Science, Effects, and Nature

История изобретения, которое не получилось, — и что из этого вышло

Энергия, которая лежит под ногами

В обычной комнате примерно столько же тепловой энергии, сколько выделяется при сгорании нескольких стаканов бензина. Молекулы воздуха носятся со скоростью пули, сталкиваются, разлетаются — и так круглые сутки, бесплатно и без остановки.

Возникает естественная мысль: почему бы этим не воспользоваться? Поставить крошечную турбинку, и пусть молекулы её крутят.

Проблема в одном слове: хаос. Молекулы бьют по лопастям со всех сторон одинаково часто. Толчок слева, толчок справа, толчок сверху — в сумме ноль. Энергии сколько угодно, но у неё нет направления.

Значит, нужно устройство, пропускающее движение в одну сторону и не пропускающее в другую, — вроде турникета в метро или ниппеля в велосипедной камере. Такую штуку называют выпрямителем.

Идея настолько соблазнительная, что её изобретали заново примерно раз в полвека. Три самые знаменитые попытки — герои этого рассказа. Все три провалились, причём совершенно одинаково, и этот тройной провал оказался полезнее любого успеха.

Попытка первая: сторож у двери

В 1867 году великий физик Джеймс Клерк Максвелл придумал следующее. Возьмём сосуд с газом и разделим его перегородкой с маленькой дверцей. У дверцы посадим крошечное существо-сторожа.

Сторож смотрит на подлетающие молекулы. Летит быстрая — открывает дверцу и пропускает налево. Летит медленная — не пускает. Дверца невесомая, трения нет, никакой работы сторож не совершает: он только смотрит и щёлкает задвижкой.

Проходит время — и слева собираются быстрые молекулы, справа медленные. Но «быстрые молекулы» — это и есть горячий газ, а «медленные» — холодный. Половина сосуда нагрелась сама собой, и теперь между половинами можно поставить обычную тепловую машину.

Такого быть не должн…

Сегодня в рубрике #умная_осень предлагаем провести эксперимент «Осенние краски: как холод и темнота крадут зелёный цвет у деревьев»

Зачем нужен такой опыт:

Чтобы ребёнок понял связь между погодой, светом и осенней окраской; увидел, как природа реагирует на смену сезона.

Что потребуется:

✔ по 3–4 одинаковых зелёных листа с разных деревьев (например, с клёна, берёзы, сирени).
✔ картон или плотная бумага;
✔ скотч;
✔ холодильник;
✔ тёплое светлое место.

Ход эксперимента:

1. Один лист оставляем на свету. Один лист оставьте в обычных условиях — при комнатной температуре и свете.

2. Второй лист прячем от света. Часть второго листа плотно закройте картоном с обеих сторон, чтобы туда не попадал свет.

3. Проверяем влияние холода. Третий лист поместите в холодильник (не в морозилку) на несколько дней.

4. Наблюдаем. Каждый день рассматривайте листья и отмечайте изменения: появился ли желтоватый оттенок, изменилась ли яркость зелёного цвета, одинаково ли выглядят разные участки листа.

Что происходит с листьями?

Зелёный цвет листа создаёт хлорофилл. Пока растение активно растёт, его много, поэтому зелёный цвет «перекрывает» другие пигменты.

Когда осенью становится холоднее и световой день сокращается, растение перестраивает свою работу. Хлорофилл постепенно разрушается и перестаёт активно производиться.

И тут обнаруживается маленький секрет: жёлтые и оранжевые пигменты всё это время уже были в листе! Они просто были незаметны за зелёным хлорофиллом.

То есть осенний лист не становится жёлтым, а теряет зелёную маску.

Важно: один только холод или темнота не являются единственной причиной осенней окраски в природе. На неё влияют еще продолжительность дня, температура воздуха, состояние растения.

Вопросы для развития научного мышления по теме эксперимента

До начала эксперимента предложите ре…

Космический аппарат для дальних полётов за пределы Солнечной системы не несёт с собой топливо для полного изменения скорости. Он временно входит во взаимодействие с какой-либо планетой и использует её гравитационное поле для изменения траектории и скорости.

Соответствие:

• ресурсный объект — планета;

• поток или ресурс — гравитационное поле;

• преобразующий элемент — правильно выбранная траектория;

• получаемая функция — изменение скорости и направления.

Это особенно высокий уровень аналогии: физического соединения нет, связь осуществляется через гравитационное поле.

Иногда обычный инструмент слишком большой для задачи. Он не может ударить по частице размером в микрон, залезть внутрь клетки или работать прямо в крошечном канале.

Но инструмент можно создать прямо в жидкости.

Ультразвук заставляет порождать микроскопические пузырьки пара в жидкости, затем расти и… схлопываться.

Механизм этого явления, следующий:

• Зарождение. В микроскопической газовой полости или на частице возникает пузырёк.

• Рост. Из-за низкого давления жидкость испаряется внутрь него, а растворённые газы диффундируют в полость.

• Схлопывание. Давление резко возрастает, пар конденсируется, а оставшийся газ сильно сжимается.

В момент схлопывания температура и давление внутри могут кратковременно стать чрезвычайно высокими. Возможно образование активных радикалов, например -OH и -H, а при мощной ультразвуковой кавитации — кратковременно ионизированного газа, близкого к микроплазме.

Поэтому в момент схлопывания возникают мощные локальные потоки, микроструи и удары. На доли мгновения пузырёк превращается в одновременно в микро-молоток, микро-мешалку или микро-реактор.

Именно из этого вырастают основные применения акустической кавитации:

Очистить поверхность объекта (или труднодоступное место), контактирующего с жидкостью

Разбить комки частиц слипшегося вещества.

Безопасно вскрыть клетки, содержащие внутри нужное вещества, и достать содержимое

Смешать жидкости, которые в обычных условиях не смешиваются

Ускорить химическую реакцию

Быстро и полностью удалить из жидкости растворенный в ней газ.

Применение 1. Удалять загрязнения без прямого механического воздействия, в частности из труднодоступных мест.

Если для удаления загрязнений нежелательно применять механическое или химическое воздействие, или загрязнение невозможно достать, поскольку оно находится внутри отверстия, канала …

В арбуз пересадили гены таракана. Теперь, когда арбуз разрезают, семечки выскакивают и разбегаются.

/Анекдот/

Съешь ГМО – козленочком станешь!

О ГМО – генетически модифицированных организмах – наслышаны все. Российское законодательство обязывает производителей товаров указывать факт использования ГМО при изготовлении продукции. Дошло до того, что слоган «без ГМО» стал использоваться с целью продвижения товара на рынок. В ответ на такую рекламную политику многие покупатели начали воспринимать надпись «без ГМО» как гарантию натуральности продуктов. Более того, «добрые советчики» рекомендуют не брать товары, на которых эта информация не обозначена. Раз не написано, что нет ГМО, значит, они есть в составе продукта. Значит, употреблять его в пищу опасно для здоровья.

О генной инженерии народ знает мало. Неизвестность становится широким полем для рождения страхов, опасений и просто выдумок. Около 80 % россиян считают ГМО-продукты небезопасными для потребления.

Итак, в России к ГМО-продуктам относятся с опаской. А в других странах?

Против использования ГМО направлены законы многих африканских государств. Например, правительство Замбии во время голода, когда умирали люди, отказалось от генномодифицированной кукурузы, которую предлагали США в качестве гуманитарной помощи.

Серьезные ограничения на использование ГМО есть и в ЕС.

Рисунок 3. Арахисовое масло без ГМО (NON-GMO).Написано на этикетке.

Попробуем разобраться в причинах такого убеждения.

Среди опасений, которые озвучивают противники ГМО, есть такие:

- использование ГМО может спровоцировать раковые заболевания;

- использование ГМО вызывает аллергию и другие болезни;

- использование ГМО сокращает жизнь;

- ГМО-продукты менее питательны;

- ГМО вредят окружающей среде;

- ГМО содержат опасные для здоровья вещества и токсины.

Сл…

Вещество под названием дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ, или попросту дуст) открыл австрийский химик Омар Цайдлер в 1874 году. Но только спустя полстолетия были открыты его уникальные свойства – возможность убивать насекомых. В 1939 году швейцарец Пауль Мюллер после многих исследований предложил использовать ДДТ в качестве инсектицидного средства [23].

Мюллер обнаружил особые свойства ДДТ:

– ДДТ мог бороться практически со всеми насекомыми-вредителями и насекомыми-паразитами: саранчой, вшами, мухами цеце, тараканами, клопами;

- запах дуста не отпугивал насекомых, они садились на обработанные ДДТ поверхности, листья и т.п. и тут же погибали;

- не портил полировку и другую мебель;

- оказался очень устойчивым и оставался смертельным для вредных насекомых в течение нескольких месяцев.

Но окончательный выбор определили два основных фактора:

- низкая токсичность для теплокровных, в том числе для человека[1];

- простота изготовления и низкая стоимость, что позволило быстро наладить массовое производство ДДТ во многих странах.

Благодаря ДДТ удалось во многих регионах избежать эпидемий малярии, сыпного тифа и многих других болезней, ранее уносивших миллионы жизней. Во время Второй мировой войны дуст помог во многих странах предотвратить эпидемию сыпного тифа, переносимого вшами, во многих странах. Его использовали в домах, чтобы травить насекомых-паразитов.

Был найден уникальный препарат для решения многих проблем человечества – от защиты растений на полях до борьбы с эпидемиями опасных болезней.

Поэтому нет сомнений, что Нобелевская премия 1948 года, присужденная Паулю Мюллеру, более чем заслуженна.

Рисунок 14. Пауль Мюллер (1899 – 1965)

После окончания Второй мировой войны служба здравоохранения США начала борьбу с малярией в восемнадцати странах мира. Чтобы оценить важность это…

Осенний листопад - это повод поговорить с детьми об аэродинамике.

Предлагаю провести с детьми серию опытов, которые развивают наблюдательность и знакомят с базовыми физическими понятиями

Эксперимент «Падение листа: форма и сопротивление воздуха»

Спросите у ребёнка, почему один лист падает почти как камешек, а другой кружится, переворачивается и долго не приземляется? Если ребёнок ответит, что листья летят так, как им хочется, предложите провести эксперимент. Ведь у каждого листика есть свой секрет. Аэродинамический.

Описание опыта:

Соберите разные листья с разных деревьев. Пусть в наборе окажутся маленький и большой, узкий и широкий, простой и сложной формы – фигурный, с разрезами.

Затем нужно будет поднять листья на одинаковую высоту, одновременно отпустить и наблюдать за падением.

Полезно сначала предложить ребёнку сделать прогноз, как упадут листья (какой первым, какой последним), а уже потом проводить опыт. Так нарабатывается привычка исследователя: «Я думаю, что будет, а затем проверяю».

Наблюдайте:

• какой лист упал быстрее;

• какой дольше держался в воздухе;

• какой падал почти прямо;

• какой кружился, планировал или переворачивался.

Затем можно изменить форму одного и того же листа: свернуть его, сложить пополам, смять, разорвать на части — и снова проверить, как он падает.

Главная идея: воздух оказывает сопротивление движущемуся предмету.

Вопросы для развития научного мышления, которые можно задать ребёнку в процессе экспериментирования

Перед опытом:

• Как ты думаешь, какой лист упадёт быстрее? Почему?

• От чего это может зависеть?

• А если листья одинакового размера, но разной формы?

• Что будет, если один лист сложить?

Во время наблюдения:

Что происходит с листом, пока он падает?

• Он падает прямо или меняет направление?

Какой лист дольше находится в воздухе…

Хочешь забыть что-либо – плати за это.

У этого принципа необычная репутация: он выглядит как утверждение о компьютерах, а на самом деле это утверждение о забывании.

Бит — это шарик в ямке

Чтобы хранить один бит, нужна физическая система с двумя устойчивыми состояниями. Намагниченность вверх или вниз, конденсатор заряжен или разряжен, шарик лежит в левой ямке или в правой. Пока между ямками есть бугорок, шарик сидит там, куда его положили, и бит хранится.

Теперь важный вопрос: сколько стоит работа с этим битом?

Оказывается, почти все операции можно сделать почти даром. Скопировать бит, переставить, пропустить через логический элемент — если делать это медленно и аккуратно, затраты можно снижать сколько угодно. Никакого запрета природа тут не ставит.

А вот одна операция стоит денег всегда. Она называется стиранием.

Что такое стирание на самом деле

Стереть бит — это не «убрать шарик». Это команда: «положи шарик в левую ямку, независимо от того, где он был».

Вдумайтесь, что здесь происходит. До операции было два возможных положения. После — одно. Две разные ситуации превратились в одну и ту же, и различить их больше невозможно. Информация исчезла не в переносном смысле, а буквально: из состояния «после» нельзя восстановить состояние «до».

Почему за это надо платить

Вот здесь и вступает физика. Представьте, что вместо шарика в ямке у нас газ в сосуде, разделённом перегородкой пополам. Одна молекула — слева или справа, мы не знаем.

Команда «сделай так, чтобы молекула была слева» означает: сжать доступное пространство вдвое. А сжатие газа — это работа. Поршень надо толкать, и энергия, которую вы вложили, уходит в стенки сосуда теплом.

Ровно то же и с битом. Число возможностей сократилось вдвое — значит, беспорядок в памяти уменьшился. Но общий беспорядок во Вселенной уменьшат…

Можно ли охладить предмет ниже температуры окружающего воздуха, не потратив ни ватта?

Можно — если направить его радиатор мимо атмосферы, прямо в космос.

Лёд при плюсовой температуре

В XVIII веке британский офицер Роберт Баркер описал в трудах Лондонского королевского общества то, что делали в Индии задолго до него.

На открытом поле выкапывали неглубокие ямы, застилали их соломой, ставили сверху плоские пористые сосуды и наливали воду тонким слоем. Утром в них находили лёд — при том, что температура воздуха ночью не опускалась до нуля.

Персы делали то же самое в пустыне, храня зимний и «ночной» лёд в яхчалах — куполообразных ледниках с толстыми стенами.

Никакого испарительного охлаждения тут недостаточно: вода замерзала и в неподвижном влажном воздухе. Работало другое, и объяснение появилось только с термодинамикой излучения.

Вода излучала тепло в ночное небо. И небо оказалось несравнимо более холодным стоком, чем воздух над ней.

Окно, которого могло не быть

Всякое тело излучает. Тело при комнатной температуре — около трёхсот кельвинов — излучает в инфракрасном диапазоне с максимумом примерно на десяти микрометрах.

Атмосфера для инфракрасного излучения в основном непрозрачна: водяной пар и углекислый газ поглощают его почти во всём диапазоне и переизлучают обратно вниз. Именно поэтому ночью не наступает космический холод.

Но в этой непрозрачности есть щель. В интервале примерно от 8 до 13 микрометров атмосфера прозрачна — это так называемое окно прозрачности. Излучение, попавшее в него, уходит в космос, где температура фонового излучения составляет около трёх кельвинов.

Теперь соедините два факта. Окно лежит на 8–13 микрометрах. Максимум излучения тел земной температуры — около десяти. Окно приходится ровно на то место, где предметы вокруг нас излучают сильнее всего.

З…

Когда необходимо доставить крупную ажурную конструкцию через малое отверстие (или в компактной транспортной упаковке) к месту ее работы или установки возникает противоречие – конструкция большая, а пройти должна через маленькое отверстие, или храниться в малом объеме при транспортировке!

Это противоречие разрешается во времени: во время транспортировки конструкция находится в компактном состоянии, а после доставки расправляется и приобретает рабочую форму.

Эту задачу успешно решают материалы с эффектом памяти формы, например нитенолы, с помощью следующего микростандарта.

МКС. Если изделие сложной или объёмной формы необходимо доставить к месту использования через отверстие, транспортный канал или ёмкость меньшего размера, то изделие изготавливают из материала с памятью формы, на время транспортировки придают ему компактную форму, а после доставки восстанавливают рабочую форму.

Пример 1. Саморасширяющийся сосудистый стент.
Для поддержания просвета суженного кровеносного сосуда в него устанавливают стент. Саморасширяющийся нитиноловый стент представляет собой сетчатый цилиндр, который сжимают и помещают внутрь тонкого катетера.
Врач проводит катетер по кровеносному сосуду к месту сужения и отводит защитную оболочку. Освободившись, стент благодаря упругости и памяти формы самостоятельно расширяется, прижимается к стенкам сосуда и поддерживает его просвет открытым.

Пример 2. Раскрытие антенн и солнечных панелей спутника
Во время запуска антенны и солнечные панели малого спутника находятся в сложенном состоянии и прижаты к его корпусу, иначе аппарат не поместится под обтекателем ракеты или в транспортно-пусковом контейнере.
После выхода на орбиту элементы из сплава с памятью формы освобождают и разворачивают сложенные конструкции. В результате антенны и солнечные панели при…

С улицы. Мороз — это очень много тепла; просто оно плохого качества.

Минус восемнадцать — это тепло

Слово «холод» сбивает с толку, потому что в физике его нет. Есть только тепло и его отсутствие, а отсчитывается тепло не от нуля по Цельсию, а от абсолютного нуля — от минус двухсот семидесяти трёх.

Значит, воздух при минус восемнадцати имеет температуру 255 кельвинов. Это на девяносто с лишним процентов пути от абсолютного нуля до комнатной температуры. В кубометре такого воздуха, в промёрзшем грунте, в ледяной реке содержится колоссальное количество тепловой энергии.

Проблема не в её количестве, а в качестве: температура источника ниже, чем нужна нам. Тепло само собой течёт только от горячего к холодному, и из уличного воздуха оно в дом не пойдёт.

Задача, таким образом, формулируется не как «где взять тепло» — оно вокруг, бесплатно и в неограниченном количестве, — а как «как поднять его температуру».

Не произвести, а перенести

Обычный котёл или электрический обогреватель производят тепло, сжигая топливо или расходуя электричество на сопротивлении. Тепловой насос не производит ничего. Он переносит уже имеющееся тепло с улицы в дом, а электричество тратит на перекачку.

Аналогия, давшая устройству имя, точная: водяной насос не создаёт воду, он поднимает её. Затраты на подъём зависят не от количества воды, а от высоты.

Здесь и находится главный ход, и он относится к постановке задачи. Пока задача звучит как «получить тепло», решения ищутся среди источников: топливо, электричество, солнце. Стоит переформулировать её как «переместить тепло из места, где его много и оно не нужно», — и решение оказывается совсем в другой области.

«КПД четыреста процентов»

Отсюда цифра, которая всех смущает: современный тепловой насос отдаёт три-четыре единицы тепла на каждую единицу израсходов…

Потому что важна не скорость, а то, насколько быстро растёт площадь поперечного сечения поезда. И носитель решения нашёлся на пруду.

Выстрел из туннеля

Когда поезд на скорости около трёхсот километров в час влетает в туннель, он работает как поршень в трубе. Перед ним возникает волна сжатия, которая бежит по туннелю со скоростью звука, по дороге становится всё круче — и на выходе выплёскивается наружу низкочастотным хлопком.

Звук этот слышен за четыреста метров от портала, и сопровождается ощутимой вибрацией. В Японии, где скоростные поезда проходят через плотно заселённые районы, для жилой застройки установлен предел в 70 децибел, и туннельный хлопок в него не укладывался.

Обратите внимание, что произошло с задачей. Ограничение скорости пришло не от техники и не от физики движения: поезд может двигаться быстрее. Ограничение пришло из надсистемы — от людей, живущих рядом с выходом из туннеля, и от нормы, которую они установили. Разработчики прямо отказались от испытаний на скоростях выше 350 км/ч именно по этой причине.

Что именно порождает хлопок

Разберём механизм.

Волна сжатия возникает потому, что поезд, входя в туннель, вытесняет воздух. Но сила этой волны зависит не от скорости самой по себе, а от того, как быстро нарастает площадь поперечного сечения поезда в сечении туннеля. Тупой нос перекрывает туннель почти мгновенно — воздух получает резкий удар. Длинный и плавный нос увеличивает сечение постепенно — то же количество воздуха вытесняется, но растянуто во времени, и фронт волны не успевает стать крутым.

Отсюда точная постановка: уменьшить надо не воздействие, а его производную. Импульс нельзя убрать — воздух всё равно придётся вытеснить, — но его можно размазать во времени.

Исследования показали, что идеальным был бы нос в виде клина или тела вращения с парабо…

Потому что прибором служил человеческий глаз, а человек заранее знал, что должен увидеть.

Триста статей о том, чего не было

С 1903 по 1906 год около ста двадцати учёных опубликовали почти триста статей о новом виде излучения. Автор открытия выпустил больше двух десятков работ и книгу, один из его коллег — тридцать восемь сообщений за те же три года.

Речь идёт об N-лучах, названных в честь университета Нанси, где их открыл профессор Проспер-Рене Блондло.

N-лучей не существует.

При этом ни один из ста двадцати авторов не был жуликом. Все они честно наблюдали то, о чём писали. Разобраться, как это возможно, полезнее, чем разоблачать.

Почему в это было легко поверить

Посмотрим на календарь. В 1895 году Рентген открыл X-лучи, в 1896-м Беккерель — радиоактивность, тогда же окончательно оформилось представление об электроне. За десять лет физика обзавелась целым набором невидимых излучений, о которых прежде никто не подозревал.

В такой обстановке ещё одно новое излучение выглядело не сенсацией, а ожидаемым продолжением. Место для него было заранее приготовлено.

Блондло был уважаемым физиком, членом-корреспондентом Академии наук, с солидным списком точных работ за плечами. Он не искал сенсации: N-лучи он заметил, пытаясь поляризовать X-лучи, и увидел, что искра в разряднике стала чуть ярче.

Всё сложилось: подготовленное ожидание, авторитетный наблюдатель, правдоподобная гипотеза.

В чём состояло наблюдение

А вот здесь начинается самое важное.

Детектором служил человеческий глаз в тёмной комнате. Наблюдатель смотрел на слабо светящуюся нить, искру или экран, покрытый сернистым кальцием, и решал, стала ли она чуть-чуть ярче. Часто свечение оценивали боковым зрением — в темноте периферия сетчатки чувствительнее.

Объективной регистрации не было. Фотографировать пробовали, но выдерж…

30 августа 2026 года в 7:26 утра по восточному времени с площадки 39A Космического центра Кеннеди во Флориде ракета Falcon Heavy компании SpaceX вывела в космос обсерваторию NASA имени Нэнси Грейс Роман. Через 1 час 23 минуты после старта подтвердилось раскрытие солнечных панелей и солнцезащитного экрана. Запуск состоялся примерно на девять месяцев раньше первоначального графика; стоимость проекта — порядка 4,3 млрд долларов.

Около трёх месяцев аппарат будет добираться до второй точки Лагранжа (L2) — области примерно в 1,6 млн км от Земли, вчетверо дальше Луны, где уже работает телескоп «Джеймс Уэбб». Там гравитация Солнца и Земли удерживает аппарат в устойчивом положении, а Земля и Солнце всё время остаются с одной стороны — их можно закрыть одним экраном и держать оптику в холоде и темноте.

Зеркало «Романа» — 2,4 метра, как у «Хаббла», но поле зрения примерно в 200 раз шире. Главный прибор — инфракрасная камера на 300 мегапикселей (18 матриц 4K); второй, коронограф, — демонстратор технологии прямой съёмки планет размером с Юпитер. Обзор неба пойдёт примерно в 1000 раз быстрее, чем у «Хаббла»: около 1,4 терабайта данных в сутки, порядка 500 терабайт в год. Первые снимки ожидаются в начале 2027 года, основная миссия рассчитана на пять лет. За это время рассчитывают увидеть более двух миллиардов галактик и найти тысячи новых экзопланет.

Что такое тёмная материя

Ещё в 1930-х Фриц Цвикки заметил: галактики в скоплении Волос Вероники движутся слишком быстро — видимого вещества не хватает, чтобы удержать их вместе, скопление должно было давно разлететься. В 1970-х Вера Рубин показала то же самое на отдельных галактиках: их окраины вращаются почти так же быстро, как центральные области, хотя по законам тяготения должны отставать — как далёкие планеты отстают от Меркурия. Пох…

Что у них одинаковая методика. Больше ничего.

Вода, которая не замерзала

В 1961 году Николай Федякин, работавший в Костромском технологическом институте, конденсировал водяной пар в тонких кварцевых капиллярах. В части трубок рядом с обычным столбиком воды появлялся второй — с явно другими свойствами.

Свойства были поразительные. Плотность примерно на сорок процентов выше обычной. Вязкость в десять-пятнадцать раз больше. Не кипела почти до двухсот градусов. Не замерзала до сорока ниже нуля, а затвердевая, не расширялась, как лёд, а наоборот сжималась.

Федякин назвал её «водой-потомком» и опубликовал результат в 1962 году.

Работой заинтересовался Борис Дерягин — директор Института физической химии в Москве, учёный мирового уровня. Он перенёс исследование к себе, усовершенствовал методику, стал использовать особо чистые кварцевые трубки — и подтвердил эффект.

В 1966 году Дерягин доложил о нём в Англии. С этого момента началась история, растянувшаяся на десять лет.

Почему в это поверили серьёзные люди

Важно сразу снять соблазн объяснить всё легковерием.

Дерягин был крупным специалистом по поверхностным силам и соавтором теории устойчивости коллоидных систем, которая работает и сегодня. И гипотеза лежала точно в русле его настоящих научных занятий: вода в тонком капилляре действительно испытывает влияние стенок, и её свойства вблизи поверхности действительно отличаются от объёмных. Вопрос был только в масштабе эффекта.

То есть перед нами не фантазия дилетанта, а правдоподобное продолжение реальной темы, выдвинутое человеком, лучше других понимавшим эту тему.

Дальше подключились лаборатории Англии, США, Европы. К концу 1960-х новое вещество получило имя — поливода, полимерная вода, — и объяснение: молекулы связываются в цепочки, образуя структуру, каких у воды не бывает.

По…

На этот вопрос нельзя ответить, пока не сказано, что значит «замерзает» и что значит «быстрее». В этом вся история.

Мальчик, мороженое и «физика Мпембы»

В 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба готовил на уроке домоводства мороженое. По правилам горячую молочную смесь полагалось остудить перед тем, как ставить в морозильник, но места в нём было мало, и Мпемба поставил свою порцию горячей. Она застыла раньше, чем у одноклассников.

Учитель физики объяснил ученику, что тот что-то перепутал, и стал называть его рассуждения «физикой Мпембы» — в классе это звучало смешно. Мальчик, однако, не отступился и задал тот же вопрос заезжему университетскому профессору Денису Осборну. Осборн, к его чести, не отмахнулся, а попросил лаборанта проверить. Проверка что-то показала, и в 1969 году в журнале Physics Education вышла статья с лаконичным названием «Cool?» за подписью школьника и профессора.

Так у явления появилось имя. Заметим сразу: наблюдение старше самого Мпембы на две тысячи лет. Аристотель писал, что желающие быстро охладить воду сперва выставляют её на солнце; о том же упоминали Бэкон и Декарт.

Дальше произошло странное. За следующие полвека вышли десятки работ, тысячи школьников повторили опыт, а вопрос — правда ли это — так и не получил ответа. Разберём почему: это и есть самое полезное в истории.

Что именно утверждается

Первая трудность возникает раньше любого эксперимента. Слово «замёрзла» имеет как минимум четыре разных смысла:

вода остыла до нуля градусов;

в ней появился первый кристаллик льда;

она промёрзла насквозь;

сосуд примёрз к полке и лёд перестал двигаться.

Между этими событиями лежат минуты и десятки минут, а порядок их наступления зависит от переохлаждения, которое случайно. Пока не выбран один из четырёх смыслов, утверждение «замерзает быстрее» про…

Можно, если заставить вещество кипеть.

Шестьсот градусов против трёх

Возьмём медный пруток диаметром 6 мм и длиной 30 см. Медь — один из лучших проводников тепла в технике: около 400 Вт/(м·К). Подведём к одному концу 25 ватт — мощность небольшого паяльника — а другой будем охлаждать. Какая разница температур установится между концами?

Расчёт даёт около 600 °C. Лучший практический проводник тепла на такой длине и таком сечении работает откровенно плохо: чтобы протолкнуть через него жалкие 25 ватт, нужен раскалённый конец.

Теперь возьмём трубку тех же размеров. Внутри — вакуум, несколько граммов воды и тонкий пористый слой на стенках. Ни насоса, ни вентилятора, ни проводов, ни единой подвижной детали. Перепад температур при тех же 25 ваттах — около 3 °C.

Двести раз. Эффективная теплопроводность такой трубки — порядка 80 000 Вт/(м·К), а в отдельных конструкциях говорят и о 100 000. Пустая трубка с каплей воды проводит тепло в сотни раз лучше сплошной меди.

Это устройство называется тепловая труба. Оно стоит в вашем ноутбуке, в базовых станциях сотовой связи, на спутниках — и держит вечную мерзлоту под Трансаляскинским нефтепроводом.

Что внутри пустой трубки

Устройство обманчиво просто. Герметичный корпус, из которого откачан воздух. Немного жидкости — ровно столько, чтобы смочить стенки. И фитиль: спечённый порошок, сетка или канавки на внутренней стенке.

Дальше начинается цикл, который никто не запускает:

Горячий конец (испаритель) нагревается — жидкость испаряется, забирая теплоту парообразования.

В зоне испарения давление пара чуть выше, чем в холодной. Разница крошечная, но в вакууме пар летит по трубе почти без сопротивления.

На холодном конце (конденсаторе) пар конденсируется и отдаёт скрытую теплоту наружу.

Жидкость возвращается обратно — по фитилю, капиллярными си…

Можно. Сигналом будет струя воздуха, а памятью — то, к какой стенке она прилипла.

Струя, которая помнит

Возьмите плоскую камеру с соплом посередине и двумя выходными каналами. Пустите через сопло струю воздуха.

Струя не пойдёт посередине. Она прилипнет к одной из боковых стенок — к какой именно, решит случайность. Это эффект Коанда: струя увлекает воздух с боков, у ближней стенки давление падает, и струю прижимает к ней. Прижавшись, она остаётся там сколь угодно долго.

Теперь подайте сбоку слабый управляющий импульс. Струя оторвётся от стенки, перекинется на противоположную — и останется на ней после того, как управляющий сигнал исчезнет.

Вот и всё. Перед вами триггер: два устойчивых состояния, переключение слабым сигналом, сохранение состояния без питания управляющей цепи. Подвижных частей — ноль. Из деталей — только полости, отфрезерованные в пластине.

Память здесь хранится не в положении детали, а в состоянии процесса.

Из чего собирается вся логика

На этом принципе строится полный набор элементов.

Усилитель. Слабая управляющая струя отклоняет мощную силовую. Коэффициент усиления по мощности доходит до ста.

Логические элементы. Отклонение струи между выходами даёт «И», «ИЛИ», «НЕ» — в зависимости от того, как соединены каналы.

Триггер и счётчик. Бистабильный элемент, описанный выше, плюс цепочка таких же.

Генератор. Заведите часть выходного потока обратно на управляющий вход через канал определённой длины — струя начнёт перекидываться сама. Частота задаётся длиной канала обратной связи, то есть временем пробега сигнала.

Дальше — счётчики, регистры, аналоговые сумматоры, датчики. В 1960-е из этих кубиков собирали целые системы управления и всерьёз обсуждали струйные вычислительные машины.

Из мыла, линолеума и дерева

Начало положил Билли Хортон в 1957 году в Лаборатори…

Оригинал: Хабр, автор — Ричард Кэмпбелл (19 августа 2026).

Царство интеллекта

Человеческий мозг буквально устроен так, чтобы везде видеть интеллект. Когда‑то из этого получалось извлекать эволюционное преимущество: в первобытном дотехнологическом обществе где‑нибудь в африканской саванне умение приписывать добыче разум и предугадывать её поведение помогало в охоте.

Кэмпбелл затрагивает фундаментальный вопрос: наше восприятие интеллекта — это эволюционная адаптация или когнитивное искажение? Парадеидолия — склонность видеть лица и разум там, где их нет — помогала нашим предкам выживать, но сегодня она же делает нас уязвимыми перед маркетингом «искусственного интеллекта». Мы видим разум в ChatGPT не потому, что он там есть, а потому, что мозг запрограммирован его искать. ТРИЗ подходит к этому иначе: интеллект — это не способность «казаться умным», а способность разрешать противоречия. Пока LLM не умеет распознавать и разрешать противоречия, она остаётся sophisticated pattern matcher, а не интеллектом.

Творчество и ИИ

В зависимости от того, как считать, сейчас у нас четвёртая или пятая волна технологий, продаваемых под видом искусственного интеллекта. Текущую волну принято называть генеративным ИИ.

Генеративные нейросети используют процесс, по сути эквивалентный методу проб и ошибок: обучение на модели, генерация шума, обратная диффузия — пошаговое «вглядывание» в зашумлённые данные и отбор вариантов. Это работает, когда комбинаторика ограничена. Но рост числа элементов при случайном характере модификаций создаёт экспоненциальный рост возможных вариантов, делая отбор ненадёжным.

Творчество в ТРИЗ работает иначе: вместо случайного перебора используется направленная генерация через паттерны развития, выявленные анализом тысяч изобретений. За 70 лет ТРИЗ сформулировано неско…