Юный техник, 2000 № 09 - Журнал «Юный техник»

На ТЭЦ во Владивостоке построена первая ступень опытной установки, которая дает 240 куб. м пресной воды в сутки, а кроме того — 300 т карбоната магния высокой чистоты в год. И уже разработана техническая документация на строительство в 10 раз более производительной установки. Испытания показали, что отечественная технология примерно на 20–30 % превосходит по производительности аналогичную разработку Калифорнтского университета в США и обходится гораздо дешевле.

ОГНЕЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ для металлических и деревянных поверхностей изготавливает ЗАО «Научно-производственная фирма «Стройпрогресс — Новый век». Они созданы на основе базальта, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами и способны эффективно противостоять огню в течение 30–60 минут. Покрытия выпускаются разных видов в зависимости от материалов. на которые наносятся, и уже успешно себя зарекомендовали на станциях метрополитена в Москве, Минске, Екатеринбурге… Та же фирма выпускает также и теплоизоляционные маты, плиты на основе базальтовых волокон.

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

Аплодисменты как мера хаоса…

Представьте себя в концертном зале. Напряженная тишина. И вдруг она взрывается шквалом аплодисментов после выступления популярного певца или музыканта. Казалось бы, что в том удивительного? Для нас с вами ничего. Но, оказывается, физик с воображением может уловить в этом некую аналогию с… Большим взрывом!

Группа исследователей из США, Венгрии и Румынии к такому заключению и пришла, опубликовав недавно обстоятельную статью во всемирно известном научном журнале «Нейчур».

Итак, грянул шквал аплодисментов. Что происходит дальше?

Оказывается, это во многом зависит от того, где, в какой стране проходит концерт. Индивидуалисты американцы похлопают еще немного да и разойдутся. А вот европейцы, в особенности жители Восточной Европы, могут организовать и овацию. Это когда аплодирующие начинают как бы самоорганизовываться и принимаются хлопать в такт, синхронно.

Почему так происходит? Попытка проанализировать это явление привела к довольно любопытным результатам. Прежде всего оказалось, что математически модель синхронизации аплодисментов вписывается в так называемую модель спаренных осцилляторов. При этом исследователи выделили в аплодисментах две фазы. Первая, быстрая, наступает тотчас после окончания выступления артиста или даже с последними тактами музыкального произведения. Затем наступает очередь второй фазы. Частота хлопков снижается примерно наполовину, зато они приобретают строгую синхронность и могут продолжаться куда дольше первоначальных беспорядочных всплесков.

«В первой фазе каждый индивидуум ведет себя сообразно своему темпераменту, настроению и привычкам, — отмечают ученые. — А вот во второй фазе вариации ритмов практически равны нулю».

Когда к этому явлению применили математическую модель синхронизации, разработанную японским физиком Юшики Куромото, то она показала: если разброс ритмов весьма широк, как это бывает при быстрых аплодисментах, никакая синхронизация невозможна. Но стоит лишь темпу снизится, как в нем выделяется ведущая волна. Более того, в этих условиях синхронизация становится практически неизбежной.

«Возможно, мы имеем перед собой наиболее наглядный пример синхронизации ритмов в природе, — замечает по этому поводу преподаватель прикладной математики в Корнельском университете, профессор Стивен Строгат. — Но вообще синхронизация в природе — далеко не редкость. Первое, что мне приходит в голову, — мысль об организованной работе многих тысяч клеток пейсмейкеров в сердце, каждая из которых порождает свой электрический разряд».

Более того, синхронизация вообще присуща природе, и не только живой. Например, голландский математик, механик и астроном Христиан Гюйгенс, живший в XVII веке, отмечал, что колебания маятников в нескольких часах, висящих в одной комнате, довольно скоро приходят к единому ритму. Сам он, кстати изобретший маятниковые часы, объяснил их загадочное поведение тем обстоятельством, что вибрации передаются по стенам помещения и в конце концов приводят маятники в резонанс.

Но может ли сам собой навестись порядок в комнате подростка, где царит известный беспорядок? Вы скажете, что навряд ли, если, конечно, в ситуацию не вмешается некая высшая сила в лице, например, мамы, которая произведет генеральную уборку или заставит сделать то же своего сына.

О том же вроде говорит и второй закон термодинамики, который в общем случае гласит, что энтропия, то есть мера беспорядка, может только увеличиваться, но не уменьшаться.

И тем не менее, недавно ученые всерьез задумались о том, как при некоторых условиях хаос все-таки можно повернуть вспять…

«Вспомните хотя бы, как образовалась наша Вселенная, — пишут авторы статьи. — После Большого взрыва в ней царил настоящий хаос. Однако со временем все самоорганизовалось или структурировалось: из беспорядочного облака частиц и излучений образовалась материя, затем из нее конденсировались первые галактики, звездные и планетные системы. Наконец, образовались сами планеты, на которых, в свою очередь, зародилась высшая форма самоорганизации — жизнь и даже разум. (По крайней мере, хотя бы один наглядный пример тому мы имеем перед глазами.)».

Как это могло произойти?

Люди верующие говорят, что тут не обошлось без чуткого руководства всемогущей руки Всевышнего. Ученые-материалисты пытаются отыскать иное объяснение. Они полагают, что природе при некоторых условиях все-таки свойственна самоорганизация. В любом беспорядке, хаосе есть своя скрытая структура, надо только суметь ее обнаружить.

Вспомните хотя бы хрестоматийный пример из математики. Любую кривую можно разложить на ряд гармонических составляющих и описать их формулами. Стало быть, в мире заложено скрытое стремление к порядку, как в том примере с аплодисментами.

«Впрочем, — пишут авторы статьи в «Нейчуре», — можно в заключение отметить, что синхронизация аплодисментов длится не так уж долго и может быть вскоре нарушена. Но через некоторое время ритм синхронизуется снова. И так происходит несколько раз. Синхронизацию нарушают энтузиасты-анархисты, которым совместные аплодисменты кажутся недостаточным выражением их восторга, и они пытаются навязать толпе свой ритм. Но вскоре всеобщий порядок заставляет и их подчиниться»…

«Ритм аплодисментов может поддерживаться весьма долго лишь при полном отсутствии в зале энтузиастов, — добавляет один из авторов статьи — И. Барабаси, с большим трудом эмигрировавший в 1983 году из Румынии. Уж он-то помнит, какими овациями был вынужден награждать румынский народ диктатора Чаушеску и его семью. — Так что если бы Вселенная была действительно творением Господним, то в ней бы не происходили время от времени взрывы сверхновых, столкновения галактик и прочие безобразия. А так в природе, похоже, существуют свои анархисты»…

О. СЛАВИН

Художник Ю. САРАФАНОВ

Вечное движение

Бросая в воду камешки, смотри на круги, ими образуемые…

Козьма Прутков

Известно, что масло с водой не смешивается. Этим, к примеру, широко пользуются в энергетике. В трансформаторах предусмотрено, что проникающая туда влага скапливается отдельно от трансформаторного масла на дне бака, не портит изоляцию обмотки и легко удаляется через кран-пробку.

Другой пример такой многофазной системы — коктейли. В них каждый компонент занимает в станине свое место. Явление тоже всем до банальности знакомое. Не потому ли мало кто задумывается: а что там происходит на границе разнородных сред?

Между тем группа сотрудников Физического института им. П.Н.Лебедева под руководством Юрия Стойлова заинтересовалась именно этими пограничными областями. Правда, использовали они для экспериментов несколько иные, чем в коктейлях, составляющие. Это фтористые, фторуглеродные соединения, вода, камфара, этанол, бензол и некоторые другие вещества. Все эти несмешивающиеся жидкости обладают различным давлением насыщенного пара, скоростью испарения и величиной поверхностного натяжения.

Исследователи установили, что при особых условиях в таких «коктейлях» самопроизвольно образуются «капли» и «кольца» из вещества одной из компонент, которые начинают неограниченно долго вращаться в вертикальной плоскости. В отдельных случаях такие кольца вращаются и в горизонтальной плоскости. Причем вслед за ними те же движения могут выполнять и легкие бумажные кораблики, опущенные в кювету. Все описываемые движения происходят довольно медленно, со скоростью порядка сантиметров в секунду, а оцениваемая мощность, необходимая для поддержания вращения, — около одной стотысячной ватта. Для ГЭС, пожалуй, маловато, так ведь и масштабы-то атомные, не правда ли? Кроме того, наблюдается непрерывное волнение жидкости, дрожание воды и другие феномены.