Изобретения Дедала

Джоунс Дэвид

Остановись, мгновенье…

Дедал внес свой вклад в исследование биологических часов у животных и человека. Он отмечает, что время бежит незаметно, когда мы увлечены делом, и нескончаемо тянется, когда мы скучаем, так что на скучные дела приходится непропорционально большая часть нашего субъективно воспринимаемого времени. Очевидно, это неприятное явление обусловлено поступлением в кровь некоего вещества — своеобразного замедлителя времени. Дедал намерен выделить это вещество и освободить человечество от оков субъективного времени.

Вначале Дедал хотел изготовить что-то вроде церковной кружки для сбора пожертвований с анестезирующей иглой, чтобы незаметно собирать кровь у измученных прихожан после долгой нудной проповеди. Но вещества такого рода обычно содержатся в крови в столь незначительных количествах, что необходим более основательный подход. Поэтому Дедал привлек звезд авангардистского театра для осуществления грандиозного эксперимента, проводимого на пределе человеческих возможностей. План Дедала основан по преимуществу на его собственном опыте участия в научных конференциях. Согласно этому плану, собравшиеся

должны прослушать цикл бесконечно длинных специальных докладов, прочитанных «приезжими знаменитостями», чья известность в научных кругах не позволит слушателям ни тихо дезертировать, ни открыто взбунтоваться. До 30% слов в этих «докладах» невозможно будет разобрать из-за иностранного акцента лекторов, а попытки последних оживить изложение чудовищно нудными анекдотами собственного сочинения усугубят ощущение скуки. Лекции будут сопровождаться показом расплывчатых и не относящихся к делу диапозитивов, при демонстрации которых слушателям будут напоминать (методом сублиминальной суггестии), что они забыли выключить утюг или закрыть воду. Неудобные кресла, высокая влажность и прочие неудобства не позволят публике заснуть. Такой комплексный подход должен привести к столь значительному растяжению субъективного времени у жертв эксперимента, что выделить содержащийся в крови химический замедлитель времени не составит труда. Как только удастся выяснить химический состав этого вещества, его можно будет синтезировать и выпускать в виде таблеток, которые помогут каждому по желанию продлить мгновения счастья и наслаждения, замедляя неумолимое течение времени. Страдания участников опыта будут вознаграждены!

New Scientist, July 18, 1968.

Комментарий Дедала

Когда мне ребенком беспечно жилось,Время плелось.Когда моей юности радость играла,Время шагало.Когда возмужали и дух мой, и тело,Время летело.Скоро пойму я на старости лет, чтоВремени нет.Боже, простить ли раба своего ты тогданавсегда.

Это стихотворение Генри Твеллса, украшающее часы в северном приделе Честерского собора, по-видимому, подразумевает, что «замедлитель времени» присутствует в больших концентрациях в крови детей, но с возрастом его содержание в крови уменьшается. Это соображение может помочь нам в поисках. Кроме того, в учебных заведениях накоплен немалый опыт по созданию чрезвычайно скучной атмосферы. Поэтому, вероятно, можно будет ограничиться сбором крови на анализ у учащихся школ, славящихся особой строгостью порядков.

О пользе трещин

Традиционные методы обработки металла и других материалов требуют слишком много энергии. КПД токарного станка составляет меньше 0,1% — большая часть энергии переходит в тепло. По мнению Дедала, наиболее экономична с энергетической точки зрения резка стекла: стекольщик делает на стекле царапину и чисто обламывает его вдоль этой линии, затрачивая минимум энергии. При некотором навыке этот способ позволяет резать стекло не только по прямой линии, но и вырезать фигурные детали, отверстия. Трещины могут также распространяться в металлах (случается, что в шторм корабли разламываются пополам); особенно хрупки металлы при низких температурах. Поэтому специалисты фирмы КОШМАР разрабатывают сейчас технологию обработки материалов скалыванием, которая призвана заменить существующие способы механической обработки. Трещина распространяется в металле со скоростью несколько километров в секунду. Чтобы регулировать ее распространение с точностью до миллиметра, управляющая система должна обладать высоким быстродействием (осуществлять операции в течение микросекунд), что для современной электроники совсем несложно. Опытный образец обрабатывающего станка фирмы КОШМАР с помощью пьезострикционных возбудителей создает в заготовке внутреннее напряжение и инициирует распространение трещины с засечки, заранее сделанной в нужном месте заготовки. Дальнейшее распространение трещины направляется по сигналам от фотоэлектрических и тензометрических датчиков. Эти сигналы управляют работой пьезострикционных преобразователей, направляющих распространение трещины подобно тому, как руками можно направлять разрыв газеты по заданной линии. Все происходит в считанные миллисекунды: оператор не успевает моргнуть глазом, как заготовка трескается по заданному контуру и получается готовая деталь. В принципе такой станок позволяет получать детали любой конфигурации. Можно даже, к примеру, взять картину, нарисованную на большой керамической плите, и получить из нее головоломку-мозаику из сцепляющихся друг с другом элементов.

При изготовлении трехмерных деталей трещина должна распространяться в двумерной поверхности, но принцип остается прежним. Специалисты фирмы КОШМАР разрабатывают эту технологию для обработки материалов, достаточно хрупких уже при комнатной температуре, — скажем, для изготовления линз, не требующих последующей шлифовки. Когда эту технологию удастся довести до совершенства, ее можно будет применять также для металлов при низких температурах. Дедал надеется, что в конце концов он сможет наладить, например, изготовление за одну операцию блоков цилиндров из отливки. Помимо скорости и малой энергоемкости этот процесс привлекателен своей безотходностью. Болванки, вынутые из блока цилиндра, могут с успехом использоваться в качестве идеально притертых поршней [39] .

39

До сих пор, однако, холодная хрупкость металлов доставляет только неприятности: это основная причина поломок машин в Арктике и Антарктике. Было бы заманчиво найти полезное применение этому эффекту для металла, как, например, это уже сделано для резины (резину с отслуживших автомобильных шин скалывают при температуре жидкого азота; дорогостоящий каркас используется повторно, а измельченная резина идет на переработку). — Прим. ред. 

New Scientist, April 22, 1976.

Хрупкий

разрыв — настоящее бедствие для инженерных конструкций. Небольшая трещинка в напряженном участке конструкции может распространиться и привести к катастрофическим последствиям. Дедал вспоминает, что большими умельцами по части технологии скалывания были наши предки, жившие в каменном веке. Они довели обработку кремня до высочайшего уровня, неосознанно используя то обстоятельство, что в поверхностном слое большинства кремней скорость звука ниже, чем внутри. Известно, что скорость распространения трещины определяется скоростью распространения звука в твердом теле. Поэтому трещина, направленная под углом к поверхности кремня, преломляется в поверхностном слое и выходит наружу. С кремня при этом скалывается аккуратная чешуйка. Давайте же, призывает Дедал, вернемся к технологии каменного века! Большинство способов поверхностной обработки металлов (науглероживание, азотирование) основано на диффузии атомов легирующих веществ в глубь поверхностного слоя. Дедал занят поисками такого способа поверхностной обработки, который обеспечил бы очень низкую поверхностную скорость звука, чтобы любая трещина, круто преломляясь, выходила обратно на поверхность. Обработанный таким способом металл произведет революцию в технике. Представьте себе подобную деталь на испытательном стенде (или даже в реальной конструкции). Когда напряжения в какой-нибудь точке окажутся выше предела прочности, образовавшаяся трещина не разрушит деталь, а выйдет на поверхность, аккуратно откалывая кусочек с производственным или конструкторским дефектом, в котором сконцентрировано опасное напряжение. В результате нагрузка в этом месте распределится более равномерно и опасность разрушения детали будет устранена. Нагрузки на такую деталь можно повышать до уровня, при котором начинается пластическое течение материала. Пластическое же течение часто играет на руку конструктору: неверно рассчитанная деталь «прирабатывается», упрочняется, а излишняя нагрузка равномерно распределяется между всеми элементами конструкции. Можно сказать, что металл Дедала будет обладать свойством самосовершенствования. В своих мечтах Дедал уже видит новую эру конструирования, когда конструкторы практически останутся без работы, а машины и механизмы будут собираться из кое-как сделанных деталей, которые в процессе работы будут принимать оптимальные формы. Автомобилисты же станут с тихой радостью смотреть на осколки и обломки, сыплющиеся из двигателя.

New Scientist, February 23, 1978.

Пример открытого Дедалом механизма «отвода» трещины в сторону. Под весом кирпичной кладки перемычка окна треснула. Из-за наличия в бетоне каких-то неоднородностей трещина повернула на 90° в сторону. В результате ее распространение стало невозможным и балка не лопнула пополам. 

Комментарий Дедала

Один из самых удивительных примеров хрупкого разрыва связан со случаем, происшедшим с немецким пассажирским кораблем «Бисмарк». Построенный перед первой мировой войной, этот трансатлантический лайнер водоизмещением 57000 т (самый большой по тем временам) после окончания войны в счет репараций перешел к англичанам и был переименован в «Мажестик». Новые владельцы произвели реконструкцию судна, руководствуясь собственными представлениями о роскошном и комфортабельном лайнере. В 1928 г. на судне был установлен новый пассажирский лифт и во всех палубах были прорезаны прямоугольные окна под шахту лифта. Во время перехода через океан в углу одного из этих проемов образовалась трещина, которая дошла до борта корабля, прошла по обшивке, но, к счастью, остановилась, наткнувшись на иллюминатор. В «лучших» морских традициях эта история была замята. Ни пресса, ни три тысячи пассажиров так и не узнали, сколь близок был лайнер к катастрофе.

Транспорт с коллективной ответственностью

Выгода от использования автобусов повышенной вместимости имеет, к сожалению, неприятную сторону: долгое ожидание на остановках. Пассажирам было бы удобнее, если бы автобусы были поменьше, но ходили чаще, — но сколько тогда понадобится водителей! А не воспользоваться ли принципом универсама: пусть потребитель обслуживает себя сам. Дедал предлагает, чтобы пассажиры вели автобусы сами. В изобретенном им «транспорте с коллективной ответственностью» (ТКО) перед каждым сиденьем имеется рулевое колесо, рычаги и педали и каждый пассажир с помощью телевизионного экрана может наблюдать за дорогой. Всем пассажирам предлагается принимать посильное участие в управлении. Бортовая ЭВМ собирает сигналы со всех пультов. Она отбрасывает экстремальные значения, исходящие от слишком смелых или не слишком умелых водителей, и ведет автобус в соответствии с усредненным сигналом с остальных пультов. Поэтому индивидуальные отклонения (сигналы, поступающие с пультов лихача или пассажира, желающего подкатить прямо к своему порогу) не учитываются, а движением руководят коллективный опыт пассажиров и их знание маршрута.

Дедал полагает, что такой автобус будет двигаться весьма уверенно, что сделает его исключительно безопасным. Проблемы могут возникнуть в случае, когда ровно половина пассажиров захочет повернуть, скажем, направо, а другая — налево. Учитывая возможность подобной кризисной ситуации, ЭВМ следует обучить распознавать такие опасные бимодальные распределения голосов и самой делать выбор. Популярность игровых автоматов аттракционов-автодромов наводит Дедала на мысль, что пассажиры готовы будут даже платить за право управлять автобусом; это позволит обойтись без кондуктора. У каждого сиденья можно установить кассу и «взвешивать» сигнал, идущий от пульта, соответственно количеству опущенных монет. Тогда скорость, стиль управления и маршрут будут зависеть от тех, кто готов раскошелиться, — в точном соответствии с основным принципом капитализма: прав тот, кто больше платит. Из несогласия между пассажирами можно извлечь немалую выгоду. Барон Ротшильд, выступающий именно за такой принцип планирования научных исследований, будет в восторге.

New Scientist, November 29, 1973

Из записной книжки Дедала

а. Какими характеристиками будет обладать транспорт с коллективной ответственностью?

1. Повышенной точностью управления. Отношение снгнал/шум для суммы N сигналов улучшается в N раз, так что автобус, управляемый 64 пассажирами, будет контролироваться в 8 раз точнее, чем управляемый одним шофером.

2. Статистическим усреднением по распределению контролируемых значений параметров. Типичное распределение сигналов от пультов может выглядеть как на рисунке.