|
— Исаак Ньютон не прав! Действие и противодействие
не одновременны. Вполне возможно двигаться за счет одних лишь внутренних
сил, не отталкиваясь отдругих тел, не используя реактивную тягу.
Машина Дина сулит переворот в космонавтике!
— Машина Дина — такой же миф, как и статуя Беллерофонта,
якобы висевшая в воздухе без опоры. У нее нет будущего. Это обычный,
к тому же неоправданно сложный лентопротяжный механизм.
— Но ходят слухи, будто зарубежом работы над
новыми вариантами машины Дина засекретили и возлагают на них большие надежды?
— Законы механики незыблемы. Все покушения на
них потерпели крах. Что касается теории относительности и квантовой механики,
то эти новые области науки лишь установили пределы
применимости ньютоновской физики, а не опровергли ее.
-— Разве классическая механика настолько закостенела в
своем развитии, что в ней и открывать больше нечего?
—' Тем не менее нет ничего наивнее попыток опровергнуть
Ньютона теоретизированием вокруг машины Дина...
А нельзя ли использовать машину Дина в иных целях? Так ли
уж бесперспективны подобные аппараты? И во всем ли безупречны выводы Ньютона?
«Однажды, спасаясь от турок, попробовал я перепрыгнуть
болото верхом на коне. Но конь не допрыгнул до берега, и мы с разбегу
шлепнулись в жидкую грязь. Вот уже все туловище моего коня скрылось в зловонной
грязи, вот уже и моя голова стала погружаться в болото, и оттуда торчит лишь
косичка моего парика. Что было делать? Схватив себя за эту косичку, я изо
всех сил дернул вверх и без большого труда вытащил из болота и се-" бя и
своего коня, которого крепко держал обеими ногами, как щипцами. Да, я
приподнял на воздух и себя и своего коня и, если вы думаете,
что это легко, попробуйте проделать это сами...»
Ба, да никак это россказни барона Мюнхгаузена! Они самые.
Приведенную цитату предпослал журнал «Техника — молодежи» статье «Прав или не
прав Исаак Ньютон?». Выступление журнала закрыло дискуссию вокруг пресловутой
машины Дина. То был последний, девятый вал эмоционально-интеллектуальной
бури, разыгравшейся на страницах научно-популярной прессы. Казалось бы, он
разнес в щепки новый, снаряженный отнюдь не библейским капитаном ковчег, на
котором пытались выплыть в науку закамуф-чированные идеи вечного двигателя.
Вроде бы брожение умов улеглось. Вроде бы и толковать больше не о чем. Зачем
же гальванизировать труп?
И все же сенсация, связанная с машиной Дина, стоит того,
чтобы к ней вернуться. Нет, не для того, чтобы любым путем сызнова
эпатировать публику. Слишком уж сильным было это беспрецедентное по масштабам
искушение, чтобы о нем можно было легко забыть. Оно всполошило не только
любителей острого чтива, но даже ученых, а особенно неугомонное
изобретательское племя. Воистину неугомонное: взбудораженное многошумными
спорами вокруг американского «патента № 2886976», оно не утихомирилось по сей
день, хотя все точки над «i» уже расставлены, установлена подлинная ценность
всех покушений на незыблемость фундаментальных законов механики, авторам всех
теоретических «новаций» воздано по заслугам. Куда там! Эхо сенсации до сих
пор бродит изобретательскими тенями по издательским коридорам. На
редакционном столе нет-нет да появляется какой-нибудь «абсолютно неуязвимый»
проект безреактивного летательного аппарата «нового типа», то бишь
усовершенствованной машины Дина. Читал ли изобретатель материалы дискуссии? А
как же! Согласен с критикой несостоятельных претензий Дина и его
сподвижников? Вполне. Тогда чего же тратить впустую время, энергию, наконец,
деньги? Видите ли, патент Дина подсовывает конструкцию заведомо негодную («с
целью дезинформации»), а насто-ящая-де машина «летает, только засекречена».
Распространению легенд вокруг имени Нормана Дина в немалой
степени содействовала популярная пресса.
Интересно и поучительно было бы посмотреть, как
зарождалась сенсация, как перетекала информация из страны в страну, кто
впервые наполнил ветром доверчивости яркие паруса спекуляции, не правда ли?
Иногда шахматные композиторы, предлагают хитроумные
задачи, которые можно решить лишь в случае, если догадаешься, вернее,
однозначно определишь, какие ходы предшествовали острой ситуации,
сложившейся на доске. Такой прием называется ретроградным анализом. Давайте и
мы проделаем своего рода ретроградный анализ. Итак, направимся по следам
сенсации, только вспять — от эндшпиля к дебюту.
Финал мы уже знаем — мат приверженцам ниспровергателя
закона Ньютона.
Матовая ситуация сразу же создалась после выступления в
газете «Известия» академика Б. Константинова со статьей «Кто прав — барон или
Ньютон?», хотя первый грозный шах был объявлен еще до этого доктором
физико-математических наук профессором Г. Джанелидзе в ленинградской газете
«Смена».
Любопытно, что за три недели до того, как академик
Константинов торпедировал аппарат Дина, генеральный конструктор О. А. Антонов
писал в тех же «Известиях»: «Техника полна неожиданностей. Я с большим
интересом познакомился с новой теорией Дина. Законы механики, открытые
Ньютоном в области земных скоростей, до недавнего времени считались
незыблемыми. А вот Дин утверждает, что для быстрого изменения ускорения любого
тела необходима дополнительная сила. По этой теории, человек, оказывается,
может сам себя поднять за волосы.
Я пока не уверен в достоверности теории Дина. Ее нужно еще
тщательно проверить. Но если эта теория подтвердится, то откроются совершенно
новые перспективы развития авиации. Главной подъемной силой будет тогда не
воздух, который отбрасывают вниз крылья самолета, а использование инерции.
Летательный аппарат, созданный на основе теории Дина, можно представить как
замкнутый сосуд, который будет не лететь, а плыть в воздухе, двигаться за
счет резких толчков внутри самой- системы: вверх — интенсивных, вниз —
мягких. Но это пока фантазия, которая должна пройти большой жизненный путь,
чтобы стать реальностью».
Итак, в бой вступили авторитеты.
Но, может, всемирное столпотворение вокруг нового
«летательного аппарата» не плод наивного, искреннего заблуждения малосведущих
в науке популяризаторов, а результат коварного замысла заокеанских опекунов
Дина, заранее убежденных в бесперспективности изобретения и злокозненно
забросивших i удочку-блеф на Европейский континент? Как бы то ни было,
советские ученые вовремя разобрались в существе импортной сенсации. Ка-„ ковы
же пружины, на которых так высоко подпрыгнул аппарат Дина? Могли ли его
действительно засекретить? Сможет ли машина Дина когда-нибудь подняться в
космос? И Дин ли первый построил то, что он назвал «летательным
аппаратом»? В каком направлении следует усовершенствовать это изобретения?
Наконец, существует ли «теория Дина»?
Итак, продолжим наш ретроградный анализ.
Первое краткое сообщение о двигателе Дина опубликовал у
нас журнал «Знание — сила» в марте 1962 года, честно предварив читателей в
своих сомнениях: «Если окажется, что изобретение Дина — не одна из тех дутых
сенсаций, которые нередко появляются на страницах зарубежных журналов,
человек получит совершенно новый способ передвижения».
Через восемь месяцев более обстоятельную информацию
поместил журнал «Изобретатель и рационализатор». Примерно такую.
Можно ли передвигаться в пространстве за счет одних
только внутренних сил? Третий закон Ньютона (действие равно
противодействию) неумолимо пресекает подобные попытки. Преступить этот
закон удалось, если верить Распэ, лишь барону Мюнхгаузену, вытянувшему себя
за волосы из болота.
Вторым после барона стал Норман Дин. Он предложил аппарат,
способный, по идее автора, летать, отталкиваясь от самого себя.
Каждый школьник знает, что при вращении возникают
центробежные силы. Если центр тяжести совпадает с осью вращения, все
центробежные силы взаимно уравновешены, гасят друг друга. А если нет?
Появляется сила, увлекающая за собой вал, на который насажен эксцентрик. При
3000 оборотов в минуту и экс-ценриситете в полметра центробежная сила
превышает вес вращаемого тела в 4500 раз! Именно эту силу использовал Дин,
соединив несколько эксцентриков в одну систему и заставив их вращаться с
помощью электромотора.
«Аппарат, — сообщали инженеры В. Кардашев и Л. Степанян, —
как показали опыты, имеет постоянную подъемную силу. В зависимости от ее
величины аппарат будет висеть в воздухе или устремится вверх. Его можно
заставить двигаться и в горизонтальном направлении. Не нарушается ли при этом
закон сохранения энергии? Как будто бы нет. Ведь энергию для подъема аппарату
дает двигатель, вращающий эксцентрики».
Далее следует перевод из французского ежемесячника «Сьянс
э ви», прочно зарекомендовавшего себя как легкомысленное, пад
кое до сенсаций издание. А «Знание — сила» ссылается так
же на французский вариант американского журнала «Попюлар
меканикс». Там в отличие от «Сьянс э ви» напечатан не компиля
тивный материал, полученный из вторых-третьих рук, а
репортаж
очевидца, посетившего Дина в его домашней лаборатории. Тем
не менее внимательное ознакомление с текстом тотчас убеждает,
что автор репортажа — человек совершенно некомпетентный, сле
по повторяющий, слово в слово все, что ему говорил изобре
татель. .
Наконец, сам журнал «Сьянс э ви» называет американский
первоисточник — «Аналог». Мне удалось раздобыть нужные номера этого ежемесячника.
Его полное наименование такое: «Аналог: эстаундинг сайенс фэкт энд фикшн» («Сходное:
удивительный научный факт и выдумка»). Здесь печатаются главным образом
фантастические рассказы, перемежаемые научно-популярными статьями. Именно
этот журнал послужил трамплином одной из самых сногсшибательных сенсаций
второй половины XX века. Статья, о Нормане Дине, обстоятельная, объемом
примерно в 40 машинописных страниц, написана самим шефом журнала Джоном
У. Кемпбеллом-младшим. Она заслуживает того, чтобы ее
процитировать. Итак, слово главному редактору журнала «Аналог» господину У. Кемпбеллу.
«Может показаться, — пишет Кемпбелл, — будто создание
космического двигателя чисто техническая проблема. Отнюдь нет! Это жестокая
драма чувств, столкновение характеров, политическая игра и лишь потом уже —
техническое творчество, причем инженерная сторона дела, как правило,
наиболее проста.
То, что мы называем Наукой, — это прежде всего люди, «че-ловеки»,
которым, естественно, «ничто человеческое не чуждо».
Давайте обратимся к фактам.
Я верю: изобретен, испытан и запатентован совершенно не
вый тип космического двигателя; и это подлинное открытие. Одновременно это и
колоссальное нарушение национальной безопасности: непростительным промахом
было выпустить его из рук, опубликовав во всех деталях схемы и принцип
действия аппарата.' Но все позади, жалеть поздно, и сейчас это уже не секрет.
Дело было так.
Летом 1956 года — за год до запуска Советами первого в
мире спутника — Норман Л. Дин из Вашингтона обратился в патентное бюро с
заявкой на аппарат для преобразования вращательного движения в одностороннее
поступательное. Ему отказали. Он пытался заинтересовать различные
государственные организации. Безуспешно. В мае 1959 года патент, наконец, был
получен. Теперь он доступен для обозрения всем желающим за 25 центов. А за 50
центов, не более, любой правительственный чиновник мог в минуту доехать на
такси от своего учреждения до дома, где жил сам изобретатель, и познакомиться
с моделью аппарата в действии. Ни один из них не сподобился на такой подвиг.
Я приехал взглянуть на детище Дина из Нью-Йорка.
Прошу взять на заметку и в дальнейшем не упускать из виду
следующее:
1. Предыдущие утверждения о роли чувств
в сфере разума, человеческих отношений в научной деятельности
сохраняют силу независимо от того, является машина Дина космическим
двигателем или нет.
2. Нежелание чиновников от науки проверить
машину Дина в работе остается жестоким следствием нашей официальной научной
политики независимо от того, действует аппарат или нет.
Конечно, уверенность в том, что Норман Дин сделал
выдающееся открытие, — мое личное убеждение, основанное на наблюдениях. Но то
обстоятельство, что ни одна государственная организация не заинтересовалась
изобретением, даже после того как патент был опубликован, — это уже не
субъективное впечатление, а непреложный факт.
Еще Галилей боролся за право публичной демонстрации своих
открытий, за их независимость от каких бы то ни было авторитетов и теорий,
довлеющих императивно и безоговорочно над наукой. Ученые правительственной
организации по космическим исследованиям (НАСА) не соизволили взглянуть на
аппарат. Не захотело этого сделать ни военно-морское ведомство, ни сенатская
комиссия по космосу. Действительно, а кто такой, собственно, Норман Л. Дин?
Ах, просто мистер? Не доктор? Даже не бакалавр? Полноте: такие не способны к
научному образу мышления. Изучать его идеи? Нет уж, увольте.
Тем не менее факт остается фактом: Норман Дин, простой
эксперт по закладу недвижимостей, доказал, на что он способен.
Спору нет, в области конструирования механических систем,
как и в области их теоретического обоснования, он любитель, дилетант.
Настолько любитель и дилетант, что в отличие от профессионалов не побоялся
бросить вызов фундаментальнейшим законам физики.
Его установка, как, впрочем, и подобает быть опытным
образцам самодельных приборов, не отличается ни высоким кпд, ни легкостью, ни
компактностью, ни тем более изяществом исполнения. Она даже не поднимает
самое себя. Однако Дин располагает фотографиями, на которых действующая
модель его аппарата запечатлена висящей в воздухе. К сожалению, эти первые
варианты сломались во время испытаний.
Образование и опыт дала Дину предпринимательская деятельность;
обладая приземленной интуицией, он не претендует только на небесные судьбы
для своего детища. Прибор способен принести пользу и на земле, скажем, в
качестве подъемника где-нибудь в тяжелой промышленности.
Инженерные испытания, проведенные Дином, показали:
аппарат, оборудованный 150-сильным роторным двигателем, способен, развить
тягу 2400 килограммов, если, конечно, пренебречь потерями на трение (а их
легко свести до минимума, стоит лишь усовершенствовать конструкцию). На моем
автомобиле стоит мотор мощностью в 400 лошадиных сил; вся машина весит 2320
килограммов. Допустим, что половина мощности двигателя тратится на
преодоление трения. Это значит, что, будучи оборудован аппаратом Дина,
автомобиль с места в карьер взял бы скорость больше 100 километров в час и
понесся с ускорением свободного падения. Максимальное ускорение, которое
способны раз'вить при старте на сухой бетонной автостраде автомобили с
резиновыми шинами, в пять раз меньше.
Простейший способ продемонстрировать эффект Дина — это
показать, что аппарат, установленный на обычные банные весы, сразу
же после запуска начинает терять в весе. Разумеется, о точности измерений
говорить не приходится, однако она и ни к чему, чтобы обнаружить подъемную
силу аппарата.
Не сказать, чтобы я очень ясно понимал теорию аппарата
Дина; у меня такое впечатление, что и сам автор в ней, что называется, «ни
бум-бум». А разве древние строители отдавали себе отчет, какие
физико-химические процессы протекают при «схватывании» извести? Не
разобралась в этом досконально и сегодняшняя наука! Нет, Дин вовсе не обязан
вникать в теоретические тонкости. Он создал машину. Машина работает.
Чего ж еще?
Прибыв в Вашингтон и тщательно ознакомившись с конструкцией
.Дина, я тоже принялся обивать пороги различных инстанций. Там. не очень
лестно отзывались о мистере Дине и его стараниях привлечь внимание к своему
изобретению. Однако из разговоров в сенатской комиссии по космосу я уловил,
что идея Дина обсуждалась специалистами НАСА и на изобретателя давно заведено
досье. Представитель этой организации составил отчет, в котором черным по
белому значилось, будто расчеты Дина беспомощны и неверны; иными словами,
предложение было отвергнуто на осиовании чисто теоретических соображений. На
том же самом основании, по которому отцы церкви отрицали астрономические
открытия Галилея, наотрез отказавшись от предложения воочию убедиться в
правоте ученого, взглянув в телескоп...
В ведомстве военно-морских исследований меня «отфутболили»
в национальный совет изобретателей. Эта государственная организация
учреждена, дабы опускать шлагбаумы или, при лучшем исходе, переводить стрелку
на изобретательских путях-дорогах, справляя особо упорных в другие инстанции.
Она блистательно выполняет свою миссию психологического тормоза, обладая
уникальным сочетанием свойств теплой смолы: достаточной мягкостью, чтобы
избежать поломок, но и вполне надежной вязкостью, чтобы препятствовать
быстрому продвижению. В такой смоле застряли бы мамонты и саблезубые тигры.
Зайдите туда, вы встретите там безмятежный мир и покой, никогда и ничем не
нарушаемые и по сей день.
Тогда я снова решил побеспокоить военно-морское ведомство.
Там мне дали понять, что прежде, чем браться за изобретательство, абсолютно
необходимо разобраться во всем теоретически. Тесно познакомившись с
деятельностью специального отдела при военно-морском ведомстве, занимающегося
усовершенствованием изобретений, я обнаружил, что в разработке этой
философской доктрины там добились большего, успеха, чем в усовершенствовании
изобретений. Если прибор или принцип не удается полностью объяснить в
общепринятых понятиях, ему отказывают в праве на существование.
(Замечу: собака не в состоянии объяснить процесс пищеварения в терминах
биохимии и физиологии, однако это ей ничуть не мешает успешно переваривать
пищу.) Представитель военно-морского ведомства, к которому я обратился,
известил меня письмом, где вежливо, но твердо заявил, что машина Дина
теоретически невозможна. Смею заверить, что такая позиция не способствует
устранению предубежденности против деяний изобретательского люда. Полагаю,
каждому студенту полезно изучить труды Галилея, которые вежливо, но твердо
правились отцами церкви в соответствии с господствовавшими тогда
теоретическими воззрениями. А также замечания Ньютона и Гука по поводу
компетентности их оппонентов...
Повторяю, ни единый эксперт из НАСА, военно-морского
ведомства или сенатской комиссии по космосу в глаза не видел то, что
отклонял вежливо, но твердо. Как мне объяснили, «по причине чрезвычайной
занятости». Таким образом, ни одно официальное учреждение не знает толком,
работает или нет машина Дина.
Вашингтон — очаровательное царство многомудрой
осмотрительности; здесь действуют по принципу «лишь бы чего не вышло».
Животное, как известно, сообразуется с двумя принципами: «избежать
неприятности» и «получить удовольствие». Так, лев нападает на бегемота, чтобы
не просто утолить голод, но насладиться победой, ибо риск огромен: гиппопотам
— могучий и опасный зверь. Иначе поступают в Вашингтоне: бюрократ, который
чурается всего, что хоть на йоту выходит за рамки директив, легко избегает
неприятностей — но' и только! Изобретательский жар ему неприятен: слизняк
боится обжечься. Вы можете распалить его воображение лишь перспективой
уклонения от обязанностей, предписанных инструкциями.
Поэтому не имеет ровно никакого значения, прав Дин или
ошибается. Не подлежит сомнению, что любой, кому доведется стать автором
подлинно революционной идеи в области космонавтики, очутится в положении
Дина...
— Если они по-прежнему будут упорствовать в своем
нежелании заняться моим изобретением, — говорит Дин, — я построю сам
летающую машину и поднимусь над Вашингтоном...
Вероятность, что НАСА или военно-морское ведомство
добровольно примутся за испытания и изучение аппарата Дина, ничтожно мала.
Каждому ортодоксу внутренне присуще свойство замораживать все выдающееся на
том уровне, которого достиг он сам. Что ж, динозавры способны сколько угодно
заниматься вариациями на темы пресмыкающихся. Но им не дано, даже в порыве
вдохновения, вообразить хоть на миг облик млекопитающих...»
Так Дину и его детищу единым махом было создано громкое
паблисити. О нем заговорила большая пресса всего мира.
Сдается, что горькие упреки Кемпбелла по адресу
бюрократических порядков в американской науке не только справедливы, но и
вполне искренни. В самом деле: инженер ли, ученый, если он не
истукан-канцелярист, из одного любопытства не усидит — отправится на свидание
с новинкой, тем более с таким чудом техники, каким казалось Кемпбеллу его
электромеханическое «протеже». (К слову сказать, на обложке «Аналога» со
статьей Кемпбелла изображен, разумеется на фоне марсианских каналов,
фантастический межпланетный корабль. При ближайшем рассмотрении этот
громоздкий экипаж оказывается американской атомной подводной лодкой,
оборудованной двигателем Дина. Такую комбинацию автор считал
идеальным конструктивным воплощением диновских прожектов и, видимо, не
менее идеальной приманкой для военно-морского министерства, а заодно
сенатской комиссии по космосу.)
Еели верить сообщению журнала «Сьянс э ви», патетическая
диатриба Кемпбелла возымела действие: «Машиной заинтересовались семь крупных
фирм. Инженер Карл Изаксон, представитель массачусетской компании Уэллесли Инджиниэринг,
попытался сконструировать новую модель машины Дина и заметил, что приведенный
в действие аппарат взлететь не взлетел, но заметно терял в весе. Мы
обратились с просьбой предоставить нам копию патента. Однако американский Патент
оффис отказался выдать нам новую копию. Мистер Дин, в свою очередь, уклонился
от ответа на вопросы нашего корреспондента в США: изобретение стало
секретным».
Вот те на! Неужто нашлись просгаки, уверовавшие в
многообещающие посулы хедатаев Дина? А может, прав Кемпбелл? Вдруг машине
Дина и впрямь суждено когда-нибудь подняться в космос? А может...
В черном небе — яркие немигающие звезды. И среди них,
огромный, весь в голубом сиянии шар. Это Земля. А под ногами — пыльная,
изрытая оспинами почва. Море Дождей... Вокруг пугающе мертвая, холодная
тишина. И вдруг — легкое ритмичное сотрясение грунта. Откуда ни возьмись,
из-за гребня кратера появляется странное подобие существа с ярко горящим
глазом. Безногое, бесколесное, как же оно двигается? Вот если бы его тело
извивалось, подобно змее, — так нет же! Но посмотрите, как ловко ползет оно
по неровному грунту, перетекая через рытвины и ухабы, огибая, а если надо, то
и пробивая мощным клювом-долотом препятствия, встающие стеной на пути. Что
это? Существо опрокинулось на бок! Как, даже на спину? И все-таки двигается!
Ползет как ни в чем не бывало, метр за метром оставляя позади себя лунное
бездорожье...
Это не совсем мистификация. Такой полоз-самоход
действительно пригодился бы десантникам, высадившимся на Луне. Негостеприимный
спутник нашей планеты не встретит космонавтов ни сверкающими лентами
автострад, ни укатанными трактами. Привыкшие к земным скоростям, колесные и
гусеничные танкетки будут на малейших горбинах подпрыгивать так высоко, что,
чего доброго, порастрясут всех своих пассажиров. Ведь на Луне любой груз
весит в шесть раз меньше! Недаром сейчас конструкторы поговаривают о шагающих
транспортных средствах. Передвигаться по Луне на рысях, по-видимому, сподручнее.
Перебирая ногами, словно паук, осторожно ступая лишь там, где нет ни бугров,
ни воронок, ни трещин, космический иноходец обеспечит седокам больший
комфорт. А если он перевернется? А если нога попадет в расщелину скалы? А
если... Впрочем, если бы даже не было этих «если»; не лучше ли, не проще ли
построить упомянутый выше «полоз»?
Никаких выступающих движителей: ни колес, ни гусениц, ни
ног. Двигатель спрятан внутри. Причем это не ракетная установка, так что баки
с топливом и окислителем не нужны. Двигатель питается от электрических
батарей, заряжаемых солнцем. Только вот какой выбрать двигатель? Уж не машину
ли Дина?
Судите сами.
В 1959 году, когда у нас о Дине ни кто еще ведать не
ведал, в Новокузнецком металлургическом институте додумались до замечательной
штуки. Представьте себе небольшой, с чемодан, наглухо закрытый со всех сторон
ящик.
Без колес, без ног, без других ходовых органов. Но вот
раздается радиокоманда — и ящик устремляется вперед. Не так чтобы быстро,
зато уверенно; на буксире он тянет за собой детский велосипед, на котором
восседает дюжий молодец, этак с боксера полутяжелого веса. Сам ящик, весящий
25 килограммов, развивает силу тяги 13 килограммов при скорости около
полутора метров в секунду.
«Чудо-ящик» построен на общественных началах группой
сотрудников и учащихся института: старшим преподавателем В. Три-шункиным,
лаборантами Т. Антипиным и И. Бедаревым, студентами В. Ларионовым, А. Бетхольдом,
А. Пономаревым и Ю. Шупиловым. Работой руководил доцент Н. Филатов. Он и
рассказал о ней недавно в журнале «Наука и жизнь».
Необычный тягач ведет себя в полном соответствии со всеми
принципами механики. Внутри кожуха запрятана тележка. Ее колеса бегают
вперед-назад по рельсам, прикрепленным к днищу кожуха. На платформе
установлен электромотор, а по соседству — питающийся от него вибратор. Толчки
вибратора то придавливают тележку вместе с кожухом к земле, то подбрасывают
кверху. Когда машина очутится во взвешенном состоянии, кривошипно-шатунный
механизм подвигает кожух вперед. Но как только кожух прижмется к земле и
сцепится с нею силами трения, шатун немедленно заставит тележку выкатиться по
рельсам вперед. Прыгнув вверх на 10 миллиметров, ящик скачет вперед на' 50.
Машина мелкими шажками семенит да семенит вперед, даром что безногая. Высоту
прыжков и длину шагов легко регулировать прямо на ходу.
Вибратор состоит из двух эксцентриков, вращающихся в
противоположные стороны, то есть, по существу, из двух волчков. Понятно, что
машина, подобно едущему двухколесному велосипеду, приобретает гироскопическую
устойчивость, очень важную во время езды по бездорожью. Если днище и крышку
кожуха сделать выпуклыми, то такой обтекаемый ящик будет ползти даже вверх
ногами, накренившись или вовсе опрокинувшись. Можно добиться и того, чтобы
машина, как ванька-встанька, стремилась занять любое определенное положение,
приданное ей на старте. Когда же к носу механического пресмыкающегося
прикрепили пику, новоявленный единорог начал, словно заправский отбойный
молоток, крошить и разрушать препятствия, даже бетонные стенки.
Хотите знать, где пригодится инерционно-шагающий механизм
новокузнецких изобретателей? Пусть лучше ответят сами авторы: «Его можно
использовать для подводных работ, — например, при съемке поперечного профиля
реки. Инерционно-шагающий тягач может перевозить грузы через заболоченные
местности, передвигать машины в обводненных забоях гидрошахт. Весьма
перспективно использование «чудо-ящика» при ремонте металлургических печей
и дымоходов, при очистке пульпопроводов и канализационных труб. Наконец, не
исключено, что в будущем такие тягачи окажутся полезными в качестве
транспортных средств при обследовании, например, Луны».
Думается, что в таком качестве, переделанный в ,
соответствии с новокузнецким патентом, сгодился бы и аппарат Дина, который
покамест только и умеет что подпрыгивать на месте. Тогда ему, может, и
привелось бы побывать в космосе. Только не потому, что сам взлетит, отнюдь:
рожденный ползать летать не может. Такая уж у него планида. Его подняли бы
ракеты —г-в полном соответствии с законами Ньютона, — доставили бы к месту
назначения. А там — почему бы и нет? —■ глядишь, он и окажется
незаменимым транспортером — опять же в рамках известных физических принципов.
И можно поручиться, что если машиной Дина заинтересовались дельцы, то скорее
всего потому, что почуяли в ней, именно такие потенциальные, но надежные
практические возможности.
В журнале «Юный техник» за три месяца до первого сообщения
нашей печати о работах Дина был описан бесколесный прыгающий автомобиль
советского инженера В. Турика. Эксцентриковое устройство у него в принципе то
же, что и в машине Дина. Модель построили и испытали. Она исправно двигалась
по земле, и никто не собирался на ней рваться в облака.
А еще четыре года тому назад появился проект челябинца Бурундукова.
О нем писал журнал «Техника—молодежи». Сердцем устройства были два скользящих
эксцентрика, изменявших расстояние от оси вращения. Каждый груз, перейдя в
верхнее положение, оказывался наиболее удаленным от вала, причем центробежная
сила достигала максимума; в нижнее — наименее удаленным (центробежная сила
принимала наименьшее значение). Автор проекта надеялся, что, как только
скорость вращения турбины станет достаточно высокой, центробежные силы
перекроют вес всего механизма, и устройство воспарит к небесам. Чем не машина
Дина, а?
Инженер Г. Н. Остроумов, который обстоятельно
проанализировал действие эксцентриковых механизмов, еще тогда убедительно
показал, что ни аппарат Бурундукова, ни ему подобные устройства — бывшие,
сущие и грядущие — крыльев не имут.
Список приведенных примеров можно было бы продолжить. Но
разговор затея, отнюдь не для того, чтобы посягнуть на сомнительные лавры Нормана
Дина. Важно извлечь урок из всей истории с «патентом на идею Мюнхгаузена».
Мы не собираемся хулить Дина, хотя его наивность,
граничащая с невежеством, заслуживает самого строгого порицания.
Мы не собираемся хвалить Дина, хотя его увлеченность,
граничащая с одержимостью, заслуживает самого искреннего восхищения.
Однако адвокату Дина кое в чем хотелось бы возразить. Лейтмотивом
выступления Джона У. Кемпбелла-младшего в защиту своего подопечного служит
противопоставление ученого, слепо полагающегося на теоретические догмы и
высокомерно взирающего на «этих малограмотных опровергателей», инженеру, а
иногда даже не имеющему систематического образования изобретателю, дерзко
экспериментирующему вопреки так называемым «очевидным» истинам и
пренебрегающему теоретическим осмысливанием своих поисков. Симпатии автора
явно на стороне последнего, хотя, если говорить начистоту, скверны обе
крайности — как всякие крайности. Однако не будем касаться снобизма ученых —
его уже (заодно с бюрократизмом) с неподражаемым сарказмом заклеймил Кемпбелл.
Поговорим лучше — как бы это выразиться — об отсутствии культуры, что ли, в
работе некоторых изобретателей и авторов дерзких гипотез. Тем более что с
этим пороком, вернее, с этой бедой приходится встречаться довольно не редко —
во всяком случае, в редакционной практике. Опровержения появляются раз в
полвека. Опровергатели появляются раз в полгода...
Вот доподлинная цитата из Кемпбелла: «Дин не обязан
понимать свое изобретение, если он может заставить его работать». И далее
совсем уж афористически: «Вещь вовсе не обязана поддаваться уразумению, чтобы
быть полезной».
Золотые слова! Не надо ворошить историю техники, чтобы
раскапывать подтверждения этому самоочевидному тезису. Сколько изобретений и
открытий получило теоретическое обоснование многие годы, а то И столетия
спустя! Но сумел ли Дин дотянуть свое детище до уровня изобретения, тем
более полезного?
Нет, если говорить о мифическом безреактивном летательном
аппарате, из-за которого загорелся весь сыр-бор, но который до сих пор никто
не «заставил работать».
Да, если иметь в виду устройство, запатентованное в США
под номером 2 886 976. Это устройство действительно способно добраться до
Луны Или до Марса, если... если предварительно протянуть туда с Земли ленту,
по которой оно перемещается, цепляясь, как кошка за канат. Тогда
позволительно спросить: а что тут понимать? Что не поддается объяснению?
Очевидно, эмоциональное начало возобладало над
рациональным в оценке машины страхового агента Дина журналистом Кемпбеллом, начисто
отвергающим перестраховку. Именно на это рассчитывают порой творцы
скороспелых спекуляций, с тихим упорством маньяка обивающие пороги
редакций — лишь бы «пропечататься». А там хоть трава не расти.
У нас огромно уважение к печатному слову. И
научно-популярная литература старается по мере сил оправдать читательское
доверие. Я не знаю такого журналиста, писателя или редактора, который, не
будучи специалистом, на основании одних только личных впечатлений взял бы на
себя смелость с апломбом отстаивать ту или иную теоретическую концепцию. Для
оценки всякой своеобычной идеи принято привлекать авторитетных консультант
тов. В конце концов журналисту, с точки зрения самой элементарной этики, не
положено быть арбитром в научном споре. Такой порядок кажется настолько
естественным, что его невольно считаешь общепринятым повсюду. Между тем
история с шумихой вокруг машины Дина лишний раз демонстрирует, сколь
легкомысленно доверять сенсационным заявлениям западных научно-популярных
изданий. Но не об этом сейчас наша забота.
Конечно, иногда нужно полагаться в какой-то степени и на
самого автора изобретения или гипотезы. Вот тут-то и начинается закавыка.
Изобретательская гвардия в нашей стране неисчислима. Это люди самых разных
возрастов и'Профессий. Частенько без специального образования. Иногда с
образованием, не имеющим прямого отношения к научно-техническому «хобби».
Большой беды тут нет: если у тебя есть «искра божия», твори, выдумывай,
пробуй! В конце концов изобретательскому дару не научишься ни в школе, ни в
вузе. Однако в изобретательском ремесле, помимо вдохновения, нужна, просто
необходима определенная культура. И ей можно овладеть. Не будем пересказывать
здесь веселую и умную книгу В. Орлова «Трактат о вдохновении», где читатель
сам найдет немало полезных советов; добавлю лишь, что бичом большинства
изобретателей является неумение, а подчас и нежелание самостоятельно работать
с научной и патентной литературой. А ведь научно-техническому творчеству
свойственна глубочайшая преемственность! Кажется, не кто иной, как Эдисон,
брался доказать, что у автора всякого «совершенно нового, небывалого»
изобретения обязательно найдутся предтечи. (Даже Норман Дин ссылается в своей
заявке на три похожих патента: два американских и один итальянский.)
Любопытно, что у нас каждый год более ста тысяч авторских
заявок на изобретения признаются непатентноспособными по про- . стой причине
— повторяют зады! Не будем здесь касаться недостатков в организации
научно-технической информации. Без недостатков не обходится ни одно большое
дело. И все же какие россыпи находок ждут вас в реферативных журналах
Всесоюзного института научно-технической информации! Сколько сокровищ
таят в себе четыре миллиона патентов Московской патентной библиотеки! А
тридцать миллионов книг Ленинской библиотеки? Оказывается, треть из них никто
никогда даже и не востребовал! Неужели из семи миллиардов людей, населявших
нашу планету, во все времена так-таки никому и не приходил в голову вопрос,
взволновавший вас? А может, на него уже и ответ найден? Не лучше ли
отправиться сперва в библиотеку, чем тотчас, ничтоже сумняшеся с гипотезой в
кармане направлять стопы прямехонько в редакцию журнала?
В статье В. Аграновского «Тайны патентной библиотеки»,
опубликованной «Экономической газетой» несколько лет тому назад,
анализируются движущие мотивы изобретательства. Там приводятся такие, с
позволения сказать, объяснения:
Первый изобретатель. Разоружается психика! Мы способны на
творческий полет лишь при условии, если чувствуем себя первооткрывателями.
Какие мы к черту Колумбы, если вокруг столько «рейсовых» попутчиков!
Второй изобретатель. Помню, в ту пору, когда появились
автомобили, я придумал оригинальную конструкцию навесных «дворников». Пришел
в бюро новизны, а мне выкатывают тележку с четырьмя громадными ящиками,
полными патентов! Вот когда я по-настоящему понял, что надо иметь много
мужества, чтобы заниматься изобретательством в мире, где, кажется, все уже
придумано...
Третий изобретатель. Я жажду эффекта. Я решаю
интереснейший ребус. И пусть он кем-то когда-то решен, пусть даже решение
запатентовано — страсть к эффекту пересиливает. Сам могу! Сам дошел! Жаль,
говорите, времени? Плевать я хотел на время, если мне интересно.
Платформа у всех высказываний одна — сугубо личная.
Государственного подхода к делу нет.
В. Аграновский предлагает ввести во всех технических вузах
специальный курс — патентоведение. Думается, школьникам на практических
занятиях тоже было бы полезно научиться не только строгать доски и нарезать
резьбу, но и грамотно работать со специальной литературой. Быть просто
хозяйственником-распорядителем в цехе, чертежником-копиистом в
конструкторском бюро или администратором-столоначальником в управлении — да
разве для этого нужно высшее образование? Инженер — это прежде всего творец,
изобретатель, энтузиаст технического прогресса. А чтобы ему не ломитьйя в
отпертую дверь, не открывать Америку, он должен чувствовать себя среди потока
отечественной и зарубежной информации как рыба в воде. Небезызлишне
напомнить, что американские фирмы считают глубокую предварительную разведку в
море информации выгодной во всех случаях, когда исследования в совершенно
неизведанной области стоят не более ста тысяч долларов. Такую сумму Дин, игнорировавший
специальную литературу и предпочитавший поидк вслепую, ухлопал уже к 1960
году.
Вспомните слова Кемпбелла: «Дин вовсе не обязан вникать в
теоретические тонкости. Он создал машину. Машина работает. Чего ж еще?»
Верно, не обязан. До тех пор, пока он числится скромным
автором не бог весть какого лентопротяжного механизма. Но как только он
объявляет во всеуслышание свой аппарат «летательным», да еще таким, перед
которым якобы пасуют все современные физические ваконы, тут уж, как
говорится, пардон! Прежде чем транжирить десятки тысяч долларов,
настырно соблазнять заинтересованные фирмы, с хлестаковской отвагой давать
интервью, право, не лучше ли сесть и проштудировать хотя бы учебник физики
для колледжа,средней руки?
Пусть читатель не сетует на обилие сентенций. Грустный
редакционный опыт водит пером пишущего эти строки.
Рукопись объемом в 95 страниц. Аккуратно переплетенная. С
красивыми чертежами. За солидностью чувствуется большой труд и усердие
занятого человека. Заголовок: «Гипотезы». В частности, о магнетизме. На
первых же страницах — лаконичные титры тезисов, не оставляющих камня на камне
от здания современной физики. Не поздоровилось ни Ньютону, ни Эйнштейну.
Библиография работ, от которых отталкивался автор? Не тратьте труда
понапрасну на поиски. Вот выдержка из сопроводительного письма Д. из
Алма-Аты, автора рукописи: «Я ничего не читал о земном магнетизме по двум причинам,
а именно: 1) ничего не нашел, кроме брошюры о магнитах; 2) особенно и не
стремился читать, дабы не сбиться с курса своих домыслов».
Таких рукописей изрядную толику перевидали на своем веку
сотрудники любого научно-популярного журнала.
Графомания? Скорей всего людям просто не знаком стиль
подлинно научных исследований. И до слез обидно смотреть, как творческий
задор и талант многих выдумщиков и умельцев транжирится впустую по неумению,
по неграмотности, из-за легко устранимых препон.
Рожденные летать не должны ползать во тьме голой эмпирики!
И помочь им сбросить вериги изобретательского бескультурья — одна из задач
школы, вуза, научно-технического общества, домов технической пропаганды,
наконец, популярной литературы.
Вот уже несколько лет, как в Москве открыт Университет
технического прогресса и экономических знаний. Он создан на общественных
началах. Без оплаты читают лекции, проводят семинары и консультации, делятся
опытом пятьсот специалистов. На кафедре в аудитории вы увидите академиков А.
Берга, В. Каргина, А. Дородницына, Н. Жаворонкова, С. Лебедева, А.
Несмеянова, П. Ребиндера, членов-корреспондентов АН СССР Г. Борескова, Б. Сотскова,
В. Сифорова, многих других ученых и инженеров. Такие университеты могут быть
созданы в любом городе. И кому, как не самим изобретателям, надо бы,
отрешившись от кустарщины, келейности, инертности, стать застрельщиками
интересного, большого и — не будем бояться громких слов — государственного
дела!
Лишь во всеоружии знаний пристало уважающему себя
исследователю поднимать руку на грандиозное научное наследие предков.
А что в науке нет окаменевших, раз и навсегда установленных истин, — кто же в
этом сомневается?
Механика Ньютона, разумеется, также не исключение из общего
правила. Не далее как в начале 1963 года, в разгар диновской эпопеи, была
официально засвидетельствована существенная поправка к закономерностям,
установленным еще Ньютоном.
Что же это за поправка? Неужто теория Дэвиса,
предложившего «четвертый закон механики»?
«Наука — череда последовательных приближений к познанию
реальности, причем количество таких постепенно сокращающихся шагов бесконечно
велико, хотя и имеет предел — абсолютную истину.
Для студента-первокурсника физика — очень ясный предмет:
факты хорошо известны, соотношения выражены четкими
формулировками, не оставляющими места для разнотолков и сомнений. Проходит не
менее трех лет в аспирантуре, пока, наконец, зарождающийся ученый не
прозревает: здание науки, такое стройное и монументальное издали, выглядит
растрескавшимся и оеедающим сооружением, опирающимся на- зыбучие пески
непрестанно меняющейся теории. Нет ничего такого, что было бы известно с
абсолютной достоверностью. Просто одни вещи более вероятны, чем другие.
Теории и законы лишь частично подтверждаются гипотезами, которые сами ждут,
когда им на смену придут более совершенные, но опять-таки частично
подтвержденные гипотезы. Если мы что-либо и знаем точно о любой теории в
современной физике, так это то, что она либо ошибочна, либо по меньшей мере
неполна. Рано или поздно кто-то предложит новую, более обобщенную концепцию,
где прежняя останется на правах частного случая».
Так начинает свою статью доктор Уильям О. Дэвис, полковник
в отставке, бывший сотрудник научно-исследовательской лаборатории в атомном
центре Лос-Аламос, ныне директор по научной части крупной нью-йоркской
корпорации. Бьющий в нос скепсис, скорее даже пессимизм во взглядах на
научный прогресс не помешал автору статьи без тени сомнения, без
самомалейшего вопросительного знака, прямо-таки по-солдатски лихо начертать в
заголовке три коротких слова, которые способны сразить наповал даже
видавшего виды физика: «Четвертый закон движения».
Три грации считались в древнем мире. Родились вы... Все ж
три, а не четыре!
Так подтрунивал Пушкин над претензиями одной из своих
современниц. Но бравому полковнику не до шуток.
Классическая физика знала три закона движения.
Вот как сформулированы они у самого Ньютона в его
«Математических началах натуральной философии».
Первый: всякое тело продолжает удерживаться в своем
состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку
оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние.
Короче — инерция.
Второй закон: всякая сила, действующая на тело, сообщает последнему
ускорение, прямо пропорциональное величине силы и обратно пропорциональное
массе тела.
В школьных учебниках это записывается формулой: сила равна
массе, помноженной на ускорение.
Закон третий: действию всегда есть равное и обратное по направлению
противодействие.
Вот и все. А теперь пусть наука узнает его, Дэвиса,
четвертый! Такого решительного вторжения в ньютонианское миропонимание
история не припомнит со времен создания теории относительности и квантовой
механики. Откроем маленький секрет: статья Дэвиса напечатана в том же журнале
«Аналог», где и статья Кемпбелла, только два года спустя — в августе 1962
года. Но ученый есть ученый, с какой бы трибуны он ни обращался к аудитории
со своими идеями. Так что предоставим слово самому Дэвису.
Прочность материалов, говорит Дэвис, зависит от скорости,
с какой они деформируются. Баллистика изобилует примерами, когда снаряды
продолговатой формы глубоко проникали в мишень благодаря тому, что
действовали на нее на манер отбойного молотка. Объяснить подобные эффекты с
позиций одной лишь ньютоновской механики трудно.
Исследуя ударные процессы в прессах для бумаги и текстиля,
Дэвис обратил внимание, что резкое изменение ускорения сопряжено с
интересными явлениями. (Здесь следует, пожалуй, напомнить, что ускорение —
это скорость, с какой изменяется скорость движения. Если скорость тела
нарастает равномерно, значит ускорение остается постоянным. Но оно может и
меняться, тогда скорость будет получать с каждой секундой уже не одинаковые,
а все большие или, наоборот, все меньшие надбавки. Тормозиться тело может
тоже как равномерно, так и неравномерно.)
«Интерес к этим вопросам был подогрет дискуссией вокруг
машины Дина, начатой Дж. Кемпбеллом на страницах этого журнала в 1960 году.
Мои (более ранние) исследования привели к гипотезе, что действие этой машины,
если бы она работала, можно в какой-то степени объяснить влиянием скорости, с
какой изменяется ускорение. Настоящая статья не ставит своей основной целью
объяснить действие «безреактивных» аппаратов, но, безусловно, имеет отношение
к оценке устройств этого типа».
Когда ускорение остается неизменным или его вообще нет,
продолжает Дэвис, системы тел достаточно хорошо описываются законами Ньютона.
Трудности возникают лишь в условиях, когда ускорение начинает изменяться.
Ключевым понятием в дэвисовском анализе динамических
систем служит одновременность. Законы движения предполагают строгую
одновременность действия и противодействия. Иначе говоря, если сила, с
которой масса № 1 действует на массу № 2, внезапно изменилась, то и сила
воздействия массы № 2 на массу № 1 должна измениться в тот же миг. Так считал
Ньютон. Эйнштейн, однако, доказал, что условие одновременности в ньютоновском
понимании невыполнимо для тел, разделенных дистанциями астрономического
размера, ибо изменения в поле тяготения не могут распространяться быстрее
света, а скорость света ограниченна, хотя и чудовищно велика — 300 тысяч
километров в секунду. Стало быть, две звезды не могут взаимодействовать
мгновенно. Потребуется некоторое время (иногда это миллиарды лет), пока
гравитационный импульс распространится от одной звезды к другой. Эта
закономерность справедлива и для небольших тел, хотя вскрыть ее практически
невозможно: настолько ничтожны земные расстояния для скорости 300 тысяч
километров в секунду. Понятно, мол, почему ускользнула она от проницательнейшего
взгляда Ньютона.
Тем не менее Дэвис узрел неодновременность действия и
противодействия и на Земле. «Рассмотрим, например, стальной стержень длиной в
метр. Попытаемся сдвинуть его, толкнув с торца. Тотчас же вдоль стержня
побежит импульс в виде волны сжатия. Скорость волны около 5000 метров в
секунду. Дойдя до противоположного конца стержня, волна отразится, чтобы с
той же скоростью возвратиться к точке, где была приложена сила. И до тех пор,
пока волна не вернулась, то есть в течение четырех десятитысячных долей
секунды, стержень и не подумает двигаться, как мы ожидаем этого в
соответствии со вторым законом Ньютона! Независимо от величины приложенной
силы он не подчинится закону раньше, чем через указанный срок.
Полковник Джон П. Стапп, хирург военно-воздушных сил США,
подвергал себя действию перегрузок, чтобы оценить опасность, которой
подвергается пилот при катапультировании. Он нашел, что масштабы повреждений,
причиненных людям и, оборудованию, зависят от скорости изменения ускорения не
меньше, чем от величины самого ускорения. Более того, в наши дни военная
авиация устанавливает разумные пределы не только для ускорения, но и для
скорости изменения ускорения.
Так вот, чтобы раскрыть загадку аномалий, вызванных
резкими изменениями ускорения, логично постулировать, что существует сила,
пропорциональная скорости изменения ускорения, равно как и ньютоновская сила,
пропорциональная самому ускорению».
Эту добавочную силу Дэвис включает в уравнение второго
закона механики в виде дополнительного слагаемого. Далее следует решение
дифференциального уравнения третьего порядка; из него автор выводит целый ряд
следствий, формулируя четвертый закон механики, а попутно и четвертый закон
термодинамики.
Один из выводов касается изобретения Дина, вернее даже,
как говорит Дэвис, «целого ряда безреактивных машин, которые
демонстрировались в последние годы». Дескать, варьируя длительность паузы
между действием и противодействием в механизме вибратора, рано или
поздно удастся подобрать такой режим, когда при прыжке аппарата кверху
добавочная сила, обусловленная изменением ускорения, будет всегда больше, чем
при падении вниз. Короче, машина Дина обретет постоянную подъемную силу за
счет вращения своих эксцентриков, а изобретатель получит, наконец,
долгожданную возможность вознестись в небо над равнодушным Вашингтоном...
«Если устройство описанного типа работает, — оговаривается
Дэвис, — что же станется с законами сохранения энергии и количества движения?
Примерно сто лет назад искренне верили, будто переменный ток не способен
производить полезную работу, ведь средний ток равен нулю! Потом выяснилось,
что уравновешивающие друг друга токи не являются равными и противоположно
направленными одновременно. Стало быть, работа совершаться может. Чтобы
отстоять закон сохранения движения, на подмогу было призвано излучение.
Попытаемся и мы прибегнуть к такому же приему.
Если существует сила, пропорциональная скорости изменения
ускорения, то логично допустить, что существует особого вида энергия —
назовем ее виртуальной. (Конечно, если ускорение постоянно, то добавочный
член, описывающий виртуальную энергию, равен нулю, и уравнение немедленно
становится ньютоновским.)
А теперь вспомним: движущийся электрический заряд создает
магнитное поле. Эйнштейн предположил, что движущийся «гравитационный заряд»
(масса) тоже образует особое поле, подобное магнитному. Предвидимая
напряженность такого «инерционного» поля исчезающе мала при небольших
скоростях — во всяком случае, много меньше, чем у обычного поля тяготения,
создаваемого массой и подобного электростатическому. Волны, если они
действительно возникают при наложении друг на друга инерционного и
гравитационного полей (подобно тому как электромагнитное излучение вызывается
взаимодействием электрического и магнитного полей), должны быть столь
неощутимыми, что ими можно пренебречь в любой реальной системе.
Я полагаю, однако, более целесообразным постулировать
существование такого инерционного поля, которое обусловлено не просто
скоростью массы, а ее ускорением. Тогда гравитационным зарядом можно
представить себе не просто движущуюся массу, а количество движения
(произведение массы на скорость).
После всего сказанного легко представить себе
совершенно новый вид излучения. Если электрон, когда его ускоряют, испускает
электромагнитное излучение, то масса, подвергнутая толчкам,. ударам,
вибрации с изменением ускорения, породит гравитационно-инерционное
излучение. И если излучение, предсказанное Эйнштейном, настолько слабо, что
не поддается регистрации, то излучение, описанное здесь, должно ясно
проявлять себя при соответствующих условиях. В настоящее время в наших
лабораториях ставятся опыты, которые, как мы надеемся, в ближайшем будущем
подтвердят эту догадку».
«Четвертый закон» — далеко не первый и, может быть, даже
не четвертый казус в ряду попыток ревизовать Ньютона.
Еще французские математики XVIII века Клеро и Даламбер
предлагали ввести в формулу закона всемирного тяготения добавочный член; им
нужно было как-то объяснить загадочные смещения лунного перигея. Знаменитый
естествоиспытатель Бюффон возражал против неоправданных посягательств на ньютоновскую
формулу. Не прошло и четырех лет, как сконфуженный Клеро сам же дал
верное истолкование странностям нашей космической соседки на основе тех
же законов Механики, в справедливости которых сомневался.
Лет через сто снова начались покушения на закон всемирного
тяготения. На этот раз астрономов не устраивали расхождения между
действительной орбитой Урана и вычисленной по ньютоновской формуле. Иначе
подошли к делу Леверье и Адаме. Не вызваны ли возмущения орбиты Урана
соседством другого массивного тела? Опираясь на законы механики, они
предсказали су-: ществование еще не открытой планеты и точно назвали место,
где следовало ожидать ее появления. Так в 1846 году был открыт Нептун.
Посрамленные скептики стали свидетелями нового триумфа классической механики.
Спустя почти сто лет, в 1933 году, ученые снова недоуменно
развели руками: при бета-распаде, переходя из одного совершенно определенного
энергетического состояния в другое, столь же определенное, атомйое ядро
выстреливало электроны с самыми различными значениями энергии. Опять «не
клеилось» с законом сохранения энергии и количества движения (разумеется, с
учетом поправок, внесенных теорией относительности и квантовой механикой).
Ученым опять пришлось призадуматься. Ревизовать закон? Или последовать
примеру Леверье и Адамса? Было высказано предположение: вместе с
бета-частицей из ядра вылетают неведомые дотоле частицы — нейтрино. Имеющие
ничтожнейшую массу, не несущие заряда, они долгое время оставались
невидимками. И лишь в 1962 году их удалось обнаружить экспериментально.
— Значит, поправки к законам Ньютона все-таки возможны! —
не преминет читатель поймать автора на слове. — Разве принцип сохранения
материи, установленный Ломоносовым и Лавуазье, не пересмотрен в специальной
теории относительности Эйнштейна? Ведь в ядерных превращениях материя, как
считали раньше, «исчезает», переходя в излучение! Дабы свести концы с
концами, Эйнштейну пришлось сформулировать новый закон, по которому должна
сохраняться не просто материя, а сумма масс и энергий. А квантовая механика —
разве она не отметает фундаментальных понятий ньютоновской физики, как,
например, строгая определенность траекторий? А полупроводники, а лазеры —
разве перед ними не капитулирует классическая физика?
Так, может, и Дэвис подметил какие-то парадоксы, обещающие
стать вестниками новых открытий? Вдруг «расширенный вариант» второго закона,
объясняя и предсказывая какие-то незнакомые явления, сохраняет силу для ранее
известных?
Что ж, пусть выскажутся ученые. Они специалисты, им, как
говорится, и карты в руки.
Доктор физико-математических наук Г. Ю. Джанелидзе,
профессор Ленинградского политехнического института имени М. И. Калинина:
— Не обращая внимания на то, что одних законов
Ньютона
недостаточно для описания явлений в деформируемых телах
(здесь
необходимо привлекать теорию упругости и пластичности),
Дэвис
ставит вопрос: как изменить аксиомы механики, чтобы они описы
вали поведение протяженных тел, а не материальных
точек? Это
приводит к тому, что сложная картина, характерная
для дефор
маций, подменяется формальным введением поправки в закон, опи^
сывающий движение материальных точек. Автор ломился в откры
тую дверь, пытаясь в обход уравнений упругости
учесть хорошо
известный факт, что скорость распространения
упругих волн ко
нечна. Если, исходя из «четвертого закона», решить задачу
о па
дении материальной точки в пустоте или о
колебании груза на
пружине, нетрудно прийти к выводу, что предлагаемая
Дэвисом
формула неизбежно, вступает в противоречие с законом
сохране
ния энергии и допускает возможность построить вечный
двига
тель.
Академик Б. Константинов:
— Позвольте, отпарируют «горячие головы», машина
Дина никакой не вечный двигатель! Она расходует энергию электромотора или,
скажем, ядерного реактора. Мол, чтобы объяснить «эффект Дина»,
достаточно лишь уточнить второй закон Ньютона, приняв во внимание
скорость изменения ускорения. Правда, при этом нарушается закон
сохранения количества движения (произведение массы на скорость), но
ведь не энергии? И ньютоновская и эйнштейновская механика дает на это
один и тот же ответ: несохранение количества движения одновременно
означает и несохранение энергии.
А как же с запаздыванием гравитационного взаимодействия? А
не будут ли в определенных условиях излучаться гравитационные волны?
Возможно, и будут. Но это вовсе не нарушит фунда-, ментальные законы
сохранения.
Столь грубый прибор, как аппарат Дина, не может
претендовать на уточнение с его помощью законов механики. Даже при
распространении ультразвуковых и гиперзвуковых волн, когда ускорения и
скорости изменения ускорений в миллиарды раз больше, чем в машине Дина, ничто
не подает ни малейшего намека на неточность второго закона движения.
Что же касается гравитационных волн, то их невозможно пока
обнаружить даже самыми тонкими сверхчувствительными инструментами..
Да, приходится согласиться с академиком Б. Константиновым:
не так-то просто стало делать большую науку теперь, когда ее корни крепко
сидят в прошлом, а буйно разросшиеся молодые ветви пронизаны тесными
внутренними связями.
И тем не менее наука топталась бы на месте, она
превратилась бы в вероучение, создай люди культ непогрешимых истин, выведись
в один прекрасный день скептики, не оставляющие без внимания ни одного
загадочного феномена, умеющие тысячекратно проверять и перепроверять свои и
чужие гипотезы.
«Ни одно явление природы не может считаться окончательно
изученным, хотя в каждом конкретном случае существует разумный предел, когда
дальнейшие уточнения неоправданны», — так считает кандидат технических наук
Е. Александров. Именно ему в начале 1963 года председатель Комитета по делам
изобретений и открытий Ю. Е. Максарев вручил диплом на крупное открытие в
области механики.
— В чем состоят поправки к законам Ньютона,
сделанные вами? — донимали Евгения Всеволодовича.
— Такой вывод могли сделать лишь очень
впечатлительные натуры, — отшучивался ученый. Но дотошные журналисты не унимались,
и рассказать о своих работах по теории удара ему все-таки пришлось.
Если в вакууме, ну, к примеру, на Луне, где нет атмосферы,
на твердый ровный пол уронить твердый же шар, как вы думаете, сколько раз он
подпрыгнет? Пять? Десять? Сто? Не гадайте: он должен скакать... вечно!
— Дудки! — скажете вы. — Нас на мякине не
провести, мы
законы физики еще в школе учили. Вечный двигатель
невозможен!
И все же, если строго следовать взглядам Ньютона на
природу твердого состояния, придется все-таки согласиться, хотя вывод,
безусловно, абсурдный, Что попишешь, если Ньютон считал все твердые тела
абсолютно жесткими, ибо признавал мгновенность распространения в них сил и
напряжений!
Конечно, великий английский ученый не мог не подметить
этого противоречия. Как же он вышел из положения?
Ньютон, надо сказать, специально теорией удара не. занимался.
Наибольший вклад в нее внес голландский ученый Христиан Гюйгенс. Однако не
кто иной, как Ньютон, ввел понятие «коэффициент восстановления».
Если шар, стержень или иной предмет (назовем его ударником)
падает на жесткую подставку, он подскочит на высоту не большую той, с которой
свалился. Отношение скорости тела непосредственно после удара к его скорости
непосредственно перед ударом и есть коэффициент восстановления скорости. Если
скорость восстанавливается полностью, то, следуя Ньютону, удар называют
вполне упругим, если частично — не вполне упругим, а если ударник вообще не
отскакивает — вполне неупругим. При оценке коэффициента восстановления Ньютон
допускал наличие упругих и пластических свойств, хотя это и было несовместимо
с представлениями об абсолютной жесткости твердых тел. Таким образом,
здесь" создатель классической механики вопреки себе пошел на
компромисс.
Однако Ньютон полагал, что коэффициент восстановления
зависит только от свойств вещества, из которого изготовлены соударяющиеся
предметы. Это положение господствовало в физике на протяжении столетий.
Возьмите современный справочник. Там вы найдете таблицы
коэффициентов восстановления для самых разнообразных материалов — от слоновой
кости до мамонтового дерева. И всюду подчеркивается, что этот коэффициент не
зависит от других характеристик, причем таких, которые присущи не материалу,
а именно самому телу: формы, размеров, скорости. Только вот беда — табличные
данные в разных справочниках разнятся на недопустимую величину! Например, для
стали, этого важнейшего конструкционного материала современной техники, в
одних учебниках вы встретите цифры 0,55, в других 0,996 — почти вдвое больше!
Казалось бы, разница невелика — меньше чем вдвое. Но если подставить эти величины
в расчетные формулы для случая, когда в каком-то механизме происходят всего
три последовательных соударения, то расхождение в результатах вычисления
окажется уже не двукратным, а восьмикратным. Между тем в реальных машинах
количество соударений зачастую составляет многие десятки. Можно себе
представить, сколь чудовищными ошибками чреваты подобные расхождения в табличных
данных! Именно по этой причине, а совсем не по вине инженеров, еще в стадии
проектирования отвергались вполне дееспособные конструкции.
Когда в лаборатории удара и вибрации Института горного
дела имени А. Скочинского приступили к тщательной экспериментальной проверке
табличных данных, результаты оказались ошеломляющими. Для одного и того же
материала при одной и той же скорости сближения получалась не строго
определенная, а какая угодно величина — от 0 до 1, по всему возможному
диапазону. Мало того, одни и те же значения коэффициента были найдены для
самых несхожих материалов: стали и. плексигласа, стали и эбонита, стали и
дюралюминия. Весь фокус в том, что в опытах с одним и тем же материалом
варьировались формы и массы тел, причем, а это важно, удары во всех случаях
оставались практически упругими — не было потерь на пластические деформации.
Так мы пришли к выводам, говорит Е. Александров, которые
находятся в разительном противоречии с представлениями классической
механики о коэффициенте восстановления скорости.
Читатель знает, как в таких случаях поступают «горячие
головы». Ура, Ньютон ошибся! Сутками напролет опровергатель, раздувая ноздри,
спеша и задыхаясь, скрипит пером. И вот в один прекрасный день на
редакционный стол ложится рукопись. Объемом — страниц эдак за две сотни, на
машинке через один интервал. Заголовок: «Четвертый закон движения» (или
что-нибудь в том же роде).
Шутки шутками, а редактору хоть плачь. И вот идет он,
умудренный горьким опытом, рыться в библиотеку, в патентное бюро, отрывает от
дел консультантов. Легко сказать: четвертый закон! Это тебе не «Четвертый
позвонок». И вдруг —i что такое? Из энциклопедии (должно быть, Брокгауза и Ефрона)
он узнает, что наряду с классической механикой Ньютона существует теория
упругости, возраст которой превышает столетие. Она рассматривает и явление
удара, причем некоторые мысли, высказанные около века назад, каким-то
чудесным путем, в обход всех законов сохранения, передались автору гипотезы и
фигурируют у него в качестве откровений. Тут уж до удара недалеко. До
апоплексического. Без коэффициента восстановления вообще...
Впрочем, шутки в сторону.
В противоположность классической механике теория упругости
считает, что реальные тела обладают не абсолютной, а вполне определенной
конечной жесткостью. Напряжения при ударе распространяются по реальным телам
не с бесконечно большой, а с какой-то конечной скоростью. Следовательно, удар
представляет собой процесс, протекающий во времени, а не мгновенный, как
принимается в классической механике.
— Исходя из этих положений, еще задолго до нас, —
подчеркивает Александров, — исследователи ставили под сомнение неизменность
коэффициента восстановления.
Первым скептиком был Сен-Венан. Это он нашел, что процесс
соударения вопреки ньютоновской механике не мгновенен, а протекает во
времени. И что коэффициент восстановления не обязательно равен единице, если
даже соударение вполне упругое.
А в начале нашего века А. Ляв, отталкиваясь от результатов
Сен-Венана, пришел к убеждению, что коэффициент восстановления не обязательно
равен единице, если даже удар вполне упругий. Ученый вывел формулу:
изменяясь, этот показатель всегда должен быть равен отношению длин
соударяющихся тел. Увы, несмотря на поддержку со стороны некоторых ученых,
идеи Сен-Венана не получили признания «как не подтверждающиеся экспериментом»
(слова, взятые в кавычки, заимствованы из книги академика А. Н. Дин-ника,
изданной в 1952 году).
Вскоре после Сен-Венана другой исследователь, Сире, уже не
теоретически, а экспериментально получил прыгающие коэффициенты для вполне
упругого соударения: от 1 до 0,449. И записал: «Этот результат, несомненно,
очень удивителен». Но очередная попытка исправить Ньютона оказалась чересчур
робкой и не была доведена до конца.
Что же сделали советские ученые?
Прежде всего доказали, что нападки верноподданных
классической механики на теорию Сен-Венана, мягко выражаясь, несправедливы.
Заключения Сен-Венана верны, правда, лишь для случая, когда сталкиваются
стержни равного и постоянного сечения. Поверхности контакта должны быть
идеально плоскими и идеально параллельными. Добиться такой сверхпрецизионной
точности на практике невозможно. Вот почему вывод Сен-Венана был забракован,
хотя блюстителям неприкосновенности классических принципов следовало бы
помнить, что закон инерции опытом тоже не подтверждается. Ибо на практике
нельзя полностью исключить трение. И в реальном мире тела, предоставленные
самим себе, не сохраняют «равномерного прямолинейного движения, пока и
поскольку» и так далее, по Ньютону.
Проверяя формулу Сен-Венана, Е. Александров одновременно и
подтвердил и опроверг ее. Если торцы у стержней плоские, она верна. Но чем
более округлы соударяющиеся поверхности, тем шире расхождение. Правда, опыты,
над стержнями с закругленными концами ставил и Сире. Но, во-первых, стержни у
него были одинаковой и всюду равной толщины. Во-вторых, кривизна контактных
поверхностей варьировалась в узком масштабе. Ограниченность экспериментальных
данных удержала ученого от смелых обобщений. Если же условия опыта изменить
еще сильнее — скажем, сталкивая стержни различных диаметров, — то и те
скромные выводы, на которых остановились Сен-Венан и Сире, окажутся
совершенно неприемлемыми.
Бесспорной заслугой советского ученого следует признать
существенную теоретическую поправку к классическим представлениям,
безраздельно господствовавшим три столетия, несмотря на неоднократные попытки
поколебать их. Была окончательно выяснена — как теоретически, так и
экспериментально — физическая сущность поведения соударяющихся тел. Что же
касается злополучного коэффициента восстановления скорости, то он, по словам
самого автора, при упругом ударе зависит от формы соударяющихся тел и
соотношения их масс.
Всего три строчки! А за ними многолетний и многотрудный
путь к открытию. К открытию, которое заставит конструкторов пересмотреть
привычные схемы расчета. Где? Да почти везде. В любой области техники
приходится иметь дело с явлениями удара. Железнодорожные рельсы. Заклепки
мостов. Прессы. Кузнечные агрегаты. Паровые молоты. Шаровые мельницы.
Вибростенды. Даже цимбалы! А упомянутый Дэвисом эффект отбойного молотка,
помогающий снаряду пробивать толстую броню? А катапультирование? А гусеницы,
грохочущие по брусчатке праздничной Красной площади? Наконец, смешные
прыгающие тягачи — прообраз будущих луномобилей...
В одной из лабораторий Института горного дела имени А. А. Скочинского
хранится обычный на вид отбойный молоток. Но загляните в его послужной список
—i он отработал уже несколько сроков сверх нормы, положенной среднему
молотку. Между тем главный ударный механизм этого удивительно долговечного
инструмента сделан из дерева! Никто не поверит, но я собственными глазами
видел рубильный молоток, ударник которого изготовлен не из металла, а из...
резины. И работает ничуть не хуже, если не лучше. Впрочем, вместо резины
можно взять и недорогую пластмассу. И это далеко не единственное воплощение
идей Е. Александрова.
До последнего времени бурильные установки ударного
действия рассчитывали по законам классической механики, руководствуясь
ошибочным положением, будто для достижения наивысшего кпд ударник и бурильный
инструмент должны иметь одинаковый вес. На самом деле работами Е. В.
Александрова окончательно доказано — как теоретичееки, так и
экспериментально: коэффициент передачи энергии не зависит от соотношения масс
соударяющихся тел; он определяется целиком и только их формой. Варьируя форму
бурильного инструмента и ударника, легко дебиться, чтобы бурильные установки,
в основу которых положен этот принцип, стали легче, проще по конструкции,
удобнее в эксплуатации, эффективнее.
Не будем облачать открытие в мундир приоритетного
тщеславия: закон Сен-Венана — Сирса — Александрова. Но, отбросив ложную
скромность, порадуемся еще одному успеху нашей науки — такое случается не
каждый день. Речь идет не о предерзостном посягательстве, на «богов»,
посягательстве, столь милом сердцу фрондеров от науки. Речь идет о хорошей
творческой радости, неспешно и трудно приходящей к ученому.
И, словно отвечая на вопрос «горячих голов», жаждущих
малейшего повода потешить свою душу развенчанием авторитетов, Евгений
Всеволодович Александров так оценивает свою работу: «Наши усилия свелись
скорее всего к упорядочению существующих противоречий в трактовке
коэффициента восстановления, а также к вскрытию его физической сущности. Ни о
какой ревизии основных законов Ньютона здесь не может быть и речи. Если уж
говорить о ревизии, то надо из всех справочников и учебников устранить
ошибки в таблицах коэффициента восстановления».
Что к этому добавить? Сказать, что старушка механика
открыла еще не все сундуки с кладами? Что на изъезженном тракте тоже порой
попадаются перегоны, не меряные верстовыми столбами науки? Едва ли удастся
переубедить пылких поклонников ядерной физики, радиоэлектроники, квантовой
радиофизики — нынче мода на них установилась непреходящая. Однако ж и пора
механиков не миновала! Механиков земных и небесных, Кулибиных и Циолковских,
искусных умельцев, безудержных фантазеров и одержимых.
Механика ждет рожденных летать!
— Гадание по почерку? Ну, это уж, простите,
чистой воды лженаука. Времена оккультизма давно миновали. Зачем
гальванизировать труп?
— Нет, речь идет не о гадании, а о том
рациональном зерне, которое было спрятано под мистической шелухой
графологии.
— Так это почерковедение, определение
автора по почерку, а вовсе не графология, гадание о характере писавшего!
— Нет, речь идет именно о графологии! И
никакое это не гадание. Факты, накопленные эмпирическим путем,
свидетельствуют, что психофизиологические проявления личности отражаются
и в почерке.
— Ах, эта эмпирика! Блуждание в потемках. Да и
фактики-то уж больно сомнительны. А главное, где теоретическая база вашей
графологии? Ее нет!
— Так что же? Это еще не значит, что мы должны
игнорировать даже мало-мальски интересные факты. Напротив, мы
должны стремиться их объяснить. Да, предстоит не только уточнить, но
и объяснить соответствие между признаками письма и особенностями
человеческой натуры. И в этом поможет ученым математическая статистика
и кибернетика.
— А зачем? Что это даст нам с вами?
Действительно, что это может, дать? И может ли?
|
