Решение задачи «в лоб». Изобретения, пойманные на кончике пера

Давление в несколько десятков тысяч атмосфер, тем­пература в несколько тысяч градусов — таковы были за­ветные числа «алмазных условий». Но ведь знать завет­ные величины для науки еще далеко не все. Для завое­вания космоса мало знать величину космической скорости, надо суметь построить ракету, способную ее достигнуть.

При высоких давлениях конструкционные материалы коварно изменяют свои свойства, проявляют себя с нео­жиданной стороны. Так, массивная стальная бомба, за­полненная глицерином, под давлением в несколько тысяч атмосфер обнаруживала свою скважность, и глицерин струйками сочился из стенок бомбы, как пот из пор кожи. Сжатый под давлением в 9 тысяч атмосфер водород со взрывом прорывается сквозь стенки стального баллона, словно крепкий баллон превращается в рогожный мешок. Вещество бунтует, не желая подчиняться воле людей.

И ученые постепенно укрощали этот бунт материи к заставляли конструкционные материалы выдерживать давления, в десятки раз более высокие. Было открыто удивительное свойство стали и других материалов повы­шать свою пластичность и прочность под воздействием высоких всесторонних давлений. Оказывается, всесторон­нее давление само упрочняет стенки сосуда, уменьшает их скважность подобно тому, как уплотняется хлебная крошка, зажатая между пальцами. Были созданы сосуды с «активными» стенками, которые не пассивно сопротив­лялись давлению, а сами переходили в наступление и сжимали объем, подпираемые гидравлическим давлением извне. Получился такой же эффект, как если бы кари­атиды, изваяния силачей, поддерживающих здание, вне­запно ожили и подперли стены силой своих богатырских мышц.

Предстояла еще одна головоломная задача: прими­рить аппаратуру не только с высокими давлениями, но и с высокими температурами, при которых начинают мяг­четь и таять металлы. Теперь мы видим по установкам одного из институтов Академии наук СССР для получе­ния искусственных алмазов, что и эта, казалось бы, вовсе нерешаемая проблема решена.

Производится загрузка аппарата. Замыкаются бро­нированные двери. Большой, как медведь, электромотор начинает вращать компрессор. Дальнейшее управление осуществляется дистанционно. Манганиновые проволоч­ки, введенные в аппарат, передают сигналы растущего давления, термопары регистрируют температуру. Как представить себе зрительно это мощное нарастание дав­ления? Вообразим себе давление в фундаменте высокой водяной колонны, высокого водяного столба. Колонна растет все выше, вот она проходит за пределы атмосфе­ры и касается главой орбиты спутника... Выше, выше... Еще выше... Много выше! А тем временем нарастает тем­пература. В недрах аппарата масса раскаляется сначала до вишнево-красного каления, а затем все ярче — до слепящего накала электрической лампочки! В аппарату­ре, такой массивной, словно она состоит из одних стенок, происходит великое таинство рождения алмазов.

Получение искусственных алмазов — процесс недол­гий. Разгружают аппарат и раскалывают спекшийся бри­кет. В черном бархатистом его изломе, словно звезды на ночном небе, сверкают искорки алмазов, сияют их скоп­ления, похожие на броши и диадемы. Мы внимательно вглядываемся в кристаллы. В их неровных скульптурированных ребрах запечатлелась драматическая история их рождения. Это очень твердые алмазы, они царапают самый твердый природный алмаз.

Аппаратура, созданная в академическом институте, была передана в один отраслевой институт для дальней­шего совершенствования применительно к условиям мас­сового производства. За успешное решение всех задач руководителям институтов Л. Ф. Верещагину и В. Н. Бакулю присвоено звание Героя Социалистического Труда.

Инструмент, изготовленный из искусственных алмазов, при испытании в работе показал на 40 процентов большую стойкость, чем инструмент, изготовленный из природных алмазов.

Не короны и не скипетры королей украшают совет­ские алмазы. Они призваны безмерно умножать мощь орудий труда в руках рабочего класса. Скоро все эти кристаллики истолкут в железной ступе, а затем пре­вратят в абразивный круг, буровую коронку, резец. Ведь алмазы у нас в стране — это прежде всего средство тех­нического прогресса". Без алмаза не сделаешь надежной, не знающей износа детали, без алмаза не построишь точ­ного прибора, без алмаза не воздвигнешь атомной элек­тростанции и не осуществишь полета в космос. Из ста­ринного символа власти над людьми наш алмаз превра­тился в символ власти над природой.

1.3. «Умное перо» Максвелла

А бывает, что и без всяких опытов, чисто мате­матическим путем приходят к неожиданным изобрете­ниям.

Любопытные обступают изобретателя и его чудодей­ственную машину, восхищаются, спрашивают: как вы до­думались? Какой вы умный!

— Это не я,— улыбается изобретатель,— это перо мое умное!

Мы уже рассмотрели, что есть в истории открытия и изоб­ретения, словно пойманные на кончик пера. Чтобы лишь намекнуть на то, как они делаются, рассмотрим открытие, сделанное при помощи матема­тики.

Было время, когда такой запутанной, такой прихотли­вой представлялась игра электрических и магнитных сил, что охватить их причуды казалось не под силу человече­скому воображению.

Когда физик Максвелл задумал проникнуть в тайны их игры, он привлек на помощь воображению матема­тику.

Он сумел уловить и представить себе начальную связь электрических и магнитных сил и перевести ее на язык математических уравнений.

После этого стало возможно дать на время отдых во­ображению. Заключив явление в математические выклад­ки, Максвелл будто перестал о нем и думать. Он строчил формулу за формулой, беспокоясь только о том, чтобы не наврать в математике. Он, казалось, совсем оторвался от действительности и не видел ничего, кроме кончика своего пера.

Вот исписана кипа листов, завершилась громоздкая работа. Максвелл бросает перо и разбирает заключитель­ные выводы. Он стремится снова перевести на язык дей­ствительности все, что написано его пером.

Результаты многозначительны. Умное перо, старто­вавшее от уравнений борьбы электрических сил, ни на шаг не отклоняясь от пути, предначертанного законами математики, прибежало к характерным уравнениям, ко­торыми физики описывают волны.

Масквелл снова напрягает все свое воображение, си­лясь представить себе физические явления, которые изоб­ражаются этими столь необычными в мире электричества уравнениями. И воображение рисует необычную картину. Силовые линии, линии электрических и магнитных сил, прочно связанные с током в проводнике, вдруг отрыва­ются прочь, наперекор учебникам и трактатам,— отры­ваются и свободно летят в пространстве, расширяясь, словно водяные круги, словно круги волн в воде. Только этот никем еще не виданный процесс могут изображать уравнения.

Электрические волны?! Их не существует в природе!

Масквелл в сотый раз проверяет свои уравнения, и все явственней проступает картина. Вот значок «с» — это скорость волн. И нетрудно доказать, что равна она скорости света. Столбики формул стоят незыблемо, как колонны монолитной каменной кладки, без единой тре­щины и изъяна. Ясный голос математики заглушает смут­ный протест воображения.

Максвелл пишет статью и отдает ее на суд ученых: если правильно то, что я положил в основу, то вот чего должны мы ожидать, в промежуточном ходе рассуждений я не сомневаюсь. Кто не согласен, пусть опровергает! Только лучше не занимайтесь опровержениями. Ставьте опыты. Ищите электрические волны. Они есть. Они вок­руг нас. Ищите и отыщете!

Проходит почти двадцать лет, и ученые, поставив опыты, действительно открывают в природе электромаг­нитные волны, а еще через десять лет изобретатель Попов применяет их в технике.

Предсказание чудесно сбывается, словно вязь мате­матических значков на листках бумаги — это шифр вол­шебного заклинания, которому подчиняется природа. И пусть попробует природа «не подчиниться» значкам, если математические законы это и есть самые строгие, самые неумолимые законы самой природы!

Как рычаг умножает силу мышц, так и математиче­ский метод умножает силу мозга.

Но, конечно, надо уметь его применять, постоянно проверяя себя опытом, проверяя воображением, чтобы не оторваться насовсем от действительности.

Для умелого изобретателя математика — вторая го­лова.

Впрочем, кто теперь сомневается в могуществе мате­матики, теперь, когда все больше и больше появляется машин, построенных на основании одних вычислений, одних математических выводов, когда не только радио­станции, посылающие в эфир незримые волны, но и ди­зель, измазанный маслом дизель, пышащий гарью и вонью,— все это изобретения, рожденные математикой, добыча разумного пера.

Заключение

С каждым днем возрастает могущество математиче­ских методов в технике, в изобретательстве.

Там, где раньше гнули спины множество вычислите­лей, работает электронная счетная машина. Но это не простая замена, а новые возможности. Значит, можно силой машинной математики штурмовать такие тверды­ни технического прогресса, которые до сих пор приходи­лось обходить с опаской. Ведь технический расчет наперед определяет контуры будущих конструкций, ход задуманных химических реакций и технологических про­цессов. Значит, люди приобрели в электронной математи­ческой машине мощный инструмент научного предвиде­ния. Глаз, вооруженный телескопом, зорче различает даль; мозг, вооруженный электронной машиной, начина­ет яснее видеть будущее.

Станок — это такая машина, которая помогает людям делать другие станки. Электронная машина — это такое изобретение, которое помогает людям делать другие изобретения. Одним словом, изобретения делают нашу жизнь намного лучше…

Список использованной литературы

1.     Орлов В.И. Трактат о вдохновении, рождающем великие изобретения. – М.: Знания, 1980. – 336 стр.

17