FUTURYCON

Аэропоезд Крюкенберга иногда также называют рельсовым дирижаблем за его внешнее сходство с дирижаблями Zeppelin того времени. Он имел алюминиевую обшивку для уменьшения веса, обтекаемый аэродинамический профиль и оснащен двумя соединенными 6-цилиндровыми бензиновыми авиадвигателями BMW IV (позже один 12-цилиндровый BMW VI мощностью 600 лошадиных сил (450 кВт), которые приводили в движение четырехлопастный (позже двухлопастный) зольный винт фиксированного шага. В отличие от аэровагона Абаковского в Шиненцеппелине винт был толкающий, а не тянущий.

Сборка единственного экземпляра аэропоезда была запущена в начале 1939 года на заводе Ганновер-Лейнхаузен Немецкой имперской железнодорожной компании (Deutsche Reichsbahn), и к осени работы были завершены.

Длинна вагона составляла 25,85 метра, высота 2,8 метра, вместимость составляла порядка 40 пассажиров (почти вдвое больше аэровагона Абаковского).

Поставленный на рельсы, Шиненцеппелин сразу начал ставить рекорды скорости:

- 10 мая 1931 года он впервые превысил скорость 200 км/час;

- 21 июня 1931 года установил новый рекорд железнодорожной скорости 230,2 км/ч.

Последнее достижение не смогло преодолеть ни одно другое рельсовое транспортное средство вплоть до 1954 года.

Такой высокой скорости удавалось добиться за счет относительно малого веса локомотива, составлявшей около 20 тонн. При этом, чтобы повысить устойчивость на рельсах и избежать риска катастроф (что стало причиной сворачивания проекта Абаковского), карданный вал привода имел наклон в семь градусов относительно горизонтали, чтобы обеспечить небольшую тягу вниз.

На протяжении 1930-х годов Крюкенберг производил множественные модернизации своего единственного прототипа, но реального усовершенствования не получалось, как новых рекордов скоростей. Одновременно компания Deutsche Reichsbahn-Gesellschaft работала над другим проектом высокоскоростного поезда, который впоследствии получил название «летающий гамбургер» (Fliegender Hamburger), и в итоге потеснил проект Крюкенберга.

Последняя модернизация Шененцеппелина была произведена в начале 1934 году, когда на него был установлен двигатель Maybach GO 5. Но в том же году он был продан Немецкой имперской железной дороге (Deutsche Reichsbahn) за 10 000 рейхсмарок. Пять лет спустя, в 1939 году, рельсовый цеппелин был окончательно разобран, так как материал для его изготовления был необходим немецкой армии.

Недостатков, похоронивших проект, было предостаточно. Несмотря на попытку решить вопросы с безопасностью, она все же оставляла желать лучшего: оставались опасность использования открытого винта на людных железнодорожных станциях, его шумность, а также неприспособленность старых путей к высокоскоростному движению.

Более того, к общей для всех аэропоездов проблеме – сложностью подсоединения прицепных вагонов – Шиненцеппелин плохо справлялся с крутыми подъемами и имел проблемы при движении задним ходом.

Но как это всегда бывает в сфере изобретательства, данный инновационный провал не похоронил идею аэропоезда окончательно, он лишь максимально обозначил основные проблемные места этой концепции. Так, примерно в тоже время, в СССР уже разрабатывалось принципиально отличное конструктивное решение для аэропоезда (проект аэропоезда инженера С.С. Вальднера), которое не было ориентировано на движение по железнодорожным путям общего пользования, а требовало создание специального монорельса. Но это уже совсем другая история.

В знаменитом уравнении Эйнштейна E = mc^2 энергия объекта E равна его массе m, умноженной на квадрат скорости света. Это означает, что если вы измените энергию объекта, вы также измените его массу. Масса объекта - это мера его инерции, поэтому требуется большая сила, чтобы толкнуть более массивный объект, чем менее массивный, поэтому изменение его энергии также изменит его инерцию. И если, согласно принципу Маха, инерция и гравитация - одно и то же, то изменение энергии объекта означает нарушение самой ткани пространства-времени. Во всяком случае теоретически.

Пока величина тяги, которую Вудворд, похоже, извлекает из своего двигателя MEGA, крошечная даже по сравнению даже с самыми маленькими космическими двигателями на орбите сегодня. Но если другие инженеры подтвердят его результаты, это может оказаться лучшим вариантом для полета человека к звездам.

В 1995 году идеи Вудворда об эффектах Маха соединились в полноценную теорию, и он обратил свое внимание на создание двигателя, чтобы доказать это.

В течение следующих нескольких лет ему удалось получить несколько сотен наноньютонов тяги из своего привода на основе эффекта Маха. Большинство коллег Вудворда отвергали его почти незаметные результаты как ошибку измерения. Нетрудно понять почему: когда вы задуваете свечи на праздничном торте, вы производите примерно на три порядка больше силы, чем то, о чем сообщил Вудворд. Даже если бы устройство работало, его было бы недостаточно для перемещения небольшого спутника, тем более космического корабля.

Это позволило привлечь интерес правительственных и коммерческих структур. Однако дальше презентаций дело не доходило. В течении следующих двух десятков лет Вудворд с коллегами работали над двигателем, вкладывая собственные средства.

Государственного финансирования удалось дабиться только после конференции по перспективным двигательным установкам в 2016 году в Эстес-Парке, штат Колорадо, где команда Вудворда поделилась впечатляющими результатами - их двигатель на эффекте Маха создавал тягу в несколько микроньютон, рекорд для устройства. Более того, трое других исследователей, которые опробовали двигатель на эффекте Маха в своих лабораториях, подтвердили, что фиксировали, как он создает тягу, хотя и не такую большую, как Вудворд.

Этого было достаточно, чтобы двигатель Вудворда занял желанное место в программе НАСА Innovative Advanced Concepts, получив грант в размере 125 тысяч долларов.

В 2018 году НАСА предоставило Вудворду более крупный грант в размере 500 000 долларов. Но это долгожданное событие совпало с некоторыми плохими новостями из Германии: Мартин Таймар, физик из Дрезденского технологического университета, который ранее уже повторял работу Вудворда, попытался сделать это снова, но на этот раз не смог обнаружить тягу. Вудворд на это возразил, что у Таймара отсутствует критически важное оборудование.

Таймар в ответ высказал сомнения относительно такой интерпретации.

«У меня всегда было подозрение, что толчок мог быть каким-то тепловым или вибрационным артефактом», - говорит Таймар. «Спустя много лет я пришел к выводу, что это просто вибрация».

В начале 2019 года коллега Вудворда Хайди Фирн вылетел в Германию, чтобы доставить еще один экземпляр двигателя Таймару. Он оставался там достаточно долго, чтобы помочь Таймару и его команде настроить двигательное устройство и провести некоторые предварительные испытания. Хотя эти испытания зарегистрировали тягу, она была намного меньше, чем то, что Вудворд и Фирн обнаружили в их собственной лаборатории. Позднее тем летом Таймар посетил Вудворда и Фирна в Калифорнии и сообщил еще больше плохих новостей. После отъезда Фирна он провел еще несколько тестов в разных конфигурациях и снова не смог зафиксировать тягу.

«Мы протестировали его в его первоначальной конфигурации, и мы протестировали его, изменив их крепление», - говорит Таймар. «Вы можете легко изменить свои артефакты вибрации, добавив немного резины или заменив винт, и именно этим сейчас занимается Джим Вудворд».

Но, исследуя результаты совместного эксперимента Фирна и Таймара, Вудворд обнаружил, что Фирн допустил просчет, в результате чего тяга оказалась в несколько раз больше, чем была на самом деле. Он воспринял это спокойно.

«Все делают ошибки», - говорит Вудворд.

И хотя это объясняло расхождение между их результатами и тем, что Таймар видел в своей лаборатории, оно также сделало его обещание НАСА - надежно произвести десятки микроньютонов тяги к концу гранта – стало казаться совершенно невозможным.

Следующие шесть месяцев они потратили на то, чтобы добиться от своего устройства большей тяги. Прошлой весной Вудворд понял, что способ установки двигательного устройства гасит гармонизированные колебания, которые являются ключом к созданию тяги. Поэтому он построил новый тип крепления, которое размещает стопку пьезоэлектрических дисков в центре двух стержней, установленных на шаровых втулках.

Результаты были очевидны сразу. Привод MEGA начал регулярно производить тягу в десятки микроньютонов, а вскоре стал производить более 100 микроньютонов, что на порядки больше, чем все, что Вудворд когда-либо получал раньше.

«Я никогда не думал, что доживу до того дня, когда я скажу это кому-нибудь», - говорит Вудворд. «Я полагал, что мы все еще будем бороться в диапазоне от 1 до 5 микроньютон».

Впервые пара ученых своими глазами увидела, как подруливающее устройство MEGA движется вперед. Конечно, это было всего лишь полмиллиметра, но, по крайней мере, это было заметно.

Увиденное могло оказаться просто желаемым, принятым за действительное, но и Вудворд, и Фирн говорят, что они отнеслись к своим результатам с большим подозрением, чем с ликованием.

«Я был шокирован огромным увеличением измеряемой силы», - говорит Фирн.

Первоначально он думал, что движение могло быть связано с перекалибровкой баланса устройства, но он говорит, что это не объясняет, как устройство генерирует достаточную силу, позволяющую преодолеть трение в шарикоподшипниках, так чтобы оно могло двигаться вперед. Вудворд тоже подозрителен, но меньше, чем Фирн. В конце концов, движение - это то, что предсказывает его теория.

«Я уверен, что настоящая сила присутствует, но иногда мне интересно, не сопровождается ли она ложной составляющей», - говорит Вудворд. Откуда подозрение? «Думаю, это всего лишь годы отслеживания ложных срабатываний», - говорит он.

Имея в своем распоряжении обширный объем новых данных, они теперь сосредоточены на том, чтобы передать свое устройство другим исследователям, чтобы они могли независимо воспроизводить свои результаты.

Сказать, что пространство огромно - значит ничего не сказать. Если мы просто подумаем о просторах нашей Солнечной системы, New Horizon потребовалось 9,5 лет, чтобы достичь Плутона с Земли. Максимальная скорость, которой достигла наша нынешняя технология в космосе, составляет 430 000 миль в час. Ближайшая звездная система Проксима Центавра находится на расстоянии 4,24 световых года от нас. При наших нынешних технологиях нам потребуется 6300 лет, чтобы достичь ее. На более медленных скоростях, как у миссии «Юнона», это заняло бы 17000 лет.

Итак, чтобы исследовать отдельные регионы межзвездного пространства или даже наш задний двор Солнечной системы, нам нужно путешествовать с большей скоростью. Без этого невозможно добраться до других систем. Существует множество теоретических технологий для быстрого путешествия. Более экзотические из них, такие как варп-двигатель и червоточины, все еще находятся в сфере научной фантастики.

Электромагнитный привод считается многообещающей технологией, но не доказанной. Единственный из прототипов в разработке - Breakthrough Starshot. В нем используется мощный лазер, чтобы направить космический парусник миниатюрного размера в межзвездное пространство. Он должен достичь скорости 20% от скорости света в вакууме - достаточно быстро, чтобы достичь Луны за 7 секунд.

Гипотетический гравитационный привод (MEGA) с эффектом Маха теоретически тоже может приблизиться к скорости света.

Привод MEGA drive

Привод MEGA до сих пор толком не испытан. Он чем-то похож на знаменитый привод EmDrive. Это означает, что нет топлива, которое горит для образования выхлопных газов, которые толкают космический корабль вперед. Вместо этого в приводе будет использоваться пьезоэлектрическая вибрация.

Ученый, стоящий за этой разработкой, доктор Джеймс Вудворд говорит, что если вибрации задать в нужном направлении, то они могут оказывать тягу, чтобы перемещать объект, в котором они находятся, вперед.

Для того чтобы пьезоэлектрические кристаллы вибрировали, необходимо электричество. Космическому кораблю, использующему привод MEGA, потребуется некоторая форма электроэнергии. Это может быть мини-ядерный реактор. Реактор будет приводить в действие кристаллы, которые будут вибрировать, толкая корабль вперед.

Если все получится в соответствии с предсказанием доктора Вудворда, корабль сможет развивать скорость, близкую к скорости света в вакууме. Идея состоит в том, чтобы медленно ускоряться, чтобы в конечном итоге достичь максимальной скорости. Хотя это ускорит космические путешествия, полеты на таких высоких скоростях могут причинить вред людям. В игру вступят замедление времени и старение.

Для начала можно отправить зонды в другие интересующие миры. Особенно в те, которые похожи на землю или считаются пригодными для жилья. Наше понимание Вселенной и нашего места в ней значительно расширилось бы. Конечно, все зависит от реального драйва.

Теория привода MEGA

Теория, лежащая в основе этой работы весьма спорна. Доктор Вудворд обосновывает эту тягу на интерпретации инерции физиком XIX века Эрнстом Махом. Первый закон движения Ньютона определяет инерцию как свойство объекта, которое гарантирует, что объект продолжает находиться в состоянии покоя или в состоянии движения по прямой линии, если только на него не действует внешняя сила.

Мах предположил, что инерция - это не что иное, как гравитационное воздействие совокупности всех небесных тел на объект. Эйнштейн согласился с Махом и добавил это к своей общей теории относительности. Последующие исследования не нашли согласованности между гипотезой Маха и общей теорией относительности.

Помимо теоретических концепций, проект доктора Вудворда получил одобрение научного сообщества. Его конструкция представляет собой набор пьезоэлектрических кристаллов, соединяющих два блока. Когда электричество проходит через кристалл, он немного расширяется. Это очень немного сдвинет один из блоков. Когда электричество отключается, кристалл принимает свою первоначальную форму. На этот раз он тянет за собой другой блок. Таким образом, вся система движется вперед.

Хотя теория спорна, доказательством является реальное движение, фиксируемое Вудвордом. Но пока эти результаты не бесспорны.

Тем не менее, привод MEGA оказался достаточно убедительным, чтобы получить несколько грантов от Института перспективных концепций НАСА (NIAC) для этого устройства.

Финансирование позволило улучшить его дизайн. В 2017 году команда доктора Вудворда показала толчки в микроньютонах. Это не сильный толчок, но он достаточно сильный, чтобы не быть артефактом. Речь идет не только о произведенной силе, но и о подтверждении концепции. Подтверждающие испытания его устройства запланированы на 2021 год на объектах НАСА.

Что из этого следует?

Предположим, привод Маха оказывается работающим. Что тогда произойдет? Следующим шагом будет испытание его в космосе - с небольшим спутником. Если это сработает, то с помощью этой системы зонды можно будет отправлять на Луну и Марс. Учитывая нынешний интерес правительств и частных компаний к космическим путешествиям, можно было бы ожидать быстрого внедрения и масштабирования этой технологии в случае успеха. Впереди интересные времена. Если вместо этого технология не сработает, по крайней мере, неудачная попытка тоже результат.

Чёрные дыры притягательны не только в буквальном смысле (ещё бы при такой гравитации!), они захватывают воображение фантастов, кинематографистов и, естественно, ученых. Смесь опасности и необъяснимости этих космических объектов порождает огромное множество теорий на их счет. И если вопрос о реальности их существования в наше время уже снят (потому, что снята первая фотография чёрной дыры), то вопросов об их природе и свойствах остается очень много.

В разных теориях чёрные дыры могут оказываться связанными друг с другом через кротовые норы, порождать наши дочерние вселенные, иметь электрический заряд, вращаться или быть стационарными, парить в вакууме или быть плотно окруженными материей.

Поскольку изучение чёрных дыр это процесс, по большей части, чисто теоретический, то и сами теории можно строить практически на любой основе.

Один из самых свежих взглядов на возможную сущность чёрных дыр совсем недавно представил в своем исследовании астрофизик Пол Саттер (Paul Sutter). Его чисто теоретический, основанный на математических расчетах, подход позволяет обосновать тип сверхпроводящих чёрных дыр, которые будучи электрически заряженными, окружены определенным видом пространства, известным как "антидеситтеровское пространство".

Этот тип пространства интересен и сам по себе, потому что предполагает отрицательную геометрическую кривизну, что делает это пространство похожим на седло. Но не менее интересно, что такая совокупность исходных предположений по расчетам Саттера должна приводить к существованию внутри такой чёрной дыры фрактальной вселенной.

Логика Саттера основана на следующем построении. Заряженные чёрные дыры во многом аналогичны вращающимся чёрным дырам, существование которых однозначно доказано. Поэтому изучая заряженные дыры, математика которых даже проще, можно основываться на том, что известно о вращающихся чёрных дырах.

Ученые выяснили, что когда последние становятся относительно холодными, то вокруг них возникает "дымка" квантовых полей. Эта дымка липнет к поверхности чёрной дыры, притягиваемая неумолимой гравитацией, но выталкивается наружу наэлектризованным отталкиванием той же самой чёрной дыры. Такая дымка квантовых полей, постоянно колеблющихся на поверхности чёрной дыры, создает сверхпроводящий слой.

Всю свою последующую математическую модель Саттер на известных свойствах сверхпроводников. Обычно частицы в реальных сверхпроводниках могут колебаться, поддерживая колебания волн взад и вперед, создавая эффект, известный как колебания Джозефсона. А глубоко внутри этих чёрных дыр само пространство колеблется взад и вперед, что позволяет строить самые фантастические предположения относительно их внутренней природы.

«Исследователи обнаружили, что самые внутренние области сверхпроводящей черной дыры могут представлять собой расширяющуюся Вселенную в гротескной миниатюре, место, где пространство может растягиваться и деформироваться с разной скоростью в разных направлениях», - поясняет Саттер.

Кроме того, в зависимости от температуры чёрной дыры, некоторые из этих областей пространства могут вызвать новый цикл вибраций, которые затем создают новый участок расширяющегося пространства, который в свою очередь запускает новый цикл вибраций, которые затем создают новый участок расширения пространства, и так далее, и так далее во все меньших масштабах.

Это сформировало бы миниатюрную фрактальную вселенную, бесконечно повторяющуюся от большей до меньшей. Совершенно невозможно представить, как бы выглядело путешествие через такое пространство, но это определенно было бы необычно.

В центре этого причудливого фрактального хаотического беспорядка должна находиться сингулярность: точка с бесконечной плотностью, место, где находится всё, что составляло материю, когда-то упавшую в черную дыру.

К сожалению, даже используя свои математические методы сверхзаряженной сверхпроводимости, исследователи не могут описать, что происходит в сингулярности. Вся известная физика рушится, и для ее полного описания требуются новые теории гравитации.

Никто не знает, что может обнаружиться в центре сверхпроводящей чёрной дыры. Но, учитывая как обычный, не связанный с наукой зритель, залипает на видах фракталов, большинству путешествие к такому центру понравилось бы.

В древние времена самым простым, а иногда и единственным способом для достижения чего-либо невозможного человек считал обращение к помощи потусторонних сил.

Позже, вместе с бурным развитием наук появилась надежда, что технологический прогресс поможет устранить необходимость привлечения сверхъестественного для решения насущных проблем.

Но ведь потребности человека фактически не удовлетворимы, а границы желаемого расширяются намного быстрее, пределов достижимого.

Поэтому даже ученые иногда прибегают к помощи демонов, особенно когда им необходимо бросить вызов какому-нибудь фундаментальному научному закону. Например, второму началу термодинамики, неумолимая суровость которого, теоретически когда-нибудь приведет к концу своего существования всю нашу Вселенную.

И вот, примерно полтора века назад, чтобы обойти этот закон Джеймс Клерк Максвелл призвал демона, которого теперь все так и называют - «демон Максвелла».

Правда «демоном» его назвал другой знаменитый ученый - Уильям Томсон, которого в свою очередь королева Виктория в благодарность за заслуги перед короной нарекла «бароном Кельвином», именем, под которым он с тех пор и известен всему миру.

Кстати, Томсон в 1851 году и сформулировал одно из определений второго закона термодинамики, который в его интерпретации звучит следующим образом: невозможен процесс, единственным результатом которого является получение системой теплоты от одного источника (теплового резервуара) и выполнение ею эквивалентного количества работы.

При этом Томсон опирался на исследования Сади Карно, который в 1824 году в своей работе «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу», посвящённой паровым машинам, первым сформулировал идею, заложившую основу для понимания второго начала термодинамики:

при отсутствии разности температур теплота не может быть преобразована в работу; для постоянного производства работы тепловой машине необходимо иметь по крайней мере два тепловых резервуара с различными температурами — нагреватель и холодильник.

Но и здесь, если говорить о названиях, не все просто и однозначно. На самом деле, исторически первая формулировка закона и его определение «вторым началом термодинамики» принадлежат Рудольфу Клаузиусу.

Более того, понятие энтропии, её обозначение и название тоже были введены Клаузиусом в 1865 году.

Хотя, когда речь заходит об энтропии, большинство в первую очередь вспоминает Людвига Больцмана.

Энтропия - степень упорядоченности системы.

И раз речь, наконец, дошла до энтропии, то самое время вернуться к нашему демону.

Итак, «демон» впервые появился в письме, которое Максвелл написал Питеру Гатри Тейту 11 декабря 1867 года в виде описания мысленного эксперимента, гипотетически позволяющего нарушать второй закон термодинамики. Позже он снова появился в письме Джону Уильяму Стратту в 1871 году, и только потом он был окончательно представлен публике в книге Максвелла 1872 года по термодинамике под названием «Теория тепла».

В своих письмах и книгах Максвелл описывал агента, открывающего дверь между комнатами, как «определенное существо» ("finite being"). Как уже упоминалось, Уильям Томсон, он же лорд Кельвин, первым использовавший слово «демон» для концепции Максвелла в журнале Nature в 1874 году, на самом деле имел в виду посредническую, а не злобную коннотацию этого слова.

Согласно описанию Максвелла суть его мысленного эксперимента состоит в следующем:

представим себе герметичный контейнер, разделенный на две одинаковые части A и B газонепроницаемой перегородкой, в которой имеется единственная дверца. В начале опыта обе половины заполнены газом определенной температуры. Как известно температура вещества зависит от средней скорости движения молекул в нем, но при этом отдельные молекулы двигаются с разной скоростью - есть быстрые и медленные молекулы. Задача «демона» состоит в том, чтобы распознавать и отслеживать быстрые и медленные молекулы, и открывать дверцу в нужный момент, чтобы молекулы с высокой кинетической энергией переходили из секции от A в секцию B, а молекулы с низкой кинетической энергией из B в A. Таким образом, он без затрат работы поднимет температуру секции B и понизит температуру секции A, что противоречит второму закону термодинамики.
При этом тепловая машина, работающая между секциями A и B, могла бы извлечь полезную работу из этой разницы температур.

Но это было бы слишком здорово, практически прямой путь к созданию вечного двигателя.

Все надежды на привлечение «демона Максвелла» к такому нужному делу были развеяны в 1929 году Лео Сцилардом. Сцилард обратил внимание на то, что реальный демон Максвелла должен иметь какие-то средства измерения молекулярной скорости и что получение информации тоже потребует затрат энергии. Поскольку демон и газ взаимодействуют, следует учитывать общую энтропию газа и демона вместе взятых. Расход энергии демоном вызовет увеличение энтропии демона, которое будет больше, чем понижение энтропии газа.

Звучит исчерпывающе! Казалось бы, вопрос закрыт? Снова «невозможное изобретение»!

И да, и нет.

Да – такое изобретение воплотить невозможно. Но, нет - вопрос не закрыт до сих пор.

Поскольку нарушение законов физики, в отличие от прочих законов, не грозит перспективой наказания, а вот на премию типа Нобелевской нарушитель вполне может рассчитывать, то желающих представить миру свою версию демона Максвелла превеликое множество.

Только за последнее десятилетие было предпринято несколько эффектных попыток.

В 2010 году мысленный эксперимент в реальности удалось воплотить физикам из университетов Тюо и Токийского университета.

Японцы создали два связанных шарика полистирола диаметром 0,3 микрометра каждый. Один был прикреплен на поверхности стекла, а второй шарик-ротор мог вращаться вокруг первого.

Установку при этом заполняла жидкость. Её молекулы хаотично подталкивали шарики, создавая эффект броуновского движения. Поэтому, ротор мог вращаться с равной вероятностью, как по направлению часовой стрелки, так и против.

Авторы добавили слабое электрическое поле, которое создавало крутящий момент. Это был аналог лестницы, по которой шарик мог «взбираться», увеличивая потенциальную энергию. Иногда молекулы толкали ротор против действия поля (на подъём), а иногда в сторону поля (прыжок по ступенькам вниз). Но в целом ротор вращался туда, куда его толкало внешнее поле.

Но вот физики добавили «демона» — высокоскоростную камеру, наблюдающую за шариком, и компьютер, управляющий полем. Каждый раз, когда ротор в броуновском движении делал шаг против поля, компьютер сдвигал последнее так, что шарик мог повернуться, но когда ротор пытался вращаться обратно, поле блокировало его.

Так был создан аналог открываемой и закрываемой демоном Максвелла дверцы: ротор увеличивал свою энергию за счёт теплового движения молекул.

Законов природы, впрочем, установка не нарушает, поскольку для работы «демона» (то есть камеры, системы коррекции напряжения) необходима энергия. Но японцы подчёркивают, что данный опыт впервые на практике доказал реальность так называемого теплового насоса – варианта «демона Максвелла», теоретически обоснованного Лео Сцилардом в 1929 году. Такая машина извлекает энергию из изотермической окружающей среды и преобразует её в работу.

В 2016 году Физики из Финляндии, России и США создали электронную версию замкнутого (автономного) демона Максвелла. «Система» представляет собой одноэлектронный ящик, подключенный к внешнему потенциалу. Демон следит за зарядом на коробке. (Слева) Если электрон (синий) входит в ящик, демон немедленно захватывает его, прикладывая положительный заряд. (Справа) Если электрон покидает ящик, демон отталкивает его, прикладывая отрицательный заряд. Это электронный эквивалент того, как демон открывает или закрывает дверь для быстрых и медленных частиц в оригинальном мысленном эксперименте Максвелла.

В 2018 году физики в США упорядочили систему из 50 помещенных в трехмерную оптическую ловушку атомов цезия с помощью реального аналога демона Максвелла, уменьшив при этом энтропию системы почти в 2,5 раза.

В оптической ловушке атомы захватываются с помощью двух поляризованных лазеров, которые создают периодический удерживающий потенциал.

В результате ученым удавалось получить практически полностью заполненные подрешетки: средний коэффициент их заполнения составлял 0,97 и 0,95. Вероятность получить подрешетку без пустых мест - 32 процента и 27 процентов для подрешеток 5×5×2 и 4×4×3 соответственно.

6 апреля 2020 года в журнале Physical Review B была опубликовано исследование, описывающее созданную учеными систему из двух квантовых точек с одноэлектронными переходами для оценки термодинамических характеристик демона Максвелла с учетом информации и возвратного действия измерений.

Они продемонстрировали возможность преобразования тепла в работу за счет информации и получили кривые зависимостей тепла и мощности от запирающего напряжения и степени туннелирования.

Это только самые удачные и поэтому самые нашумевшие эксперименты последних лет по созданию демона Максвелла.

Не стоит сомневаться, что попытки обмануть природу при содействии ловкого демона будут продолжаться и дальше до тех пор, пока они либо увенчаются успехом, либо вся Вселенная достигнет термодинамического равновесия…

Тепловая смерть Вселенной, также Большое замерзание - гипотеза, выдвинутая Р. Клаузиусом в 1865 году на основании экстраполяции второго начала термодинамики на всю Вселенную.

Интересно, что случится раньше?

Идея создания перспективного воздушного судна с такой оригинальной конструкцией принадлежит немцу Юстусу Бенаду.

Конфигурация самолета, по форме напоминающего латинскую букву V, получила название в честь легендарной гитары Gibson Flying V, первый прототип которой был создан в 1957 году под руководством тогдашнего президента компании «Gibson» Теда Маккарти, и на различных модификациях которой с тех пор уже сыграло и продолжает играть множество известных рок-музыкантов.

Идея самолета Flying V возникла у Бенада в 2014 году, когда он был еще студентом Берлинского технического университета. Вероятно, на момент первой официальной презентации своей концепции в феврале 2015 года, он даже не рассчитывал, что буквально через несколько лет ей заинтересуется одна из ведущих авиакомпаний мира.

Но в 2019 году нидерландская компания KLM объявила, что достигла соглашения с Делфтским технологическим университетом, исследователи и проектировщики которого будут участвовать в разработке дизайна самолета Flying-V. KLM заявила тогда, что их концепция не просто подразумевает размещение пассажиров в крыльях самолета, но что также и топливные баки, и грузовой отсек будут размещены в крыльях.

Исходя из расчетов исследователей, новая конструкция должна позволять Flying-V перевозить примерно такое же количество пассажиров, что и Airbus A350, то есть чуть более 300 человек, используя на 20% меньше топлива.

При этом размах крыла перспективного самолета также должен быть сопоставим с A350, то есть около 65 метров, что позволит ему использовать существующую инфраструктуру аэропортов.

Летом 2019 года CNN сообщало, что разработчики поставили целью выпустить модель самолета в уменьшенном масштабе в сентябре того же года и после этого анонсировать возможности по полноценному вводу в эксплуатацию.

И вот ровно год спустя после намеченного срока масштабная модель экспериментального лайнера Flying-V взлетела во время беспилотных испытаний.

Но успешные летные испытания уменьшенной модели - это все равно довольно большое дело. Даже инженеры, участвовавшие в разработке модели, не были уверены, насколько хорошо новый самолет будет себя вести при взлете и посадке.

Как рассказал исследователь силовых установок из Технологического университета Делфта Роулоф Вос, одна из тревог разработчиков состояла в том, что у самолета могут возникнуть сложности с отрывом, поскольку предыдущие расчеты показали, что «вращение» может стать проблемой.

Но самой большой проблемой, с которой столкнулась команда, была в том, что Вос назвал «жесткой посадкой».

На самом деле, при приземлении любого рейса можно заметить, что самолет имеет тенденцию немного наклоняться вперед и назад, когда он приближается к взлетно-посадочной полосе. То же самое произошло с Flying-V, но пока невозможно представить, насколько это было бы не комфортно это для пассажиров. Поэтому инженерам еще есть над чем работать.

Но этого того стоит, так как эксперты полагают, что инновационная машина может перевернуть всю современную авиацию с ног на голову. Все потому, что у будущей новинки есть ряд важных достоинств по сравнению с любым другим использующимся сегодня пассажирским самолетом.

KLM надеется, что уже 2040 году компания сможет запустить производство дальнемагистрального самолета этой модели в серию. Тогда коммерческая эксплуатация может начаться до 2050 года. Если конечно конструкторы решат все имеющиеся вопросы, связанные с технологией и безопасностью.