Репортаж из XXI века

А вот и еще более близкий пример. Вы знаете, как увеличил скорость самолета пришедший на смену поршневому реактивный двигатель. Встала реальная возможность создания аппаратов, обгоняющих в полете звук собственного мотора, — встала проблема сверхзвукового полета. Первые же опыты показали, что созданная Жуковским классическая аэродинамика (видите, меньше чем за полвека своего существования аэродинамика стала классической!) уже не удовлетворяет создателей сверхзвуковых самолетов, потому что при таком полете возникает ряд явлений, не укладывающихся в старые представления. И механики изучают новые условия, устанавливают новые закономерности, дают новые формулы. Начало этой совершенно особой области аэродинамики положил в своих теоретических работах выдающийся советский ученый С. А. Чаплыгин. И полет со скоростью, в два и в три раза превышающей скорость звука, перестал уже быть редкостью для современных скоростных самолетов.

Можно привести много примеров из недавнего прошлого, когда в связи с запросами практики возникали целые новые ветви механики. Так, А. Н. Крылов создал теорию непотопляемости корабля. И. В. Мещерский заложил основы механики тела переменной массы. Кстати, к таким телам относится и взлетающая ракета, масса которой все уменьшается за счет убыли сгорающего топлива. Есть и целый ряд других примеров. Так можно ли нашу науку — древнюю механику, от древа которой отпочковалось в самые последние десятки лет множество новых великолепных ветвей, можно ли считать эту науку исчерпавшей себя? Да, конечно же, нет!

В каждой из областей механики есть и сегодня удивительные нерешенные задачи. Вспомните хотя бы течение жидкости в трубе или открытом канале.

Точные формулы описывают такое течение, только если оно осуществляется с небольшими скоростями, — так называемое ламинарное течение жидкости. Но если мы будем постепенно увеличивать скорости течения, у нас характер его вдруг резко изменится: в нем появятся неравномерности, вихри. Такое течение называется турбулентным. В большинстве технических устройств, например в обычном водопроводе, нам приходится иметь дело с турбулентным течением. А рассчитывать его точно мы до сих пор не умеем. Обычно инженеры применяют в таких случаях приближенные формулы.

Но, конечно, особенно стремительно развиваются, особенно важные задачи решают те отрасли механики, которые имеют дело с сверхвысокими скоростями.

Нет, дело не только в том, что космическая ракета, возвращаясь на Землю, входит в атмосферу со скоростью в несколько километров в секунду. Дело в том, что и среда, в которую входит наша ракета, совсем не похожа на те, с которыми имела дело классическая механика. Она очень разрежена, а отдельные ее частицы, движущиеся, как правило, тоже с очень высокой скоростью, ионизированы. Это по существу плазма.

С плазмой встречаются не только возвращающиеся из космического пространства ракеты в крайних слоях атмосферы. С плазмой, имеющей температуру в неколько миллионов градусов, работают ученые, пытающиеся овладеть секретом термоядерной энергии. Плазменный поток из реактивного сопла, позволяющий осуществить прямое превращение тепловой энергии в электрическую, видимо, заменит в ближайшие десятилетия тяжелые паровые и газовые турбины — и с ним работают ученые. Гигантские потоки плазмы фотографируют астрономы, изучающие солнечные протуберанцы. Да и само Солнце и все звезды состоят из плазмы. Радиоголос межзвездной плазмы улавливают чуткие уши радиотелескопов. Можно без преувеличения сказать, что вся Вселенная состоит в основном из плазмы, а вещество в твердом, жидком и газообразном состоянии встречается в ней в виде исключения.

Механика плазмы — газоподобного вещества, взаимодействующего, однако, в противовес газу, с электромагнитными полями, обладающего и другими любопытнейшими отличиями от газа, — только создается. Сколько еще неразгаданного у этой ветви нашей науки!

Несколько слов о машинах и механизмах будущего.

Архимед имел дело с рычагами — системами твердых тел.

Паскаль открыл основные законы гидравлики. По существу с этого времени и начинается широкое применение в машинах и механизмах «жидких звеньев». В настоящее время они не редкость в самых распространенных машинах. Гидравлические прессы на заводах, гидравлические передачи усилий к тормозам легкового автомобиля, гидравлические коробки перемены передач — всего не перечислить.

Но уже — с изобретения английского кузнеца Ньюкомена — в машины пришли пар и газ. Сегодня «газовые звенья» мы можем увидеть в паровых и газовых турбинах, в паровых машинах и двигателях внутреннего сгорания, в ракетных двигателях.

Еще позже своеобразными звеньями механизмов стали электромагнитные поля, лучи света. Да, да. Разве в счетчике готовых изделий, сходящих с конвейера, луч света, падающий от источника на фотоэлемент, не является как бы рабочим звеном механизма?!