Юный техник, 2000 № 01 - Журнал «Юный техник»

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»

НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ

№ 1 январь 2000

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

РОССИЯ ВХОДИТ В XXI ВЕК С МАШИНОЙ ВРЕМЕНИ

Памяти мое матери Алешиной О.А. посвящается…

А. Е. АЛЕШИН

Россия входит в новый век, в новую эру уникальных открытий в науке и технике. Уверенность в этом вселяет тот факт, что в наше трудное время остались ученые, изобретатели и научно-исследовательские институты, которые, несмотря на все трудности и проблемы, разрабатывают научные теории, проводят эксперименты и в результате рождаются открытия мирового уровня.

Об одном таком открытии и его истории мы хотим рассказать вам и показать на его примере, что Россия и в настоящее время является передовой страной в области научных достижений.

Открытие, которое было сделано в России, касается основ всей нашей Вселенной, ведь впервые человечество может теперь изменять не только пространство, но и время, ускоряя и замедляя его по нашему желанию. Можно сказать, что в экспериментальных условиях была создана «Машина Времени» на атомном уровне.

Долгий и трудный путь к этому открытию начался в 1994 году, когда молодой изобретатель Александр Алешин пришел в редакцию журнала «Юный техник» и предложи на рассмотрение ряд интересных идей, одной из которых была идея о нагреве водородной плазмы в реакторе с помощью аннигиляции встречных пучков частиц и античастиц. Результатом этой встречи стала статья «Сверхновая Александра Алешина» во втором номере журнала «Юный техник» за 1994 год. Таким образом, Александр получил столь необходимую для каждого молодого ученого поддержку и встал на путь осуществления своих идей. Надо признать, что дальнейшая судьба молодого изобретателя складывалась также на редкость удачно. После окончания школы с медалью Александр одновременно поступает в два института и начинает разрабатывать свои эксперименты в НИИ «КВАНТ-2».

В итоге в период с 1998 по 1999 г. был поставлен ряд экспериментов по созданию термоядерных реакций в водородной плазме с помощью нагрева энергией аннигиляции встречных пучков частиц и античастиц, созданию плазменной черной дыры и исследованию ее свойств.

О некоторых из этих экспериментов журнал «Юный техник» написал в пятом и десятом номерах за 1998 год, статьи называвшись «И снова Сверхновая», «Быть может, скоро в каждой квартире загорится своя звезда!», таким образом «Юный техник» продолжал поддерживать исследования и своевременно рассказывать о развитии научных достижений в России.

И сегодня в первом номере нашего журнала за 2000 год мы расскажем вам об уникальном экспериментальном открытии, сделанном в России на рубеже XXI века — это возможность контролировать время, замедлять и ускорять его по нашему желанию, то есть мечта людей о Машине Времени начала сбываться. Автор выражает искреннюю благодарность руководству и научному коллективу НИИ «КВАНТ-2», научно- исследовательским группам 7143, 7333, 7343, редакции журнала «Юный техник» в лице главного редактора Черемисинова Б. И. и сотрудника редакции Ильина А.Н., а также техническому переводчику Никулиной Е.В., без неоценимой помощи и поддержки которых не состоялись бы эксперименты и открытие возможности изменения времени…

Сейчас, когда мы входи к в новый век, мы вновь задаем себе фундаментальный вопрос о том, что такое время и что мы о нем знаем.

К счастью, в наше время теория относительности дает точный ответ на эти вопросы. Считается, что время — это физический фактор, который отвечает за длительность всех процессов во Вселенной.

Но до сих пор считалось, что повлиять на этот фактор мы не можем, и споры шли только о том, является ли время непрерывным или же состоит из отдельных моментов, то есть квантов времени.

Последние эксперименты показали, что время действительно нужно измерять отдельными квантами и длительность самого минимального из них не должна превышать 10-43 секунды, что доказывается также квантовой физикой.

Время в нашей Вселенной рассматривается как фактор ее расширения, а температура, например, рассматривается как фактор уровня кинетической энергии частиц определенной среды, а в конечном итоге насколько данная среда нагрета или охлаждена.

Считается, что наша Вселенная раньше была сжата в очень малой области до больших плотностей и поэтому вещество в ней было нагрето до огромных температур и энергий, таким образом, развивались интенсивные процессы взаимодействия в этом первоначальном веществе, которые привели к Большому Взрыву. В результате Большого Взрыва наша Вселенная стала расширяться, что было доказано в 20-х годах американским астрофизиком Эдвином Хабблом при исследовании им спектра излучений галактик. Таким образом, с каждым моментом времени расширяется и Вселенная.

Можно рассмотреть процесс расширения по стадиям пространства-времени, когда изменяется не только пространство, но и течение времени. И тогда перед нами встает интересный вопрос, который задает теория относительности. Этот вопрос касается уникальных объектов во Вселенной — черных дыр. Черные дыры представляют собой очень плотные образования, которые имеют маленький размер. Именно поэтому они обладают большим гравитационным полем, которое позволяет им захватывать все окружающее их вещество и даже свет, а также все другие виды излучений. Черные дыры образуются при сильном сжатии вещества массивных звезд в конце их эволюции.

Однако современной квантовой физикой доказано, что элементарные черные дыры могут быть и очень маленькими, с массой порядка 10-8 кг и размером в 10-35 м.

Если теперь вспомнить о том, что время — это фактор расширения Вселенной, то так как черные дыры захватывают все окружающее их вещество и даже свет (а также все другие виды излучений), получается, что расширения Вселенной в этой области не происходит, а это значит, что в области черных дыр время должно замедляться; и, наоборот, при распаде этих объектов время должно ускоряться.

Такие интригующие возможности, которые дает нам теория относительности, не должны быть упущены. Именно такая мысль навела автора этой статьи на начало развития серии экспериментов, которые были проведены в НИИ «КВАНТ-2».

Суть этих экспериментов заключалась в том, чтобы получить элементарную черную дыру в лабораторных условиях и доказать, что с помощью этого объекта действительно можно изменять — замедлять и ускорять — время. Для этого нам нужно было встречными электромагнитными полями сжать область плазмы, полученной в результате аннигиляции встречных пучков электронов и позитронов.

При таких условиях мы можем смоделировать процессы, которые идут на звездах, ведь, учитывая знаменитую формулу Альберта Эйнштейна Е = МС2, можно заменить большие массы вещества на большие энергии.

Действительно, в точке с диаметром порядка 10-4 — 10-5 мм, где происходило столкновение встречных пучков электронов и позитронов, разогнанных до 2 МэВ, напряженность электрического поля составляла 108 В/м при плотности пучков 106 — 108 А/см2, а магнитная индукция составляла 8 Тл.

Такие условия привели к тому, что в этой точке электрон-позитронная плазма нагревалась до температур в 2,6 миллиарда градусов, что соответствовало 14-й секунде с момента расширения Вселенной. На область полученной плазмы действуют в основном три силы. Гравитационные силы частиц стремятся сжать область плазмы, в то время как силы давления гамма-излучения, возникающего в результате реакции аннигиляции электронов и позитронов, стремятся расширить область плазмы. Электромагнитные силы действуют между частицами плазмы, но так как все частицы в точке взаимодействия пучков электронов и позитронов хаотически перемешиваются, то эти силы в целом на область плазмы не влияют.

Поэтому главную роль играют силы давления электромагнитного поля, создаваемого двумя магнитными катушками со встречными токами. Именно эти силы помогают гравитационным силам преодолеть силы давления гамма-излучения и сжать область плазмы до размера порядка 10-35 м, что приводит к созданию элементарной плазменной черной дыры. Однако объект, который мы получали, быстро распадался, так как при таких больших уровнях энергий он просто «испарялся» за счет выхода из него излучений и частиц, эффекта, предсказанного в 70-е годы английским физиком Стивеном Хокингом. Но вскоре было найдено простое решение. Была поставлена третья магнитная катушка, которая создавала переменное асинхронное электромагнитное поле, это было сделано для того, чтобы полученный объект приобрел момент вращения и таким образом увеличил срок своей жизни. В итоге объект существовал около 5,7 секунды. Осталось доказать, что полученный объект — это действительно элементарная черная дыра, и исследовать ее свойства.