ЛЕВИТАЦИЯ - ЭТО РЕАЛЬНО
ЛЕВИТАЦИЯ - ЭТО РЕАЛЬНО
В свое время английские ученые Дж.Шарль и Дж.Сэрл, а также советские А.-В.И.Вейник и И.И.Добромыслов обнаружили интересный факт: вес быстро вращающегося металлического диска, в зависимости от направления и скорости вращения, уменьшался либо увеличивался. В экспериментах наших специалистов вариации веса составляли от 20 до 200 мг, а иногда и более. Результаты же англичан выглядели просто ошеломляющими. При раскрутке диска диаметром 3-5 м и весом несколько тонн на ободе возникал огромный электрический потенциал около 1012-1014 в! Невероятно, но однажды маховик Сэрла сорвался с опор, повис в воздухе, а затем исчез навсегда.
С тех пор никому так и не удалось повторить этот удивительный эксперимент. От него, конечно, можно отмахнуться, считая очередной мистификацией. Однако задумаемся: а в принципе возможно ли подобное? Вспомним известный со школьной скамьи опыт Толмена и Стюарта по определению носителя электрического тока в металлах. Ученые, в частности, показали,что любое быстро вращающееся металлическое тело - это центрифуга для электронов. Они под действием центробежной силы отбрасываются к ободу диска.
С позиций электротехники и электродинамики все быстро вращающиеся металлические тела являются одновитковыми короткозамкнутыми контурами. Благодаря огромным токам, протекающим в них, создается магнитное поле, направление которого зависит от того, в какую сторону вращается диск. Взаимодействуя с магнитным полем Земли, оно создает эффект либо увеличения веса диска, либо уменьшения. Довольно просто рассчитать критическую угловую скорость вращения, приводящую к левитации. Скажем, при весе диска 70 кг, диаметере 2,5 м, толщине обода 0,1 мм и температуре 273 К она равна 1640 об/с. Итак, как видим, взлет диска вполне возможен. Почему же, несмотря на всевозможные ухищрения многочисленных энтузиастов, повторить опыт Сэрла не удается?
По-моему, причина в неукоснительном соблюдении правил техники безопасности, согласно которым любые электроустановки должны быть тщательно заземлены. Как следствие, избыток электронов на ободе просто не создается.
У Сэрла же диск был надежно изолирован от Земли. Об этом говорит тот факт, что именно относительно нее он измерял его электрический потенциал. Словом, все желающие могут легко это проверить.
От редакции. Версия Б.Н.Игнатова довольно любопытна, и все же вряд ли ее можно признать справедливой. Дело в том, что, согласно теореме Ирншоу, в магнитном поле постоянных магнитов устойчивое равновесие (левитация) невозможно. Отсюда следует, что диск всегда будет сваливаться набок и падать на землю.
Маленькое журналистское расследование показало, что левитирующие волчки или "левитроны", как их тут уважительно называют, родом из "Мира открытий", расположенного на ВВЦ ( раньше - ВДНХ СССР). Многие москвичи и гости столицы прекрасно знают величественное, устремленное ввысь здание, стоящее у главного входа на территорию выставки. Это и есть павильон Центральный. Ныне в нем, а также в бывшем павильоне "Юные натуралисты" располагается, пожалуй, самое необычное
Не правда ли - весьма наглядная модель Сатурна? Вращение его колец обеспечивается опять-таки за счет фотоэффекта.
У истоков его около 10 лет назад стояли тогдашний директор ВДНХ (а ныне руководитель ВВЦ) В.А.Саюшев и заместитель министра по науке И.М.Бортник. Администраторы поставили перед ученым-физиком В.Е.Махоткиным задачу в духе Я.И Перельмана: возродить, а точнее воссоздать заново, дом занимательный науки, какие некогда существовали у нас в 30-е годы (о чем, кстати, неоднократно писала "ТМ" и даже публиковала обращения за подписью выдающихся отечественных ученых), но в новом качестве - это должен быть как бы целый мир, где любой входящий мог бы сделать для себя немало занимательных и любопытных научных открытий.
Вячеславу Евгеньевичу Махоткину, ныне доктору физико-математических наук и директору Объединенного павильона "Мир открытий", а также его сотрудникам эту задачу удалось выполнить с подлинным творческим блеском. За годы существования сначала "Городка открытий и творчества для детей и юношества", а потом и "Мира открытий", на его территории побывало, по самым скромным подсчетам, не менее 10 млн человек.
- Канун своего десятилетия, в период с 11 по 19 июля 1998 года, мы намерены отметить подобающим образом, - заметил он.- Во время Всемирных юношеских игр проведем на ВВЦ международный интеллектуальный фестиваль "Научно-технический досуг - поколению XXI века".
Уже получены заявки от юных техников из ЮАР, Франции, Канады, Алжира, Мексики, Чехии, Словакии, стран СНГ... Уже разосланы приглашения на 70 станций юных техников, действующих в России. Кроме того, самое активное участие в мероприятии примет МИЛСЕТ - Международное движение по организации научно-технического досуга, российское представительство которого возглавляет Т.В.Шматкова. Меня познакомили и с примерной программой проведения фестиваля. Во-первых, она включает в себя Всемирную детскую выставку научно-технических проектов и рисунков, на которую допускаются авторы в возрасте от... 7 лет, то есть в самом расцвете творческой фантазии. Во-вторых, свои идеи, проекты, разработки здесь покажут и вполне взрослые изобретатели, конструкторы, самодельщики. И наконец, ожидается, что большой интерес вызовет демонстрация научных игрушек со всего мира, которые будут представлены ведущими фирмами США, Германии, Франции и других стран. Постараются не подкачать и наши специалисты в этой области - мастера головоломок А.Калинин и С.Солнцев демонстрирует работу сифона-автомата.
Впрочем, кое-что из намеченного к показу мне удалось повидать заранее. Ведь гостеприимные хозяева "Мира открытий" каждый день демонстрируют немало любопытного. Поделились они и некоторыми производственными "секретами". - Любопытствуете, значит, откуда родом левитрон"? Ну что же, тот, который вы только что запустили, сделан моими собственными руками, - не без гордости пояснил инженер Сергей Солнцев. - А вообще-то, насколько мне известно, на эту разработку имеется американский патент.
Но не исключено, что вскоре может быть получен и российский патент. Сергей и его коллеги сейчас бьются над реализацией схемы двухступенчатого запуска "левитрона". Больше, извините, пока сказать не могу, дабы не раскрывать "изюминки" идеи. Хотя признаюсь - по моему мнению, задумка мировая. Да и то, что уже Сергеем реализовано, выглядит блестяще - и в прямом, и в косвенном смысле этого слова. Взять, к примеру, такую штуку: в воздухе висит вроде небольшой гантели. Посредине ее ручки быстро вращается ротор от неведомого источника. Во всяком случае, никакого шнура электропитания. Настоящая научная загадка!
Я стал решать ее по методу Шерлока Холмса, которому поручили выяснить, как летает Карлсон. Первое, на что обратил внимание: один из концов "гантели" все-таки упирается в стенку из прозрачного оргстекла. "Ага, - возрадовался я, - она приклеена!"
- Ничего подобного! - засмеялся Сергей. - Можешь взять ее в руки...
Действительно, конструкция свободно отделилась от плекса. А ротор продолжал упорно крутиться, создавая сверкающий радужный ореол, прямо у меня в руках. Вот эта-то радуга и навела меня, наконец, на верную мысль. Ротор сам себя питает, поскольку его плоскости выполнены из фотоэлементов. Но висит-то "гантель" за счет чего?
- За счет той же магнитной левитации, о которой ты писал, - подсказал Сергей. - Вот и получился Ю. Ивченко и его коллекция "вечных двигателей".
Кстати, почти вечных двигателей в павильоне демонстрируется немало. Есть тут, например, остроумная разработка, использующая силу сразу как ветра, так и света; поверхность аэродинамических лопастей опять-таки покрыта фотоэлементами. Еще одна конструкция - сифон-автомат, который можно изготовить за несколько минут из бывшего в употреблении одноразового шприца и подходящей пластиковой трубки. Он будет перекачивать жидкость из одного сосуда в другой, вовсе не заставляя вас втягивать ртом для создания разрежения разную гадость. Просто потянул за шток поршня - и необходимый перепад давлений получен. Доцент МФТИ Геннадий Николаевич Фрейберг представил в экспозиции диковинное устройство в лучших традициях изобретателей ХУШ-Х1Х вв., когда мода на "регpetuum mobile" была в самом разгаре. Причем, вопреки распространенному мнению, что вечный двигатель невозможен, оно исправно крутится, развивая мощность аж в 0,5 мВт. Правда, до тех пор, пока в кювете есть вода, пока вокруг достаточно тепло, чтобы она испарялась...
А когда его "голова" окунется в кювету с холодной водой и пары эфира сконденсируются, "аист" выпрямляется... Целую коллекцию подобных "вечников" продемонстрировал мне другой сотрудник "Мира открытий", Юрий Григорьевич Ивченко. Само по себе мельничное колесо крутилось, маятник качался... Ну прямо непремиримая оппозиция классической физике! Однако всякий раз при скрупулезном рассмотрении, при желании пошевелить мозгами, оказывалось, что с "классикой" тут все в порядке; просто ее законы используются весьма неожиданным, оригинальным способом.
- Многие, придя к нам, удивляются, например, почему это глобус висит в воздухе, электролампочка загорается прямо в руках, мыльные пузыри, несмотря на народную мудрость, не желают лопаться... А удивившись, попытавшись докопаться до сути того или иного явления, куда с большим уважением начинают относиться к школьным урокам физики, к науке вообще, - подытожил Ивченко. - Что в данном случае и требуется.
В последнее время в печати появляются сообщения о том, что вращающийся диск «приобретает свойства антигравитации», теряет часть своего веса. К примеру, в одном из журналов рассказывается следующее: «Лондон, конференц-зал Королевского технологического института. Известный английский физик Эрик Лейтуэйт демонстрирует собравшимся сравнительно несложный прибор: электромотор, пара тяжелых латунных роторов и спиральная рамка. Его вес 10 кг. Включается электромотор, роторы-гироскопы начинают вращаться, и вес прибора уменьшается до 7 кг». Сам автор идеи, - «один из крупнейших, - как говорилось в статье, - мировых авторитетов в области изучения электромагнитных измерений», объясняет явление следующим обращом: «Гироскоп имеет еще одну особенность - он на некоторое время преодолевает гравитацию».
В другом журнале описан опыт (рис.1), проведенный сотрудниками Общественного института энергетической инверсии. «На столе лежит выходящая за его край подставка с гирей, удерживающей от падения гироскоп. При достаточно большом количестве оборотов его вес настолько уменьшается, что равновесие сохранится даже при удаленной гире». Также сообщалось об опыте профессора Н.А.Козырева: вращающийся гироскоп массой 90 г стал легче неподвижного на 4 мг. А объяснялось это тем, что «направление движения волчка противоречит ходу времени. Время оказало на него давление,
1. При вращении гироскопа воздух от центра гонится к периферии и создается разрежение. В результате возникающей тяги создается впечатление, что вес гироскопа уменьшается.
2. В данном случае разрежения сверху и снизу одинаковы, а потому равновесие весов не нарушается.
3. Благодаря тому, что воздух через верхние отверстия засасыватся внутрь корпуса гироскопа, а через нижние выбрасывается, создается аэродинамическая сила, нарушающая равновесие весов.
4. Маховик (1) вращается внутри корпуса (2), жестко закрепленного на коромысле. Электромотор создает на корпусе реактивный момент, передающийся коромыслу весов. При разгоне маховика этот момент Mi направлен в сторону, противоположную моменту его силы тяжести, и создается впечатление, что он становится легче. При свободном вращении маховик замедляется из-за трения в подшипниках, о воздух и т.д. Возникающий при этом момент трения Ms передается на корпус, от него коромыслу весов. В результате создается мнимое утяжеление.
1. При вращении гироскопа воздух от центра гонится к периферии и создается разрежение. В результате возникающей тяги создается впечатление, что вес гироскопа уменьшается.
2. В данном случае разрежения сверху и снизу одинаковы, а потому равновесие весов не нарушается.
3. Благодаря тому, что воздух через верхние отверстия засасыватся внутрь корпуса гироскопа, а через нижние выбрасывается, создается аэродинамическая сила, нарушающая равновесие весов.
4. Маховик (1) вращается внутри корпуса (2), жестко закрепленного на коромысле. Электромотор создает на корпусе реактивный момент, передающийся коромыслу весов. При разгоне маховика этот момент Mi направлен в сторону, противоположную моменту его силы тяжести, и создается впечатление, что он становится легче. При свободном вращении маховик замедляется из-за трения в подшипниках, о воздух и т.д. Возникающий при этом момент трения Ms передается на корпус, от него коромыслу весов. В результате создается мнимое утяжеление.
И наконец, еще в одном материале утверждается, что «если скорость вращения гироскопа превысит определенную критическую величину, то прибор приобретает отрицательный вес, то есть уже не притягивается к земле, а отталкивается от нее». Причем это явление имеет теоретическое обоснование. Его автор Г.В.Талалаевский говорит: «Моя теория позволяет по-новому взглянуть на привычные истины. Из нее вытекает новый общий закон материального мира - закон различия природы поступальнего и вращательного ускорений. Владея этим законом, мы научимся управлять гравитацией, по своему усмотрению изменять притяжение Земли в нужной нам точке. Люди могли об этом только мечтать». Так с чем же мы имеем дело? Действительно ли с антигравитацией? Сенсацией века или очередным заблуждением?
Прежде всего зададимся вопросом: изменяет ли свою массу вращающий маховик по сравнению с неподвижным? Конечно - да. Она всегда увеличивается за счет накопления энергии, которая, согласно квантовой механике, имеет массу М=Е/с^2, (где с - скорость света в пустоте). Правда, даже у самых лучших современных супермаховиков весом 100 кг, прибавку в массе, пожалуй, не смогут «поймать» ни одни весы в мире, она составляет 0,001 мг!
А вот что касается уменьшения массы вращающегося диска, то этот эффект кажущийся. Обратимся вновь к рис.1. Известно, что, вращаясь, маховик, благодаря трению «качает», подобно центробежному насосу, воздух от центра к периферии. Вдоль радиусов возникает разрежение. Внизу, в щели между подставкой и маховиком, оно лишь прижимает их друг к другу, а сверху, где нет никаких поверхностей, «втягивает» маховик вверх.
Как видим, в данном случае работает не антигравитация, а обычная аэродинамика. Чтобы лишний раз в этом убедиться, подвесьте вращающийся маховик за длинную нитку к коромыслу весов - равновесие не нарушается (рис.2). Разрежения сверху и снизу маховика уравновешивают друг друга. Вот еще пример аэродинамических эффектов. Сделаем на корпусе гироскопа отверстия: на верхней поверхности - ближе к центру, на нижней - дальше от него (рис.3) Подвесив его на коромысле весов и заставив вращаться, мы увидим, что гироскоп стал легче. Но переверните его - и он потяжелеет.
Объяснение простое. В центре корпуса разрежение больше, чем у периферии (как в центробежном насосе). Поэтому через отверстия, расположенные ближе к нему, воздух засасывается, а через отдаленные - выбрасывается. Так создается аэродинамическая сила, изменяющая показания весов. Чтобы устранить влияние аэродинамики, гироскоп помещают в герметичный корпус. Но здесь могут проявиться другие эффекты. Скажем, закрепим корпус на коромысле и придадим гироскопу вращение в плоскости качения (рис.4). Положение стрелки будет зависеть от того, в какую сторону происходит вращение. Почему? Дело в том, что электромотор маховика создает на корпусе реактивный момент, действующий на коромысло. При разгоне маховика корпус стремится повернуться в сторону, противоположную его вращению, и тянет за собой коромысло.
Этот момент подчас бывает настолько велик, что гироскоп может стать «невесомым». Что, вероятно, и произошло в опытах Лейтуэйта. Коромысло возвращается в исходное положение, как только заканчиваетася разгон. А затем, когда маховик вращается свободно, по инерции, на корпус действуют моменты сопротивлений - трения в подшипниках, о воздух внутри корпуса. И коромысло весов поворачивается в другую сторону, то есть маховик как бы тяжелеет.
На первый взгляд, этого можно избежать, закрепив гироскоп на весах так, чтобы плоскость его вращения была перпендикулярна плоскости качения. Однако в опытах профессора В.Ф.Журавлева, проведенных в Институте проблем механики РАН, показано, что хотя и незначительно, всего на 4 мг, но вес тем не менее уменьшается. Причина в том, что, вращаясь, маховик никогда не бывает полностью уравновешен, да и нет идеальных подшипников. В связи с чем всегда возникает вибрация - радиальная и осевая. Когда корпус маховика идет вниз, он давит на призмы весов не только своей тяжестью, но дополнительной силой, возникающей из-за ускорения. А при ходе вверх давление на призмы на ту же величину уменьшается.
«Ну и что? - спросит читатель. - Суммарный результат не должен изменить равновесия». Не совсем так. Ведь чем тяжелее вы взвешиваете груз, тем меньше чувствительность весов. И наоборот, чем он легче, тем она выше. Таким образом, в описанном опыте весы с большей точностью фиксируют «облегчение» гироскопа и с меньшей - его утяжеление. В итоге кажется, что вращающийся диск потерял в весе. Есть еще один фактор, способный повлиять на показания весов при взвешивании вращающегося маховика - это магнитное поле. Если он сделан из ферромагнетного материала, то при разгоне самопроизвольно намагничивается (эффект Барнетта) и начинает взаимодействовать с магнитным полем Земли.
Если же маховик неферромагнитный - вращаясь в анизотропном магнитном поле, он выталкивается из него за счет возникновения токов Фуко. Вспомним школьный опыт, где вращающийся латунный волчок буквально «шарахается» от приближающего к нему магнита. Позвольте, а не потому ли в опытах Лейтуэйта маховики были латунными?
Нурбей ГУЛИА,
доктор технических наук,
профессор
Недавно знаменитый английский писатель-фантаст Артур Кларк сделал очередное предсказание. «...Мы, возможно, стоим на пороге создания космического аппарата нового типа, который сможет покидать Землю с минимальными затратами за счет преодоления гравитационного барьера, - считает он. - Тогда нынешние ракеты станут тем же, чем были воздушные шары до первой мировой войны». На чем же основано такое суждение?
«ФОКУСЫ» С МАГНИТАМИ. Буквальное значение слова «левитация» - подъем. По крайней мере, так определяется Британской энциклопедией возможность поднятия какого-либо тела (в том числе и человеческого) без контакта с чем бы то ни было.
В технический обиход оно вошло сравнительно недавно, в связи с попытками создания транспорта на магнитной подушке. Ее суть можно понять из наглядного опыта, часто демонстрируемого в школе. Берут два ферритовых колечка, представляющих собой сильные постоянные магниты, и нанизывают их на стеклянную палочку, поставленную вертикально. При этом верхний из магнитов как бы повисает в воздухе. Однако стоит убрать палочку, и магнитное кольцо перевернется и упадет. Вот почему инженерам приходится прилагать немалые усилия, чтобы стабилизировать магнитную подушку. Вот почему магнитный левитационный транспорт, над которым работают вот уже четверть века, так и не вышел за пределы полигонов.
Тем удивительнее фокус, который продемонстрировал в редакции уже известный многим нашим читателям («ТМ», № 11 за 1990 г.и № 7 за 1994 г.) изобретатель-исследователь Александр Кушелев. На столе он разместил керамический магнит от громкоговорителя диаметром 80 мм. Тщательно отъюстировал деревянными клинышками горизонтальность его положения. Прикрыл магнит сверху пластинкой оргстекла, на которой раскрутил самолично сделанный им волчок. И произошло маленькое чудо: тот вдруг оторвался от поверхности оргстекла и завис в воздухе!
Секунд через 40 он замедлил свое вращение, потерял устойчивость и кувыркнулся вниз. Объяснить наблюдаемое, полагаю, вы теперь и сами можете. Волчок тоже магнитный, а вращение за счет гироскопического эффекта стабилизирует его положение точно так же, как упоминавшаяся стеклянная палочка. На вопрос, нельзя ли на основе данного эффекта построить какое-либо левитирующее транспортное средство, Кушелев ответил, что как раз над этим он и размышляет.
ШАРИК В ЛОВУШКЕ. Мы же, справедливости ради, отметим, что данный способ - не единственный, позволяющий стабилизировать предмет в магнитном поле.
Принципиальная схема разделения зарядов в главном блоке летательного аппарата, работающего на принципах электростатики (по проекту В.Пономарева). Для того чтобы аппарат взлетел, в его рабочем органе, содержащем газ, включают источник ионизирующего излучения. Возникают ионы обоих знаков. И если теперь к электродам приложить разность потенциалов от источника питания, то начнется разделение зарядов - положительные ионы устремятся к электроду 1, а отрицательные -к электроду 7. Но ни первые, ни вторые при этом не будут нейтрализованы, ибо на их пути стоит защита, не позволяющая им рекомбинировать. Кроме того, на пут отрицательных ионов находится токосъемный электрод 12, потенциал которого при замкнутых переключателях равен потенциалу центрального электрода 7. В результате они, подойдя к нему, отдадут свои электроны, превратятся в нейтральные атомы. Ну а положительные ионы, двигаясь к электроду 1, так и останутся в объеме аппарата. Процесс продолжится до тех пор, пока потенциал, создаваемый положительными ионами внутри рабочего органа, не сравняется с потенциалом от внешнего источника. После чего следует повысить напряжение последнего и это повторять до тех пор, пока положительных ионов не окажется столько, чтобы их суммарная отталкивающая сипа превысила притяжение Земли. Цифрами обозначены: 1 - электрод высоковольтного источника питания; 2 - наружная стенка рабочего органа; 3 - внутренний герметический экран; 4 и 8- оболочки внешнего и внутреннего электродов; 5 - высоковольтный источник питания; 6 - емкость со сжатым газом; 7 - центральный электрод; 9 - источник ионизирующего гамма-излучения; 10 - блок конденсаторов-накопителей отрицательных зарядов; 11 - рабочий орган; 12 - токосъемный электрод, Ki, Кг и Кз - тумблеры переключения.
Кроме того, магнитную левитацию можно в принципе осуществить и с помощью сверхпроводимости. Если взять сверхпроводник, пропустить через него электроток и поместить над магнитом, то он зависнет в воздухе и будет парить до тех пор, пока не отключат питание. Здесь стабилизация осуществляется как бы сама собой - любое перемещение сверхпроводника вызывает в нем вихревые токи, магнитные поля которых, точно-зеркальные по отношению к полю магнита, загоняют его на прежнее место. Естественно, это справедливо и к любому перемещению магнита (при неподвижном сверхпроводнике). Подобный способ магнитной подвески уже нашел применение в технике при создании сверхточных гироскопов для систем наведения ракет и самолетов. Более того: как выяснилось совсем недавно, использование сверхпроводимости дает уникальный побочный эффект.
КАК УКРОТИТЬ ГРАВИТАЦИЮ? Итак , продолжим наш эксперимент. Поместим над магнитом и висящим в воздухе сверхпроводником еще какое-нибудь тело, а затем попробуем его взвесить. Оказывается, оно становится почему-то легче!
В 1996 г. в том убедился физик Джон Шнурер из Эниочского колледжа в Йеллоу-Спринг, штат Огайо. Когда над висящим в воздухе сверхпроводящим диском диаметром в 2,5 см он поместил маленький кусочек пластика, прикрепленный к точным весам, те показали уменьшение веса примерно на 5%. Сначала Шнурер не поверил собственным глазам. Он 12 раз провел эксперимент, прежде чем пришел к окончательному выводу: феномен повторяется регулярно. Тут он вспомнил, что еще в начале 90-х годов подобное же явление заметил наш соотечественник, специалист в области материаловедения Евгений Подклетнов, работавший в то время в Технологическом университете г.Тампере (Финляндия). Но тогда наблюдавшиеся результаты сочли ошибкой эксперимента.
Теперь же аналогичные опыты пытаются воспроизвести в Центре космических полетов имени Дж.Маршала, NASA и еще нескольких государственных лабораториях США. По словам руководителя Отделения перспективных концепций NASA Уита Брэнтли, люди так увлечены исследованиями, что порой тратят собственные деньги на покупку недостающего оборудования. К делу подключились и теоретики. Скажем, итальянец Джиованни Моданези из Национального агентства ядерной физики и физики высоких энергий полагает, что в данном случае мы имеем дело с возникновением «гравитационного экрана». А ведущий специалист Алабамского университета Нинг Ли считает, что при определенных условиях поля атомов сверхпроводника способны так экзотически взаимодействовать друг с другом, что возникает левитация.
Впрочем, есть и другой способ ее создания...
ПО ЗАКОНУ КУЛОНА. «Одним из направлений дальнейшего поиска станет пересмотр природы тяготения - на базе электромагнитных и электростатических явлений, - полагает кандидат технических наук из подмосковного г. Лыткарино Владимир Пономарев.- Обратить внимание на электростатику заставляет хотя бы уже тот факт, что математические формулировки закона Ньютона и закона Кулона внешне весьма схожи, только в первом выражении в числителе стоят массы взаимодействующих тел, а во втором - их электрические заряды».
Причем при внимательном рассмотрении выясняется, что аналогии идут глубже внешнего сходства. Согласно общепринятым представлениям, явление гравитации основывается на взаимодействии неких квантов тяготения - гравитонов; однако до сих пор никто экспериментально не обнаружил ни их самих, ни излучаемых ими гравитационных волн. А что если гравитоны в какой-то мере тождественны элементарным электростатическим зарядам (назовем их кулонами)?
Такое предположение подталкивает вот к каким рассуждениям. Поскольку любое тело во Вселенной имеет температуру выше абсолютного нуля, внутри него атомы испытывают тепловые колебания. А эти колебания, в соответствии с принципами электромагнитной теории Максвелла-Лоренца, неизбежно приводят к флуктуации микроскопических поляризованных зарядов. Суммируясь, те и образуют общий заряд. Таким образом, гравитационное притяжение, в принципе, может быть заменено электростатическим. Скажем, система Земля-Солнце находится в равновесии потому, что центробежная сила, бегущей по своей орбите Земли, равна силе взаимного притяжения разноименных электростатических зарядов ее и Солнца. А вот в системе Земля-Луна такое равновесие нарушено. И из-Кушелев демонстрирует левитирующий волчок.
Однако вернемся с небес на грешную Землю. Какой прок от теории можно получить практически? Рассмотрим хотя бы такой проект. Электростатические поля надо использовать для создания летательного аппарата нового типа, полагает Пономарев. Его движение в околоземном пространстве будет обусловлено взаимодействием электростатических полей - планеты и создаваемого в рабочем органе машины.
Пока в аппарате отсутствуют свободные электрические заряды необходимой величины и знака, он покоится на поверхности планеты. Но как только внутри него (см. схему) накапливаются ионы, получаемые ионизированием газа того же знака, что и электростатическое поле планеты, аппарат взлетит. Причем, согласно расчетам В.И.Пономарева, получается, что такая схема, как минимум, на порядок увеличит эффективность летательных аппаратов по сравнению с нынешними самолетами и ракетами. Справедливости ради отметим, что предпринятая Пономаревым попытка использовать на транспорте закон Кулона - далеко не первая. «В технической литературе неоднократно обсуждались оригинальные проекты космических летательных аппаратов, создающих тяговое усилие за счет электростатического (кулоновского) взаимодействия друг с другом или с космическими телами, например, с Луной», - пишут в своей книге «Ракеты будущего» уже упоминавшиеся нами в «ТМ», № 7 за 1997 г. доктора технических наук В.П.Бурдаков и Ю.И.Данилов. И подробнейшим образом рассматривают еще один проект электростатического летательного аппарата, приходя к выводу, что такая конструкция вполне может быть применена не только при исследовании малых планет или астероидов Солнечной системы, но и в открытом межзвездном пространстве.
ЯПОНСКИЕ ХИТРОСТИ. Очередную попытку укрощения левитации предприняли в конце 1997 г. японские исследователи, которые работают по контракту с международной корпорацией «Мацусита». Они решили использовать для создания машины, преодолевающей силу тяжести, обыкновенный гироскоп. Их опыты подкупающе просты. Небольшой гироскоп раскручивают до 18 000 об/мин и помещают в герметичный контейнер, из которого выкачан воздух, и тот сбрасывают вниз. При падении контейнер преодолевает фиксированную дистанцию около 2 м, причем время замеряется точнейшим образом с помощью двух лазерных лучей. Когда пересекается один (старт), запускается электронный секундомер, когда же другой (финиш) - он останавливается.
К сказанному остается добавить, что при свободном падении контейнер не испытывает никакого постороннего возмущения, кроме земного тяготения, поскольку воздух из башни, где проводятся опыты, тоже выкачан. Единственное различие в серии повторяющихся экспериментов, это то, что гироскоп либо вращается против часовой стрелки, либо не вращается. И что же выяснилось? В первом случае время падения на ничтожные доли секунды - на 0,025 с - больше, чем во втором. Иначе говоря, получается, что вращающийся гироскоп на 1/7000 легче.
Примечателен еще и тот факт, что гравитация ослабевала, лишь когда волчок раскручивали против часовой стрелки. Когда же - по часовой, никакого эффекта не было. «То же самое, - утверждают исследователи, - мы наблюдали и в опытах 1989 года. Только тогда гироскоп взвешивали на точнейших весах»... А потому новая серия опытов, по их мнению, позволяет отбросить всякие сомнения - эффект Как видите, он висит в воздухе без всякой поддержки.
Впрочем, так ли? Начнем хотя бы с того, что статья об этой серии почему-то напечатана в журнале с подозрительным названием «Научно-технические домыслы». Кроме того, многие специалисты отнеслись к затее японцев с великим скепсисом. Например, английский ученый Эрик Лейтон, который является основоположником использования принципа магнитной подушки на транспорте и вот уже многие годы занимается проблемами ее внедрения, утверждает: поскольку гироскоп - прибор чисто механический, свойства его симметричны; и вращайся он или нет, ничего особенного не произойдет.
Другие исследователи выражаются и того резче. Вплоть до того, что японские эксперименты не стоят и той бумаги, на которой они описаны. Между тем кое-какие намеки на объяснение можно отыскать. Скажем, подобный эффект, еще лет тридцать назад, обнаружил наш соотечественник, профессор А.Н.Козырев, который полагал: он вполне укладываестя в теорию относительности, как одно из ее следствий. Суть дела заключается в следующем. В каждой точке Вселенной вектор тяготения имеет определенное направление. Если момент вращения гироскопа совпадает с этим вектором, то суммарная сила тяготения увеличивается; в противном случае - уменьшается. (Однако остается непонятным, почему японцы заметили эффект лишь при определенном направлении вращения и ничего - в противоположном.)
Еще одно возможное объяснение связано с силой Кориолиса. Когда направление вращения гироскопа совпадает с вращением Земли, траектория падения контейнера будет несколько иной, чем если бы гироскоп был неподвижным или вращался в обратную сторону. Ну а поскольку дистанции разные, то и время их преодоления различно.
И наконец, самое простое объяснение. Нет ли в эксперименте некой погрешности, на которую не обратили внимания исследователи, но которая искажает полученную картину?
Станислав
ЗИГУНЕНКО