Жизнь и мечта

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.

270

Вода, входя в аппарат при одной температуре, должна была несколько охлаждаться вследствие того, что она отдает часть своей энергии холодным спаям.

Все шло хорошо, и результаты калориметрических измерений более или менее совпадали с этими теоретическими предпосылками и расчетом. Но однажды случилось так, что вода в водопроводной сети была очень холодна (дело было зимой) и в таком виде была пущена в аппарат. Участники опыта тут же заметили, что вода вышла из аппарата не с более низкой температурой, а с несколько повышенной, т. е. подогретой. Это всех насторожило. Решили воду совсем выключить и провести опыт при тщательно изолированных в тепловом отношении холодных спаях. Оказалось, что и в этом случае обнаруживается дополнительное количество тепла на стороне горячих спаев.

Работники завода начали обращаться в один институт за другим за советом и помощью. Но каково же было их удивление, когда они отовсюду получали один и тот же ответ: «Этого быть не может». Самый крупный и авторитетный институт по полупроводниковой технике официально ответил, что полученные на заводе экспериментальные данные противоречат закону сохранения энергии и поэтому неправильны.

Получив такое заключение, работники завода стали обращаться в другие учреждения. Но авторитет института, давшего первое заключение, был настолько велик, что никто не решался его оспаривать. Все искали ошибки в измерениях. Делались различные догадки и предположения о причине ошибок — предполагаемых, скрытых, хотя никто конкретно не мог указать ни одной серьезной.

Некоторые ученые даже выступили в печати и заявили, что это была ошибка измерения. Они опять утверждали, что если бы это не было ошибкой измерения, то свидетельствовало бы о нарушении закона сохранения энергии.

Была даже создана комиссия для того, чтобы подтвердить мнение ученых.

И она это, по-видимому, сделала. Во всяком случае, никакого опровержения на статью трех ученых в нашей прессе не последовало. А в статье утверждалось, что если из аппарата выключить воду и при этом его к. п. д. будет превышать 100%, то это уже будет «чудом» — нарушением закона сохранения энергии. В этом состоял главный аргумент авторов критики.