Жизнь и мечта

Ощепков Павел Кондратьевич

При ветре на водной глади образуются, как известно, волны, движение которых в общем случае совпадает с направлением ветра. Если указанное водное пространство разделить несимметричным барьером (плотиной с различным наклоном стенок), то, встречая на своем пути барьер, волны будут либо отражаться от него, либо перекатываться через него. В том случае, когда волна набегает на крутую (вертикальную) стенку разделительного барьера, будет наименее вероятно ее прохождение через барьер и наиболее вероятно отражение от него. А в том случае, когда волна будет набегать на барьер со стороны пологой стенки, произойдет все наоборот — вероятность прохождения ее через барьер будет наибольшей, а вероятность отражения—наименьшей. При длительном

наблюдении за такой системой мы обнаружим, что уровень воды в одной части бассейна повысится, а в другой понизится. Процесс изменения уровней будет продолжаться до тех пор, пока не наступит новое состояние равновесия, когда из-за высоты барьера для одной части бассейна уменьшится вероятность отражения волн, а для другой части — вероятность их прохождения через барьер.

Тогда наступит равновесие, характеризующееся образованием разных уровней воды справа и слева от барьера. Разные уровни воды означают, как известно, разные уровни потенциальной энергии, и поэтому можно сказать, что даже такая нехитрая система асимметричного барьера может привести к преобразованию хаотической, неорганизованной энергии ветра в организованное, направленное ее течение.

267

Очень наглядный и поучительный пример преобразования неорганизованного хаотического движения в организованную форму движения представляет собой классический чашечный анемометр — прибор для измерения скорости (|силы) ветра. Откуда бы и с какой бы силой ни дул ветер (кроме одного, осевого, направления), ось анемометра во всех случаях будет вращаться в одну сторону и с довольно высоким коэффициентом преобразования. Принцип действия такого анемометра основан на асимметрии лобового сопротивления чашечных крыльев.

Не так давно на страницах «Мадридского кодекса II» Леонардо да Винчи был обнаружен чертеж устройства ветряного двигателя весьма оригинальной конструкции.

Проект предусматривает горизонтальное вращение ветряного колеса. Это очень оригинальный проект, и можно только сожалеть, что в эпоху ветряных мельниц никто не знал о нем. Особенность спроектированного великим Леонардо устройства состоит в том, что ветряное колесо всегда готово к действию: откуда бы ветер ни дул, поворачивать крылья против ветра не надо. При всем хаосе всевозможных направлений ветра ветряное колесо такого типа будет вращаться только в одну, заранее заданную сторону. Особенность этого устройства состоит в несимметричном сопротивлении крыльев по отношению к усилиям ветра справа и слева от оси вращения.

На проекте имеется собственноручная пометка Леонардо да Винчи следующего содержания: «Проверить завтра, годятся ли ели в Порта делла Джустиции (во Флоренции) для постройки такой мельницы».

Еще одним примером преобразования хаотических движений в направленное, упорядоченное движение может служить механизм, который теперь широко используется в наручных часах для автоматического подзавода от неупорядоченных движений руки.

В движениях руки человека за большой промежуток времени нельзя выделить какого-либо преимущественного направления, однако стрелки часов идут, как известно, только слева направо.

В нашей лаборатории лет 10—12 назад был изготовлен небольшой механизм, который позволял демонстрировать принцип преобразования рассеянного хаотического теплового движения в организованное движение и на его основе непосредственно преобразовывать рассеянную тепловую энергию в энергию электрическую.

Внешний вид такого устройства представлен на вкладке.

268

Анализируя эти и многие другие примеры, в которых используется или может быть использован принцип асимметричного разделения процессов, можно утверждать, что преобразование хаотического движения в целенаправленное, упорядоченное вполне возможно.

Движение электронов проводимости внутри металла есть также хаотическое, неорганизованное движение, но если мы поставим в рассечку III

приведенной схемы теплоэлектрического контура асимметричный потенциальный барьер, то сможем получить направленное, организованное движение зарядов внутри этой цепи. С методологической точки зрения это теперь не кажется неосуществимым.

Как сделать подобное устройство, технически теперь уже ясно. Для осуществления такого барьера может быть использован тоннельный эффект в тонкой разделительной пленке на границе двух металлов с различной работой выхода. Могут быть использованы и асимметричные потенциальные барьеры с детектирующими свойствами на пути свободного пробега электронов. Возможны и другие варианты.

ИНЕРЦИЯ МЫШЛЕНИЯ СИЛЬНЕЕ ЗДРАВОГО СМЫСЛА

Любопытный эпизод, вызвавший множество кривотолков, произошел несколько лет назад на одном из московских заводов. Эта история поучительна в двух отношениях. С одной стороны, она наглядно показывает столкновение двух точек зрения в вопросе о возможности использования энергии окружающего пространства, а с другой — подтверждает реальность создания зон с отрицательной температурой, по отношению к которым все окружающее пространство становится как бы «горячим телом».

Мне довелось побывать на этом заводе в период наиболее острых споров, собственными глазами посмотреть на так называемое «чудо» и лично убедиться, насколько прав был К. Э. Циолковский, говоря, что даже малейшее подтверждение идеи использования безбрежного энергетического океана, т. е. энергии окружающего нас пространства, будет воспринято с огромным недоверием.

События, о которых идет речь, имели столь широкий резонанс в отечественной и зарубежной прессе, что я чувствую настоятельную потребность поделиться с читателями подробностями этой истории и высказаться об истинном существе дела.

269

Отделением технических наук Академии наук СССР мне было поручено дать заключение по этому вопросу.

Пришлось детально изучить не только результаты измерений, но и все материалы, относящиеся к этому событию. В результате я с полной уверенностью могу сказать, что никакого повода для шума тогда не было бы, если бы полученные результаты измерений методологически понимались правильно.

Завод, о котором упоминалось, получил задание построить опытные аппараты микроклимата, основанные на использовании эффекта Пельтье. Все, вероятно, знают это физическое явление. Во внешнем проявлении оно элементарно просто: если через спай двух металлов (например, медного провода с алюминиевым) пропустить постоянный электрический ток так, чтобы он шел по направлению от меди к алюминию, то в месте спая будет выделяться некоторое количество тепловой энергии, большее, чем обычно выделяется в любом проводе вследствие его омического сопротивления. Если же электрический ток пропустить в обратном направлении, то этот же спай будет не нагреваться, а охлаждаться. Это явление широко известно, оно описано почти во всех курсах физики.

Так как в замкнутой или последовательной электрической цепи никакой металл не может быть включен с помощью одного спая, а будет обязательно иметь два спая (в начале и в конце провода), то автоматически обеспечивается, что при любом включении тока один из спаев будет выделять некоторое дополнительное количество тепла, а второй — поглощать точно такое же количество тепла. В случае применения полупроводниковых материалов этот эффект обычно усиливается.

Вот это-то свойство полупроводниковых материалов и было положено в основу создания аппаратов микроклимата, предназначенных либо для нагрева воздуха, либо для его охлаждения. Предполагалось, что в случае работы аппарата на нагрев воздуха все дополнительное тепло на теплых (или, как их обычно называют, «горячих») спаях будет выделяться за счет поглощения такого же количества тепла на холодных спаях. Для этой цели холодные спаи должны были омываться водой, например из водопроводной сети.