НАУКА И ЖИЗНЬ~~

2011/014

6070

63 0

700

16

/ КОД ПАМЯТИ / НОВЫЕ ДАННЫЕ ТЕЛЕСКОПА ИМ. Э. ФЕРМИ / / УГЛЕРОДНЫЕ НАНОСЕТИ / ЗЕМЛЯ БЕЗ ЛЮДЕЙ / МОЛЕКУЛЯРНЫЙ

КОНСТРУКТОР / СРЕДНЕВЕКОВЫЕ КВАЗИКРИСТАЛЛЫ /

НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ 2010

4,1 млрд. лет назад Канадский геолог Марк Бра-ун наладил производство и продажу пресс-папье из са-мых древних горных пород Земли. На севере Канады найдены гнейсы возрастом 4,1 миллиарда лет, и Браун продаёт куски этой породы, которая всего на полмил-лиарда лет моложе нашей планеты, за 150 канадских долларов. На севере Канады найдены гнейсы возрастом 4,1 миллиарда лет, и Браун продаёт куски этой породы,

Петросферырассматривает возможность включения в список выда-ющихся объектов всемир-ного наследия загадочных каменных шаров и Коста-Рики. Эти шары размером от десятка сантиметров до двух с половиной метров состоят из габборо - вулка-нической породы типа гра-нита. Самый большой шар весит 14 тонн. На некоторых из них имеются обработки каменными орудиями или рисунки. Происхождение и назначение гранитных ша-ров неизвестно. Эти шары размером от десятка санти-метров до двух с половиной метров состоят из габборо - вулканической породы типа гранита. Самый большой шар весит 14 тонн. На неко-торых из них имеются обра-ботки каменными орудиями

Икра виноградных улитокФранцузы традиционно разводят виноградных улиток на специальных фермах, а на одной такой ферме в Пикардии начали выпускать новый продукт — «белую икру». Это яйца улиток, обычно откладываемые раз в году, весной, в коли-честве четырёх граммов от одной особи. Фермер держит 170 тысяч улиток в помещении, где созданы условия, харак-терные для французской весны, — световой день 18 часов, температура 19 градусов Цельсия и влажность 80%. Из каж-

Диван-чемоданСтрастный любитель путе-шествовать готовясь в оче-редную поездку, теперь может не только сидеть, но и спать на чемоданах. Одна итальянская дизайнерская фирма предлагает комплект багажа, чемоданы и сумки которого соединяются за-стежками-молниями и «ли-пучками», причем, получа-ется удобный диван. Одна итальянская дизайнерская фирма предлагает комплект багажа, чемоданы и сумки которого соединяются за-стежками-молниями и «ли-пучками», причем, получа-

62 «НЖ» 12 2010

Корнелиус Команссделал на основе итальянского легкого грузового трицик-ла «дачу на колесах» для одного человека. Так как рабочий объем менее 50 «кубиков», во многих странах ездить на нем можно без водительских прав. Стенки «дачи» откидывающи-еся, из пластиковой пленки. На ночь спинка сиденья води-теля откидывается и превращается в кровать. Трицикл – это мотоцикл о трех колесах, в основе которого лежит продоль-но-симметричная схема. Два ведущих колеса чаще всего расположены сзади, однако переносить вперед их никто не запрещает, что многие конструкторы и делают. Родина три-циклов – Америка. Там они появились во второй половине прошлого века. Эти экзотические транспортные средства сразу же овладели умами инженеров и дизайнеров. Сначала их ваяли конструкторы-энтузиасты, затем стали появляться Бритва Оккама

Когда заходит речь о лже-науке, часто упоминается так называемая «бритва Ок-кама». Этот принцип, сфор-мулрованный английским филсофом и богословом Уи-льямом Оккамом (XIV век), обычно цитирют так: «Не следует умножать сущно-сти без необходимости». То есть, если вы видите в небе загадочный огонь, не торо-питесь объявлять, что это неизвестные пришельцы, а проверьте сначала, нет ли

КУНСТКАМЕРА

Аллергия на электричествоУ некоторых людей (1-8% от общего числа населения) выражена непереносимость электромагнитного поля. Для них мучительна жизнь рядом с бзовой станцией сотовой связи или с линией электропередачи. Пятиде-сятипятилетний англичанин Брайан Стейн, глава круп-ной компании, выпускаю-щей пищевые продукты, не может говорить по теле-фону дольше нескольких минут: у него начинаются сильные головные боли и ломит суставы. Он не может смотреть телевизор, стара-ется не подходить к ком-пьютерам и не садиться в современные автомобили, напичканные электроникой. Чтобы вечером заснуть, он отключает всю электросеть

Эйфелева башняприходится очищать от ржавчины, птичьего помёта и заново красить каждые семь лет. Общая площадь конструкций, нуж-дающихся в покраске, составляет 250 тысяч квадратных ме-тров. Последняя такая кампания начата в марте 2009 года и продлится полтора года. На высоте работают кистями 25 ма-ляров, они потратят 60 тонн экологически безвредной кра-ски, специально разработанной для этого сооружения. Для страховки маляров используется 60 километров тросов. Во время операции доступ публики на башню не прекращается. Снимок сделан с помощью телеуправляемой фотокамеры, поднятой на высоту 250 метров привязным воздушным ша-

Умные композитыУ некоторых людей (1-8% от общего числа населения) вы-ражена непереносимость электромагнитного поля. Для них мучительна жизнь рядом с бзовой станцией сотовой связи или с линией электропередачи. Пятидесятипятилетний ан-гличанин Брайан Стейн, глава крупной компании, выпуска-ющей пищевые продукты, не может говорить по телефону дольше нескольких минут: у него начинаются сильные го-ловные боли и ломит суставы. Он не может смотреть теле-визор, старается не подходить к компьютерам и не садить-ся в современные автомобили, напичканные электроникой. Чтобы вечером заснуть, он отключает всю электросеть сво-

Парк темного небаУ некоторых людей (1-8% от общего числа населения) вы-ражена непереносимость электромагнитного поля. Для них мучительна жизнь рядом с бзовой станцией сотовой связи или с линией электропередачи. Пятидесятипятилетний ан-гличанин Брайан Стейн, глава крупной компании, выпуска-ющей пищевые продукты, не может говорить по телефону дольше нескольких минут: у него начинаются сильные го-ловные боли и ломит суставы. Он не может смотреть теле-визор, старается не подходить к компьютерам и не садить-ся в современные автомобили, напичканные электроникой. Чтобы вечером заснуть, он отключает всю электросеть сво-его дома. Стейн страдает от болезни, известной как элек-тромагнитная аллергия. Электромагнитные поля вызывают

Бронзовый предметприходится очищать от ржавчины, птичьего помё-та и заново красить каждые семь лет. Общая площадь конструкций, нуждающих-ся в покраске, составляет 250 тысяч квадратных ме-тров. Последняя такая кам-

Египетские геологиприходится очищать от ржавчины, птичьего помё-та и заново красить каждые семь лет. Общая площадь конструкций, нуждающих-ся в покраске, составля-ет 250 тысяч квадратных ме приходится очищать от ржавчины, птичьего помё-та и заново красить каждые семь лет. Общая площадь конструкций, нуждающих-ся в покраске, составляет 250 тысяч квадратных ме-тров. Последняя такая кам-пания начата в марте 2009 года и продлится полтора года. На высоте работают кистями 25 маляров, они потратят 60 тонн экологи-чески безвредной краски, специально разработан-ной для этого сооружения. Для страховки маляров ис-пользуется 60 километров тросов. Во время операции

63

Виктор Анатольевич, давайте начнём с истории. В 1944 году, когда было известно всего семь элементарных частиц, Виталий Лазаревич Гинзбург писал в журнале «Наука и жизнь»: «Физики начинают даже поговаривать о чрезмерном изобилии элементарных частиц, — уж слишком много их стало». В последующие годы откры-тия в этой области следовали одно за другим. Так не слишком ли много элементарных «кирпичиков», из ко-торых построен наш мир?

В сороковые годы XX века и в начале пятидесятых годов, когда усилия многих физиков были направлены на создание атомного оружия, бурно развивалась экспериментальная техника для исследований ядерных взаимодействий. Бла-годаря этому были открыты десятки нестабильных частиц, так называемых резонансов. Возникла задача найти во всём этом множестве какой-то порядок, установить иерархию. Требовалось создать нечто наподобие таблицы Менделеева для химических элементов, но уже для мира элементарных частиц. На этом пути стала выкристаллизовываться идея, что на самом деле есть более фундаментальные составляющие, в меньшем количестве, и что именно их особенности, их свойства определяют появление и свойства того множества частиц, которые мы называли элементарными, но уже не элементарных. И теперь физики уже твёрдо стоят на том, что самыми фундаментальными известными нам части-цами являются кварки (именно из них построены протоны и нейтроны) и лептоны (к ним относится, например, элек-трон). При этом кварки — весьма необычные частицы. Как и электрон, они обладают полуцелым значением собственного углового момента (спина). Однако электрические заряды

Бозон Хиггса

В.Быченков, доктор физико-математических наук главный научный сотрудник Физического института им. Н.Лебедева РАН

Представление о том, что мир устроен из отдельных «кирпичиков», существует давно. И основывалось оно всегда на том, что, во-первых, эти «кирпичики» неделимы, а, во-вторых, число «кирпичиков» разных типов невелико. Долгое время роль «кирпичиков»

кварков, в отличие от заряда электрона, — дробные вели-чины, пропорциональные одной трети заряда электрона. Каждый кварк существует в трёх разновидностях, которые физики стали условно различать цветом. Самого цвета нет, этим термином названо дополнительное квантовое число, три значения которого различают разновидности кварков. Цвет кварка соответствует обобщённому заряду сильных ядерных взаимодействий, который является уже не числом, как известный нам электрический заряд, а вектором в вось-мимерном пространстве.

А почему восьмимерном?В отличие от взаимодействия электрона с электромаг-

нитным полем, в каждом акте взаимодействия кварка с полем ядерных сил, в общем случае, меняется его цвет. И потому ядерный заряд кварка — это уже не одно число, а, выражаясь математическим языком, матрица размером 3 × 3, у которой ровно девять независимых элементов. Один из них соответствует элек-

трическому заряду, а остальные восемь — цветовому ядерному заряду кварков. И каждый из этих восьми цве-товых зарядов характеризует связь или взаимодействие кварка с одним из восьми различных квантов уже не элек-тромагнитного поля, как в случае электрона, а цветового хромодинамического поля, то есть с глюонами. Глюоны, в переводе с английского — частицы клея, действительно как бы склеивают кварки внутри протона, нейтрона и других сильновзаимодействующих частиц, или адронов.

Благодаря этому кварки как бы навечно заключены внутри адронов, не имея возможности вырваться из своей

56 Ф И З И К А «НЖ» 12 2010

1026

1022

1022

1014

1010

106

10-6

10-10

10-14

10-18

10-22

10-26

10-30

10-34

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

ВСЕЛЕННАЯРадиотелескоп

Радиус Вселенной

Галактики

Радиус Земли

Клетка

Вирус

Атом

Нуклон

Фотон

Higgs

Телескоп

Микроскоп

Электронный микроскоп

Accelerator LHC LEP

Accelerator LHC LEP

Инструменты Материя

1m

58

тюрьмы наружу. Поэтому сами по себе кварки в свободном состоянии не наблюдаются. Точно так же, как нейтральны атомы химических элементов, составленные из кварков адроны нейтральны по отношению к цветовому заряду, или, как говорят физики, бесцветны.

Отличие в том, что, приложив к электрону в атоме до-статочную энергию, его можно вырвать из атома, получив в результате ионизованный атом. В случае адронов подобное невозможно. Важно то, что у кварков цвет есть, а у состоящих из них протонов и нейтронов — цвета нет. Кварк в изоли-рованном состоянии практически не наблюдаем. Он обя-зательно найдёт себе компоненту дополнительного цвета, чтобы создать нейтральную систему по цвету.

Среди элементарных частиц есть одна весьма загадоч-ная — нейтрино. Физики не сразу поняли её значение?Гипотеза о существовании нейтрино появилась в тридца-тые годы прошлого века. Но эта частица, рождающаяся при радиоактивном распаде ядер, так слабо взаимодействует с

веществом, что долгое время её не удавалось поймать. На самом деле физики очень скоро поняли, что естественные потоки нейтрино из космоса несут в себе не менее, а порой и более важную информацию об эволюции населённой звёз-дами Вселенной, чем гамма-кванты, свет или радиоволны, потому что нейтрино проистекают из сердца этих звёзд. В недрах звёзд идут мощные процессы ядерного горения ве-щества, сдавленного гравитационными силами притяжения.

Каждая звезда — своеобразная гигантская печь, в кото-рой происходит выгорание газового содержания с превра-щением в тяжёлые химические элементы. Нейтрино — это своего рода золотник в звёздной печке. Гравитационное сжатие вещества звезды настолько сильно, что если не будет отвода энергии, она просто взорвётся, прервав процесс на-работки тяжёлых элементов. Энергию из недр звезды уносит именно нейтрино. Эта элементарная частица — важнейший элемент «технологии» горения звёздного вещества. В нашем институте создан первый в мире нейтринный телескоп для регистрации нейтрино. Он расположен в подземной лабора-

58 Ф И З И К А «НЖ» 12 2010

тории на Северном Кавказе, в Эльбрусском ущелье, недалеко от горы Эльбрус, в 20 км от вершины.

В массивной горе Андырчи специально пробиты две штольни длиной 4 км. Более чем двухкилометровая скальная порода над головой у детектора позволяет фильтровать про-никающее космическое излучение, приходящее из космоса. Но чтобы освободиться от всех побочных эффектов, изучают нейтрино, которые проходят насквозь через земной шар с другой стороны. Этот крупномасштабный детектор следит за процессами, происходящими в данный момент в недрах Солнца.

Солнце — созданный природой гигантский термоядер-ный реактор, внутри которого под действием гравитаци-онных сил сжатия происходит синтез ядер водорода в ядре тяжёлого гелия с выделением тепловой энергии. По светово-му излучению Солнца нельзя узнать, что сейчас происходит у него внутри. Солнце такое большое, что нужен миллион лет, чтобы, например, отдельный гамма-квант, несущий частицу этой тепловой энергии из недр звезды, добрался

до поверхности. Можно сказать так: если бы кто-то сейчас выключил реакции термоядерного синтеза внутри Солнца, то только через многие тысячи лет мы бы обнаружили, что Солнце стало затухать.

А нейтрино без проблем со световой скоростью проле-тает через вещество Солнца и уже через 8 минут достигает Земли. Эти эксперименты с солнечными нейтрино впервые позволили нам измерить глубинную температуру Солнца и получить важную информацию о текущих в нём процессах ядерных превращений. Наш детектор помог объяснить и так называемый дефицит солнечных нейтрино. Это загад-ка, впервые обнаруженная в опытах нобелевского лауреата, американского учёного Рэя Дэвиса в восьмидесятых годах прошлого века.Первые измерения показали, что количество нейтрино, которые приходят из недр Солнца на Землю, чуть ли не в два раза меньше, чем должно быть по теории. Физики задумались: что-то с Солнцем не в порядке. Но оказалось, что дело не в Солнце. Существует явление, которое назы-вается осцилляцией нейтрино. Фундаментальные части-

LEPTONSmake up matter

QUARKS

ElectronTogether with the nucleus, it up the atom

MuonA heavier relative of the electron; it lives two millionths of a second

TauHeavier still; it is extremely unstable. It was discovered in 1975

electron neutrinoParticle with no electric charge, and very small mass; billions fly through your body

Muon neutrinoCreated along with muons when some particles desay

Tau neutrinoDiscovered in 2000

UpHas an electric charge of plus two-thirds;protons contain two, neutrons contain one

CharmA heavier relative of the up; in 1975

TopHeavier still;found in 1995 found in 1974

DownHas an electric charge ofminus one-third; protons contain one, neutrons contain two

StrangeA heavier relative of the down

BottomHeavier still; measuringbottom quarks is an important test of electroweak theory

59

частицы — кварки и лептоны — распадаются на три поколе-ния, образуя как бы клоны, одно от другого. Так вот, первое поколение лептонов — это электрон и электронное нейтри-но. Следующее поколение — мюон и мюонное нейтрино. Третье поколение — тау-лептон и тау-нейтрино.

В процессах термоядерного синтеза рождается элек-тронное нейтрино. Но на своём пути к Земле оно превраща-ется в мюонное нейтрино, потом в тау-нейтрино и на Землю приходит уже в виде смеси. Наш нейтринный телескоп по-зволил внести важный вклад в обнаружение этого явления, которое было отмечено двумя Нобелевскими премиями. Нобелевских премий на всех не хватает, но вклад в это от-крытие нашего детектора широко признан в мире. Кроме солнечных нейтрино есть не менее интересные нейтрино, рождённые в глубинах космоса, в частности в активных ядрах галактик, при взрывах сверхновых в результате гра-витационного коллапса массивных звёзд. Для их изучения создан ещё более уникальный детектор, функционирующий в глубинах озера Байкал.

Есть ещё и другие установки, которые наш институт соз-дал в сотрудничестве с Италией в подземных лабораториях под Альпами. Там был впервые обнаружен нейтринный сигнал при коллапсе массивной звезды в Большом Магел-лановом облаке вблизи нашей Галактики. Это событие из-вестно как рождение сверхновой 1987А — первой сверхновой, которая очень хорошо наблюдалась на оптическом теле-скопе. Но первый сигнал о том, что внутреннее давление звезды уже не удерживает её от коллапса, пришёл именно из нейтринной лаборатории.

Как сейчас физики представляют мир элементарных частиц?Современная теория, которая описывает элементарные ча-стицы и их взаимодействия, имеет довольно прозаическое название — «Стандартная модель». Она включает базовые частицы вещества — кварки и лептоны. У тех и других есть три поколения, в каждом поколении — две разновидности частиц, и для каждой разновидности существуют свои анти-частицы. Взаимодействия между кварками и лептонами переносят бозоны, частицы, которые являются элементар-

Потоки солнечных нейтрино изучают в специально построенной подземной лаборатории глубокого заложения в окрестностях горы Эльбрус. Там разме-щён галлий-германиевый нейтринный телескоп. Горные породы над лаборато-рией создают защиту от космических лу-чей. Принцип работы телескопа основан на реакции захвата нейтрино (ve) ядром галлия 71Ga с образованием ядра гер-мания 71Ge и электрона (e-). В телескопе в качестве мишени используется около 50 тонн расплавленного металлического галлия при температуре ~31оC (темпе-ратура плавления галлия составляет 29,8оC). При ожидаемом потоке нейтри-но от Солнца (6 × 1010 нейтрино см-2

60 Ф И З И К А «НЖ» 12 2010

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

с-1) в 50 тоннах металлического галлия образуется в течение месяца около 30 атомов 71Ge.Потоки солнечных нейтрино изучают в специально построенной подземной лаборатории глубокого заложения в окрестностях горы Эльбрус. Там разме-щён галлий-германиевый нейтринный телескоп. Горные породы над лаборато-рией создают защиту от космических лу-чей. Принцип работы телескопа основан на реакции захвата нейтрино (ve) ядром галлия 71Ga с образованием ядра герма-ния 71Ge и электрона (e-). В телескопе в качестве мишени используется около 50 тонн расплавленного Потоки солнечных нейтрино изучают в специально постро-

енной подземной лаборатории глубо-кого заложения в окрестностях горы Эльбрус. Там размещён галлий-герма-ниевый нейтринный телескоп. Горные породы над лабораторией создают за-щиту от космических лучей. Принцип работы телескопа основан на реакции захвата нейтрино (ve) ядром галлия 71Ga с образованием ядра германия 71Ge и электрона (e-). В телескопе в ка-честве мишени используется около 50 тонн расплавленного металлического галлия при температуре ~31оC (темпе-ратура плавления галлия составляет 29,8оC). При ожидаемом потоке ней-трино от Солнца (6 × 1010 нейтрино см-2 с-1) в 50 тоннах металлического

01

ными квантами физических полей. Хотя существует теория, что и это не последний этап строения материи, что есть ещё более фундаментальный уровень, тем не менее Стандарт-ная модель — наивысшее достижение современной физики. Стандартная модель вобрала практически всё знание, кото-рое сейчас имеется об элементарных частицах и об эволюции вещества во Вселенной.

Однако в ней есть один недостающий элемент, пока ещё не обнаруженный экспериментально, — так называемый бозон Хиггса, элементарное возбуждение хиггсовского поля. Это предсказанное теорией поле, которое присутствует даже тогда, когда нет вещества во Вселенной. Оно, как своео-бразное море, заполняет всё пространство. Другие частицы, двигаясь в нём, приобретают массу. Физики надеются, что в экспериментах на Большом адронном коллайдере бозон Хиггса будет найден, и тогда мы получим подтверждение, что это поле существует. И вот когда это будет достигнуто, Стандартная модель элементарных частиц подтвердится в полной мере.

А если не подтвердится?На самом деле физики с интересом ждут, что эксперименты на коллайдере дадут результаты, не укладывающиеся в схе-му Стандартной модели. Иногда говорят, что строение веще-ства напоминает матрёшку: открыл один уровень, внутри ещё один, а там ещё, и так далее… Но каждый новый уровень скрывает совершенно новые физические законы, новые силы. Для их понимания требуются новые принципы. Сначала открыли связи атомов в молекуле, потом разобрались, по каким принципам устроен атом. Стали изучать ядро — и обнаружили новый тип взаимодействий.

В процессах термоядерного синтеза рождается электрон-ное нейтрино. Но на своём пути к Земле оно превращается в мюонное нейтрино, потом в тау-нейтрино и на Землю при-ходит уже в виде смеси.

Когда разбили ядро на отдельные протоны, нейтроны, оказалось, что есть много явлений, которые не могут быть объяснены в известных терминах. Физики ставят новые эксперименты не для того, чтобы просто ещё одну матрёш-ку раскрыть. Они надеются найти внутри этой матрёшки

ЛИТЕРАТУРА

И. Л. Розенталь «Элементарные частицы и структура Все-ленной» изд. «Наука» Москва 1984г.

Ж. Л. Андраде Силва, Ж. Лошак «Поля частицы кванты» изд. «Наука» Москва 1972г.

А. И. Наумов «Физика атомного ядра и элементарных ча-стиц» изд. «Просвещение» Москва 1984г.Дж. Фейнберг «Из чего сделан мир? Атомы, лептоны, кварки и другие загадочные частицы» изд. «Мир» Москва 1981г.

В.В. Жилко, А.В.Лавриненко, Л.Г.Маркович Физика Уч. Посо-бие для 11 класса Минск «Народная асвета» 2004.

K. Групен. Детекторы элементарных частиц. Новосибирск. Сибирский хронограф, 1999.

Б. С. Ишханов, И. М. Капитонов, Э. И. Кэбин, Web-публикация на основе учебного пособия Б. С. Ишханов, И. М. Капитонов, Э. И. Кэбин. «Частицы и ядра. Эксперимент», М.: Издатель-ство МГУ, 2005.

Grupen, C. (June 28-July 10 1999). “Physics of Particle Detection”. AIP Conference Proceedings, Instrumentation in Elementary Particle Physics, VIII 536: 3–34, Istanbul: Dordrecht, D. Reidel

61

Движимый жаждой по-знания, человек создаёт то, что приносит пользу всем остальным людям. Физика элементарных частиц — это, несомненно, исследования на самом переднем крае

Отличие в том, что, приложив к электро-ну в атоме достаточную энергию, его можно вырвать из атома, получив в результате ионизованный атом.тарных

CMS Tracker crystal ecal

Return yoke

HCAL FEET Muon chambers

ForvardcalorimeterSuperconducting

MAGNET

Presower

Total weight 12500 TOveral diametr 15.0 mOveral lenght 4 Tesla

96 «НЖ» 12 2010Н А У К А И Ж И З Н Ь 1 0 0 Л Е Т Н А З А Д

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДИСК

Посетители Брюссельской всемирной выставки имели случай испытать со-вершенно необычайное ощущение: неотразимое действие центробежной силы. Публика, желающая отдаться этому новому виду развлечений, раз-мещалась на круглой площадке — стоя, сидя или лёжа, кто как желал. Площадка начинала плавно вращаться вокруг сво-его центра, сначала медленно, но потом всё быстрее и быстрее. По мере того как спортсмены удаляются от центра и попадают на всё больший и больший радиус, центробежная сила сказывается всё заметнее.

«Природа и люди», 1910 г.

БИГ-БЕНЗнаменитый лондонский часовой ко-локол Биг-Бен в последнее время стал издавать глуховатый звук, словно бы в нём появилась трещина. Его тщательно осмотрели опытные техники и литей-щики и пришли к выводу, что виноват износ некоторых деталей ударного ме-ханизма.Цифербла ты, помещённые по всем че-тырём фасадам башни, имеют в попе-речнике 23 фута (английский фут равен нашему, значит, 23 фута = 3 2/7 сажени). Минутная стрелка имеет в длину 14 фу-тов и весит около 2 центнеров (свыше 6 пудов). (Прим. ред. 2010 г.: вес стрелки часов указан в английских центнерах, в каждом из которых сто фунтов — 45 кг 359 г.) Часовая стрелка — 9 футов в длину. Сам колокол на нашу меру весит 838 пудов.

«Природа и люди», 1910 г.

АВТОМОБИЛЬ В КАЧЕСТВЕ РАДИОСТАНЦИИ

Для германского военного ведомства устроен недавно автомобиль, снабжён-ный всеми приборами для беспровод-ного телеграфа. В течение нескольких минут устанавливается антенна, сде-ланная в виде телескопной трубы, и уже через пять минут после остановки стан-ция готова к действию на расстояние до 160 километров.

«Почтово-телеграфный журнал», 1910 г.

ПРЕПОДАВАНИЕ ВОЗДУХОПЛАВАТЕЛЬНОГО ДЕЛА

Оно вводится по инициативе Мини-стерства торговли и промышленно-сти в Петербургском, Варшавском, Киевском и Донском политехниче-ских институтах. Петербургский по-литехникум учреждает пока курсы авиатики при кораблестроительном отделении. Донской политехниче-ский институт намерен поставить дело в широком масштабе, соеди-нив теоретическое преподавание с практическими занятиямиаэронавтикой в воздухоплаватель-ном парке.

«Природа и люди», 1910 г.

97

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УТЮГ

Устройство электрического утюга (см. рис.) весьма не сложно. Внутрь утюга вместо раскалённого угля вводится ряд тонких проволочек, питаемых током через гибкий провод, соединяемый со штепселем. Утюг на наши деньги стоит

ДОМ ЭДИСОНА

Гениальный Томас Альва Эдисон за-интересовался железобетонными по-стройками, и недавно он заявил, что ему удалось выработать настолько про-стой способ постройки железобетонных домов, что дом обходится в пять раз дешевле, чем теперь. Кроме того, соз-данное по эдисоновскому методу зда-ние оказывается совершенно готовым для житья в нём через два-три дня по окончании сооружения.Суть изобретения такова: на «фабри-ке домов» из бетона в металлические формы отливаются целые части весом в несколько сот пудов, а затем на самом месте постройки эти части только скла-дываются и скрепляются.

ПЕРВЫЙ ПАССАЖИРСКИЙ ВОЗДУШНЫЙ КОРАБЛЬПервый пассажирский дирижабль Цеп-пелина «Германия» совершил весьма удачное путешествие с графом Цеппе-лином и его друзьями, а затем — не ме-нее удачное с платными пассажирами. Во время полёта пассажиры в числе 20 человек занимали пассажирский салон, расположившись на удобных плетёных креслах. На корабле имелись разные холодные блюда и напитки. «Германия» имеет в длину 485 футов, диаметр — до 46 футов, объём водорода в 18 газовых отделениях 19 тысяч кубических ме-тров. Численность команды — 13 чело-век. Три мотора развивают силу в 1045 паровых лошадей. Первый пассажир-ский дирижабль Цеппелина «Германия» совершил весьма удачное путешествие с графом Цеппелином и его друзьями, а затем — не менее удачное с платными пассажирами. Во время полёта пасса-жиры в числе 20 человек занимали пас-сажирский салон, расположившись на удобных плетёных креслах.

«Вестник знания», 1910 г.

ЭЛЕКТРОМОТОРЫ В РЕМЕСЛЕ

В Западной Европе, где пользование электрической энергией значительно дешевле, чем у нас, электромоторы за последнее время с успехом проникли в мастерскую мелкого предпринимате-ля и ремесленника. Так, в Эльбенфель-де в Германии городское управление воспретило булочникам месить тесто руками. Как только это обязательное постановление вошло в силу, пекаря принуждены были поставить в своих заведениях электрические месильные машины. И мы видим, как и у нас в городах, где имеется электрическая энергия, целый ряд мелких фирм гордо обозначает на своих вывесках «Электрическая кол-басная фабрика», «Электропечатня» и т.п. Надо думать, что и мы в недалёком будущем перестанем есть хлеб, тесто которого месилось руками (а то и нога-ми!) грязного и, быть может, больного рабочего.

«Электричество и жизнь»,1910 г.

7 руб., причём его дают на 3 месяца на бесплатное испытание. Фабрика уверя-ет, что ещё не было случая, тобы взяв-шие утюг на пробу отказались потом купить его насовсем.

«Электричество и жизнь», 1910 г.

В сооружении «Биосферы-2» − инициа-тором этого широкомасштабного экс-перимента стал коллектив Колумбий-ского университета (штат Нью-Йорк), а исполнителем стала американская фирма «Space Biospheres Ventures» (первоначально проект финансировал техасский мультимиллионер Э. Басс, выделивший 30 миллионов долларов) – принимали участие инженеры, архи-текторы, биологи, гидробиологи, бота-ники, бактериологи и представители еще очень многих наук и профессий.

На площади в 9 тысяч квадратных метров (около гектара) под стеклянны-ми колпаками (а «дно» было изолиро-вано от земли герметично сваренными стальными листами) была возведена уменьшенная копия Земли. В 5-6-этаж-ных «домах» из стекла и стали разме-стились семь экологических систем в миниатюре: влажный тропический лес, саванна, болото, соленое море, пу-стыня. Кроме того, там были бассейны для рыб, инсектариум с 250 видами на-секомых, сельскохозяйственная ферма

Биосфера-2

(тут должны были обитать примерно 4 тысячи видов растений и животных) и жилая часть – комнаты для сотруд-ников, мастерские, информационно-вычислительный центр для контроля за всеми процессами. Каждая сфера, каждая из этих экологических ниш была отделена от других и имела свой особый климат. К примеру, испарение воды из «моря» осуществлялось с по-мощью вентиляторов. Образующийся пар поступал в «джунгли», где поддер-живалась определенная влажность, имитировались «облака» и «туман». Управляемые компьютерами защит-ные экраны позволяли иметь в каждом отсеке соответствующие температур-ные и световые условия.

В этом искусственном мире про-дукты питания, кислород и вода не-прерывно регенерировались, все про-цессы носили циклический характер. Углекислый газ, выдыхаемый людьми, поглощался растениями. А выделяе-мый ими кислород использовался для дыхания человека. Отходы жизнедея-

26 сентября 1991 года в герметически закрытый мир «Биосферы-2» , куда извне через прозрачное покрытие получают доступ лишь солнечные лучи, вошли восемь добровольцев (четыре мужчины и четыре женщины). Двери за «бионавтами» − закрылись, были тщательно задраены люки

В. Алпатов, доктор биологических наук

72 Э К С П Е Р И М Е Н Т «НЖ» 12 2010

4 000 видоврастениймелких млекопитающихптицрептилий насекомыхпочвенных микроорганизмов

экосистемы:тропический лессаваннапустыняболото,мини-океан

John Polk Allen

Mark Nelson

Deborah Parrish Snyder

Margaret Augustine

William Fred Dempster

Sally E. Silverstone

Mark Van Thillo

1,27 Га203 760 м3

8 человек2 года

Abigail Kingsley Alling

73

СЕМЬ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

А выделяемый ими кислород исполь-зовался для дыхания человека. Отходы жизнедеятельности обеспечивали пло-дородие почвы и служили кормом для водорослей, бактерий и водных расте-ний, которыми, в свою очередь, питались рыбы...

«Биосферянам» не надо было от-казывать себе и в мясе. «Мы разраба-тываем комплексную систему питания, – рассказывал один из научных руково-дителей проекта Карл Ходжес, – люди не обязаны есть водоросли, у них будут козы, куры, рыбы и прочее. В таком виде модель биосферы (вместе с человеком тут находились около 500 видов рас-тений и животных) в принципе могла бы существовать, развиваться и поддержи-вать свое равновесие и на Марсе».

Хотя людям, находящимся в этой огромной воздухонепроницаемой кон-струкции, и был создан максимальный психологический и биологический ком-форт, спрос с них был очень жестким.

мантия

земная коралитосфера

гидросфера

тропосфера

стратосфера

озоновый слой

0

10

17

20

30

биосфера

атмосфера

1 2 3

74 Э К С П Е Р И М Е Н Т «НЖ» 12 2010

1. Эконавтам удалось самим выращивать лишь около 85% необходимых про-дуктов питания. И они стали быстро терять в весе.

2. Подвели свиньи: они не же-лали размножаться и наби-рать вес, пришлось забить их на мясо.

3. Расплодились вредители и стали съедать значитель-ную часть урожая

4. В искусственной атмосфере «Биосферы-2» снизилась концентрация кислорода.

5. Начали накапливаться из-бытки углекислоты.

6. Травы и кустарники неожи-данно стали захватывать территорию, выделенную под пустыню, так как воз-никший «под колпаком» искусственный климат ока-зался чересчур влажным.

7. Содержание планктона в его водах резко сократи-лось, и лишенные питания коралловые полипы вы-мирали.зался чересчур влажным.

4

5

6

6 7

75

Вода циркулирует и очищается благодаря работе жалюзи, регулирующих солнечное освещение, которое приводит в действие конвекционные потоки теплого воздуха, вызывающие испарение с поверхности «океана». Конденсируясь влага выпадает в виде сильных дождей над «тропическим лесом». Отсюда она просачивается в «болота» и снова попадает в «океан» через почвенные фильтры. В процессе фотосинтеза поглощается выделяемый при дыхании углекислый газ и поддерживается необходимое содержание в воздухе кислорода. Люди контролировали работу этих систем и сами обеспечивали себя продуктами сельского хозяйства: животноводства (несколько коз и кур) и рыбного хозяйства. У людей была возможность

«НЖ» 12 2010

цаемой конструкции, и был соз-дан максимальный психологиче-ский и биологический комфорт, спрос с них был очень жестким. В частности, экологический тип мыш-ления должен был стать для них непре-менным законом. «Если кто-нибудь бросит что-либо вредное для здоровья человека в водосток системы, он най-дет это через пару недель у себя в чашке с кофе», – говорил Ходжес.

При создании этого своеобразно-го варианта «Ноева ковчега» – кое-кто рассматривает подобные сооружения и как «бункер» на случай атомной во-йны, как «модули жизни», где можно было бы схорониться при наступле-нии «ядерной зимы» или в случае на-ступления каких-то иных вселенских катастроф – был решен ряд сложных технических проблем. Особенно много хлопот доставил воздух, который под палящим солнцем Аризоны в закры-том стеклянном помещении за день расширялся, а ночью вновь сжимался. Пришлось конструкторам создавать специальное механическое «легкое», оно поддерживало необходимый уро-вень давления и состав воздуха.

Много изобретательности, наход-чивости, изворотливости, знаний, технического умения проявили твор-цы «Биосферы-2», однако настоящую оценку их труды смогли получить

Биосфера охватывает всю поверхность суши и воздушное пространство над ней, моря и

океаны. К биосфере относится и та часть недр Земли, где

находятся породы, созданные деятельностью живых

организмов (нефть, уголь, торф, известняки,

кремнистые сланцы, фосфориты и т.д.)

Высота биосферы свыше 8 километров над уровнем

моря, до которой сохраняются положительные температуры

в атмосфере и могут жить растения. Нижний предел существования активной

жизни в гидросфере - 11 км 22 м (глубина Марианской

56

Эконавты стали испытывать и неко-торое недоедание. Во-первых, распло-дились вредители и стали съедать зна-чительную часть урожая. Для борьбы с ними эконавты принялись разводить их естественных врагов – насекомых, питающихся личинками этих вредите-лей. Во-вторых, подвели свиньи: они не желали размножаться и набирать вес, пришлось забить их на мясо.

Изначально предполагалось, что питание биосферян будет близко к ве-гетарианскому, но действительность

только тогда, когда, пройдя двухго-дичный искус, первые эконавты «воз-вратились» на родную Землю.

Увы, уже через полтора месяца после начала эксперимента из «Био-сферы-2» стали поступать тревожные вести. В атмосфере стеклянного зда-ния, где обитали эконавты, начали накапливаться избытки углекислоты. Содержание этого газа превысило за-планированное. Чтобы снизить его до нормы, пришлось применить механи-ческие средства. Тем самым концеп-ция «чисто природной экосистемы» уже была нарушена.

Отмечались и другие тревожные явления. В искусственной атмосфере «Биосферы-2» снизилась концентра-ция кислорода. Она стала такой же, как, скажем, в столице Тибета Лхасе, находящейся, как известно, на высоте 3500 метров над уровнем моря, упала с 21 до 14%. Результат – постоянные головные боли и снижение трудоспо-собности участников эксперимента. 5

76 Э К С П Е Р И М Е Н Т «НЖ» 12 2010

Биосфера охватывает всю поверхность суши и воздушное пространство над ней, моря и океаны. К биосфере относится и та часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов (нефть, уголь, торф, известняки, кремнистые сланцы, фосфориты и т.д.) Высота биосферы свыше 8

1. Точно в назначенный срок, 26 сентября 1993 года, биосфе-ряне покинули свой ковчег.

4. Первоначально проект финансировал техасский мультимиллионер Э. Басс-выделивший 30 миллионов долларов.

далеко превзошла эти ожидания. Оказалось, что вырастить на четвер-ти гектара достаточно продуктов для восьмерых людей – дело непростое. Эконавтам удалось самим выращивать лишь около 85% необходимых продук-тов питания. И они стали быстро те-рять в весе. Им пришлось потреблять в сутки всего что-то около 2 тысяч калорий. В результате в среднем каж-дый похудел на 10 килограммов. У био-сферян было отмечено резкое падение содержания сахара в крови, снижение количества белых кровяных телец, хо-лестерина и кровяного давления.

Вообще в «Биосфере-2» не все шло так, как надеялись ее создатели и устроители. К примеру, почему-то развелось много муравьев, хотя их присутствие в системе первоначаль-но вовсе не планировалось. Травы и кустарники неожиданно стали за-хватывать территорию, выделенную под пустыню, так как возникший «под колпаком» искусственный климат ока-

зался чересчур влажным. Оставляло желать много лучшего и состояние искусственного океана. Содержание планктона в его водах резко сократи-лось, и лишенные питания коралловые полипы вымирали.

Далее выяснилось, что почва в этом гигантском парнике излишне богата питательными веществами, поэтому почвенные бактерии непомерно раз-множились. Эти микроскопические существа потребляли такое количе-ство кислорода, что эконавты начали страдать от кислородного голодания.

Несмотря на все эти трудности, экс-перимент был завершен. Точно в на-значенный срок, 26 сентября 1993 года, биосферяне покинули свой ковчег. И сразу же после завершения этой эпопеи две пары ее участников поженились.

Американцы не были бы американ-цами, если бы они не постарались не только дать ценные сведения науке, но и извлечь из своих необычных приклю-чений еще и коммерческую выгоду.

3. Были разработаны миниатюр-ные − размером от 10 до ЗО сантиметров в диаметре – биологические аквасистемы.

2. 5. Были разработаны миниатюр-ные − размером от 10 до ЗО сантиметров в диаметре – биологические аквасистемы.

1

2

4

3

5

5

77

98 «НЖ» 12 2010У М А П А Л А Т А

В самой середине ХХ века жил в Петербурге молодой человек по имени Юрий Кнорозов. Был он лингвистом, специалистом по древним языкам. А домом ему служила маленькая комнатка, заполненная книгами до самого по-толка, в знаменитом петербургском музее — Кунсткамере. Кнорозов разбирал музейные экспонаты, пострадавшие от недавней страшной войны, а в свободное время изучал странные рисунки древних индейцев майя.

Юрий заинтересовался их разгадкой, прочитав работу авторитетного немецкого исследователя Пауля Шелльхаса, заявившего, что письменность индейцев майя, создавших в экваториальных джунглях Америки поразительную тысячелетнюю цивилизацию, навсегда останется нерас-шифрованной. Кнорозов не согласился с немецким учёным. Молодой лингвист воспринял проблему расшифровки письменности майя как личный вызов: каждая загадка должна иметь отгадку! Конечно, капитулировать перед секретом индейских иероглифов нельзя, но как разгадать смысл этих странных округлых рисунков?Судьба улыбну-лась молодому учёному. Мало того, что теория Томпсо-

на была ошибочна, она меша-ла расшифровке иероглифов

будучи мировым авторитетом, не терпел в майянистике ина-комыслящих. Случалось, вы-ступит какой-нибудь лингвист

Кнорозов засыпал в своей ма-ленькой комнатке утомлённый дневной работой и размышле-

Дешифровка кодексов майя

Автор популярных научно-фантастических романов «Астровитянка»,«Теория катастрофы» и «Возвращение астровитянки», доктор физико-математических наук Ник. Горькавый готовит к публикации сборниксвоих научных сказок под названием «Звёздный витамин». Предлага-ем вам первыми прочитать новую сказку из этой книги.

Ник. Горькавый

99

В один прекрасный день Юрий нашёл среди старых книг, уцелевших от огня войны, два редчайших тома: «Кодексы майя», изданные в Гватемале, и «Сообщение о делах в Юка-тане» Диего де Ланды. История этих книг уходила корнями в далёкое и драматическое прошлое. В 1498 году Христо-фор Колумб открыл Америку — новый континент, бога-тый золотом, землёй, людьми и разными диковинами. В Новый Свет хлынули испанские конкистадоры (см. «Наука и жизнь» № 9, 2009 г., c. 86). Огромные государства инков и ацтеков рухнули под ударами дерзких пришельцев, за-кованных в металлические латы и скачущих на удивитель-ных животных, называемых лошадьми. Ружья испанцев, которые рождали гром и убивали на расстоянии, казались индейцам орудием богов. Вместе с солдатами в Америку прибыли католические монахи — обращать новые языче-ские народы в христианскую веру. Эти священники стали фактическими правителями новых земель.

На полуостров Юкатан, населённый индейцами майя — интеллектуалами доколумбовой американской цивилиза-ции, испанцы высадились в 1517 году, но, в отличие от ин-ков и ацтеков, майя упорно сопротивлялись завоевателям. Лишь тридцать лет спустя испанцы овладели Юкатаном, правда, сражения с непокорными индейцами в дальних провинциях продолжались ещё почти двести лет.

В 1549 году на Юкатан прибыл монах-францисканец Диего де Ланда. Он рьяно взялся искоренять язычество и ересь среди индейцев. Монаха возмущали принятые среди индейцев приношения в жертву богам живых людей. Он решительно насаждал христианскую религию, используя пытки и костры, на которых сжигали непокорныхЦивили-зация майя насчитывала четыре тысячелетия. У индейцев были своя письменность и даже библиотеки укописных бумажных книг, называемых кодексами. Кодексы не имели переплёта и складывались гармошкой.

Де Ланда писал про индейцев майя: «Эти люди употре-бляли также определённые знаки или буквы, которыми они записывали в своих книгах свои древние дела и свои науки. По ним, по фигурам и некоторым знакам в фигурах, они узнавали свои дела, сообщали их и обучали. Мы нашли у них большое количество книг с этими буквами, и, так как в них не было ничего, в чем не имелось бы суеверия и лжи демона, мы их все сожгли; это их удивительно огорчило и причинило им страдание».Епископ Диего де Ланда, сжигая книги майя, которые рас-

КАЛИФОРНИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

55 Music Concourse DriveGolden Gate ParkSan Francisco, CA 94118www.calacademy.org(415) 379-8000пн-сб 9.30-17.00вс 11.00-17.00

взрослые 30,0 $студенты пенсионеры 25,0 $дети (4-11) 20,0 $дети (12-17) 25,0 $

МУЗЕЙ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В БРЮССЕЛЕ

Musée des Sciences Naturelles,Rue Vautier 29, 1000 Bruxelles www.naturalsciences.be+32 (0) 2 627 42 38+32 (0) 2 627 42 52пн-пт 9.30-16.45сб-вс 10.00-18.00

взрослые 7,0 €студенты пенсионерыинвалиды 6,0 €дети 6-17 лет 4,5 €

НАУЧНЫЙ ЦЕНТР NEMO

AmsterdamCentraal StationOosterdok 2 Postbus 4211011 VXAmsterdam 1000 AKwww.e-nemo.nl+ 31 (0) 20-531 32 33+ 31 (0) 20-531 31 18+ 31 (0) 20-531 31 50+ 31 (0) 20-531 35 35вт-вс 10.00-17.00

1 минута 0,35 €

ЛОНДОНСКИЙ МУЗЕЙ НАУКИ

The Science Museum ExhibitionRd South Kensington London SW7 2DDwww.sciencemuseum.org.uk0870 870 4868(020 7942 4000)пн-вс 10.00-18.00

взрослые £20.00дети £17.50

«НЖ» 12 2010116 М У З Е Й

Ночь в музее

ИЕРУСАЛИМСКИЙ НАУЧНЫЙМУЗЕЙИМ. БЛУМФИЛЬДА

Иерусалим, ул. Рупина972-2-6544888 www.mada.org.il(212) 769 5151(212) 769 5606пн-чт 10.00-18.00сб 10.00-15.00праздники 10.00-15.00

взрослые 36,0 $дети 24,0 $

АМЕРИКАНСКИЙ МУЗЕЙ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Central Park West at 79th Street New York,NY 10024-5192 USA www.amnh.org(212) 769 5151(212) 769 5606пн-пт 9.00-17.00

взрослые 36,0 $студенты пенсионерыинвалиды 28,5 $дети 24,0 $

МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙМУЗЕЙ

Москва, Новая площадь 3/4, под. 1 www.polymus.ru(495) 625 06 14(495) 623 07 56ежедневно 10.00-18.00пн выходной

взрослые £20,00дети £17,50 ФИНСКИЙ ЦЕНТР

«ЭВРИКА»

Tiedepuisto 1, Tikkurila Vantaa www.heureka.fi+358-9-873 4142пн-пт 10.00-19.00сб-вс 10.00-18.00

выставка 16,5 $фильм в планетарии 11,0 $

МУЗЕЙ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА

Willem Einthovenstraat 12342 BH Oegstgeestwww.corpus-experience.nl31 (0)71 75 10 20031 (0)71 75 10 201ежедневно 10.00-16.00

цена для всех 16,50 €

НЕМЕЦКИЙ МУЗЕЙ ШЕДЕВРЫ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ

Museumsinsel 180538 München +49/89/2179-1+49/89/2179-324www.deutsches-museum.de(212) 769 5151(212) 769 5606вт-вс 10.00-17.00

взрослые 7,0 €дети 4,5 €

117