Текст книги "История и философия техники"

Сейчас в таком грандиозном магните просто нет необходимости. Электромагнитные процессы на Солнце можно хорошо изучать с помощью радиотелескопов и других приборов, хотя и громоздких, но все-таки в тысячи раз более легких и удобных, чем магнитная скала. Для своего времени идея Эдисона была удивительно смелой и передовой.

Сейчас почти в каждой физической лаборатории имеется электромагнит: магниты используются для изучения свойств веществ в сильных полях, для испытания новых материалов, в современных уникальных измерительных приборах, в квантовой электронике, при исследовании взаимодействий атомных частиц, для медицинских и биологических исследований.

Компас

Первые из найденных описаний компаса датируются примерно 300 г. до н. э. Более двух тысячелетий назад в Китае изобрели примитивный рабочий компас. Из куска магнетита (природного магнитного железняка), по-видимому, вырезали ковш. Согласно описанию древнего философа Фэй Цзы, компас действительно представлял собой нечто похожее на обычную магнетитовую ложку (ковшик), состоящую из тонкого черенка и шарообразной, отполированной выпуклой части. Когда ковшик помещали на каменную плиту с ровной полированной поверхностью, компас вращался до тех пор, пока «ручка» не указывала на юг (большая часть ковша притягивалась к северу). Ковшеобразная форма, как полагают, была выбрана для того, чтобы имитировать созвездие Большой Медведицы, так как всем известно, что две звезды по левую сторону созвездия находятся на одной линии с Полярной звездой – главным астрономическим ориентиром мореплавателей.

Это приспособление, названное «синан» или «сынань», что означает «указывающий на юг», упоминается в книге, датируемой 80 г. н. э., где находятся другие, значительно более ранние ссылки, относящиеся к IV в. до н. э.

Археологи середины 1960-х гг. произвели раскопки в Сан-Лоренцо, в районе города Веракрус, Мексика. Самым загадочным предметом они считают аккуратно вырезанный брусок из гематита (красного железняка) длиной около 1,25 дюйма с выемкой посередине. Майкл Коуэ, руководитель археологического проекта, предположил, что это, возможно, часть компаса. Он поместил брусок на пробковом поплавке в емкость с водой. Опыт подтвердил предположение: «Поплавок постоянно поворачивался в одном и том же направлении, которое слегка отклонялось к западу от магнитного севера. При изменении направления стрелка всегда выравнивалась в направлении немного восточнее магнитного севера».

Физик Джон Б. Карсон, исследуя эти находки, заявил, что этот брусок «является единственным в морфологии среди всех известных образцов обработанной руды красного железняка». Карсон также предположил, что если ольмекский обломок был первоначально в два раза длиннее (около 2,5 дюймов), то «вероятнее всего, он должен был выравнивать себя ближе к магнитному северу – югу». Выемка вдоль верхней части, должно быть, служила указателем. Этот прибор служил, как можно было предположить, для ориентирования строений, пирамид, кладбищ – многие из них были тщательно выровнены на 8 градусов западнее севера. Впрочем, загадочный ольмекский предмет остается загадочным, возможно, он не был компасом.

В IX в. о существовании магнитного указателя узнали арабы, которые усовершенствовали конструкцию. Именно их модификация стала использоваться мореплавателями. До этого времени стрелки как таковой еще не было.

Появление компаса с плавающей стрелкой относится примерно к 1000 г. н. э., именно тогда началось широкое применение этого изобретения в навигации. В XI в. китайцы изобрели еще несколько разновидностей компаса. Компас в виде плавающей стрелки, изготовленной из искусственного магнита, – одна из таких разновидностей. Обычно такую стрелку делали в виде рыбки, которую опускали в сосуд с водой или маслом, и по направлению головы определяли, в какой стороне находится юг. Иногда вместо рыбки была деревянная черепаха с вмонтированным в нее магнитом.

В том же XI в. китайцем Шэнь Гуа, занимавшимся изучением свойств магнитной стрелки, было предложено использовать в качестве компаса намагниченную швейную иглу, крепящуюся воском в центре корпуса к свободно висящей шелковой нити. Им было установлено, что разновидность компаса дает более точные сведения по сравнению с плавающей стрелкой – рыбкой или черепахой, так как испытывает меньшее сопротивление при повороте. В работе, написанной Шэнь Гуа в 1086 г., описывается, «как маги натирали кончик иглы магнетитом, после чего он способен был указывать на юг». Кроме того, Шэнь Гуа отметил, что «игла часто немного отклоняется на юго-восток, а не указывает точно южное направление». Однако к точному пониманию этого явления китайцы придут несколько позже, хотя и раньше, чем европейцы. Первое европейское упоминание об использовании иглы для оказания помощи мореплавателям находим в произведении английского ученого Александра Некама в 1190 г.

В путеводителе, написанном в XII в., во времена южной династии Сун, приводится описание первого, как утверждают исследователи, настоящего прототипа современного компаса – магнитной черепахи. Это был «сухой» компас с фиксированной осью, с тех пор таким он и остался до наших дней.

Самое раннее описание компаса отражено в китайском тексте, написанном около 1113 г. н. э. по поводу событий в порту Гуанчжоу (Кантон) в 1090 г.: «Лоцманы ориентируются по ночным звездам, а днем – по солнцу, в кромешной тьме они смотрят на иглу, указывающую на юг». К этому времени использование компаса стало обычным во всех длительных путешествиях. К XIII в. на основе точных направлений компаса китайцы составили карту морей Восточной и Юго-Восточной Азии, подготовили учебники по мореплаванию, известные под названием «Гиды по стрелке компаса». Благодаря компасу китайцы знали, что магнитный север вовсе не совпадает с географическим. На Западе это явление, известное как магнитное отклонение, было понято только в 1492 г. во время путешествия Колумба в Новый Свет.

В 1303 г. появился компас с картушкой. До этого стороны света определялись на глазок. Это простое изобретение принадлежит до того времени никому неизвестному Флавио Джойю.

Кстати, почему южный конец магнитной стрелки красный, а северный черный? Не исключено, что здесь использованы древнекитайские традиции. Китайцы всегда окрашивали южный конец стрелки в красный цвет. В древнем ассирийском календаре времен Александра Македонского север называется черной страной, юг – красной, восток – зеленой и запад – белой. Городские ворота в Китае окрашивались всегда в соответствии с этим правилом. Вполне вероятно, что такое обозначение стран света было в то время общепринятым, и отголоском этого являются названия Черного и Красного моря, лежащих на юг и на север от центрального – Средиземного.

Существует специальная наука – «компасное дело», которая вырабатывает способы защиты от магнитных полей своих корабельных устройств, не то что от поля хотя и мощного, но далекого магнита – гигантской магнитной пушки.

Особым толчком к развитию этой науки послужили аварии у берегов Ирландии в 1860 г. двух пассажирских пароходов, при которых было большое число жертв; эти аварии произошли из-за погрешностей компасов.

Первый в мире «кибернетический механизм»

В Древнем Китае был создан великолепный автомат, названный «коляска с фигуркой, указывающей на юг». Во многих китайских легендах упоминается таинственная коляска. Это была колесница, над которой возвышалась фигурка с рукой, постоянно обращенной на юг независимо от того, в какую сторону поворачивалась колесница. Некоторые предания относят это изобретение к XIII в. до н. э., с чем однажды согласились ученые, долгое время считавшие, что приспособление работало благодаря магнетизму.

Сомнения были разрешены в 1960-е гг. доктором Джозефом Нидхэмом и его китайскими сотрудниками. Тщательно изучая литературные памятники, они обнаружили, что самое древнее упоминание о такой коляске восходит к III в. н. э., и пришли к выводу, что принцип работы автомата был слишком искусно сделан и не мог относиться к столь древнему времени, как гласили предания.

Человеческая фигурка наверху всегда «знала», где находится юг, так как была связана с колесами сложной цепью приводов, похожих на привод современного автомобиля. Такие зубчатые передачи, известные сегодня как дифференциальные, позволяю колесам автомобиля двигаться с разной скоростью (одному из них приходится проделывать путь больше, чем другому), хотя и работают они от одного двигателя. В таинственной древнекитайской коляске использовался тот же принцип с приводами, которые преобразовывали разницу в скорости колес, если коляска изменяла направление движения. Однако такой механизм мог работать, только если каждая деталь была изготовлена с высочайшей точностью. Разница лишь в один процент между окружностями колес привела бы к тому что фигура, указывающая на юг, сильно ошиблась бы всего через несколько миль. Не только колеса, но и другие приводы должны были быть сделаны с высочайшей точностью, что позволило Нидхэму назвать коляску «первым в мире кибернетическим механизмом».

Сейсмографы

По преданию, римский классический поэт Вергилий (70–19 гг. до н. э.) установил в своем дворце несколько деревянных статуй, изображавших провинции Римской империи. Когда в одной из них возникали волнения, соответствующая статуя-представитель звонила в колокол, а в это время бронзовые всадники на крыше дворца начинали кружиться и указывать копьями в направлении беспорядков.

Ученые до сих пытаются разгадать, что же это все-таки было и как действовало. Связывают эту конструкцию даже с сейсмографом или, по крайней мере, с чем-то напоминающим механизм для фиксирования колебаний земной поверхности во время землетрясений. Недаром Вергилий, автор знаменитой поэмы «Георгики» («Поэма о земледелии») и героического эпоса «Энеида», слыл среди современников волшебником.

Но определенно известно, что на другом конце света в начале II в. н. э. придворный астроном и выдающийся картограф, математик, поэт, художник и изобретатель Чжан Хэн представил китайскому двору удивительный механизм, названный им «флюгер, предвещающий землетрясения», т. е. сейсмограф. Землетрясения, как известно, всегда были огромным бедствием для Китая. Удивительный механизм, придуманный Чжан Хэном, мог фиксировать землетрясения на большом расстоянии.

Размещался механизм в декоративном бочкообразном футляре, в верхней части которого находилось восемь голов драконов с бронзовыми шарами в пасти. При землетрясении шар из пасти дракона должен был упасть в открытый рот бронзовой жабы, находившейся внизу. Резкий металлический звук оповещал о подземном толчке, происшедшем в противоположной падению шара стороне.

В истории Китая за 132 г. н. э. описывается изумление императорского двора, вызванное изобретением Чжан Хэна. «С тех пор как стали составлять летописи, – записано в истории, – ни о чем похожем не было известно». Несмотря на невиданное открытие, Чжан Хэн, как это не раз бывало, и не только в Китае, столкнулся со скептицизмом в отношении к своему изобретению. Придворные чиновники не верили в «чудо», пока не разыгралась драма.

«Однажды, – повествует придворный историк, – один из драконов уронил шар из пасти, хотя подземного толчка никто не почувствовал. Ученые в столице были удивлены этим. Однако через несколько дней прибыл гонец и привез вести о землетрясении в Лунси (в 400 милях к северо-западу от столицы). После этого все признали волшебную силу механизма. И в обязанности служащих управления по астрономии и летосчислению вменялась регистрация места землетрясения».

Современных ученых, как и их древних коллег, весьма интересует принцип работы легендарного механизма. Письменные источники сообщают, что внутри механизма находилась «центральная колонна, которая перемещалась по восьми направляющим пазам и управляла закрывающим и открывающим механизмом». Ученые XX в. предположили различные варианты, однако сошлись на мнении, что «центральная колонна», эта важнейшая часть механизма, очевидно, представляла собой перевернутый маятник с тяжелой чашкой наверху, реагировавшей на ударные волны, возникающие при землетрясении.

В модели устройства Чжан Хэна, построенной в 1939 г. Имамурой Акитсуна из сейсмологической обсерватории Токийского университета (были и другие модели ученых разных стран, но эта – лучшая реконструкция) по сохранившимся описаниям, используется перевернутый маятник с грузом в верхней части, переходящей в острие, которое может скользить по одному из восьми пазов. При попадании в паз острие толкает скользящее устройство к пасти дракона и выталкивает шар, падающий в открытый рот жабы. В верхней левой части располагались две тарелки с восемью пазами. В верней части справа – три скользящих устройства, шары показаны в их исходном положении.

Модель японского ученого основана на усовершенствованной версии английского историка науки Роберта Темпла и работала следующим образом: ударная волна при подземном толчке наклоняла маятник таким образом, что острие в верхней части могло войти в любой из восьми окружающих модель пазов. В них находились скользящие устройства, ведущие в пасти драконов. Когда острие заходил в один из пазов, вытеснялось скользящее устройство, которое в свою очередь выталкивало шар из пасти дракона.

Испытания на модели, построенной Акитсуна, показали, что механизм несомненно эффективен, хотя в некоторых случаях место эпицентра землетрясения находилось под прямым углом к упавшему шару.

Сейсмограф Чжан Хэна, как и многие другие древние изобретения, был забыт. Спустя несколько столетий китайцы вновь его «изобрели», но потом снова надолго забыли.

Первый современный сейсмограф был изобретен только в 1703 г. французским ученым аббатом де Отфейлом, который, как считается, ничего не знал о своем китайском предшественнике…

9 августа 1999 г. на факс турецкого посольства в Москве поступило довольно странное сообщение за подписью профессора Тульского госуниверситета Олега Викторовича Мартынова: «С 3 августа с. г. наблюдаются предвестники сильного землетрясения в регионе с координатами 40° с. ш. и 28–30° в. д., если ваше правительство организует связь с нами метеорологов и сейсмологов вашей страны, мы сможем за два-три дня до событий сообщить точный прогноз о времени (в пределах не менее трех часов) и более точные координаты».

В посольстве сочли, что это розыгрыш. Какого-то непризнанного провинциального шамана.

Через неделю Турцию потрясла катастрофа. В Тулу примчались турецкие журналисты брать интервью у профессора-провидца. Мартынов их просил: обратите внимание своего правительства, что ровно через месяц страну вновь ожидают подземные толчки. Репортеры выполнили просьбу, хотя и не очень-то верили, что снаряд дважды может залететь в одну воронку.

12 ноября 1999 г. Турция убедилась в точности и этого прогноза.

С Грецией история повторилась до мелочей: «штормовое предупреждение» недоверчивому посольству поступило 2 сентября, а через пять дней страну затрясло.

У 64-летнего Мартынова таких документально подтвержденных примеров – десятка полтора. О налете стихии загодя извещались Азербайджан, Болгария, Франция, Великобритания, Италия. В ответ, как правило, ни звука, а после указанной даты профессор всякий раз убеждался, что события развивались строго по прогнозируемому сценарию.

Накануне встречи руководителей глав государств в Генуе 20 июня 2000 г. Мартынов публично, через зарубежные СМИ предсказал, что 18 июня на Севере Италии произойдет землетрясение, а на юге Франции – торнадо. Так и случилось. Правда, о реакции глав государств Мартынову ничего не известно. Зато одолели туристы со всего света, в его тульской лаборатории просто разрывался телефон – многие хотели знать погоду в том месте, куда отправлялись отдыхать.

Сигналы о синоптических и сейсмических неприятностях О. Мартынову подает стальной бочонок, начиненный чувствительными антеннами. По-научному прибор называется широкополосным градиентометром, его предназначение – каждую секунду фиксировать нарушения гравитационного равновесия между ядром Земли и атмосферой. Датчики выводят колебания на дисплей, и если обладаешь методикой расшифровки, то, по словам профессора, довольно просто вычислить время и место предстоящего урагана, тайфуна или другого разрушительного явления.

Прибор и методику Мартынов изобрел, когда в конце 1970-х гг. работал над докторской диссертацией по технологии металлов в литейном производстве. В ходе исследований Мартынов пришел к выводу, что гравитационное равновесие Земли периодически нарушается галактической активностью. Однако наша планета снова возвращается в равновесное состояние, именно в этот момент (в момент возврата) и случаются землетрясения, ураганы, тайфуны.

Мартынов не только вывел закономерность, но и сконструировал прибор, фиксирующий сигналы, сопровождающие нарушения гравитационного равновесия.

О.В. Мартынов изобрел так называемые мобильные генераторы, с помощью которых стало возможно скорректировать полученные сигналы, т. е. влиять на погоду. По теме природной гравитации изобретатель имеет несколько десятков авторских свидетельств.

В конце 1980-х гг. изобретателю покровительствовал Нурсултан Назарбаев – будущий президент Казахстана. С его помощью удалось создать систему «Прогноз» с одиннадцатью полигонами на территориях Белоруссии, России и Украины. Измерения производились синхронно и комплексно, охватывали не только Европу, но и практически всю Азию.

Дальнейшая судьба изобретения, как сообщала в конце декабря 2001 г. спецкор «Московских новостей» Людмила Бутузова из Тулы, следующая.

Мартынов в свое время точно предсказал землетрясение в Спитаке. Но советское правительство проигнорировало сообщение. Отделившийся вскоре Казахстан дал понять ученому, что, имея на своей территории его умные приборы, специалисты обойдутся своими силами. Но, по словам Мартынова, самонадеянность их подвела. Без методики расшифровки сигналов чувствительные «бочки» не более чем груда железа. Белоруссия распорядилась мартыновским добром еще проще – приборы просто свалили в сарай, который потом продали одному предпринимателю.

В это трудно поверить, но дождь уже давно слушается О. Мартынова. В 1992 г. в Германии стояла страшная жара, по прогнозам местных метеорологов, на атмосферные осадки в ближайшие месяцы надеяться не приходилось. Команда Мартынова вызвалась обеспечить немцам долгожданный дождь. Через пять дней, как и было оговорено в контракте, один из циклонов завернул на территорию Германии, с неба полило.

Четыре года спустя, когда все лето заливало Белоруссию, белорусский президент Александр Лукашенко упросил Мартынова спасти урожай от потопа.

«Помню эту историю отлично, – сказал Олег Викторович спецкору «Московских новостей». – Мы вошли в положение белорусского президента и выполнили свои обязательства полностью. Всю уборочную над республикой стояла солнечная погода, хотя при этом нам пришлось войти в большие расходы, под будущий гонорар приобретали необходимое оборудование, оргтехнику, размещали заказы на метеопрогнозы. Когда аграрии посеяли озимые, Лукашенко снова попросил дождя, и мы его обеспечили. Но когда сельхозработы были окончены, президент о своих обязательствах забыл…» Министр сельского хозяйства республики Василий Леонов опубликовал открытое письмо президенту: «…Вы помните, как твердо обещали заплатить россиянам за то, что они обеспечили на Беларуси солнечную, сухую погоду в период уборки… Вы ведь лично пообещали Мартынову за чашкой кофе у вас в кабинете, что вопросов с оплатой такой важной работы не будет, но…»

Скандал был на всю республику. Но денег Мартынов так и не получил. В 2001 г. история повторилась, на этот раз неплатилыциком был губернатор Белгородской области Евгений Савченко, который запросил не просто солнца, повышения урожайности зерновых в своей области до 25 % с гектара, даже договор был заключен. «Как вы сами согласились, – писал в письме губернатору профессор, – эти задачи мы выполнили. Вы имели все для получения зерновых на уровне 35–40 ц с га… То, что вы… теперь имеете проблемы со свеклой, – это ваша вина… Вы заявили, что, как только пойдет зерно, вы оплатите первый этап нашей работы, и попросили, чтобы в дальнейшем был установлен антициклон и было очень, вы подчеркнули, очень тепло… И это пожелание было выполнено, но для смены жаркой погоды вы к нам не обращались и денег для выполнения этой работы от вас не поступало…»

У тульских физиков остался один-единственный прибор, который они берегли «пуще глаза на благо всему человечеству».

Если ученым не дадут пропасть с голоду, то сельскохозяйственное изобилие для страны ими будет обеспечено.