность ученого, устанавливая пределы возможного и доступного, но и в немалой степени помогают его творческой мысли.

Запрет на вечный двигатель неоднократно использовался для вывода других научных запретов. В 1824 году молодой французский ученый Сади Карно применяет его к тепловым явлениям. Так родилось новое научное табу: невозможно построить тепловую машину, совершающую механическую работу только за счет «охлаждения «теплового резервуара».

Это было нечто новое для изобретателей «движущихся машин». Ведь запрещенную машину не назовешь вечным двигателем. Производимая ею работа создается не из ничего, а из тепловой энергии, отбираемой у некоторого тела. И все же по своей практической значимости она мало отличается от «перпетуум мобиле». Если использовать в качестве «теплового резервуара» Черное море, то за сто лет непрерывной работы такого двигателя мощностью в миллиард лошадиных сил температура моря понизилась бы всего на один градус. Не будь этого запрета, человечество располагало бы неисчерпаемыми запасами энергии, отбирая тепло у вод морей и океанов. Поэтому немецкий ученый В. Оствальд назвал тепловой двигатель, работающий только за счет охлаждения какого-нибудь тела, вечным двигателем второго рода. У любого реального теплового двигателя должен быть не только «нагреватель», то есть источник тепловой энергии, но и «холодильник». С одной тепловой энергией не совершить полезной работы, как не заставить вращаться ротор гидротурбины резервуаром стоячей воды. Необходим перепад уровней для водяного двигателя и перепад температуры — для теплового.

Открытие Сади Карно прибавило изобретателям хлопот. Приходится следить в оба, чтобы в разрабатываемую конструкцию не прокрался замаскированный вечный двигатель или его новоявленный собрат, еще более неощутимый и неочевидный. Английский ученый, профессор Р.Джонс описывает случай, как два изобретателя из Портсмутских верфей прислали в адмиралтейство проект сверхяркого источника света. Они предлагали фокусировать свет угольной дуги эллипсоидальными зеркалами до тех пор, пока «изображение» не спроектируется обратно на дугу, увеличивая ее яркость. Такими манипуляциями, по их мнению, можно было добиться любой силы света. Изобретение не противоречило закону сохранения энергии, так как добавочная яркость достигалась за счет энергии световых лучей. Но неопровержимыми логическими рассуждениями этот сверхяркий светильник можно свести к вечному двигателю второго рода. Получив официальное уведомление о том, что в их проекте нарушается закон термодинамики, несведущие изобретатели затеяли тяжбу, уверяя всех, что и не думали нарушать законов «ее величества».

Пренебрежение основными запретами науки неизбежно оборачивается против самих нарушителей. Зато в руках знающих ученых запреты на оба типа вечных двигателей обрели внушительную силу. На их фундаменте воздвигнута целая наука - термодинамика, по выражению Эйнштейна, «являющаяся не чем иным, как систематическим ответом на вопрос: какими должны быть законы природы, чтобы вечный двигатель оказался невозможным». И в современных областях науки изгнание вечного двигателя оказывает неоценимую помощь, хотя привычный «перпетуум мобиле» принимает здесь самый неожиданный облик.

В 1911 году Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома, в которой электроны вращаются вокруг ядра по орбитам, подобно планетам в солнечной системе. Но по законам классической науки такой электрон должен непрерывно терять энергию, излучая электромагнитные волны. Ведь это не что иное, как сверхмикроскопический электрический контур, излучающая антенна. Оставалось неясным, какие причины удерживают электрон на орбите. Растеряв всю энергию, он неминуемо должен упасть на ядро, словно спутник, затормозившийся в атмосфере планеты и рухнувший на ее поверхность. Быть может, в непредставимо малом пространстве атома скрываются неисчерпаемые запасы энергии? Ученым и в голову не пришло мириться с вечным двигателем атомарных масштабов.

Не зная еще, в чем дело, но ни минуты не сомневаясь в законе сохранения энергии, Н. Бор выдвинул знаменитые постулаты, запрещающие атомным электронам непрерывно излучать энергию. Только порциями, квантами. Эти непривычные представления противоречили всему, что было известно в науке к тому времени. Зато они отлично уживались с запретом на вечный двигатель. Благодаря смелой гипотезе атомы обрели желанную устойчивость в глазах придирчивых теоретиков. Гипотеза дала так много предсказаний и объяснений, что, по мнению французского физика де Бройля, «ее можно считать ключом к атомному миру». Впоследствии квантовая механика подвела надежный фундамент под эти необъяснимые здравым смыслом предположения.

Но прошло немного времени, и навязчивый призрак вечного двигателя снова начал искушать ученых ядом сомнения. Исследуя бета-распад атомных ядер, они обнаружили «утечку» энергии. Энергия исходного распадающегося ядра превышала суммарную энергию вновь образовавшегося ядра и вылетевшего электрона. Потерпев неудачу в атомарных масштабах, вечный двигатель перекочевал в сотни тысяч раз меньшее атомное ядро. К тому же это был вечный двигатель наоборот: энергия в нем не создавалась из ничего, а бесследно исчезала. Любые попытки свести концы с концами и избавиться от дефицита энергетического баланса терпели одну неудачу за другой. Положение складывалось на редкость критическое. Даже Н. Бор усомнился в непререкаемости закона сохранения энергии. В 1930 году он выдвинул гипотезу о том, что энергия не сохраняется при одиночных актах бета-распада. Только статистически, для большой совокупности таких распадов в целом выполняется закон сохранения энергии. Это был одно из самых драматических мгновений. В стройном здании науки открылась лазейка для вечного двигателя, низведенного, правда, до размеров атомного ядра.

Против предположения Н.Бора выступили многие физики

Слишком велико было доверие к освященному многовековым опытом запрету. Действительно, через три года тщательные опыты показали несостоятельность гипотезы. Но это еще не решало всей проблемы. Нужно было дать вразумительное истолкование наблюдаемой утечке энергии. Тогда швейцарский ученый В. Паули предположил, что в процессе распада, помимо ядра и электрона, образуется еще нечто третье, остающееся необнаруженным и уносящее недостающую долю энергии. Уж лучше неизвестная частица-невидимка, чем вечный двигатель, втиснутый в атомное ядро! Так родилась в борьбе за закон сохранения энергии гипотеза о нейтрино — мельчайшей и неуловимой элементарной частице. Это было смелое предположение. Лишь двадцать лет спустя нейтрино удалось зарегистрировать прямыми физическими опытами.

Закон сохранения энергии был непосредственно промерен с помощью чувствительнейшего метода открытого в 1958 году эффекта Мессбауэра. Несотворимость и неуничтожимость энергии подтвердились с небывалой точностью. Но и без этого в наши дни не так уж часто встретишь серьезного изобретателя, посягающего на закон сохранения энергии. Зато немало попадается проектов, хотя и не противоречащих запретам на вечные двигатели всех мастей, тем не менее столь же принципиально невыполнимых. Изобретатели тщетно пытаются обойти еще один запрет науки.

Знаменитый голландский ученый XVII века X. Гюйгенс, использовав уже не раз обыгранный принцип невозможности вечного двигателя, пришел к выводу, что любая система из твердых тел не может поднять свой центр тяжести только за счет сил веса. Позднее механики пришли к еще более важному и менее очевидному утверждению: невозможно сдвинуть центр масс (или, что то же самое, центр тяжести) системы тел только силами взаимодействия между ними. За эту невозможность артиллеристы расплачиваются отдачей орудий. При выстреле снаряд выталкивают из орудийного ствола пороховые газы. Но, как бы ни взаимодействовали между собой орудие, пороховой заряд и снаряд, общий центр масс их не должен сдвинуться с места. И вот тяжелое орудие откатывается назад, компенсируя то смещение центра масс, которое вызвано улетевшим снарядом.

Этот же запрет помогает артиллеристам в другом отношении. Если, не долетев до цели, снаряд разрывается в полете россыпью мельчайших осколков, его собственный центр масс как ни в чем не бывало продолжает «очерчивать» начатую кривую. Никакая разрушительная сила взрывчатой начинки не в силах свернуть упрямую точку с выбранного пути. Ведь это всего лишь силы взаимодействия между отдельными частями одного и того же тела. Мысленно прослеживая движение центра масс уже несуществующего снаряда, артиллеристы рассчитывают разлет осколков и площадь поражения.

Находятся изобретатели, которые немыслимыми ухищрениями надеются все же сотворить запрещенное природой чудо.

По их мысли, стоит лишь привести во вращение специальные маховики, установленные внутри спутника, и он беспрепятственно перемещается с одной орбиты на другую. К сожалению, эти проекты смело можно причислить к вечным двигателям, если дать этому термину более широкое толкование. Запрет на подобные двигатели — это запрет на заблуждения, на бессмысленность и тщету усилий.



Оставьте свой комментарий

Навигатор по сайту
Яндекс.Метрика Подпишись на новости с сайта
Работа в сети
Работа в интернете
Платежные системы
Социальные сети
Приколы интернета
Социальные сети
Электронная почта
Поисковые ресурсы
Уроки начинающему
Связь
Казахтелеком
Мобильная связь
Новости связи
Провайдеры и хостинг
Монополия Мегалайн
Интернет от Билайн
Скорость интернета
Хостинг для сайтов
Компьютеры
Защита компьютера
Компьютерные новинки
Современные флешки
Беспроводной wi-fi
Диски DVD
Энергия
Экономим энергию
Аккумуляторы и батарейки
Бытовая техника
Новинки техники
Роботы в быту
Выбираем телевизор
Обсуждаем утюги
Стиральная машина
Все о фотоаппарате
Встречаем холодильник
Видеонаблюдение
GPS навигация
Программы
Полезные программы
Программы microsoft
Скрипт php для сайтов
Высокие технологии
Информационные технологии
Нанотехнологии
Высокие технологии
Познавательно
Государство и общество
Обсуждаем чиновников
Частное мнение
Налоги и платежи
Правила дорожного движения
Авторские права
Разное
Инструмент для ремонта
Советы по ремонту