Колумбы Вселенной (сборник)
«Хоть чуть-чуть, да растянул отпуск, – сначала подумал учёный, а потом спохватился: – Я не растянул отпуск, а сократил его! Во время отпуска я жил медленнее и меньше отдохнул!»
– Подумаешь, такое микроскопическое отставание времени – это пустяки, даже наручные часы подводить не надо! – заявила Галатея.
Королева возразила ей:
– А вот и не пустяки – мы сталкиваемся с замедленным временем везде и всюду, например, когда играем в теннис или в футбол.
Летит быстрый мяч. Почему так трудно его отбить?
«Из-за инерции мяча!» – скажет Ньютон, а Галилей согласно кивнёт.
«Потому что мяч двигается в замедленном времени!» – возразит, вернее, уточнит Эйнштейн.
Маленькое замедление времени, умноженное на большую энергию покоя мяча, даёт всем известную кинетическую энергию, которую можно назвать «энергией времени» и которая порождает феномен инерции.
Пиная ногой мяч, мы ускоряем его скорость и замедляем его время. Когда мяч ударяется в сетку ворот, то останавливается и ускоряет своё время до обычного.
Тело, выходя из замедленного времени, всегда вынуждено сбрасывать энергию – поэтому внезапная остановка автомобиля при встрече со столбом приведёт к деформации капота из-за излишка «энергии времени».
– Какая же энергия покоя должна быть у машины, чтобы столь ничтожное замедление времени так смяло металлический капот? – спросил Андрей.
– Эйнштейн вывел знаменитую формулу E0 = MC2. Это означает, что и сам человек, и каждый предмет вокруг нас обладают невероятными запасами энергии. Именно эта энергия вырывается наружу в атомных реакторах и термоядерных бомбах – причём лишь небольшая её часть.
Физики, которые устраивали гонки электронов в ускорителях, обнаружили, что, чем быстрее летит электрон, тем больше его инерция – электрон словно тяжелеет, и разгонять его становится все сложнее. Эйнштейн объяснил: замедление времени становится причиной того, что электроны ведут себя как более тяжёлые частицы. Медленное время «окутывает» быстрые частицы так, что внешняя сила доходит до электронов ослабленной. Именно поэтому нельзя разогнать космические корабли или электроны быстрее скорости света: при приближении к этому пределу на кораблях и электронах время практически останавливается – и они, застывшие в янтаре эйнштейновского времени, становятся нечувствительны к дальнейшему ускорению.
– Вот почему так долго нужно добираться до другой звезды! – понял Андрей. – А фантасты не знают теории Эйнштейна – и их корабли шмыгают по всей Галактике со сверхсветовыми скоростями!
– Учёные были потрясены работами Эйнштейна. Вся классическая механика и физика предстала перед ними в новом свете. А теория конторщика Альберта Эйнштейна стала известна как специальная теория относительности.
Семь лет работал Альберт Эйнштейн на спокойной должности служащего патентного бюро и писал статьи, которые взрывали учёный мир.
Потом он пришёл к своему начальнику и тихо сказал:
– Меня пригласили работать профессором физики в Цюрихский университет, поэтому я ухожу из вашего бюро.
Главный бюрократ упал от удивления под стол и примерно неделю не мог оттуда вылезти. Потом всё-таки вылез.
– Я вам не верю! – сердито сказал он терпеливо ожидавшему Эйнштейну. – Профессорами физики в знаменитом Цюрихском университете могут стать только известные или даже знаменитые физики. А вы – конторщик и мой подчинённый.
Эйнштейн мог бы подумать: «А я и есть известный физик, а вскоре буду знаменитым», – но не стал этого делать, потому что был очень скромным человеком. Тем более, эта мысль всё равно была бы неправильна: Эйнштейн вскоре стал не просто знаменитым, а САМЫМ знаменитым физиком в мире.
Примечания для любопытныхАльберт Эйнштейн (1879–1955) – самый знаменитый физик мира, создатель специальной теории относительности (1905) и теории гравитации (1915). Лауреат Нобелевской премии (1921).
Скорость света – максимально возможная скорость перемещения материальных объектов, с которой движется и световой луч в вакууме. Скорость света в пустоте – это фундаментальная физическая константа, равная 299 792 458 метрам в секунду.
Галилео Галилей (1564–1642) – великий итальянский физик, механик и астроном. Открыватель спутников Юпитера, основатель экспериментальной физики. Сформулировал важнейший принцип относительности Галилея.
Кристиан Доплер (1803–1852) – австрийский физик, описавший в 1842 году эффект смещения частоты оптического или акустического излучения при движении излучателя (эффект Доплера). Любой мальчишка является знатоком эффекта Доплера. Если бежать, ведя палкой по изгороди, то слышно прекрасное громкое тарахтение – и каждый мальчик знает, что при быстром беге палка по забору будет стучать чаще. В этом суть эффекта Доплера. Кстати, из-за этого эффекта гудок железнодорожного локомотива слышится для людей на станции выше по тону, когда локомотив подъезжает к станции, и ниже – когда он её проезжает. («Хм, – подумала Галатея, – обязательно надо послушать!»)
Альберт Майкельсон (1852–1931) – американский физик, доказавший постоянство скорости света для разных наблюдателей. Лауреат Нобелевской премии по физике за 1907 год.
Эдвард Морли (1839–1923) – американский физик, соавтор Майкельсона по опыту Майкельсона – Морли, в котором с высокой точностью измерялась скорость света.
Элементарные частицы – мельчайшие частицы материи, которые нельзя расщепить. Для нестабильных элементарных частиц это определение не очень правильно, так как они могут распадаться самостоятельно и превращаться в другие частицы.
Чарльз Вильсон (1869–1959) – шотландский физик, предложивший метод исследования траекторий элементарных частиц с помощью камеры Вильсона, наполненной перенасыщенным паром. В 1927 году получил за этот метод Нобелевскую премию.
Демон Максвелла – гипотетическое разумное существо микроскопического размера, придуманное великим физиком Максвеллом для мысленных экспериментов с отдельными молекулами.
Исаак Ньютон (1643–1727) – великий английский физик, математик и астроном.
Энергия покоя – гигантская энергия, содержащаяся в любом материальном теле и равная массе тела, умноженной на скорость света в квадрате.
Эффект Вавилова – Черенкова (см. иллюстрацию) – свечение, вызываемое в прозрачной среде (например, в воде) заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей скорость распространения света в этой среде (в стекле и воде свет распространяется заметно медленнее, чем в вакууме).
Сказка о велосипедных механиках Райтах, которые построили летающую этажерку
Наступил вечер – и время вечерней сказки. Но вместо сказки Дзинтара вдруг прочитала стихи:
Идёт без проволочекИ тает ночь, покаНад спящим миром лётчикУходит в облака.Он потонул в тумане,Исчез в его струе,Став крестиком на тканиИ меткой на белье.Под ним ночные бары,Чужие города,Казармы, кочегары,Вокзалы, поезда.Всем корпусом на тучуЛожится тень крыла.Блуждают, сбившись в кучу,Небесные тела.И страшным, страшным креномК другим каким-нибудьНеведомым вселеннымПовёрнут Млечный Путь.В пространствах беспредельныхГорят материки.В подвалах и котельныхНе спят истопники.В Париже из-под крышиВенера или МарсГлядят, какой в афишеОбъявлен новый фарс.Кому-нибудь не спитсяВ прекрасном далекеНа крытом черепицейСтаринном чердаке.Он смотрит на планету,Как будто небосводОтносится к предметуЕго ночных забот.Не спи, не спи, работай,Не прерывай труда,Не спи, борись с дремотой,Как лётчик, как звезда.Не спи, не спи, художник,Не предавайся сну.Ты – вечности заложникУ времени в плену.Галатея сказала:
– Мама, это хорошие стихи, но зачем ты нам их прочитала? Для колыбельной они не годятся – под них хорошо НЕ спать.
Дзинтара сказала:
– Эти стихи Бориса Пастернака очень подходят к сегодняшней сказке о странных людях, которые решили доказать, что предметы тяжелее воздуха могут летать.
– Действительно, это странные люди, – откликнулась Галатея. – Ведь такие предметы должны тонуть в воздухе – то есть падать на землю.
– Так думало немало мудрецов. Но вот что произошло в самом начале двадцатого века… – Дзинтара открыла книгу и начала читать: – Свистел ветер, налетавший с Атлантического океана. Ветер был ровен, плотен и упруг, он толкал в грудь, слезил глаза – а если отвернуться, то чувствительно давил на спину. Ветер был пропитан солью и шумом неутихающего прибоя, кипящего на краю пляжа.
…Пляж ровен и широк – настоящее песчаное поле. В самой его широкой части уложены рельсы, на которых стоит странная этажерчатая конструкция.
Возле неё – шестеро взрослых и мальчик.
Двое взрослых подбросили монетку в классическом жесте случайного выбора. Один из них разразился радостным криком.
– Повезло тебе, Орвилл! – с завистью сказал другой.
Орвилл забирался внутрь конструкции из еловых жердей, ткани и тросиков, похожей на большую этажерку. Раздалось громкое тарахтение мотора – и, скользнув по рельсам навстречу океанскому ветру, странный аппарат взлетел в воздух.
Немногочисленные зрители разразились радостными криками:
– Летит! Летит!
Полёт высотой не выше трёх метров, длиной 39 метров и длительностью 12 секунд вписал в историю имена братьев Райт – Уилбера и Орвилла, которые разыграли в орлянку право полететь первым.
Самое дерзкое и самое возвышенное устремление в истории земной цивилизации – это мечта о полёте, о том, чтобы человек мог летать подобно птице.
Французы, братья Монгольфье изобрели в восемнадцатом веке воздушный шар – аппарат легче воздуха – и позволили людям медленно плавать в атмосфере. Так возникло воздухоплавание.
Но мечта о быстром – подобном птичьему – полёте не оставляла людей. В середине девятнадцатого века англичанин Джордж Кейли создаёт планер, в котором человек впервые поднимается в воздух. В конце девятнадцатого века немецкий инженер Отто Лилиенталь строит и испытывает целую серию планеров, но погибает в одном из полётов из-за сильного порыва ветра.
Братья Райт были владельцами велосипедного магазина, который продавал также двигатели и печатные прессы.
Братья с детства испытывали интерес к авиации: когда они были детьми, отец купил им игрушку – летающий самолёт с пропеллером на резино-моторе, который представлял собой длинную закручивающуюся резиновую нить. Братья долго играли с игрушечным самолётом, а когда он сломался, то 11-летний Уилбер и 7-летний Орвилл сами построили аналогичную авиамодель.
– Хочу такой самолёт! – заявила Галатея. Дзинтара кивнула:
– Вовремя подаренные умные игрушки или детские книжки могут изменить историю мира.
В истории авиации 1896 год стал переломным. В этом году беспилотный самолёт с паровым двигателем, построенный американским учёным Лэнгли, пролетел над рекой Потомак 800 метров. Тогда же инженер Шанют со своими молодыми сотрудниками приступил к испытанию планера-биплана. В этом же году погиб всемирно известный авиатор Отто Лилиенталь. Его смерть показала, что старые принципы управления полётом неэффективны.
Все эти события произвели большое впечатление на братьев Райт, особенно на старшего – Уилбера.
Братья стали собирать литературу об авиации и размышлять о создании хорошо управляемого самолёта. Они взяли за основу биплан Шанюта и принялись разрабатывать систему управления на основе изменения геометрии крыла. В своих поисках наилучшей конструкции братья Райт использовали математические формулы аэродинамики и эмпирические данные Лилиенталя. Методичные исследователи Райт даже построили собственную аэродинамическую трубу, в которой испытывали разные конструкции крыльев.
Братья создали управляемый планер и приступили к его испытаниям. Уилбер и Орвилл совершили на своём безмоторном аппарате множество полётов и за два года достигли успеха: создали планер, который успешно управлялся человеком.
Потом братья приступили к поиску необходимого двигателя. Мотор для будущего самолёта должен быть лёгким и, согласно расчетам братьев, обладать мощностью в восемь лошадиных сил.
Но никто из производителей моторов не мог построить нужный для самолёта двигатель.
Тогда братья Райт предложили сделать его Чарли Тейлору – механику, работавшему в их магазине и чинившему велосипеды и моторы.
За полтора месяца Тейлор, руководствуясь грубым эскизом братьев, сделал прекрасный двигатель из алюминия мощностью не в восемь, а в двенадцать лошадиных сил!
– Удивительно! – заявил Андрей. – Построили братья Райт летательный аппарат, а потом – раз! – и нашли рядом талантливого механика, который сумел построить им удачный мотор. Вот повезло братьям Райт!
Дзинтара возразила:
– Но дело тут не столько в везении, сколько в упорстве и правильном подходе. История девятнадцатого века полна неудачными попытками построить самолёт. Или к хорошему планеру никак не находился лёгкий и мощный двигатель, или хороший двигатель пристраивался к непрочному и нестабильному самолёту. Благодаря своей методичности, братья Райт оказались первыми, у которых управляемый планер подружился с удачным мотором.
17 декабря 1903 года аппарат братьев Райт, пилотируемый Орвиллом, совершил исторический полёт длиной почти в 40 метров на песчаном атлантическом побережье Северной Каролины.
Впервые в истории моторный самолёт, управляемый человеком, поднялся в воздух.
Следующим в тот же день взлетел его брат Уилбер, пролетев больше 50 метров. Орвилл совершает третий полёт длиной более 60 метров. В четвёртый раз в этот декабрьский день полетел снова Уилбер – он преодолел четверть километра, продержавшись в воздухе минуту, – и упал, повредив аппарат.
– Как им было не холодно – летать в декабре, на ледяном морском ветру? – удивилась Галатея. – Разве они не могли подождать лета?
Дзинтара отрицательно покачала головой:
– Братья так давно мечтали о полёте, что, построив самолёт зимой, совершенно не могли ждать тепла и лета.
После удачных декабрьских испытаний братья совершенствуют свой самолёт ещё два года, избегая внимания журналистов и возможных конкурентов.
Чарли Тейлор, который стал первым в мире авиамехаником и обеспечивал изготовление и работу двигателей для самолётов братьев Райт, очень хотел научиться летать на самолёте, для которого он создал такой удачный мотор. Но братья Райт не поддержали мечту своего механика.
Чарли Тейлор вспоминал со вздохом: «Я всегда хотел научиться летать, но так и не научился. Райты отказались учить меня и всячески отговаривали меня от этой идеи. Они говорили, что я им нужен в магазине и для обслуживания их машин. Если я научусь летать, то я буду шляться по всей стране и, может быть, стану пилотом на ярмарках – и уже не вернусь к ним».
Третий самолёт братьев Райт оказывается самым удачным. Братья послали письма в американское военное министерство и в частную французскую фирму с предложением купить патент на свой самолёт.
Американские военные отнеслись с большим недоверием к письму владельцев велосипедного магазина о том, что они построили самолёт. Военное министерство только что потратило огромные деньги – 50 тысяч долларов – на неудачную попытку создания пилотируемого самолёта конструкции профессора Лэнгли. Попытка надводного взлёта с помощью катапульты с баржи привела к тому, что в результате сильного стартового ускорения самолёт просто развалился, чуть не убив пилота. И что – два велосипедных механика оказались умнее одного профессора?!
С ещё большим недоверием к сообщениям о самолёте братьев Райт отнеслись в Европе. Французские газеты считали блефом сообщения о самолёте братьев Райт и называли братьев не «flyers» – «летyны», а созвучным английским словом «liars», то есть «лжецы».
В 1906 году Альберто Сантос-Дюмон, парижанин из Бразилии, денди и знаменитый конструктор управляемых воздушных шаров, создал очень удачный самолёт-моноплан и 23 октября при большом скоплении парижан совершил полёт на высоте двух-трёх метров на расстояние в 60 метров. С этих пор Сантос-Дюмон стал ещё более знаменит.
Сантос-Дюмон охотно разрешал желающим копировать свой самолёт и даже публиковал его чертежи в популярных журналах. Он наивно верил, что авиация станет мирным и всеобщим занятием. В отличие от аппарата братьев Райт, самолёт Сантос-Дюмона взлетал без рельсов и встречного ветра, поэтому многие, особенно бразильцы, считают именно его создателем первого самолёта. Сантос-Дюмон использовал свой самолёт «Демуазель» как личное транспортное средство, летая по Парижу из дома в любимый ресторан и обратно.
Сантос-Дюмон был знаменитым спортсменом, другом миллионеров и королей. Как-то Альберто пожаловался своему другу, часовому мастеру и ювелиру Луи Картье: во время полётов у него заняты обе руки, и ему трудно пользоваться традиционными мужскими часами на цепочке, хранящимися в кармане жилета. Картье разработал для своего друга Сантос-Дюмона наручные часы на кожаном ремешке. Теперь пилоты самолётов могли узнавать время, не отрывая рук от штурвала, и с тех пор мужчины всего мира носят только такие часы.
– Вот оно что… – пробормотал Андрей и покосился на свои наручные часы.
– После двух лет безуспешных попыток привлечь внимание к своему самолёту Уилбер и Орвилл поняли, что только публичная демонстрация может исправить положение.
Уилбер отправился с самолётом во Францию, а Орвилл стал готовить другой аппарат для полётов в Вирджинии.
Стоял жаркий день 8 августа 1908 года. На поле, недалеко от Парижа, собралась огромная толпа. В ней сновали дети, собаки, разносчики питья. Парижане говорили, смеялись, жестикулировали. Все собрались посмотреть на самолёт американцев Райт, но никто не верил, что он полетит. Парижане – народ тёртый, скептичный, их на мякине не проведёшь.
Томительно тянулось время. Наконец, пилот сел в свой аппарат.
Громко затрещал мотор.
Все присутствующие вытянули шеи, пытаясь получше рассмотреть самолёт.
Аппарат братьев Райт медленно тронулся с места и, ускоряясь, побежал по полю.
«Ах!» – выдохнула разом публика.
Самолёт взлетел!
И вот уже не нужно тянуть шеи: самолёт стал прекрасно виден всем. Он пролетел над головами взволнованной публики и вдруг наклонился на крыло.
Падает?!
Нет, это летчик сделал специально, чтобы самолёт вошёл в вираж и начал описывать огромный круг над полем.
Парижане были потрясены и пришли в восторг.
Уилбер демонстрировал отличную управляемость самолёта при полётах по кругу и по восьмёрке. Этот пилотаж заметно превосходил способности европейских самолётов и лётчиков.
На следующий день братья Райт проснулись всемирно знаменитыми. Скептики были посрамлены и приносили извинения.
3 сентября в Америке начинал демонстрационные полёты Орвилл. Он совершает полёт продолжительностью более часа, производя сильное впечатление на американских военных. По условиям контракта, самолёт должен перевозить не только лётчика, но и пассажира, поэтому 17 сентября Орвилл взял на борт лейтенанта американской армии Томаса Селфриджа (хотя авиамеханик Чарли очень хотел, чтобы он был пассажиром в этом полёте). На высоте 30 метров пропеллер самолёта раскололся, и аппарат рухнул на землю. Чарли первый прибежал на место падения и вытащил из обломков Орвилла и его пассажира. Томас Селфридж погиб, став первой жертвой крушения самолёта, а Орвилл сломал в трёх местах левую ногу и несколько рёбер. Пострадавших пилотов увезли, а потрясённый Чарли остался на месте крушения и зарыдал как ребёнок. Он успокоился лишь тогда, когда доктор заверил его в том, что жизнь Орвилла вне опасности.
Крушение в Вирджинии не помешало наступлению эры авиации с её огромными преимуществами и непременными опасностями.
Самолёт пришёл – влетел – в нашу жизнь навсегда.
В январе следующего года, после выздоровления, Орвилл вместе с сестрой Кэтрин, которая ухаживала за ним, присоединился к Уилберу. Они вместе отправились в турне по южной Франции и Италии. Уилбер в качестве пассажиров поднимал в воздух журналистов, политиков, женщин и кинооператоров. При полётах самолёта братьев Райт присутствовали короли Испании, Англии и Италии.
Это был триумф талантливых конструкторов, которые так долго были в тени общественного мнения.
По возращении в Америку братья Райт и их сестра Кэтрин были приглашены в Белый дом, где президент Тафт наградил их.
Летом 1909 года Орвилл закончил демонстрацию самолёта военным, и они купили самолёт за 30 тысяч долларов – огромные по тем временам деньги.
В начале октября Уилбер на глазах миллиона ньюйоркцев совершил получасовой полёт возле Манхэттена, облетев вокруг статуи Свободы.
Стать более знаменитыми было просто невозможно.
Но не везде самолёт вызвал восторг. В 1911 году пилот Ван-дер-Борн прибыл в Китай и совершил удачный демонстрационный полёт. Китайский генерал пожал руку пилоту и выразил ему своё восхищение. Но простые китайцы решили, что в пилота вселился летающий дьявол – и, когда китайский генерал покидал поле, какой-то простодушный фанатик убил его за то, что он коснулся дьявольского аппарата.
Авиатор был вынужден срочно покинуть Китай, опасаясь за свою жизнь. Китайские рабочие отказались разбирать самолёт и укладывать его в ящики, поэтому авиатору пришлось сжечь свою «дьявольскую машину», к великой радости китайцев-фанатиков.
– Какие странные люди! – сказала Галатея.
– Обычные, – кратко откликнулась мать. – В Америке братья Райт разбогатели и создали свою авиакомпанию, но застряли в многолетних патентных спорах с компанией основного конкурента – Гленна Кёртисса. Эти споры серьёзно затормозили развитие американской авиации. В 1917 году патенты у спорщиков были выкуплены решением американского правительства, что позволило всем желающим компаниям беспрепятственно строить новые самолёты.
Уилбер умер в 1912 году от тифа. Орвилл дожил до 1948 года и умер от инфаркта. Они создали школу пилотов, где обучились больше ста пилотов. Один из них стал командующим американскими воздушными силами во время Второй мировой войны.
Орвилл совершил последний полёт в качестве пилота в 1918 году. Но в 1944 году на аэродроме Райтов приземлился новейший четырёхмоторный «Супер Констеллейшен» фирмы Локхид, который мог перевозить свыше ста человек со скоростью более шестисот километров в час и имел размах крыльев почти в сорок метров. На этой летающей громадине Орвилл взлетел последний раз в жизни. Он посидел за штурвалом самолёта-гиганта и отметил, что размах его крыльев больше, чем длина всего первого полёта, который он совершил сорок лет назад. Каждый мотор «Супер Констеллейшен» имел 18 цилиндров и мощность свыше трёх тысяч лошадиных сил. Знал ли Орвилл о том, что эти моторы-гиганты были сделаны компанией «Райт Аэронавтикал», выросшей из фирмы, которую когда-то давно организовали братья Райт?
Братья Райт стали национальными героями, в честь них воздвигнуты памятники и созданы музеи.
Создатель первого в истории авиационного двигателя, авиамеханик Чарли Тейлор, пережил обоих братьев Райт и умер, нищий и забытый, в 1956 году в доме престарелых.
А в это время над седой головой Чарли Тейлора летали огромные мощные самолёты, в чьё создание он вложил столько усилий.
Лишь после его смерти в США была учреждена премия имени Чарльза Тейлора, которой награждаются механики с большим стажем работы в авиации. 24 мая, в день рождения Чарли Тейлора, Америка празднует День авиамеханика.
– Обещаю, что каждый раз, выходя из самолёта, я буду смотреть на его двигатели и говорить: «Спасибо, Чарли!» – заявил Андрей.
– И я! – выкрикнула Галатея.
– Сейчас любой человек за несколько часов может преодолеть океаны и континенты, сидя в комфортабельном кресле реактивного лайнера, летящего на высоте десяти километров со скоростью 900 километров в час. Мы должны быть благодарны за это братьям Райт и авиамеханику Тейлору.
Ведь всё начиналось с летающей еловой этажерки с двенадцатисильным мотором, пролетевшей когда-то первые 39 метров…
Примечания для любопытныхБорис Пастернак (1890–1960) – великий писатель и поэт. Лауреат Нобелевской премии по литературе (1958).
Братья Монгольфье – Жозеф-Мишель (1740–1810) и Жак-Этьен (1745–1799) – французы, изобретатели воздушного шара, наполненного горячим воздухом. Первый полёт воздушного шара с людьми совершён в 1783 году.
Джордж Кейли (1773–1857) – английский учёный и изобретатель. Предложил гусеничный трактор, ремни безопасности и самолёт современной конструкции. Основал аэродинамику и сконструировал планер, который совершил в 1853 году полёт с человеком. Говорят, что этим человеком был слуга Кейли, который не смел противоречить хозяину.