GeoSELECT.ru



Естествознание / Реферат: Вероятностный подход (Естествознание)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Вероятностный подход (Естествознание)



ПЛАН
1. Квантовая механика
2. Вглубь материи .
3. Физические взаимодействия

Квантовая механика

Квантовая механика — это физическая теория, устанавливающая способ
описания и законы движения на микроуровне. Ее начало совпало с началом
века. М. Планк в 1900 году предположил, что свет испускается неделимыми
порциями энергии — квантами, и математически представил это в виде формулы
E=hv, где v — частота света, а h — универсальная постоянная,
характеризующая меру дискретной порции энергии, которой обмениваются
вещество и излучение. В атомную теорию вошли, таким образом, прерывистые
физические величины, которые могут изменяться только скачками.
Последующее изучение явлений микромира привело к результатам, которые
резко расходились с общепринятыми в классической физике и даже теории
относительности представлениями. Классическая физика видела свою цель в
описании объектов, существующих в пространстве и в формулировке законов,
управляющих их изменениями во времени. Но для таких явлений, как
радиоактивный распад, дифракция, испускание спектральных линий можно
утверждать лишь, что имеется некоторая вероятность того, что индивидуальный
объект таков и что он имеет такое-то свойство. В квантовой механике нет
места для законов, управляющих изменениями индивидуального объекта во
времени.
Для классической механики характерно описание частиц путем задания их
положения и скоростей и зависимости этих величин от времени. В квантовой
механике одинаковые частицы в одинаковых условиях могут вести себя по-
разному. Эксперимент с двумя отверстиями, через которые проходит электрон,
позволяет и требует применения вероятностных представлений. Нельзя сказать,
через какое отверстие пройдет данный электрон, но если их много, то можно
предположить, что часть их проходит через одно отверстие, часть — через
другое. Законы квантовой механики — законы статистического характера. «Мы
можем предсказать, сколько приблизительно атомов (радиоактивного вещества —
А. Г.) распадутся в следующие полчаса, но мы не можем сказать... почему
именно эти отдельные атомы обречены на гибель» (Эйнштейн А., Инфельд Л.
Цит. соч.- С. 232).
В микромире господствует статистика, а не уравнения Максвелла или
законы Ньютона. «Вместо этого мы имеем законы, управляющие изменениями во
времени» (Там же.- С. 237). Статистические законы можно применить только к
большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам. Квантовая механика
отказывается от поиска индивидуальных законов элементарных частиц и
устанавливает статистические законы. На базе квантовой механики невозможно
описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее
будущий путь. Волны вероятности говорят нам о вероятности встретить
электрон в том или ином месте.
В. Гейзенберг делает такой вывод: «В экспериментах с атомными
процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь же реальны,
сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы или элементарные
частицы реальны не в такой степени. Они образуют скорее мир тенденций или
возможностей, чем мир вещей и фактов» (Гейзенберг. Цит. соч.- С. 117).
В первой модели атома, построенной на основе экспериментального
обнаружения квантования света, H. Бор (1913 год) объяснил это явление тем,
что излучение происходит при переходе электрона с одной орбиты на другую,
при этом рождается квант света с энергией, равной разности энергий уровней,
между которыми осуществлялся переход. Так возникает линейчатый спектр —
основная особенность атомных спектров (в спектрах оказываются лишь
определенные длины волн).
Важная особенность явлений микромира заключается в том, что электрон
ведет себя подобно частице, когда движется во виеш-нем электрическом или
магнитном поле, и подобно волне, когда диф-рагирует, проходя сквозь
кристалл. Поведение потока частиц—электронов, атомов, молекул — при встрече
с препятствиями или отверстиями атомных размеров подчиняется волновым
законам: наблюдаются явления дифракции, интерференции, отражения,
преломления и т. п. Луи де Бройль предположил, что электрон — это волна
определенной длины.
Дифракция подтверждает волновую гипотезу, отсутствие увеличения
энергии выбиваемых светом частиц — квантовую. Это и получило название
корпускулярно-волнового дуализма. Как же описывать процессы в микромире,
если «нет никаких шансов последовательно описать световые явления, выбрав
только какую-либо одну из двух возможных теорий — волновую или квантовую»
(Эйнштейн А., Инфельд Л. Цит. соч.- С. 215)?
Некоторые эффекты объясняются волновой теорией, некоторые другие —
квантовой. Поэтому следует использовать разные формулы и из волновой и из
квантовой теории для более полного описания процессов — таков смысл
принципа дополнительности Н. Бора. «Усилия Бора были направлены на то, что
бы сохранить за обоими наглядными представлениями, корпускулярным и
волновым, одинаковое право на существование, причем он пытался показать,
что хотя эти представления возможно исключают друг друга, однако они лишь
вместе делают возможным полное описание процессов в атоме» (Гейзенберг В.
Цит. соч.- С. 203).
С принципом дополнительности связано и так называемое «соотношение
неопределенностей», сформулированное в 1927 году Вернером Гейзенбергом, в
соответствии с которым в квантовой механике не существует состояний, в
которых и местоположение, и количество движения (произведение массы на
скорость) имели бы вполне определенное значение. Частица со строго
определенным импульсом совершенно не локализована. Чем более определенным
становится импульс, тем менее определенно ее положение.
Соотношение неопределенностей гласит, что для абсолютно точной
локализации микрочастицы необходимы бесконечно большие импульсы, что
физически не может быть осуществлено. Более того, современная физика
элементарных частиц показывает, что при очень сильных воздействиях на
частицу, она вообще не сохраняется, а происходит даже множественное
рождение частиц.
В более общем плане можно сказать, что только часть относящихся к
квантовой системе физических величин может иметь одновременно точные
значения, остальные величины оказываются неопределенными. Поэтому во всякой
квантовой системе не могут одновременно равняться нулю все физические
величины.
Энергию системы также, можно измерить с точностью, не превышающей
определенной величины. Причина этого — во взаимодействии системы с
измерительным прибором, который препятствует точному измерению энергии. Из
соотношения неопределенностей вытекает, что энергии возбужденных состояний
атомов, молекул, ядер не могут быть строго определенными. На этом выводе и
основана гипотеза происхождения Вселенной из «возбужденного вакуума».
Значение эксперимента возросло в квантовой механике до такой степени,
что, как пишет Гейзенберг, «наблюдение играет решающую роль в атомном
событии, и что реальность различается в зависимости от того, наблюдаем мы
ее или нет» (Гейзенберг В. Цит. соч.- С. 24). Из данного обстоятельства,
заключающегося в том, что сам измерительный прибор влияет на результаты
измерения и участвует в формировании изучаемого явления, следовало, во-
первых, представление об особой « физической реальности », которой присущ
данный феномен, а, во-вторых, представление о субъект-объектном единстве
как единстве измерительного прибора и изучаемой реальности. «Квантовая
теория уже не допускает вполне объективного описания природы» (Там же.- С.
61). Человек перешел на тот уровень исследования, где его влияние
оказывается неустранимым в ходе эксперимента и фиксируемым результатом
является взаимодействие изучаемого объекта и измерительного прибора.
Итак, принципиально новыми моментами в исследовании микромира стали: 1)
каждая элементарная частица обладает как корпускулярными, так и волновыми
свойствами; 2) вещество может переходить в излучение (аннигиляция частицы и
античастицы дает фотон, т. е. квант света); 3) можно предсказать место и
импульс элементарной частицы только с определенной вероятностью; 4)
прибор, исследующий реальность, влияет на нее; 5) точное измерение
возможно только при потоке частиц, но не одной частицы.
По существу, относительность восторжествовала и в квантовой механике,
так как ученые признали, что нельзя: 1) найти объективную истину
безотносительно от измерительного прибора; 2) знать ' одновременно и
положение и скорость частиц; 3) установить, имеем ли мы в микромире дело с
частицами или волнами. Это и есть торжество относительности в физике XX
века.

Вглубь материи

В химии элементом назвали субстанцию, которая не могла быть разложена
или расщеплена какими угодно средствами, имевшимися в то время в
распоряжении ученых: кипячением, сжиганием, растворением, смешиванием с
другими веществами. Затем в физике появилось понятие атома, заимствованное
у Демокрита (с греч. «неделимый»), которым была названа мельчайшая единица
материи, входящая в состав химического элемента. Химический элемент состоит
из одинаковых атомов.
Потом выяснилось, что сам атом состоит из элементарных частиц. В
первой модели атома, предложенной Э. Резерфордом, электроны движутся вокруг
ядра, как планеты вокруг Солнца (планетар-. ная модель атома). Установлено,
что поперечник атома составляет 10'8 см, а ядра — 10'12 см. Масса протона
больше массы электрона в 2000 раз. Плотность ядра 1014 г/см3. Превращение
химических веществ друг в друга, о чем мечтали алхимики, возможно, но для
этого нужно изменить атомное ядро, а это требует энергий в миллионы раз
превосходящих те, которые имеют место при химических процессах.
В XX веке открыто огромное количество элементарных частиц и выявлены
закономерности их взаимодействия. Их можно разделить на несколько групп:
адроны (из них состоят ядра), лептоны (электроны, нейтрино), фотоны (кванты
света без массы покоя). Фотоны и нейтрино движутся со скоростью света.
Немецкий физик П. Дирак предсказал в 1936 году существование
античастиц с той же массой, что и частицы, но зарядом противоположного
знака. К настоящему времени на ускорителях высоких энергий получены
позитроны(античастицы электронов) и антипротоны. При столкновении частица и
античастица аннигилируют с выделением фотонов — безмассовых частиц света
(вещество переходит в излучение). В результате взаимодействия фотонов могут
рождаться пары «частица — античастица».
Открытие все большего количества элементарных частиц подтвердило
взаимопревращение вещества и энергии (предсказанное, впрочем, еще
Анаксимандром), так что материя, которая прежде отождествлялась с
веществом, все больше начала походить на материю как «потенцию» в смысле
Аристотеля, которая нуждается в форме, чтобы стать вещественной
реальностью.
Понятия «химического элемента» и «элементарной частицы»
свидетельствуют о том, что и то, и другое когда-то предполагалось простым и
бесструктурным. Затем ученые перестали употреблять для каждого нового
уровня одно и то же слово элемент-неделимый и для следующего уровня взяли
ничего конкретно не значащее слово из художественного произведения «кварк».
Может так точнее и ближе к истине. Все кажется элементарным, пока не
обнаружишь его составные части. Будет ли конец возможности расщепления
определит только прогресс научного знания.
Теоретически предсказанные кварки, главной особенностью которых
является дробный заряд, были затем экспериментально найдены. По сообщениям
американских ученых в 1994 году обнаружен последний из шести
разновидностей, самый тяжелый кварк.

Физические взаимодействия

Известны четыре основных физических взаимодействия, которые определяют
структуру нашего мира: сильные, слабые, электромагнитные и гравитационные.
I. Сильные взаимодействия имеют место между адронами (от греч. «адрос»
— сильный), к которым относятся барионы (греч. «ба-рис» — тяжелый) — это
нуклоны (протоны и нейтроны) и гипероны, и мезоны. Сильные взаимодействия
возможны только на больших расстояниях (радиус примерно 10"13 см.).
Одно из проявлений сильных взаимодействий — ядерные силы. Сильные
взаимодействия открыты Э. Резерфордом в 1911 году одновременно с открытием
атомного ядра (этими силами объясняется рассеяние а-частиц, проходящих
через вещество). Согласно гипотезе Юкавы (1935 г.) сильные взаимодействия
состоят в испускании промежуточной частицы — переносчика ядерных сил. Это
пи-мезон, обнаруженный в 1947 году, с массой в 6 раз меньше массы нуклона,
и найденные позже другие мезоны. Нуклоны окружены «облаками» мезонов.
Нуклоны могут приходить в возбужденное состояния- барионные резонансы
— и обмениваться при этом иными частицами. При столкновении барионов их
облака перекрываются и «возбуждаются», испуская частицы в направлении
разлетающихся облаков. Из центральной области столкновения могут
испускаться в различных направлениях более медленные вторичные частицы.
Ядерные силы не зависят от заряда частиц. В сильных взаимодействиях
величина заряда сохраняется.
II. Электромагнитное взаимодействие в 100-1000 раз слабее сильного
взаимодействия. При нем происходит испускание и поглощение «частиц света» —
фотонов.
III. Слабые взаимодействия слабее электромагнитного, но сильнее
гравитационного. Радиус действия на два порядка меньше радиуса сильного
взаимодействия. За счет слабого взаимодействия светит Солнце (протон
превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино). Испускаемое нейтрино обладает
огромной проницающей способностью — оно проходит через железную плиту
толщиной миллиард км. При слабых взаимодействиях меняется заряд частиц.
Слабое взаимодействие представляет собой не контактное взаимодействие,
а осуществляется путем обмена промежуточными тяжелыми частицами — бозонами,
аналогичными фотону. Бозон виртуален и нестабилен.
IV. Гравитационное взаимодействие во много раз слабее
электромагнитного. «Спустя 100 лет после того, как Ньютон открыл закон
тяготения, Кулон обнаружил такую же зависимость электрической силы от
расстояния. Но закон Ньютона и закон Кулона существенно различаются в
следующих двух отношениях. Гравитационное притяжение существует всегда, в
то время как электрические силы существуют только в том случае, если тела
обладают электрическими зарядами. В законе тяготения имеется только
притяжение, а электрические силы могут как притягивать, так и отталкивать»
(Эйнштейн А., Инфельд Л. Цит. соч.- С. 65).
Одна из главных задач современной физики — создать общую теорию поля и
физических взаимоотношений. Но действительное развитие науки далеко не
всегда совпадает с планируемым.
Новый диалог с природой возникает и в результате изучения механизмов
эволюции неживых систем в новой науке — синергетике. «Установившееся в
результате ее (науки — А. Г.) успехов, ставшее для европейцев традиционным
видение мира — взгляд со стороны. Человек ставит опыты, ищет объяснение их
результатам, но сам себя частью изучаемой природы не считает. Он — вне ее,
выше. Теперь же начинают изучать природу изнутри, учитывать и наше личное
присутствие во Вселенной, принимать во внимание наши чувства и эмоции» (И.
Пригожин. Краткий миг торжества.- С. 315).
Список литературы

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965.
Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989.
Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986.
Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М., 1994.
Мечников Л. И. Цивилизация и великие исторические реки. М., 1995.
Селье Г. От мечты к открытию. М., 1987.
Краткий миг торжества. М., 1989.






Реферат на тему: Вечный двигатель. Стоит ли его изобретать?

Санкт-Петербургский Государственный Университет



Реферат
по курсу «Концепция современного естествознания»

Вечный двигатель
Стоит ли его изобретать?



студентки II курса
факультета социологии
Шевцовой Евгении



Под возможностью создания современного "вечного" двигателя.
подразумевается, во-первых, создание эффективных преобразователей известных
перспективных потенциальных источников энергии, и, во-вторых, возможности
использования новых видов энергии, в частности, свободной энергии вакуума.
Т.е. возможность создания устройств, кажущийся кпд которых (грамотно
измеренный современными методами) больше 1, что обусловлено неизвестными в
настоящее время новыми эффектами (каковыми были, например, электричество в
средние века и атомная энергия в 19 веке). Конечно, истинные вечные
двигатели (perpetuum mobile) не существуют и не могут существовать. Поэтому
можно рассматривать только такие устройства, которые не противоречат
глобальным законам физики. Хотя именно изобретатели вечного двигателя все
же были двигателем прогресса на протяжении веков.

Стоит ли изобретать вечные двигатели?

Среди большого и все возрастающего числа изобретателей всегда находятся
увлеченные мечтатели или максималисты, которые пытаются создать вечные
двигатели, "перпетуум мобиле". Это слово произошло от латинского perpetuum
mobile, что означает вечно движущееся или вечный двигатель. Истории
известны многие тысячи таких "открытий" и связанных с ними судеб, их
неистово увлеченных авторов, наполненных радостями творчества, восторгами
полученных сопутствующих побочных результатов и горькими разочарованиями за
несостоявшиеся результаты.
Пока еще никому не удалось сконструировать вечный двигатель, и
составить рецепт эликсира бессмертия. Но при этом, сам собой напрашивается
вопрос: так стоит ли вообще тогда заниматься изобретением "вечного"
двигателя? Но многовековая мировая и отечественная история работы над
"вечным" двигателем не позволяет дать скоропалительный, а может быть, и
легкомысленный ответ.
Если обратиться с этим вопросом к популярным книгам и сугубо научным
историческим источникам, к простым безвестным инженерам или известнейшим
мэтрам науки, то никогда не получить на него однозначного ответа.
Одними из первых, кто открыл эпоху создания "вечных двигателей" были
алхимики (здесь под термином "вечный двигатель" подразумевается не только
техническое устройство, а любой объект творческой и изобретательской
деятельности, обладающий свойствами "абсолютности", "вечности"). "Химия -
дочь алхимии" - так высоко оценил роль алхимии, одного из самых ложных
учений среди многих лжеучений прошлой поры, гений русской и мировой
математики Николай Лобачевский. Эта "наука" родилась еще в первых столетиях
нашей эры в Египте, перекинулась на другие страны и была узаконена арабами.
Они присоединили к более раннему термину "химия" (наука о превращениях
веществ) артикль "ал" и тем самым ввели алхимию в круг других наук,
известных на Земле к тому времени. В основу своих воззрений алхимики взяли
убеждение в одушевленности металлов. Якобы металлы все время "растут" и
"созревают" в лоне Земли, чем и обусловлены их превращения.
Еще со времен средневековых алхимиков, открывших в поисках
"философского камня" много новых и ценных химических веществ, история
хранит немало примеров, когда азартная погоня за призраком приводила к
важным изобретениям, не имевшим иногда никакой видимой связи с намерениями
искателей. Так, американский наборщик Хьятт, обуреваемый благим желанием
искусственно создать слоновую кость для биллиардных шаров (за это была
обещана огромная премия), изобрел в 1863 году первую в мире пластмассу,
которая под именем целлулоида получила широчайшее применение и быстро
распространилась.
Любой творческой находке предшествует обычно довольно длительная, порой
мучительная стадия поисков. Обостренная избирательность и особая зоркость
нередко позволяют первооткрывателю добиться цели, пользуясь доступными и
широко известными сведениями.
Свою задачу алхимики усматривали в содействии с помощью некоего
эликсира бессмертия, философского камня естественному взрослению металлов,
которые проходят те же, что и человек, ступени судьбы. Заветная цель -
вырастить из недозрелых состояний - зрелые, из неблагородных металлов -
благородные (из меди - золото, из железа - серебро).
Сейчас очевидно, что это утопия. Но овладев умам, алхимиия, увлекла их
жаждой поиска и проложила первые тропинки к большой и истинной науке.
Расцвет алхимии пришелся на 15 - 17-й век, и это как раз в то время, когда
она жестоко преследовалась церковью. Многие ученые того времени, обвиненные
в занятиях черной магией и распространении учения Сатаны, закончили свою
жизнь в тюрьмах и даже были казнены.
В то же время, алхимия помогла людям открыть немало секретов природы,
принесших пользу человечеству. Люди научились делать сплавы, различные
красители, стекло.
Немецкий алхимик Бранд, пытаясь добыть философский камень, открыл новый
химический элемент фосфор. В другое время немецкие же алхимики "варили" (в
1710 году) в одной из примитивных лабораторий золото. Естественно, что это
им сделать не удалось, зато они изобрели фарфор знаменитой саксонской
марки.
Одно из направлений поисков творцов, энтузиастов и упорных
изобретателей - это создание, разработка "абсолютного двигателя", "вечного
двигателя", который, будучи однажды запущен в действие, совершал бы работу
неограниченно долгое время без привлечения энергии со стороны.
Первое упоминание о вечном двигателе ученые обнаружили в древней
санскритской рукописи "Сиддхантасиромани", написанной великим индийским
математиком Бхаскаром примерно в 1150 году. В этой книге рассказано о
колесе, которое имело специальные полости, заполненные ртутью.
Утверждалось, что если такое колесо закрепить на оси и придать ему
первоначальное вращение, то оно в дальнейшем будет вращаться вечно.
Аналогичное колесо было описано и в астрономическом кодексе короля
Кастилии Алфонса Великого, относящемся к 1272 году.
В арабской рукописи 1200 года, написанной Фахр ад дин Ридвана бен
Мухаммедом, изложено три разных конструкции вечных двигателей.
Изыскания в этой области особенно активизировались в 16 веке, когда
началось бурное развитие машинного производства.
В изданной в начале этого века книге итальянского врача, философа и
алхимика Марко Антонио Зимара "Пещера медицинской магии" описана "вечная
ветряная мельница". Этот изобретатель предложил поставить напротив лопастей
колеса ветряной мельницы кузнечные меха (воздушные насосы), приводимые в
действие самим колесом. Зимара, по-видимому, был уверен, что воздух,
выходящий из мехов, способен вращать то же самое мельничное колесо, которое
и приводит в движение эти меха.
В литературных источниках тех времен содержатся описания "вечных
двигателей", основанных на использовании энергии воды. Основным элементом
таких двигателей являлся спиральный водяной подъемник, так называемый,
архимедов винт. При этом идея вечного движения казалась чрезвычайно
простой: архимедов винт поднимает воду из резервуара на какую-то высоту,
эта вода падает на лопасти водяного (мельничного) колеса, которое при этом
вращается и, в свою очередь, приводит в движение архимедов винт.
Гипотеза создания идеально экономичной машины занимала тогда и сейчас
занимает умы не только мечтателей - самоучек, но и умы многих видных
ученых. Понятно, что вечный двигатель так и остался "работающим" лишь в
воображении его творцов. Хотя их замыслы и были утопичны, попытки
материализовать идею, споры вокруг нее принесли немало интересных
теоретических и конструктивных решений, позволили выявить новые
закономерности, увидеть ранее неизвестные процессы.
Приведем исторический факт, произошедший с нидерландским математиком
С.Стевиным в 1857 году. Работая над вечным двигателем он поставил такой
эксперимент. Соединив 14 шаров в одну цепь, он накинул ее на трехгранную
призму в надежде, что шары, скатываясь по наклонной грани, вовлекут в
движение всю цепь и создадут за счет этого непрерывное ее вращение. Но
несмотря на страстное желание изобретателя, шары не захотели непрерывно
вращаться, а неподвижно зависали в накинутом на призму положении. Зато эта
неподвижная система навеяла ему идею равновесия. Данный результат и вошел в
научную терминологию как закон равновесия сил на наклонной плоскости.
Рассмотрим исторические примеры некоторых вечных двигателей. На рисунке
изображен мнимый самодвижущийся механизм - один из древнейших проектов
вечного двигателя.
В его теле имеется ряд улиткообразных камер, в каждую из которых
помещен тяжелый груз-шар. Изобретатель воображал, что шары с одной стороны
колеса (например, с правой) всегда находятся ближе к краю обода колеса, чем
с левой, и своим весом заставят колесо бесконечное время вращаться, стоит
лишь один раз подтолкнуть его в направлении движения по часовой стрелке.
Ясно, что при демонстрации этого чуда произошел конфуз - колесо всякий раз
после его запуска останавливалось.
Этот пример пришел в нашу литературу из Западной Европы. Однако нечто
подобное имело место и в практике российских изобретателей - самоучек.
Интересный эпизод неудачной демонстрации такого вечного двигателя можно
найти в рассказе нашего соотечественника - писателя Н.Е.Петропавловского с
символическим названием "Perpetuum mobili". Вот как он образно рассказывает
об изобретателе - крестьянине из Пермской губернии Лаврентии Голдыреве,
изображенном в этом рассказе под псевдонимом Пыхтин.
"Перед нами стояла странная машина больших размеров, с первого взгляда
похожая на тот станок, в котором подковывают лошадей; виднелись плохо
тесаные деревянные столбы, перекладины и целая система колес, маховых и
зубчатых; все это было неуклюже, не обстругано, безобразно. В самом низу,
под машиной, лежали какие-то чугунные шары; целая куча этих шаров лежала и
в стороне.
- Это она и есть? - спросил управляющий.
- Она - с...
-Такое чудовище! Ты бы хоть немного обтесал ее.
- Да, она точно ... не обтесана малость.
- Что же, вертится она? - спросил управляющий.
- Как же, вертится ...
- Да у тебя есть лошадь, чтобы вертеть-то ее?
- Зачем же лошадь? Она сама, - отвечал Пыхтин и принялся показывать
устройство чудища.
Главную роль играли те чугунные шары, которые были сложены тут же в
кучу.
- Главная сила в этих вот шарах ... Вот глядите: наперво шар бухнется
на этот черпак ... отсюда свистнет, подобно молнии, вон по этому желобу, а
там его подденет тот черпак, и он перелетит, как сумасшедший, на то колесо
и опять даст ему хорошего толчка, - такого то-есть толчка, от которого он
зажужжит даже... А пока этот шар лежит, там уже свое дело делает другой...
Там уж он опять летит ... бросится на тот черпак, перескочит на то колесо и
опять р-раз! Так и далее. Вот она в чем штука- то ... Вот я пущу ее...
Пыхтин торопливо метался по сараю, собирая разбросанные шары. Наконец,
свалив их в одну кучу подле себя, он взял один из них в руку и с размаху
бухнул его на ближайший черпак колеса, потом быстро другой, за ним
третий... В сарае поднялось что--то невообразимое: шары лязгали о железные
черпаки, дерево колес скрипело, столбы стонали. Адский свист, жужжание,
скрежет наполнили полутемное место ... "
Как нам нетрудно догадаться, машина вращалась до тех пор, пока
изобретатель продолжал подбрасывать все новые и новые шары. Сила их удара и
вес были единственным источником работы мнимого вечного двигателя. И Пыхтин
невольно сказал правду, что "главная сила в этих вот шарах".
Рассказывают, что позднее изобретатель глубоко разочаровался в своем
детище, когда он представил его на промышленную выставку в г.Екатеринбург и
впервые увидел настоящие действующие машины. Когда посетители выставки
попросили его рассказать об изобретенной им "самодвижущейся машине", он в
отчаянии произнес: - "Да ну ее к шуту! Прикажите изрубить ее на дрова ... "
Любопытно узнать, что "вечные двигатели" разрабатывались не только учеными
и любителями-изобретателями, но и предпринимателями-шарлатанами. Последних
соблазняли возможные баснословные барыши, некоторые из них рисковали своими
деньгами, а иногда и теряли их, когда такого двигателя на получалось. В
ряде случаев шарлатаны-изобретатели вынуждены были даже скрываться, когда
их технические фокусы не удавались или разоблачались.
Однажды на такую тонкую уловку чуть было не попался царь Петр I, хорошо
разбиравшийся в технике и собиравший через своих посланцев редкостные
поделки на Западе. В те петровские времена в Германии некий доктор Орфиреус
(Беслер) изобрел "самодвижущееся колесо", которое будто бы не только
вращалось само собой, но и поднимало при этом тяжелый груз на значительную
высоту. С этим колесом его автор путешествовал по Европе по выставкам и
ярмаркам и зарабатывал очень большие деньги. Великие мира сего осыпали его
высокими милостями, поэты слагали оды и гимны в честь его волшебного
колеса. Весть об изумительном изобретении Орфиреуса дошла до Петра 1,
сильно падкого до всяких "хитрых махин". Через своего российского дипломата
царь предварительно сговорился о покупке этой машины за сто тысяч рублей,
но только до сделки дело не дошло из-за смерти царя. Между тем, у
знаменитого изобретателя были и недруги, которые изобличили его в обмане. А
многолетняя тайна заключалась в том, что в действительности "вечный
двигатель" приводился в движение его братом и служанкой, спрятанными в
соседней комнате, незаметно и периодически сообщающими колесу энергию
вращения через рычаги и тонкий шнурок.
Более безобидным представляется использование "вечных двигателей" в
рекламных целях. Об одном из таких примеров их "применения" рассказал автор
широко известных и увлекательных книг по физике, астрономии и математике
Я.И.Перельман. В одном из крупных кафе в Лос-Анджелесе (Америка) для
привлечения внимания публики на входной гигантской рекламе был установлен
"вечный двигатель" в виде колеса с перекатывающимися шарами (подобно тому,
что приведен на рисунке). Этот двигатель незаметно приводился в действие
искусно скрытым электродвигателем, хотя всем прохожим и посетителям
казалось, что колесо двигают перекатывающиеся в прорезях тяжелые шары.
Рабочие - слушатели школы Я.И. Перельмана - были страшно поражены увиденным
и не хотели верить доказательствам учителя о невозможности вечных
двигателей. Учителя выручило только то, что в городе в выходные дни
электрическая сеть полностью отключалась. Зная об этом, он посоветовал
слушателям наведаться к витрине в эти дни. Последовав его совету, они
увидели, что по выходным дням двигатель не работал и предусмотрительно
прикрывался занавеской. И за счет этого, как шуточно пишет автор, закон
сохранения энергии вновь завоевал доверие слушателей.
Важно отметить, что открытиями вечных двигателей, как правило,
занимаются "бессребряники", т.е. люди, которые это делают не ради корысти,
не ради денег, не ради золота, а в силу своей творческой увлеченности,
своего новаторского призвания. Яркой иллюстрацией сказанного может служить
ученый - алхимик Бертольд, описанный А.С.Пушкиным в его прозаическом
произведении "Сцены из рыцарских времен". Бедный ученый Бертольд делает
бесконечные опыты по получению золота из разных химических элементов. Его
многообещающие опыты поддерживает кредитами богатый купец Мартын в надежде
на успех изобретателя. В одном из диалогов между ними Мартын спрашивает:
"Если твой опыт тебе удастся и у тебя будет золота и славы вдоволь, будешь
ли ты наслаждаться жизнью?" В ответ ему Бертольд говорит: "... Займусь еще
одним исследованием. Мне кажется, есть средство открыть перпетуум мобиле.
Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому.
Видишь ли, добрый мой Мартин, делать золото задача заманчивая, но найти
перпетуум мобиле... О!" Можно при этом упомянуть, что А.С.Пушкин написал
это произведение под впечатлением незадолго изобретенного до этого (в 1834
году) в Санкт-Петербурге академиком Борисом Семеновичем Якоби, которого он
знавал лично, первого электрического приводного двигателя. Этот двигатель,
питающийся на постоянном токе от батареи Вольта, настолько поразил своей
новизной и оригинальностью просвещенных современников, что они долгое время
называли его "перпетуум мобиле".
Живет в Самаре интереснейший человек - изобретатель Александр
Степанович Фабристов, которому ныне перевалило за 80 лет. Еще в молодости
он увлекся идеей вечного двигателя, много сочинил его конструкций, создал
много образцов, но все неудачно. И только лет 10 назад создал, наконец,
устройство, которое он называет "вечный двигатель", и которое, как он
убежден, способно вырабатывать "бесплатную" энергию только за счет сил
гравитации. Его устройство не так уж хитро по конструкции и состоит из 8
металлических "стаканов", укрепленных на крестовине, из свинцовых уголков,
храповиков и двух шестеренчатых дуг. "Стакан", прикрепленный к крестовине,
движется по кругу, проходит через одну дугу - угольник внутри перемещается
и силовое плечо становится больше. Проходит через другую - угольник встает
на прежнее место. Так, что получается, что у четырех "стаканов" с одной
стороны масса значительно больше, чем у стаканов с другой, из-за действия
сил гравитации. К сожалению его "вечный двигатель" не запатентован, и не
апробирован, так как и наш российский институт патентной экспертизы не
принимает к рассмотрению проекты таких двигателей.
Создать же опытный образец изобретателю - одиночке не под силу, а
промышленным предприятиям вроде бы и неприлично заниматься разными
выдумками. А ведь, по идее, это экологически чистый двигатель, не портящий
ландшафт и природу, не загрязняющий атмосферу.
Прослеживая историю, можно заметить, что одни изобретатели и ученые
горячо верили в возможность создания вечного двигателя, другие - упорно
сопротивлялись этому, отыскивая все новые истины. Галилео Галилей,
доказывая, что любое имеющее тяжесть тело не может подняться выше того
уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции. Таким образом, польза
для науки шла как со стороны верующих, так неверующих. Известный физик,
академик Виталий Лазаревич Гинзбург считал, что по-существу, идея вечного
двигателя была научной. Плохо ли, хорошо ли, но она готовила благодатную
почву грядущим естествоиспытателям для постижения более высоких истин. Как
хорошо сказал томский профессор, философ А.К.Сухотин:"... неуклонно
подогревая интерес, идея вечного двигателя стала своего рода идейным
двигателем вечного сгорания, подбрасывающим свежие поленья в топки ищущей
мысли".
Тем временем, из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу
патентов на придуманные ими вечные двигатели, ряд национальных патентных
ведомств и академий наук зарубежных стран (в частности, Парижская академия
наук приняла запрет еще в 17-м веке), приняли решение вообще не принимать к
рассмотрению заявки на изобретения абсолютного двигателя, поскольку это
противоречит закону сохранения энергии.
Всемирно известный в области механики советский академик Борис
Викторович Раушенбах считает такие решения научных организаций ошибочными и
вредными для дальнейшего развития науки. Он утверждает, что наука должна
глубоко исследовать, доказывать и терпеливо разъяснять, а не пресекать и,
тем более, не запрещать любые изобретения ("не накидывать уздечку на
исследовательскую активность, куда бы она не расходовалась"). Понятно, что
принцип сохранения энергии никакими конструкциями вечных двигателей не
поколебать, но возможны уточнения, выяснение сфер его применения и
пересечения с другими физическими принципами. Открылось же, например, что
этот закон комбинируется с законом сохранения массы и такое проявление
пошло на пользу более глубокого осмысления этих двух законов.
На практике такие ((устройства оказались не работоспособными, а
заявленная их авторами дополнительная энергия (сверх затраченной)
существовала на самом деле на уровне погрешности экспериментов либо была
чистым вымыслом авторов. Возможно, их авторы при расчете эффективности
(когда получили КПД много больше 1) учли далеко не все факторы... В
большинстве же случаев просто было выдано желаемое за действительное, как
общеизвестная работа Флейшмана и Понса по открытию "холодного"
термоядерного синтеза, который наделал много шума из ничего и был закрыт...

Действующие модели "вечных" двигателей, якобы нарушающие 2 начало
термодинамики, на самом деле работали в полном соответствии с этим вторым
началом термодинамики (в общем виде для открытых неравновесных систем),
однако имели архинизкую эффективность и годились лишь как демонстрационные
модели возможности получать энергию. Так, простой расчет показал, что для
получения 1 киловатта энергии потребовалось бы построить агрегат размером с
современный 17-этажный дом! :-)) Гораздо более эффективно использовать
ветровую или солнечную энергию...
Практически все авторы "действующих" моделей используют постоянный
внешний источник энергии (обычно, электрическая сеть или батарейка) и
эффективность системы рассчитывают на основании соотношения полученной
энергии к затраченной. Поскольку суммарную поглощенную и выделенную энергию
точно замерить не всегда очень просто, по-видимому, в этом и кроется
большинство ошибок. Есть также и другие ошибки при расчете суммарного кпд
устройства. Казалось, чего бы проще, создать режим самогенерации свободной
энергии, т.е. часть получаемой энергии пустить на возбуждение устройства
вместо внешнего источника, который нужен лишь чтобы запустить машину, и
далее в чистом виде получать только заявленную сверхъединичную разность...
Однако таких устойств не существует.
Хотелось бы увидеть действительно работающую модель, в которой имеется
замкнутый контур и машина производит энергию без внешнего источника.
В заключение хочу отметить, что ВСЕ существующие естественно-научные
законы (физики, химии и т.д.) строго соблюдаются. В первую очередь это
касается второго начала термодинамики. Конечно, многие физические законы и
модели несовершенны, однако пока не известны надежные экспериментальные
данные, которые бы противоречили существующим законам.




Новинки рефератов ::

Реферат: Рембрандт Харменс ван Рейн (1606-1669) (Искусство и культура)


Реферат: Петерим Сорокин. Взгляд на будущее (Социология)


Реферат: Комнатные растения целители (Ботаника)


Реферат: Монархия, республика и их виды (Право)


Реферат: Языки программирования, их классификация и развитие (Программирование)


Реферат: Конфликтология (Психология)


Реферат: Развитие средств связи (Радиоэлектроника)


Реферат: Ислам (Религия)


Реферат: Нерон. "Жизнь и судьба" (История)


Реферат: Конституционное право России (полный курс) (Право)


Реферат: Падение золотой империи инков (История)


Реферат: Доказательства в гражданском процессе (Гражданское право и процесс)


Реферат: Социологическая концепция П. Сорокина (Социология)


Реферат: Жизнь и деятельность Мичурина (Сельское хозяйство)


Реферат: Основания и последствия признания брака недействительным (Право)


Реферат: Монархия и демократия (История)


Реферат: Образование США и их экономическое развитие в 19 веке (История)


Реферат: Искусство Китая (Искусство и культура)


Реферат: Федеральное государственное и федеральное регулирование рынка ценных бумаг (Финансы)


Реферат: Система образования в Бельгии (Педагогика)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист