Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Наука и техника наших дней


Возможность достижения сверхсветовых скоростей, использование скота для предотвращения пожаров, а также последние научные новости - вот темы нашей сегодняшней передачи.

Сергей Иванов:

Представьте себе, что вы стоите у окна и наблюдаете за тем, что делается на улице. Прохожие тоже ничего не упускают из виду. Вот ваше внимание привлек человек, начавший переходить улицу. Вы видите, как он ступает на ледяную корку, не заметив ее поскальзывается и падает. А прохожие, идущие по тротуару, видят в этот миг, лишь, как он приближается к опасному месту и даже еще не заносит ногу для рокового шага.

Возможно ли такое? Или нечто подобное?

Нечто подобное получается в экспериментах, о которых два месяца назад рассказали в журнале "Physical Review Letters" итальянские физики Даниэла Муньяи, Анедио Рафаньи и Рокко Руджиери. Такие же, только более эффективные результаты получил в своих экспериментах принстонский физик Ли Цзюван, работающий в корпорации "NEC". О его опытах рассказывается в одном из последних выпусков журнала "Nature". Методы, которыми пользовались итальянские ученые и Ли Цзюван, были различны, но цель у физиков была одна - превысить скорость света. И эта цель достигнута.

Всем нам со школьной скамьи известно, что скорость света в вакууме составляет около 300 тысяч километров в секунду, или, чтобы быть точными, 299 793 километра, и что это - предельная скорость для любого физического воздействия в нашей Вселенной. Ниже этой скорости может быть что угодно, но выше не может быть ничего. Это мировая константа, на которой зиждется специальная и общая теория относительности, вся теоретическая и экспериментальная физика, вся астрономия и космология.

Года два назад скорость света удалось понизить до скорости мотоцикла , то есть, до 60 километров в час. Сделала это в своей лаборатории в Кембридже, в штате Массачусетс физик Лина Хау. Она охладила свет почти до абсолютного нуля, заключила его в ловушку из лазерных лучей и замедлила до того, что стадо даже видно, как он мчится. Это было удивительно, но не невероятно. Никакие физические законы этого не запрещали.

Но замедлить это одно, а ускорить - другое. Можно ли сделать так, чтобы свет двигался быстрее самого себя? Речь идет только о самом свете, ибо что-либо иное не в состоянии ни догнать его, ни, тем более, перегнать. Так вот, оказывается, благодаря особой комбинации атомных и электромагнитных эффектов, свет может ускорить свое движение не на какую-нибудь там тысячную или сотую долю процента, а в 300 раз. И мы увидим, как основная часть его импульса покидает экспериментальную камеру раньше, чем она успевает в нее войти. То есть, произойдет то же самое, что и с поскользнувшимся человеком, которого наблюдали прохожие на улице и мы с вами у окна. При этом, если верить экспериментаторам, теория Эйнштейна останется незыблемой и мир науки не рухнет.

"Экспериментаторы признают это не без сожаления", -говорит Раймонд Чао, профессор физики Калифорнийского университета в Беркли. В глубине души им очень хотелось отыскать какую-нибудь трещинку в теории относительности, но из этого ничего не получилось, хотя покушение на скорость света, видимо, удалось. Не получилось, прежде всего, потому что принципиально невозможно передать сообщение о предстоящем падении человека со скоростью большей, чем 300 тысяч километров в секунду. Иначе говоря, если вы уже и увидели, как человек падает, его падения вам не предотвратить. Воздействовать на прошлое можно разве что только в научно-фантастическом романе.

Но сам по себе свет может путешествовать с большей скоростью, утверждают экспериментаторы. Таков парадокс. В опытах Ли Цзювана это происходит в прозрачной камере, наполненной газообразным цезием. Обыкновенный луч лазера падает на камеру и возбуждает атомы цезия. Затем на камеру наводится другой луч и проходит через нее. По пути он отбирает у атомов цезия некоторое количество цезия и усиливается. Во всем этом нет ничего особенного, если не считать, что усиление становится возможным лишь тогда, когда луч будет настроен точно на определенную длину волны. Искусно манипулируя длинами волн экспериментатор побуждает цезий придать световому импульсу необходимое ускорение.

Удивительно то, что еще до выхода из камеры световые импульсы успевают отдать цезию занятую у него на время энергию, так что выходящий из камеры импульс ни по интенсивности, ни по форме не отличается от входящего. Но еще удивительнее то, что он покидает камеру еще до того, как входящий импульс коснется камеры: упавший на лед еще и не начинает падать!

В принстонских экспериментах выходящий из камеры импульс успевает пролететь 20 метров, прежде чем входящий импульс достигнет камеры. Это расстояние соответствует 60 миллиардным долям той секунды, за которую свет совершает свое известное из учебников путешествие в вакууме. Свет обогнал сам себя в 300 раз. у итальянцев результаты скромнее. Их прибор основан на отражающей оптике, которая создает микроволновые импульсы, движущиеся на короткие дистанции со скоростью в 375 тысяч километров в секунду. Так же, как и Ли Цзюван, итальянские ученые уверены, что хотя сверхсветовая скорость и реальна, информацию из настоящего или будущего в прошлое передать невозможно. Единственный, кто убежден в обратном - это Гюнтер Нимиц, физик из Кельнского университета. Он считает, что ничего невозможного в этом нет, но времени на прочтение информации уйдет столько, что весь эффект пропадает.

Что же касается быстродействия компьютеров, мысль о которых приходит в голову всем, кто хотя бы на минуту задумывается о сенсационных экспериментах, то, по мнению большинства специалистов, скорость света в вакууме навсегда останется принципиальным пределом для любого сигнала.

Но как же получается, что свет обгоняет сам себя, да еще во столько раз? Уж не иллюзия ли это?

По мнению некоторых физиков, в том числе и самого Ли Цзювана, свет может ускоряться в камере до такой степени, что нам даже трудно себе это вообразить. Но что же это за свет? Ведь его импульс выходит из камеры до того, как туда войдет. Может быть, это два разных импульса, так сказать, разных света? Недаром и Ли Цзюван, и его итальянские коллеги признают, что все детали процесса преобразования входящего импульса в выходящий им еще неясны.

Да, это два разных световых импульса, полагают другие ( и их большинство). Вовсе не тот же самый импульс выходит из камеры, что входил в нее, а его преобразованный предвестник, поначалу невидимый и никаким приборами не улавливаемый или почти не улавливаемый. Он как бы предупреждал камеру о грядущем прибытии основного лазерного импульса. В процессе сложных и мгновенных взаимодействий, суть которых еще предстоит разгадать, возбужденные атомы цезия, пользуясь информацией, содержащейся в форме и размерах предвестника, воссоздали световой импульс, ничем не отличавшийся от входящего, и выпустили его наружу. И не столь уж удивительно, что он выскочил из камеры еще до того, как основной импульс вошел в нее.

Казалось бы, такая интерпретация эксперимента снимает все противоречия. Но не попахивает ли это нарушением завета Оккама - старинного английского философа, призывавшего не умножать сущностей сверх необходимо и беспощадно отсекать их бритвой - завет получил название "бритвы Оккама". В самом деле, реален ли этот предвестник. Не слишком ли гипотетичен? С другой стороны, история науки знает немало случаев, когда сущности умножались по самым странным и так сказать "ненаучным" причинам, скажем эстетическим, и, тем не менее, оказывались необходимыми. По соображениям симметрии, например, Максвелл ввел в формулу лишний, на первый взгляд, член, а потом выяснилось, что он соответствует реальному явлению.

Заметим попутно, что свыше 30 лет назад в Физическом институте имени Лебедева Академии Наук СССР наблюдалось нечто подобное тому, что демонстрирует сегодня Ли Цзюван: атомы возбужденного газа испускали фотоны, а казалось, что это ускорился пришедший в камеру свет. Эффект был не так уж велик: скорость света "возросла" не в 300, а всего в 6 раз, хотя, будь это действительное ускорение, его стоило бы обсудить. Но тогда никто не подумал ни о предвестнике, ни, тем более, о трещинке в теории относительности, и фокус-покус был благополучно предан забвению.

В отличие от экспериментаторов, которые никаких трещинок не находят, так как сознают, что свет, обгоняющий сам себя, для воздействия на прошлое не годится, некоторые интерпретаторы радостно объявляют о крахе теории Эйнштейна. Как же! Ведь Эйнштейн утверждал, что скорость света в вакууме - величина постоянная и быстрее света ни один материальный объект двигаться не может. А тут такая неслыханная скорость!

Интерпретаторам невдомек, что если выходящий импульс сформирован атомами газа или игрой оптики, то никакой сверхскорости может не оказаться. Они не хотят знать, что специальная теория относительности подтверждена тысячекратно, что она позволила объяснить большое количество "темных мест" в ядерной физике, что через сорок лет после ее создания физики, работавшие над атомной бомбой, сумели по ее знаменитой формуле вычислить количество выделяющейся при взрыве энергии, что на ее основе объясняются результаты всех экспериментов в ускорителях частиц. И так далее...

Со времени своего создания как специальная, так и общая теория относительности не дают покоя своим поклонникам. Кто только не ополчался на их творца! Первым был Филипп фон Ленард - талантливый физик и нобелевский лауреат, объявивший открытия Эйнштейна "догматической еврейской физикой" и решивший вдруг воскресить гипотезу эфира, похороненную задолго до того Майкельсоном и Морли, а также и Эйнштейном. Последним был академик Анатолий Логунов, выступивший с теорией, которая, по его словам, исправляла картину мира, якобы поставленную Эйнштейном с ног на голову. Про "еврейскую физику" тогда, в 80-е годы, говорить было неловко, зато можно было доказывать, что теорию относительности создал не Эйнштейн, а Пуанкаре. И "доказывали".

И вот: новый всплеск истории: "Теория относительности опровергнута". Однако, Слава Богу, те, кто невольно дал повод к новым восторгам обывателей, с такими заявлениями не спешат. Они повторяют и повторяют свои опыты, стараясь разобраться во всех хитросплетениях физических процессов.

Александр Сиротин:

Специалисты по экологии недаром издавна считают овец, а еще больше - коз, своего рода "ботаническими пылесосами". И все благодаря их аппетиту. Они пожирают почти все зеленое, что растет на кустах и деревьях, и до чего можно дотянуться губами. Но теперь способности этих домашних животных ученые намерены использовать более конструктивным образом.

Большие стада овец и коз они рекомендуют выводить в леса и на луга южных штатов Америки от Флориды до Калифорнии, чтобы с их помощью очищать лесные участки от тонких сухих веток, легко воспламеняющихся во время летней засухи. Животные для предупреждения лесных пожаров годятся больше и наносят меньший ущерб окружающей среде, чем распыляемые над лесами и полями ядовитые химикаты.

Профессор университета штата Невада в городе Рино, специалист по кормам домашних животных Хадсон Глимп давно призвал к контролируемому использованию вечно жующих парнокопытных. "Неконтролируемый, неуправляемый выпас овец и коз может привести к экологическому дисбалансу, - говорит профессор Глимп. -А верно спланированный выпас может помочь сбалансировать растительность так, как того требуют экологические цели человека". Профессор Глимп считает, что обвинения в адрес овец и коз, своим обжорством будто бы превращающих цветущие луга в пустыню, несправедливы. "Не животных надо винить в этом, а человека", - говорит Хадсон Глима, объездивший 47 стран и видевший немало полностью выщипанных пастбищ. В подкрепление своих слов он приводит такой пример: американские специалисты, работающие в странах Северной Африки, отметили одну местную особенность: помогая местным жителям в поисках питьевой воды они роют колодцы, а через некоторое время в радиусе 5 километров от колодца исчезает вся трава. 5 километров от колодца - как раз то расстояние, которое овцы способны преодолеть без питья. Затем на смену овцам пригоняют коз, способных удалиться от водопоя еще дальше. И вот уже на 10 километров вокруг нет ни травинки, ни кустика. А местные жители возмущаются: "Посмотрите, что наделали козы!". Да не козы виноваты, а пастухи и их работодатели!...

В США немалый ущерб пастбищам на федеральных землях был нанесен из-за бесконтрольного выпаса, из-за того, что частные владельцы животноводческих ферм, могли пасти скот, не считаясь с меняющимися погодными условиями, например, с засухой.

Однако, целенаправленное и спланированное уничтожение отдельных лесных и луговых участков может сыграть и положительную роль. В прошлом году по предложению профессора Хадсона Глимпа стадо овец пригнали на склоны холма Карсон-Хилл на западной окраине городка Карсон в штате Невада. Если бы овцы не сжевали нижние засохшие ветви деревьев и сухие кустарники, то пожара в самом городе было бы не миновать. А так овцы набирали вес и одновременно создавали мертвую зону длиной в 7 километров и шириной в 60 метров, благодаря которой пожар не смог приблизиться к жилому поселку из 300 дорогостоящих домов.

Умелым использованием овец и коз можно было бы значительно уменьшить ущерб, наносимый пожарами, подобными тому, что пережил город Лос-Аламос, в штате Нью-Мексико, в мае этого года, тогда, по словам профессора Глимпа, горел кустарник высотой около метра, а огонь поднимался до высоты в 4-5 метров и распространялся со скоростью 25 километров в час. Трава высотой в полметра превратилась тогда в сплошную огненную стену высотой 2,5 метра, двигавшуюся со скоростью 20 километров в час. Даже травка в 5-10 сантиметров высотой полыхала огнем, и этот огонь распространялся со скоростью 5 километров в час.

Если идеи профессора Глимпа и его сторонников будут взяты на вооружение федеральными властями США, это поможет не только борьбе с лесными пожарами, но и облегчит фермерам-скотоводам поиски новых пастбищ и новых заработков. Долговременный контракт с правительством гарантировал бы какой-то доход. "Фермер обычно не знает, что он заработает завтра. А контакт , скажем, на 3 года, стал бы гарантией минимального заработка на определенное время", - считает Дикинсон Генри, бывший президента Нью-Хемпширского отделения всеамериканского Союза Фермеров. Принадлежащие Генри стада овец съели все кусты под тянущейся на многие километры высоковольтной линией электропередач в штате Нью-Хемпшир, а также положительно проявили себя в эксперименте в штате Флорида. Там они сжевали кудзу - вьющееся ползучее растение, очень упрямое и агрессивное, угрожавшее паркам и рощам города Таллахасси.

Дикинсон Генри и другие владельцы овечьих и козьих стад, которых нанимают для такой работы, удерживают стада на нужных участках с помощью тренированных собак и портативных переносных оград. Обыкновенно, чтобы сохранить пастбище, на нем пасут из расчета 4-8 взрослых овец на гектар земли. Если же нужно полностью очистить район от травы и кустарника, то на гектар запускают от 600 до 1000 овец всего на один день.

Овцы больше всего любят траву, но также едят различные кустарниковые растения и даже небольшие деревца. Особенно хороши овцы для экологической, так сказать, "санитарии" в районах высоковольтных линий, где молодые деревья быстро поднимаются вверх и могут вызвать короткое замыкание, или в районах, нежелательных растений вроде кудзу, которые быстро покрывают своим зеленым ковром огромные пространства. Об удивительной прожорливости овец Дикинсон Генри говорит: "Сначала они съедают мороженое и сладкие пироги, потом мясо и картофель, а если из после этого оставить за столом, то они съедят и саму тарелку". Пастухи это хорошо знают и поэтому обычно задача пастуха - перегнать стадо на другое пастбище до того, как лугам может быть нанесен чрезмерный ущерб.

На труднодоступных холмах Северной Калифорнии лучше всего использовать коз. Глава скотоводческой лаборатории под названием "Goats Unlimited" доктор Энн Пищел отправляет стада коз на грузовиках через холмы Сьерра-Невады в любой штат вблизи тихоокеанского побережья США со своей базы в Раккерби, под городом Сакраменто. Место выпаса коз контролируется переносной оградой, растянутой на полтора километра. Через ограду пропущен низковольтный ток, поставляемый солнечными батареями. Внутри этого 15-гектарного "ящика" животные пасутся в рощах ядовитого дуба, низкорослой землеройной сосны и поедают буквально все, что состоит из целлюлозы.

Козы могут допрыгнуть до ветвей, расположенных выше человеческого роста, взобраться вверх по наклонному склону дерева... Они особенно хороши для уничтожения так называемого промежуточного звена деревьев и кустарника, порождающих, как говорят пожарные, "огненную лестницу" - пламя с горящей травы перебрасывается на это "среднее звено", огонь охватывает все дерево, идет уже по верхам и тогда с пожаром справится почти невозможно. "Козы, в отличие от овец, начинают есть сверху и постепенно идут вниз", - говорит доктор Энн Пищел. - Они сначала поедают ветки деревьев, а заканчивают травой".

Стадо коз, принадлежащее госпоже Пищел, по просьбе соседей - супругов Уорд, за несколько дней очистило от зарослей их участок в 80 гектаров. А недавно стада Пищел были наняты для уничтожения чертополоха, желтого утесника, и ряда других "зеленых агрессоров", подавлявших местную флору.

Садоводы тоже начинают использовать коз для очистки фруктовых деревьев от нижних побегов. Иначе побеги пришлось бы срезать вручную.

Однако, у овец и коз есть, так сказать, отдельные недостатки. Так, например, во время экспериментов во Флориде вблизи крокодильих ферм выяснилось, что овцы ужасно любопытны, и они никогда не видели крокодилов. Знакомство стоило некоторым овечкам жизни. Но под строгим контролем человека овцы и козы могут принести такую пользу, на которую мы прежде и не рассчитывали.

Евгений Муслин:

И в заключение нашей передачи сенсационное сообщение о тестах Архимеда:

Ученые Рочестерского Технологического Института начали работу по восстановлению манускрипта Х века - единственного известного на сегодня документа, содержавшего копии оригинального текста, принадлежащего греческому математику Архимеду. Эти копии были стерты монахами примерно 200 лет назад, и поверх них был нанесен новый текст. Манускрипт, насчитывающий 170 страниц, содержал когда-то все основные научные идеи великого греческого ученого, начиная от законов гидростатики и кончая математическими теоремами, которые легли в основы современной науки. В своей работе по восстановлению архимедовских текстов американские ученые используют цифровые фотокамеры, ультрафиолетовые и инфракрасные фильтры и мощные компьютерные программы.

Манускрипт с таким ценным содержанием был приобретен два года назад на аукционе за 2 миллиона долларов.

XS
SM
MD
LG