Изобретения Дедала
Шрифт:
Эта идея возникла у меня под впечатлением письма, полученного от фрау Маккланаган из ФРГ. Ее идея состояла в применении инфразвука для уничтожения металлического оружия. Вот что она пишет:
Дорогой Дедал
Пока еще не поздно, пожалуйста, придумай что-нибудь в противовес нейтронной бомбе. Быть может, тебе удастся создать «антибомбу», которая превращает металлы в прах, но оставляет людей невредимыми. Нельзя ли воспользоваться для этой цели результатами работ француза Гавро в области акустики — допустим, настроить звук в резонанс с колебаниями молекул в кристаллической решетке металла?
Я пришел к выводу, что инфразвук не годится для этих целей: во-первых, его частоты лежат совсем в другом диапазоне, а, во-вторых, настроиться на нужную частоту крайне трудно. Но врожденная галантность не позволила мне уклониться от просьбы дамы, и я попытался как можно точнее исполнить ее.
Новый взгляд на кометы
Дедал выдвинул теорию происхождения комет, этих загадочных объектов, которые так интересуют астрономов. Кометы движутся по очень вытянутым орбитам (многие из них выходят за пределы Солнечной системы); значительная часть вещества, составляющего хвост кометы, испаряется, когда комета проходит близко к Солнцу, — многие кометы просто исчезают, приблизившись к Солнцу, и тем не менее их число не уменьшается. Откуда же они берутся? Дедал отмечает, что межзвездный газ — разреженная среда, в которой движутся звезды и планеты, — составляет основную часть массы Вселенной. Астероид, движущийся по сильно вытянутой орбите, большую часть времени находится вдали от Солнца, в жутком космическом холоде. Стало быть, заключает Дедал, такой астероид играет роль ядра конденсации и постепенно обрастает слоем межзвездного вещества: воды, аммиака, метана и даже водорода. После долгих десятилетий блуждания в глубинах космоса астероид возвращается к Солнцу: вследствие довольно резкого повышения температуры его вещество испаряется и образует хвост кометы, развевающийся в потоке солнечного ветра. Необходимо заметить, что из-за медленного накопления и быстрого уноса массы орбита такого астероида испытывает сильные возмущения. Если астроном, рассчитывая орбиту такого объекта, полагает его массу постоянной, то он непременно ошибется. Когда же объект в расчетное время не появляется в поле зрения, астрономы считают его исчезнувшим, а обнаружив позднее, принимают за новую комету, движущуюся по другой орбите. Таким образом, проблема исчезновения и возникновения комет целиком надуманна. Новые кометы, считает Дедал, — это не что иное, как старые кометы, нарастившие новые хвосты и возвращающиеся по неожиданным траекториям. Более того, заявляет Дедал, не исключено, что существует всего-навсего одна комета. Иногда ее заносит в области, где газ более плотен, — и тогда она возвращается во всем своем «хвостатом великолепии)», если же она собирает по пути мало вещества, то по возвращении едва заметна. А астрономы заносят ее в каталоги под новыми и новыми именами…
Из этой теории вытекают замечательные следствия. Если кометы действительно выполняют роль космических «веников», подметающих межзвездное пространство и приносящих затем вещество в нашу планетную систему, то с помощью спектроскопического анализа можно узнать, чем наполнены глубины космоса. Значительные размеры и сложный состав комет уже сейчас позволяют предположить, что межзвездный газ существенно плотнее, чем представлялось ранее, и содержит немало любопытных молекул (что подтверждается данными радиоастрономических наблюдений). Дедал горит желанием заполучить образцы межзвездного вещества и с этой целью на основании своей кометной теории разрабатывает проект космического зонда. Любой объект, защищенный в космосе от солнечных лучей, должен охладиться до очень низкой температуры — порядка нескольких градусов выше абсолютного нуля. Космический зонд, сконструированный Дедалом, снабжен гигантским «зонтиком» из металлизированной полимерной пленки диаметром в несколько километров. В тени этого «зонтика» помещен большой надувной цилиндр из полиэтиленовой пленки, заполненный водородом или гелием под очень низким давлением. На поверхности цилиндра происходит криогенная конденсация межзвездного вещества. Благодаря условиям невесомости создание подобных легких, гигантских надувных конструкций не представляет сложности. Конденсат на поверхности цилиндра образует тончайшую пленку, однако за счет огромной площади поверхности общая масса конденсата станет накапливаться довольно быстро. Медленно вращаясь, надувной цилиндр проходит мимо удерживаемого магнитом вала, который вызывает испарение накопившегося конденсата — последний осаждается на бесконечную ленту транспортера, доставляющего его в накопительные емкости. Судя по имеющимся спектроскопическим данным, основную долю вещества должны составлять молекулы воды, аммиака, метана. На основе этих компонентов можно создать ракетное топливо, так что Дедал собирается использовать часть своей добычи для питания небольших двигателей, осуществляющих пространственную ориентацию космического зонда. В отдаленном будущем космический конденсат, быть может, заменит нефть как сырье для химической промышленности. Для начала, однако, Дедал намерен использовать свой зонд для проверки теории образования комет. Он собирается покрыть космическим конденсатом какой-нибудь астероид и запустить его на соответствующую орбиту, с тем чтобы сравнить поведение искусственной кометы с поведением ее космической сестры.
New Scientist, September 2 and 9, 1976
Приятно отметить, что не один я обратил внимание на возмущающее влияние испарения вещества кометы на ее орбиту. Пол Вейссман из Лаборатории реактивного движения НАСА разработал (Astronomical Journal, 84, 1979, p. 580) чрезвычайно изящную теорию, учитывающую направление вращения ядра кометы. За счет испарения кометного вещества протяженность проходящего вблизи Солнца участка орбиты либо укорачивается, либо удлиняется — в зависимости от направления вращения ядра. До сих пор, однако, никто не предложил аналогичной теории, которая описывала бы движение кометы вдали от Солнца с учетом увеличения ее массы.
Водяная горка
Насколько удобнее стали бы каналы, если бы нам удалось избавиться от шлюзов, обеспечивающих требуемый перепад уровней! Дедал вспоминает опыт с сообщающимися сосудами: если наполнить сосуды жидкостями с различной плотностью, то уровень более плотной жидкости установится ниже уровня менее плотной. Используя жидкости различной плотности, в системе из нескольких сообщающихся сосудов можно получить ступенчатый перепад уровней. В пределе, утверждает Дедал, добившись каким-то образом непрерывного увеличения плотности жидкости, можно получить наклонную поверхность жидкости.
Вначале Дедал рассчитывал просто подогревать воду с одной стороны, чтобы за счет теплового расширения уменьшать ее плотность. Однако этот эффект слишком слаб и вдобавок осложнен наличием конвекции. Поэтому Дедал предлагает теперь стабилизировать наклонную поверхность воды, насыщая ее плотными магнитными частицами. Мощные постоянные магниты, установленные у нижнего уровня шлюза, создают требуемый градиент плотности. (Помещая жидкости в магнитное поле, действительно удается наблюдать изменение уровня.) Новые шлюзы обеспечат беспрепятственный проход судов вверх и вниз по каналу, — правда, при входе в такой шлюз судно резко изменит свою плавучесть. Гибкая перегородка будет отделять магнитную жидкость от остальной воды в канале.
Для «водяной горки», придуманной Дедалом, можно найти множество полезных применений. Полезная емкость резервуаров, например, существенно увеличится, если наливать в них жидкость «с верхом». Это избавит нас от необходимости строить новые дорогостоящие водохранилища. Возникнут новые виды спорта — скажем, катание с гор на водных лыжах. Неизвестно только, как отнесутся к «магнитным водоемам» водоплавающие птицы.
New Scientist, September1, 1966
Колебания уровня магнитной жидкости под действием вертикального магнитного поля сложной структуры. (С разрешения Дж. Поплуэлла и С. Чарльза.)
Сонное царство
Дедал — «поздняя птица». Сознательно воспринимать окружающую действительность он начинает лишь часов с десяти утра, хотя «внутренний автопилот» (своего рода особый отдел спинного мозга) позволяет Дедалу создавать видимость деятельности и в более ранние часы. Зависть Дедала к «жаворонкам», способным заниматься полезной деятельностью уже в первой половине дня, может сравниться только с тем чувством жалости, которое Дедал испытывает ко всем, кто вынужден приноравливаться к жесткому режиму службы от звонка до звонка. Дедала интересует, какой механизм обеспечивает связь внутреннего ритма организма с официально принятым гражданским временем. Он подозревает, что его собственный жизненный ритм синхронизирован по радиопередачам последних известий, и пытается проверить это, соединив будильник с магнитофоном, так чтобы эта система записывала передачи новостей и затем воспроизводила их во внеурочные часы. Однако смена дня и ночи или передачи Би-Би-Си не единственные факторы, которые могут управлять чередованием бодрствования и сна. Вполне возможно, что суточные биоритмы чувствительны к изменениям температуры, переменным электромагнитным полям, наличию или отсутствию различных характерных звуковых шумов и т. п. — эти и другие факторы могут играть роль «времязадающих параметров». В этой связи Дедал вспоминает о недавних экспериментах, в которых суточными биоритмами мышей, обычно подчиняющимися смене дня и ночи, стали управлять при помощи электрического поля, которое изменялось (включалось и выключалось) с периодом 12 ч. При постоянном освещении мыши начинали различать «день» и «ночь» по наличию или отсутствию электрического поля. Дедал надеется, что если аналогичный рефлекс выработать у человека, то он станет идеальным средством для перестройки нашего жизненного ритма. Придуманная Дедалом электрическая кровать оснащена датчиками, которые определяют, лежит ли человек на кровати и спит ли он. Во время сна всегда включается электрическое поле, так что через некоторое время пациент начинает связывать наличие поля со сном. Тем временем небольшой компьютер составляет график сна и рассчитывает суточный ритм пациента. Накопив достаточную статистику, электрическая кровать автоматически начинает сдвигать период наличия электрического поля в нужном направлении (например, поле остается включенным с 11 ч вечера до 7 ч утра), и постепенно режим сна пациента приводится к общепринятой норме. Это позволит избавить от страданий недосыпающих служащих. Электрическая кровать может быть запрограммирована таким, образом, чтобы помочь сменным рабочим приспособиться к меняющемуся режиму сна. В портативном варианте (в виде «электрической подушки») таким устройством могут с успехом пользоваться экипажи авиалайнеров, обслуживающие дальние рейсы, и командированные, перелетающие из одного часового пояса в другой ([11], [12]).
New Scientist, March 15, 1973
Опыты над мышами, о которых я упоминаю, проводились на биологическом факультете Нью-Йоркского университета (Nature, 222, May 10, 1969, p. 564). Со свойственной биологам наивностью авторы подвергали мышей действию электрического поля, повышая с периодом в 24 ч потенциал клетки до 500 В. Находясь внутри металлической клетки, мыши почти не испытывали действия электрического поля, которое существовало лишь между прутьями клетки и вдоль стенок. Высокое напряжение на клетке представляло бы смертельную опасность скорее для любителей мышей, если бы им захотелось просунуть в клетку лакомый кусочек для своих подопечных. Тем не менее включение и выключение электрического поля одновременно со светом по суточному циклу выработало у мышей условный рефлекс. Когда свет переставали выключать и клетка постоянно освещалась круглые сутки, мыши начинали определять смену дня и ночи по наличию или отсутствию электрического поля. В течение всего эксперимента режим сна и активности оставался в фазе с внешним электрическим полем. Любопытно отметить, что не все подопытные мыши подчинялись общему ритму — у некоторых из них был заметно выражен сдвиг режима активности по отношению к изменению поля. Так что электрическую кровать, вероятно, придется оснастить каким-то автоматическим устройством, которое учитывало бы индивидуальные особенности пациентов.
Развлекательные телепрограммы и математика
Дедал серьезно обеспокоен растущей потребностью в новых телевизионных каналах. Едва ли эта потребность продиктована разнообразием вкусов телезрителей — большинство из них смотрят телевизор точно так же, как смотрели бы в окно вагона или в стеклянную дверцу стиральной машины на кувыркающееся в барабане белье. Дедал предлагает простой способ сэкономить огромные средства, идущие на строительство новых телевизионных передатчиков и ретрансляторов, и облегчить участь несчастных сценаристов, вынужденных придумывать все новые и новые сюжеты. В этой связи он вспоминает о работе, в которой был проведен статистический анализ поэм Гомера. В этом исследовании полностью игнорировались и сюжет, и общая композиция произведений. Предполагалось, что каждый эпизод в поэмах выбирался автором исключительно произвольно. Похоже, что многие телепередачи в наши дни строятся именно по такому нехитрому принципу: средний, не слишком внимательный зритель все равно не стремится уследить за развитием сюжета.
Дедал приступил к статистическому анализу большого числа телевизионных передач, определяя вероятности переходов от одной сцены к другой. Полученные значения вероятностей вместе с обширной подборкой различных эпизодов вводятся в память ЭВМ. Изобретенный Дедалом «стохастический генератор развлекательных телепрограмм» (СГРТ) на основе этого материала составляет бесконечную последовательность типичных телевизионных шоу по следующему принципу: выбирается сцена из класса «завязок», затем, с учетом статистического веса, происходит переход к случайно выбранной следующей сцене и т. д., пока, опять же случайным образом, не выбирается финал (например, «хэппи энд»). Таким образом, программа, составленная Дедалом, мало будет отличаться от средних убаюкивающих телевизионных передач — неожиданные повороты сюжета и драматические коллизии будут встречаться в ней не слишком часто, поскольку их вероятности малы. Правда, чтобы придать программе внутреннюю логику, придется предусмотреть дополнительные ограничения. Например, движущиеся элементы в каждом эпизоде (люди, автомобили и т. д.) следует выбирать из ограниченного состава реквизита, который если и не постоянен на протяжении всего сюжета, то меняется довольно медленно. Потребуется и некоторое минимальное общее планирование сюжета. СГРТ, имеющий в памяти несколько тысяч эпизодов (каждый из которых допускает как можно больше незначительных вариаций), будет вполне удовлетворительно имитировать обычный телеканал, и его можно выпускать в виде компактной приставки к телевизору. Такие приставки полностью удовлетворят основную массу невзыскательных телезрителей, а телевизионные центры получат возможность лучше позаботиться о тех немногочисленных ценителях, которые действительно желают смотреть что-то стоящее.