Дэвид Джоунс - Изобретения Дедала

Принцип действия йодной лампы накаливания

а. Атомы вольфрама испаряются с горячей нити накала.

б. Атомы вольфрама реагируют с молекулами йода: образуется йодистый вольфрам.

в. Молекула йодистого вольфрама беспорядочно движутся внутри лампы.

г. Попадая на раскаленную нить накала, молекулы йодистого вольфрама разлагаются: вольфрам откладывается на нити.

Дедал усматривает в этом изобретении ключ к разработке совершенно нового подхода к созданию самовосстанавливающихся механизмов. Дедал уже давно возмущается тем абсурдным фактом, что, скажем, автомобиль весом в целую тонну обрекается на сдачу в утиль только потому, что его движущиеся части чуть-чуть поизносились, потеряв какой-нибудь грамм металла. Теперь Дедал пытается применить принцип йодной лампы для предотвращения износа трущихся частей. В этой связи он вспоминает о процессе Монда, в котором для получения никеля используется реакция между никелем и окисью углерода, в результате чего получается летучий карбонил никеля. При высокой температуре карбонил разлагается, выделяя никель и окись углерода, которая вновь используется для повторного процесса.

Вечный подшипник на основе карбонила

а. Частицы никеля с трущихся поверхностей уносятся потоком масла.

б. Никель реагирует с окисью углерода в картере: образуется карбон никеля.

в. Растворенный карбонил никеля циркулирует в системе смазки.

г. Карбонил разлагается на горячих точках подшипника: металл осаждается на участках наибольшего износа.

Дедал предлагает никелировать цилиндры и подшипники, а выхлопные газы пропускать через картер двигателя. Идея состоит в том, что по мере износа деталей частицы никеля уносятся маслом в картер, где никель реагирует с окисью углерода, содержащейся в выхлопном газе. Образующийся карбонил никеля, циркулируя вместе с маслом, попадает в подшипники и цилиндры двигателя. Сильнее всего разогреваются те поверхности, которые испытывают большее трение, и соответственно они в большей степени подвергаются износу — таким образом, при разложении карбонила никель будет осаждаться именно там, где нужно. Автомобиль станет вечным! Нет сомнений, что этот принцип нанесет смертельный удар по недальновидной системе запланированного износа, а конструкторы станут хорошенько думать, чтобы не запустить в производство какой-нибудь неуклюжий агрегат: ведь теперь ему будет суждено служить многие века. Нет, пожалуй, такой конструкции, в которой не пригодился бы предлагаемый Дедалом прииции защиты от износа: это автомобили, самолеты, приборы, станки, которым приходится работать в самых неблагоприятных условиях, и даже швейные машинки. Потребуется только очень точно поддерживать химическое равновесие в системе: если на горячей точке откладывается слишком много металла, то зазор между трущимися деталями чрезмерно уменьшится, разогрев увеличится и в конце концов детали заклинятся. Поэтому в системе должно присутствовать ровно столько металла, сколько необходимо для поддержания нормальных зазоров.

New Scientist, December 14, 1967

Не прошло и четырех лет, как предложенный мной принцип самовосстанавливающихся трущихся пар частей был изобретен специалистами, работающими в области смазочных материалов. В одном широко известном типе подшипников на одну из трущихся поверхностей наносится тонкий слой мягкого металла. Рабочие характеристики такого подшипника вполне удовлетворительны, но металлическое покрытие постепенно изнашивается. В 1971 г. сотрудники научно-исследовательской корпорации «Мобил» Дж. Диккерт-мл. и С. Роу сообщили о своих опытах (Nature Physical Science, 231, 1971, p. 87) по влиянию ряда добавок к гексадекановой смазке[10]. В качестве одной из добавок использовался О,O-дн (нео-пентил) фосфородитиоат золота. Было обнаружено, что это вещество разлагается в точках наибольшего фрикционного нагрева, и образующаяся тонкая пленка металлического золота существенно ослабляет трение. Как пишут сами авторы, «золото преимущественно откладывается на том участке поверхности, который имеет наиболее высокую температуру. По существу, возникает фрикционная пара сталь — золото, и пленка золота постоянно восстанавливается за счет осаждения металла из смазки. Таким образом, достигается равновесие между истиранием пленки и осаждением золота, зависящее от конкретных условий работы трущейся пары частей. В правильно сбалансированной системе процесс самовосстановления продолжается, пока в смазке присутствует надлежащая добавка».

Конечно, золото — слишком дорогостоящая присадка к машинному маслу. Но справедливость предлагаемого принципа можно считать полностью доказанной. Интересно, не придумали ли инженеры фирмы «Мобил» более дешевую добавку к маслу, скажем, на основе свинца, или следующий ход опять за компанией КОШМАР? Существует область, в которой применение этого принципа может поистине спасти тысячи жизней, — это медицинское протезирование. Например, протезы тазобедренных и других крупных суставов действуют очень хорошо, но вследствие износа и истирания трущихся поверхностен срок их службы ограничен 5–20 годами.

В наши дни некоторые оптимисты завещают, чтобы их тела после смерти были заморожены в жидком азоте, надеясь, что в будущем их удастся разморозить и оживить. Как ни печально, пока это невозможно осуществить, поскольку процессы замораживания и размораживания должны протекать быстро и одновременно во всем объеме тела. Уже сегодня можно произвести равномерное согревание тела по всему объему при помощи индукционного или микроволнового нагрева, однако охлаждение (например, путем погружения в ванну с жидким азотом) происходит только через поверхность тела. Замораживание постепенно распространяется в глубь тела; при этом на границе охлажденной области происходят такие разрушения, как это может случиться в большой и сложной машине, если попытаться ее останавливать по частям. Чтобы избежать этого, необходимо придумать какой-то способ заставить тело отдавать тепло в виде микроволн. Дедал указывает, что именно этот принцип лежит в основе микроволнового лазера (мазера), и предлагает воспользоваться хорошо известным методом протонного магнитного резонанса (ПМР). Протоны (ядра водорода — основного элемента в составе живой материи) стремятся ориентироваться вдоль силовых линий внешнего магнитного поля. Ориентация против внешнего поля соответствует состоянию с более высокой энергией — при достаточно сильном внешнем магнитном поле разность энергий между двумя состояниями вполне может соответствовать микроволновому диапазону. Что же произойдет, если мгновенно изменить направление внешнего магнитного поля? Все протоны одновременно окажутся ориентированными против направления внешнего поля. Самое незначительное возбуждение на соответствующей частоте заставит их вернуться в устойчивое состояние (ориентация вдоль поля), что будет сопровождаться генерацией когерентного микроволнового излучения. При этом за счет спин-решеточной релаксации энергия будет отбираться от нагретого тела, температура которого понизится. Такой процесс можно повторять необходимое число раз.

Дедал еще не нашел добровольцев для участия в опытах по микроволновому замораживанию и размораживанию. Свои предварительные исследования он проводит на дождевых червях, которые имеют как раз подходящий размер для его ПМР-спектрометра. Дедал обучает червей завязываться в узел через определенное время после действия электрического импульса. Когда они достаточно натренируются, он подвергнет их мгновенному замораживанию точно в середине этого временного интервала. Решающий эксперимент должен показать, станут ли черви после размораживания выжидать оставшуюся часть интервала, чтобы вновь завязаться в узел.

New Scientist, November 14, 1968

За истекшую неделю в лаборатории фирмы КОШМАР достигнут значительный прогресс. Работая над магнитным мазером для мгновенного замораживания людей, Дедал вспомнил про загадочные находки «быстрозамороженных» сибирских мамонтов, у некоторых из которых во рту даже сохранилась недожеванная жвачка. Дедал усматривает в этом пример действия естественного механизма быстрого замораживания, который в данном случае, по-видимому, является следствием перемены полярности земного магнитного поля (происшедшей, как известно, во время ледникового периода), а также влияния солнечного микроволнового излучения, проникшего сквозь возмущенную ионосферу. Дедал предполагает, что жизненные процессы у этих животных лишь временно приостановлены, и в настоящее время он ведет переговоры о посылке в Сибирь экспедиции, оснащенной микроволновой аппаратурой для быстрого размораживания, не теряя надежды оживить мамонта. Какой находкой для биологов и специалистов по поведению животных станет живой доисторический гигант с полным набором рефлексов, выработанных еще в каменном веке! Дело, впрочем, может обстоять не так просто: информация в памяти животного хранится, по всей вероятности, в двух видах. Во-первых, как «встроенная» память, представляемая связями между клетками, определенными химическими веществами и т. д. Во-вторых, в виде нервных импульсов, электрических зарядов и т.д. — «оперативная» память. «Встроенная» память должна спокойно выдержать замораживание, однако оперативная информация почти наверняка будет потеряна, подобно тому как стирается информация в оперативной памяти ЭВМ при ее выключении. Дедал убежден, что жизненно важная информация, касающаяся, скажем, дыхания, сердечного ритма и прочее, хранится во «встроенной» памяти, в то время как рефлексы, воспоминания и другие благоприобретенные навыки, возможно, относятся к области «оперативной» памяти. Если же рефлексы «записаны» во «встроенной» памяти, то возвращенный к жизни мамонт примет участников экспедиции за первобытных охотников и в ярости набросится на ученых. Но если при замораживании память утрачена, то мамонт не сможет ничего вспомнить о своей прежней жнзии. С наивностью новорожденного создания он станет считать себя таким же, как и окружающие его люди. Так что подобный эксперимент может иметь большое значение для последующих опытов по замораживанию людей. Дедал подозревает, что гибкая человеческая память почти полностью состоит из блоков оперативной информации, так что размороженный клиент даже не вспомнит, какие причины заставили его подвергнуться замораживанию!