Физики сделали (почти) вечный двигатель. Но советские пионеры – раньше

Фото: pixabay.com

Если вы следите за научными новостями, возможно, вам попадалась на глаза статья с примерно таким названием: ученые передали радиосигнал почти без затрат энергии. В тексте написано много умных терминов, и складывается ощущение, что да, передали, то есть практически создали вечный двигатель, а как именно – не нашего ума дело. Ученые же. Смогли.

На самом деле все не совсем так (и совсем не так), а как именно – рассказываем.

Не будем придираться к мелочам: не вполне ученые, а любители, но штука у них все равно получилась интересная.

ВСЕ ХОЛОДНЕЕ И ХОЛОДНЕЕ

Итак, проклятие современной экономики – это затраты энергии. Тратя энергию, как девушка воду в душе, мы погубили Землю и теперь не знаем, что с этим делать. Взять упаковки. На производство упаковки идет колоссальное количество энергии. Но 99% всех этих оберток, пакетов и коробок тут же оказываются на свалке, и смысл?

Но посмотрим в корень: хотя об упаковке разговоров больше всего, наша техника в целом чудовищно неэффективна. Ей нужны мощные источники энергии, которая тратится в основном бездарно. И радио, включая смартфоны и роутеры, просто отличный пример.

Как известно, первооткрыватель радиоволн Генрих Герц не верил в практическое применение радио, потому что сигнала излучается как от слона, а принимается как от мухи. Передатчик должен излучить со всей дури, чтобы вы в своем смартфоне уловили жалкие крохи и посмотрели очередной дурацкий фильм.

Один из пионеров радио изображал дело так (и к этому сложно что-то добавить):

- Вообразите, что в пустыне стоит огромный куб из гранита. Раз в сто лет мимо него проходит дама в шелковом платье. Она слегка касается куба краем платья. Так вот, то, что излучает передатчик – это куб, а то, что дама стирает своим платьем, касаясь его – то, что принимает ваш приемник.

ПИОНЕР - ВСЕМ РАЗВЕДЧИКАМ ПРИМЕР

Еще толком не закончилась Вторая мировая война – началась война холодная. Но улыбки и рукопожатия пока горячи. Лишь внешне.

4 августа 1945 года на пороге американского посольства в Москве появилась группа пионеров. Их принял посол США Аверелл Гарриман. Поговорив о мире во всем мире, посол принял от пионеров сувенир, довольно большой, сделанный из дерева, герб Штатов. Этот герб провисел у него в кабинете несколько лет. Внутри потом нашли передатчик, который транслировал все, что происходит в кабинете. Вот только ему не нужна была энергия, и волну он по сути не излучал. Поэтому засекли его случайно. Как такое возможно?

Принято думать, что Штаты забили тревогу – СССР нас обгоняет после Спутника и полета Гагарина. На самом деле немного раньше. В 1951 году, когда внутри деревянного сувенира нашли нечто, что в англоязычной литературе до сих пор называется «Штуковина». Разработал штуковину великий изобретатель Лев Термен (тот самый, который терменвокс – музыкальный прибор для психоделических звуков), и американцы не сразу поняли, как это работает. А работало это просто. Из соседнего дома на Штуковину подавали радиосигнал, просто шум. Это не вызывало подозрений, мало ли в городе шумов. Он отражался от прибора, который, в свою очередь, представлял собой тонкую мембрану, и колебался от голосов в комнате посла. Принятый в том же доме напротив сигнал был уже не шумом, а записью речи. Итак, Штуковина передавала, энергии не тратила и сама не шумела.

СССР тогда представлял собой мощную инженерную державу. Советские ученые изобретали, как одержимые. На Западе это как-то не понимали. Так, кристадин, изобретение нижегородского инженера Лосева 1930-х годов, тут же украли, поиграли и забросили (только сейчас становится понятно, что это за великая вещь). Система радиосвязи, когда можно говорить четко в любых шумах (синхронное детектирование) инженер Момот предложил в 1941 году – но из-за войны не нашлось бумаги на книгу, набор чудом не рассыпали и восстановили труд уже после войны. В общем, на Западе были поражены нашей технической смекалкой.

КИТАЙ ШАГАЕТ ВПЕРЕДИ

Несмотря на то, что смекалка никуда не делась, и передатчик, который не потребляет энергии, а питается исключительно голосом диктора, наши любители и инженеры изобретали, создавали и тестировали все 1950-1980-е годы, чтобы понять, что это за технология такая, вам придется присмотреться к китайскому, увы, фонарику. Да берите фонарик попроще, на одной батарейке.

Видите, там в самом деле одна батарейка, и крошечная, а как ярко светит. Чудо? Ну какое чудо, привыкли. Однако, в таком фонарике спрятана незаурядная физика. Если его разломать, между батарейкой и лампочкой вы найдете Штучку (простите, снова это слово), которое называется блокинг-генератор.

В чем логика. Батарейка слаба. На лампочку не хватит. Выход? Собирать всю энергию, которую в состоянии выдать батарейка, как бы в кулак. Но в лампочку не подавать. Потом каааак подать! Лампочка вспыхнет. Тем временем «кулак» копит энергию. То есть в маленьких фонариках лампочка на самом деле горит импульсами. Но мы этого не замечаем, как не замечаем мерцания телеэкрана.

Именно на таком принципе строят передатчики без источника энергии в хороших радиокружках (мало их только в стране осталось). Чувствительный микрофон. В него надо громко говорить. Микрофон производит ток от вашего голоса. Ток идет в такой блокинг-генератор. Усиливается там точно таким же способом, как свет в фонарике. И летит себе в эфир.

Стоп, скажет просвещенный читатель, как он тебе полетит, если радио излучает на высоких частотах? Так частота работы такого генератора и есть радиочастота. Выходит, что передача без энергии возможна.

ЧТО С ИЗОБРЕТЕНИЕМ

В открытии, которое СМИ окрестили «вечным двигателем» применяется такой же принцип. Почти: вместо голоса (источника энергии) – тепло самого передатчика. Как так?

Вы наверное помните из школьного курса, что тепло – это движение частиц, молекул или атомов, и вообще говоря это энергия. Представим, что наш передатчик горячий. Частицы, те же электроны, бегают в нем быстро. А антенна холодная. А давайте прыскать эту лишнюю энергию теплого передатчика в холодную антенну. Она ее с радостью «съест», потому что холодное поглощает теплое. Так энергия тепла незаметно превратится в энергию радиоволны. А чтобы эти ничтожные энергии что-то значили, как мы поступим? Правильно, будем подавать все это дело импульсами.

Конечно, это не вечный двигатель. Штучке Льва Термена для работы требовалась внешняя волна. Передатчику на блокинг-генераторе нужен голос диктора, причем, скажу честно (видел такие), надо в микрофон прям орать. Этот передатчик надо нагревать. Законы физики не нарушены.

А у нас и нет цели что-то нарушать. У нас другая цель: перестроить технику и экономику на малые энергии. Не «уходя, гасите свет», а чтобы лампочка потребляла, как светлячок, и пусть хоть круглые сутки горит.

И промышленность, инженерная мысль по этому пути идет. Это – наше скорое будущее. Так и Землю спасем от потепления, и на Марс бежать не надо будет. Хотя в новой технологии нет ничего «такого», она интересна именно этим, и ради этого мы рассказали нашу, не слишком короткую, историю.

СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ

У динозавров был разум, они могли доживать до 40 лет и иметь свою культуру (подробнее)