Полная версия
Записки инженера. Шесть вопросов. План жизни с конца. Выращивание себя. Выращивание Родины. Сказки из физики
Имыч (из переписки): «Я плохо Душкова помню. В основном эпизодами. Помню, как он увидел моего друга Абатурыча и, посмотрев на меня, сказал: «По твоим рассказам, Абатурыч – это огромный мужик, косая сажень в плечах». Душков был прав: Абатурыч был гигантом только по характеру, снаружи он не тянул на Геракла.
Я как-то зашел домой к Душкову. Все очень просто, никаких выкрутасов, даже как-то слишком бедно. Но что меня поразило – это удивительная чистота. Он, по-моему, жил с матерью. Как она добивалась такого эффекта – не знаю, но простым мытьем это не получится. Безупречно выкрашенные стены – как будто кто-то специально старался создать совершенно ровную и чистую поверхность. Там было что-то совершенно сверхъестественное. В жару ташкентского лета у него в квартире занавески колыхались от прохладного ветра».
32. Релятивистская муха
(песня физика-теоретика)
В переписке я подкинул однокурсникам задачку о мухе.
«Задача: из точек А и Б по одному пути стартуют два поезда со скоростью 50 км/ч. Между их лобовыми стеклами начинает летать муха со скоростью 75 км/ч. Туда и обратно, от одного к другому. Какое расстояние пролетит муха, пока не будет раздавлена, если расстояние от А до Б равно 100 км?»
Это задача о рядах. Те, кто знает физику и ряды, решали от получаса до двух суток. Те, кто не знает всего этого, иногда за две минуты. Физики на то и физики, чтобы задачки решать. В этом ничего нового нет. С моей стороны это просто проверка была – у кого и насколько мозг закальковался. Но вдруг из США ударил в небо мощный фонтан мыслей и идей:
Имыч
«Ты, конечно, можешь решать ее, складывая бесконечные ряды, но проще без них. Поездам потребуется 1 час, чтобы покрыть это расстояние. Муха пролетит 75 км, пока ее раздавят. Это если она наловчится менять направление на противоположное за доли секунды. Как Харламов на льду. Если муха станет менять направление еще быстрее, придется учитывать релятивистские эффекты, увеличение массы мухи, и похоже, что при таких нагрузках она начнет излучать фoтоны. В этом случае ничего не получится, так как ослепленные машинисты затормозят поезда до того, как столкнутся, и муха останется в живых.
Кстати, почему ты о мухе беспокоишься? Как насчет машинистов и людей в поезде?»
* * *«Вопрос: уменьшилась ли энтропия после того, как кто-то решит задачку простым способом? Увеличилась ли бы энтропия, если кто-то стал бы решать, используя бесконечные ряды?»
* * *«Пардон, кажется, ошибку давал. Масса мухи, похоже, не увеличится. Как будет реагировать тело мухи на сильное гравитационное поле, созданное неожиданным торможением?»
* * *«Извините за добавления, но, похоже, мухе каюк. При резком торможении гравитационное поле в мухиной системе будет настолько сильным, что муха превратится в черную дыру. При этом возникает другая проблема: создав такое поле, муха замедлит свое локальное время до такой степени, что для машинистов оно практически остановится. Я не знаю, что случится потом. Может, специалисты по гравитации скажут?»
Имыч
«Время, наверное, замедлится, потому что по принципу эквивалентности ускорение равно гравитационной силе. По условиям задачи муха должна разворачиваться мгновенно, таким образом создавая огромное ускорение (которое, кстати сказать, не зависит от массы мухи). При этом созданное ускорение можно рассматривать в мухиной системе координат как гравитационное поле.
Если ускорение достаточно велико, это приведет к созданию огромной гравитационной силы, так что муха окажется близко к сфере Шварцшильда. А возле сферы Шварцшильда время сильно замедляется. Это так, как мне кажется, но я не уверен, потому-то и спрашиваю специалистов по гравитации».
Имыч
«Здесь вся трудность, конечно, в правильном расчете предела. Чем быстрее муха ускоряется, тем сильнее гравитационное поле. Но с другой стороны, тем меньше муха в нем находится. И здесь я не знаю, как подсчитать это в пределе.
Но сейчас мне стало ясно, что эта проблема очень похожа на парадокс близнецов (из ОТО – о замедлении времени при больших скоростях): какой из двух близнецов окажется моложе? Ответ мы все знаем: это тот, который испытал ускорение.
В нашем примере муха – это близнец, испытывающий ускорение, так что понятно, что муха придет назад к первому машинисту значительно помолодевшей, или, лучше сказать, менее старой. Весь вопрос в том, что произойдет в предельной точке, когда муха разворачивается стремительно быстро на релятивистских скоростях, но движется-то она со скоростью 75 км/ч, значительно уступая скорости света.
Бывают релятивистские супермухи?»
Имыч
«Вот это да. Век живи – век учись. Я тебя всю жизнь за специалиста по теории относительности держал. Так бы и умер с ошибочными идеями. Так что, получается, у нас на курсе ни одного специалиста по относительности нет?»
Имыч
«Я обещаю, что это письмо про муху последнее. Просто тема получилась довольно интересная. Наверное, некоторые, кроме меня, хотят тоже узнать, что с мухой стало.
Интерес этого случая в том, что он, по сути, простой, но я не видел никаких обсуждений такого рода. Наверное, ничего интересного не происходит, но все возможно.
Обычно рассматриваются объекты, движущиеся с релятивистскими скоростями: например, два близнеца – один улетает вдаль, а потом прилетает. Тот близнец, который улетал, по приезде будет моложе того, который остался на Земле. Это потому, что первому близнецу нужно замедлиться (то есть испытать ускорение), чтобы вернуться домой. Когда он сначала затормаживается, а потом ускоряется назад, по направлению к Земле, он по принципу эквивалентности находится в гравитационном поле, а в этом поле время замедляется. Поэтому по приезде домой он будет моложе.
То же самое и с мухой, но, в отличие от близнеца, она не движется с релятивистской скоростью, хотя 75 км/ч – это довольно убедительно. Молодец муха. Релятивистский эффект возникает не от большой скорости, а от большого ускорения. По условию задачи муха должна моментально поменять направление, а это приводит к перегрузкам, которые, в свою очередь, для мухи будут гравитацией. Опять же в гравитационном поле время замедляется, поэтому мы должны ожидать релятивистские эффекты. Вообще-то при мгновенном замедлении гравитационная сила будет сколь угодно сильной, и мухе несдобровать – наверное, образуется черная дыра. Но, скажем, дыра не образовалась. Что будет с мухой?
Это пример как бы обратный близнецам. Муха не движется с релятивистской скоростью, однако ускоряется релятивистски. Я не видел нигде обсуждения этого вопроса и не знаю, что случится. Вообще-то, я думаю, что знаю, как это можно рассчитать. Если сделаю, то напишу вам, что с ней случилось».
Переписка с Имычем показывает, как глубоко, гибко и многогранно работает мозг физика-теоретика. Особенно в задачах, в которых никогда не будет экспериментального подтверждения. Только мысленные эксперименты.
Эта история косвенно привела меня к написанию «Сказок из физики», где многие вопросы и задачи подраздела «Альтернативщики» также не допускают проведения специальных экспериментов (физика Земли, астрофизика).
Некоторые из мысленных экспериментов:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Парадокс_Белла
https://ru.wikipedia.org/wiki/Неравенства_Белла
https://ru.wikipedia.org/wiki/Парадокс_близнецов
https://ru.wikipedia.org/wiki/Парадокс_шеста_и_сарая
https://ru.wikipedia.org/wiki/Парадокс_субмарины
Часть 3. Записки инженера
33. Отчет. 1976—1996
Великие физики редки и в годы учебы редко проявляются. Коренные преподаватели на физфаке сразу замечают, кто что может от природы, говорят между собой об этом, а дальше путь по удаче и по труду. Дети, молодые люди имеют неразвитый софт в голове, софт развивается под воздействием внешних впечатлений – в результате они идут с кем-то, за кем-то; не логика, а впечатления формируют софт и путь.
Из физики я при распределении ушел. На производство. В смесь металлургии и энергетики. Сразу на 5—10 рублей больше получал, чем однокурсники! Приняли меня с опаской – физику технари плохо знают. Что за птица прилетела? Сказали: не переживай, найди себе что-то – и мы тебя сразу отпустим, не дожидаясь трех лет.
Чтобы не болтался, дали задачку. Которую специальный человек – Геннадий Злацин, лучший от природы и природой специально для расчетов созданный, – почему-то не решил. Это про большие, мощные установки. Может, Геннадий за ерунду задачку посчитал, как задачу о мухе и иные. Не знаю.
Даже слов я таких не знал, какие нужно было знать для решения. Но библиотека в фирме была уникально обширной, а главное – доступной: броди между полок с книгами, ищи, что тебе нужно. Через месяц как-то освоился и принес первое решение. Мудрый начальник сказал: «Так я и знал». Ошибка раз в десять. Или в сто. А допускается в той области ошибка в 1—2 процента.
Поправился. Решил. Нужно было высокотемпературный факел представить как тело с твердой стенкой, которая отталкивает струи, охлаждающие камеру сгорания. Тогда решение получалось. Это было новым. Так бывает у дилетантов, ничего не знающих.
Начальство стало сомневаться в моей полной бесполезности. Так и пошло. Хотя приживался я непросто. Миша Мансуров помог, светлая ему память – внуку Ленина. Он кратко сказал: «Первые шесть месяцев нужно просто перетерпеть, потом начнешь что-то понимать – и начнет нравиться».
Чтобы втянуться, требовалось все книги по технике и теории горения прочесть, по металлургии, по энергетике, теплообмену и т. п. Так я и делал. Смотрел в каждой книге список литературы, на которую автор ссылается; если не знал каких-то книг, то находил и читал. Этому я у академика Джорджио научился. Помните его?
Умение рисовать тоже пригодилось – при вычерчивании машин, установок и цехов.
Фирма была сильной, уникальные люди там работали, тендеры у Москвы и Питера выигрывали. Отец Ильяса там работал у изотопщиков, этажом ниже нас. Мне и сейчас часто это здание и люди снятся. Как счастливое время. Время ясности.
Стал замечать, что родители косовато на меня поглядывают. Единственный сын двух ученых – и даже не кандидат. Стыдно стало. Стал прибиваться к научным берегам. С третьей попытки прибился. Первый раз руководитель умер – Померанцев В. В., гений в теории и практике горения, научная школа и т. д. Потом при поступлении в аспирантуру на экзамене по истории КПСС меня провалили. Это при всех сданных минимумах. Учил я эту историю две недели, первый раз в жизни. Но вышло так, что мой логичный, как казалось, взгляд на съезды и решения недопустимо отклоняется от официального взгляда.
Третий раз меня занесло в тонкие химические технологии. Под этим скрывается «военка». И немного физическая химия, где через квантовые уравнения для атомов к молекулам новых соединений пытаются перейти. Но колючей проволоки больше. Двойное оцепление закрытых заводов – «почтовые ящики» они назывались, – охрана, допуски и т. п. Внутри еще раз так же – вокруг совсем уж закрытых цехов. Поэтому и вырвались у меня в переписке слова «из советской клетки». О ней я имел ясное представление.
Лаборатории закрытых заводов были очень хорошо оснащены, значительно лучше многих институтов. Марина очень мне помогла у себя в Институте материаловедения. В Институте химических технологий мне термографию (ДТА) делали. Между научными работниками все было очень демократично, я предлагал, но денег с меня не брали.
Перестройка не была для нас потрясением. Мы к тому времени давно уже государственную зарплату не получали. Работали по договорам. Что заработаешь, то и будет на столе у детей. Даже лучше стало. Мы могли теперь с любыми заводами работать, не только с цветной металлургией. Появились производственные цеха, которые на нас работали, монтажные бригады.
Как я понял из переписки однокурсников, у многих были тогда трудности с работой, а я постоянно сотрудников искал, не хватало специалистов. Специалисты уезжали: кто в Израиль, кто в Германию, кто в Америку, остальные в Россию. Оставшиеся боялись сложных задач, которые раньше ложились на их старших коллег. Несмотря на это, мы были одной из немногих инженерных фирм, стабильно плативших зарплату, индексируя по ценам на продукты. Вокруг многое разваливалось и разворовывалось. Постоянно менялись налоговые законы, у предприятий не было денег. Все хотели расплатиться продукцией – бартер. Он был уголовно наказуем.
Тогда судьба улыбнулась мне во всю ширь своей физиономии. В аэропорту я встретил Семена – одноклассника, с охраной, защищавшей его могучий научный и деловой мозг. Семен был интегрирован в узбекскую, скажем так, организацию дел. Он «со товарищи» отвечал за первые 10—15 кварталов Чиланзара.
Узбекистан не Россия, у нас на улицах не стреляли – договаривались в чайхане. В этом вековая мудрость узбекского народа. Семен забирал у меня всё: электролампочки, цемент, шифер, минеральную вату, керамику, трубы и т. д. Фурами и вагонами. Продавал все это по рыночным ценам, мне платил по государственным – в два-три раза меньше, но это было счастьем. Инженерные расчеты и торговля не уживаются под одной крышей.
Жизнь была тогда живой, как никогда до этого и почти никогда после. Мы были на своей земле.
34. Проверка
После решения той задачи (см. текст «Отчет») меня решили не сразу выбрасывать в мусор и начали проверять. Делается это так. Мудрый начальник взял меня с собой в командировку в Учалы – это северо-восточный угол Башкирии. Там есть Учалинский ГОК – концентраты меди, цинка, пирита. Проверяют на то, как ты себя ведешь вне стен предприятия. На пристрастия. На баб, на водку, на желание пожрать, на желание ничего вообще не делать.
Тест на желание пожрать я прошел успешно: ем очень быстро, еда меня вообще не интересует, не различаю – нет каких-то рецепторов. Оптимально для меня было бы на заправку заезжать и в себя бензин или дизель заливать. Короче, я закончил есть примерно в тот момент, когда начальник к ложке потянулся. В крестьянской среде так работников выбирают: быстро ест – быстро работает.
Тест на баб тоже состоялся. Была там шикарная женщина, которая проявляла ко мне стойкий интерес. Но до меня все очень долго доходит. Поэтому этот тест я тоже сдал, точнее – провалил.
Тест на водку я прошел успешно по той причине, что водки было мало. Мы стояли ночью в очереди на 30-градусном морозе, чтобы купить по бутылке водки. Вместе с нами стояла почти вся дневная смена – очередь на полтора часа. Так было тогда каждый день. Ту водку, что мы получили – по одной в руки, – нужно было сразу подарить на фабрике мужикам. Другие подарки тогда не рассматривались.
Желания вообще ничего не делать у меня не было. Спичечным коробком я измерил всю сушильную установку длиной в 75 м и нарисовал ее в трех проекциях. Мы эту установку должны были реконструировать. Потом кто-то попросил у меня закурить, и я отдал ему этот коробок. Так исчез эталон измерений и масштаб моих зарисовок. Но мое старание было замечено.
Что ценили тогда на производстве, кроме водки? Простой и очень грубый анекдот.
Мой предельно интеллигентный, мудрый начальник, единственный из известных мне людей прочитавший все книги «Золотой энциклопедии литературы», около ста томов, читавший Томаса Манна «Иосиф и его братья», вдруг преобразился до неузнаваемости. То, что он рассказывал, было не просто грубейшей, заскорузлой пошлятиной. Это были шедевры жанра. Он вообще отличался пониманием людей и умением подстроиться под уровень и понимание публики, когда дело того требовало.
Начальником обогатительной фабрики был тогда Беляев, достойнейший человек, поднявший предприятие с колен. Такой страшный человеческий перегруз не проходит бесследно. К концу подъема он уходил уже в лес и пил там один, чтобы не с подчиненными и чтобы не на глазах. Конец понятен.
Мудрый начальник говорил мне в связи с этим: «Когда пьют молодые – это ладно, проблюются по глупости, и все. Но когда начинают пить в одиночку умные, достойнейшие люди – это страшно». Вы тоже знаете таких людей.
Проверки мои продолжались. Мудрый начальник был из наладчиков, знал оборудование, и у нас все проектировщики «нюхнули пороха» – участвовали в запуске тех установок, которые сами нарисовали. Запускал я и те установки, которые первый раз в глаза видел. «Ебическая сила» помогала. Так наладчики говорят.
Дальше пошла проверка на деньги – на жадность к деньгам и умение общие деньги объективно между людьми разделить. Тут многие отрываются от грешной земли.
Делалось это так. Мы получали деньги по новой технике – специальные такие премии за эконом-эффекты. Все, что мы делали, было новой техникой, поэтому ситуация с разделом бабла была не редкой. Речь не идет о мешке с баблом, умении быстро считать руками, разделить деньги на стопки и надеть на каждую стопку резинку.
Мудрый начальник давал мне список людей, в том числе из смежных КБ, а я должен был проставить проценты – кому сколько. Суть при этом в том, как взвешенно оценить работу других людей. Даже если они почти ничего не сделали, а ты, например, полгода в грязи на оборудовании просидел. Людей нужно не обидеть, так как почти каждый себя милого любит и выделяет среди остальных. Объективности тут быть не может, нужно уметь свое отдавать – как плату за мир и гармонию в отношениях на производстве. Это ведь Союз был. Коммунизм строили. От каждого по способностям, и каждому по потребностям.
В связи с этим уже германская история. Написали мы патент, неглупый в общем-то, но сложно закрученный, 28 или 30 признаков и т. п. Писал я его на немецком в одиночку – специальные гены для этого требуются, которые только у меня были. Потом встал вопрос о долевом участии – например, кому сколько от продажи этого гениального изобретения. Нас там было пять человек. Объективный и кристально честный Стефан Вольбер взял и разделил так: 80% мне, а 20% всем остальным. Это было справедливо, но в корне неправильно.
Мне пришлось вмешаться со словами: «Ты что, меня со всеми поссорить хочешь?» Базируясь на опыте мудрого моего прежнего начальника, разделили так, 28% – мне, остальным – по 18%. Миру – мир.
Тест деньгами – последняя проверка. После этого тебе доверяют.
Однокурсники мои сейчас в переписке уровень американских студентов обсуждают. Тут мне тоже было чему поучиться у мудрого начальника. Мне приходилось проверять, собеседовать с людьми, которых нам, часто по блату, предлагали принять на работу. Этих людей, закончивших вуз, я проверял на знание школьного курса. Просил написать формулу корней квадратного уравнения, или чему равняется синус (а+б), или альтернативное решение теоремы Пифагора предложить, или сумму членов геометрической прогрессии посчитать, или написать закон Ома, Ньютона или любой другой закон на выбор собеседника и т. п., – махровый идиотизм. Ответом было стойкое молчание Вселенной.
Мудрый начальник спрашивал: сколько сантиметров в метре? Позже говорил, выставив меня за дверь: «Вы нам понравились, но, боюсь, вам будет с ним, – тут он косился на дверь, – трудно. Подумайте сами».
35. Полет в космос
В 80-х годах я участвовал в кавказском проекте «запуска человека в космос». Сам не сразу понял. Стартовую установку и систему накопления и запала топлива разрабатывал. Это была единственная установка на Кавказе и единственная в Союзе.
Специальное порошковое топливо – лигносульфонат натрия и калия. Капризное: ниже 105° C происходит конденсация паров – и оно слипается, а выше 130° C начинается самоокисление и разогрев – по сути самостоятельный запал, нерегулируемый. Процесс нужно было вести между этими температурными точками. В разветвленной системе пневмотранспорта этого порошка и происходили такие явления. Установка высокая – более 100 м.
Мы придумали специальную рециркуляцию. Это вызвало термокоагуляцию – рост частиц топлива при кристаллизации в 20—50 раз, что значительно улучшило качество топлива. Сами мы о том, что такое произойдет, не подозревали. Само получилось. Подарок. Потом я разобрался, почему процесс по-новому пошел. Мы подавали в камеру сгорания с газами остатки порошка, который сгорал, а на золе потом в объеме кристаллы росли. Через рециркуляцию вносили затравку в парогазовую фазу и создавали этим центры кристаллизации. Это известный в химии прием.
Большими бригадами ездили на эту установку, много мерили всего – объемная работа. Но конденсацию не могли победить. Тогда я предложил в пневмотранспорт порошка подавать горячие нейтральные газы с температурой 250—300° C. Это и было началом истории полета в космос.
Вопрос был в том, что раньше произойдет: порошок при контакте с газами 250—300° C разогреется выше 130° C, станет окисляться и начнет неуправляемый старт или газы успеют перемешаться с новыми горячими газами добавки и процесс будет стабилен.
Компьютеров у нас не было. Численное моделирование таких процессов мы только в 2014—2015 годах научились делать. Кластер в 2016 году для таких расчетов собирали из 200—250 процессоров. В 80-х до всего этого было далеко.
Нужно было пробовать. До меня простые вещи долго доходят. Вот и тогда я не сообразил, что меня выбрали в космонавты. Мудрый начальник так рассудил: ты придумал – ты и пробуй, здоровья у тебя хватит. Не нужно многими людьми рисковать. Лети один.
Порошок сухого лигносульфоната накапливался в ракете, горячим его нельзя было перевозить. Ракета цилиндрической формы, диаметром 6 м и высотой 80 м. Все просто: цилиндр, конус, переход к космическому аппарату. Космический аппарат – на двух человек, с автоматикой управления – на конце ракеты, где ему и положено быть. Почему «центр управления» должен быть на конце ракеты, кто такое придумал – не знаю.
Космодром был союзного подчинения, но находился на территории Чечено-Ингушетии. Руководство республики решило, что должен быть и чечено-ингушский космонавт, чтобы прославить республику. Тогда в космос летали не так часто. Это было почетно. Так нас стало двое.
Подготовительные операции должны были идти днем, а сам полет – ночью. Запуск в космос ночью – во-первых, это красиво, а во-вторых, если что, не будет лишних «космонавтов» – незапланированных.
Напарник мой был чистокровный ингуш, не бывает чечено-ингушей – они не смешиваются. Много мне всего рассказывал, про бандитов кавказских и другие истории. О том, что мы готовимся в космос, он не знал. В этом гуманность советского строя. По мелочи людей не нервировать. Полетишь, вернешься – медаль героя. Не вернешься – других героев наберем. Эту гуманность я тоже не сразу осознал.
В пусковой работе «космонавтов» есть особенности. Нельзя выходить из аппарата. Все время внутри нужно оставаться. Еды и питья – на трое суток. На 72 часа. Спать нельзя – можешь старт прозевать. К концу топлива под тобой уже много, все емкости заполнены. Хватает на выход за пределы земного притяжения.
Вернулись из «полета» мы тихо. Как мыши. В перестройку в тех местах воевали, развалили этот «космодром». Как ни странно, я и сейчас этим занимаюсь – порошковыми топливами. Надеюсь на полет. Описанную в тексте «ракету» участники событий хорошо помнят.
(Прим. редактора: Меня в этой истории заинтересовало вот что: это был реальный полет в космос? И звезду героя дали? Дело в том, что в 80-е годы всех побывавших в космосе страна знала в лицо и поименно (и я в том числе – сейчас подзабыл, конечно). Или были какие-то тайные полеты, о которых никому не сообщали? Вот это интересно.
Ответ: Гражданский космос – 10% от военного. О котором по «ящику» и в газетах не рассказывают. Тема эта бездонная, нам спокойнее ее не начинать. Текст о производстве взрывоопасных материалов. Почему «центр управления полетом» был выстроен на крыше «ракеты» – громадного силоса, в котором накапливалось сухое взрывчатое вещество, – «загадка без разгадки». )
36. Главный энергетик
Это был очень странный и долгий разговор. Подобного разговора с заказчиком у меня не было ни до, ни после. Речь шла о установке теплогенераторов к установкам БГС при получении двойного суперфосфата. Напротив меня сидел Главный энергетик медеплавильного завода. Особенность была в том, что главный энергетик принимал решение за весь завод – так он был внутренне устроен. Во время разговора он не отвлекался на мелочи. Мы говорили долго, наверное, около пяти часов.
Главный энергетик внутренне симпатизировал технарям, знающим, о чем они рассказывают. После подписи цеха и отдела главного энергетика остальные отделы заводоуправления подписывали договоры практически без обсуждения. Договоры на проектирование, изготовление и оформлялись далее в управлении, как бы автоматически. Просто учитывались в планах на техперевооружение, реконструкцию и соответствующее финансирование. Неважно, сколько еще подписей мне нужно было собрать.