Юный техник, 2005 № 08

Журнал «Юный техник»

Популярный детский и юношеский журнал.

 

КУРЬЕР «ЮТ»

Подземный город

Так называлась специализированная выставка, посвященная новинкам подземного строительства. Среди прочих посетителей на ней побывал и наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО. И вот что там увидел.

Дома на «ножках», или Зачем молния строителям?

Этот стенд сразу бросился в глаза броской надписью. «Разрядно-импульсные технологии и аппараты» — значилось на ней. И немного ниже: «Строительство на фундаменте зданий».

Я подошел поближе и попросил технического директора проектно-строительного предприятия РИТА Валерия Яковлевича Еремина — так значилось на табличке, прикрепленной у него к лацкану пиджака, — пояснить мне суть дела.

— Ведь разрядно-импульсные технологии, наверное, предполагают использование в строительном деле электричества, этаких искусственных молний? — попробовал проявить свою эрудицию ваш корреспондент.

Схема, поясняющая суть разрядно-импульсной технологии.

Цифрами на схеме обозначено: 1 — скважина до обработки; 2 — электродная система; 3 — генератор импульсных токов; 4 — бетононасос; 5 — зона цементации грунта; 6 — зона уплотнения грунта; 7 — камуфлетное расширение в основании сваи.

Вид самой сваи, отрытой после экспериментальных проб.

— Вы правы, — согласился со мной Валерий Яковлевич, — иногда мы вынуждены метать молнии. Но они не опасные, примерно такие же, как и те, что работают в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания. Только «свечи зажигания» у нас побольше. И он продемонстрировал цилиндр длиной с полметра. Такие «свечи» могли бы стоять разве что на автомобиле великана.

Потом он опустил «свечу» в бочку с водой, повернул электровыключатель, и в бочке тут же забухало — то взрывались искусственные молнии, производя гидравлические удары.

— Здесь мы подаем на разрядник всего около 6000 вольт, — пояснил Еремин. — Можно и вдвое больше, да боимся, бочка тогда развалится. Используется же подобная технология вот для чего. Дома обычно строят на сваях. Чтобы не копать котлован, на строительную площадку загоняют копер и он стучит несколько дней, загоняя в землю железобетонные сваи. Однако такая технология применима далеко не всюду. Из-за нехватки свободных земель в больших городах начинают вести строительство и на так называемых слабых грунтах, которые при обычной методике могут и не выдержать тяжести здания. И тогда оно потонет, словно «Титаник».

— А помните ли вы, на каком основании стоит избушка Бабы Яги? — неожиданно спросил Валерий Яковлевич.

— Конечно же, на курьих ножках!

— Правильно. А каждая такая ножка кончается, между прочим, лапой, растопыренные пальцы которой обеспечивают значительную площадь опоры. Так что такая избушка может стоять даже на болоте — ничего с ней не случится.

Нечто подобное теперь применяют в своей практике и современные строители. Они делают сваи с «пальцами». Точнее, с опорой большой площади, на которую и опирается свая, а на нее — уж и сам многоэтажный дом. Делают такую сваю непосредственно на месте строительства.

Сначала бурят скважину на проектную глубину. Обычно на слабых грунтах она тут же заполняется подземными водами. В воду и опускают электроразрядник. Несколько разрядов — и гидравлические удары заставляют окружающий грунт заметно раздаться в стороны. Разрядник вытаскивают, а в скважину закачивают бетонный раствор и вставляют арматурные стержни. А когда бетон застынет, получается монолитная свая, опирающаяся своим нижним концом на солидных размеров «подушку».

Дом на таком фундаменте не покосится, простоит долгие годы даже на болотистом грунте.

Современный туннель — сложное гидротехническое сооружение.

Проходческий щит — могучая машина!

Плавают ли стены, или Зачем в земле якоря?

И это — не единственная новинка, которую используют в своей работе специалисты предприятия РИТА. (Кстати, само название образовано не от женского имени, это аббревиатура от — Разрядно-Импульсные Технологии и Аппараты). Еще, например, они умеют ставить в нужных местах якоря-анкеры.

— На море, как известно, якоря позволяют судну держаться на одном месте, несмотря на волны и ветер, — проявил эрудицию еще раз ваш покорный слуга. — Но зачем якоря на суше?

Оказалось, и тут бывают своего рода штормы. Нет, речь в данном случае не о землетрясениях. В тех местах, где бывают колебания почвы, строят особо сейсмостойкие сооружения.

Довольно часто прежде, чем поставить какое-то строение, строителям приходится-таки рыть котлован. Например, в тех случаях, когда под зданием запроектирована подземная стоянка для автомобилей или склад.

Многоярусная «стена в грунте» в котловане, отрытом при строительстве делового центра Москва-Сити.

В современных городах стройплощадки зачастую приходится втискивать между уже построенными зданиями. Грунт же, как известно, обладает определенными механическими свойствами, в частности, сыпучестью. Так что невозможно выкопать в земле котлован с вертикальными стенками. Если не принять специальных мер, они обязательно «поплывут», начнут осыпаться, а то и попросту обвалятся.

Укрепляют стенки котлована разными способами. Специалисты предприятия РИТА предпочитают делать это с помощью якорей-анкеров. По существу, они представляют собой примерно такие же монолитные сваи, как и в предыдущем случае, только скважины под них теперь бурят горизонтально. А когда закачанный внутрь скважины железобетон затвердеет, крепят к арматуре щиты опалубки. Эти щиты и не дают грунту осыпаться.

Схема укрепления стенок канала и береговых откосов с помощью якорей-анкеров.

Стена в грунте, или Как строят «земноскребы»?

Когда периметр котлована очень велик, а сам он очень глубок, его края крепят при помощи технологии «стена в грунте». Вот что рассказал мне об особенностях этой технологии главный специалист ООО «Каналстройпроект» Б.М. Пржедецкий.

— Представьте себе, что нам нужно прорыть канал в местности, грунты которой славятся особой осыпаемостью, — пояснил он. — Тогда по краю будущего канала начинают рыть траншею. Сначала неглубокую, чтобы стенки не осыпались. Канаву по мере отрытия заполняют глинистым раствором с удельным весом больше единицы. Он вытесняет грунтовые воды, не дает им возможности заполнить канаву. Тем временем землеройная техника отрывает соседний участок канавы. Глинистый раствор постепенно перетекает туда, а ему на смену заливают бетон и ставят арматуру. И так, шаг за шагом, на одном берегу канала строят своеобразный бетонный забор. Аналогичную операцию делают и на другом берегу. После этого пространство между «заборами» освобождают от земли, не опасаясь, что стенки будущего канала обвалятся.

Технология «стена в грунте» позволяет вести строительство в самых трудных условиях.

По мере необходимости операцию по участкам повторяют снова и снова, пока весь котлован не достигнет проектной глубины, после чего переходят к бетонированию дна будущей искусственной реки. Иногда подобную технологию применяют и для обычных, а не гидросооружений. Так, скажем, наши знакомые из РИТА используют технологию «стена в грунте» для возведения подземных стоянок под уже существующими зданиями. В таких случаях по периметру будущей стоянки они сверлят отверстия для монолитных свай вплотную друг к другу, так что они действительно по окончании работ образуют сплошную монолитную стену.

Можно таким образом вести и строительство своеобразных «земноскребов», — многоярусных подземных сооружений, уходящих вглубь на десятки метров.

Лазерные изыски, или Как не потеряться под землей?

И наконец, на выставке «Подземный город» я получил ответ на еще один, давно интересовавший меня вопрос. А именно: каким образом строители подземелий ухитряются строить, например, тоннели таким образом, чтобы они соединяли между собой точно намеченные пункты?

Оказывается, точное направление строителям дают подземные штурманы — маркшейдеры. Причем если морские или воздушные штурманы выверяют свои маршруты с помощью магнитных и гирокомпасов, спутников системы GPS, то и маркшейдеры используют самые современные приборы.

В частности, в последнее время особым предпочтением пользуется у них лазерная техника. Например, на выставке представители научно-производственного предприятия «Навгеоком» продемонстрировали целый набор лазерных инструментов на все случаи жизни.

С помощью лазеров проводят, например, трехмерное сканирование объектов, которые затем подвергнутся реставрации, точный обмер помещения, где потом разместят то или иное технологическое оборудование, определят параметры участка тоннеля метро, который нужно подвергнуть ремонту, или определят точное направление при прокладке нового.

Вот как, например, по словам представителя НПП «Навгеоком» М.Н. Аникушкина, работает система лазерной навигации при проходке тоннеля.

Основу ее составляет лазерная станция или лазерный теодолит, который устанавливают на стене или облицовке уже построенной части тоннеля таким образом, чтобы его поменьше трясло. Положение луча в пространстве задается маркшейдерами на основе расчетов. Они ведь перед тем, как проложить трассу под землей, не раз выверяют ее маршрут на поверхности. Определяют с помощью контрольного бурения заглубление тоннеля на том или ином участке, еще и еще раз уточняют его направление и возможные изгибы.

Итак, лазерный луч выставлен, распространяется же он строго по прямой, даже в условиях запыленности примерно на 100–200 м, и попадает в закрепленную на проходческом щите лазерную мишень. На самой же мишени установлен двухосевой инклинометр — прибор, датчики которого позволяют измерять продольный наклон и закручивание лазерной мишени относительно опорного луча.

Таким образом любое изменение положения проходческого щита тут же фиксируется инклинометром. И он подает сигнал оператору о выправлении курса проходки. Ну, а чтобы каждый последующий участок тоннеля в точности совпадал с предыдущим, позади лазерной станции на определенном расстоянии ставится призма, на которую направляется еще один лазерный луч. По колебаниям светового зайчика на этой призме специалисты определяют величину смещения «хвоста» проходческого щита относительно его «головы» и таким образом все время выправляют курс движения агрегата.

Схема лазерной навигации при проходе туннелей.

Цифрами обозначено: 1 — готовый тоннель; 2 — призма; 3 — лазерная станция; 4 — лазерная мишень; 5 — проходческий щит.

 

ИНФОРМАЦИЯ

КЛЮЧ НА СТАРТ! «Космонавтика и ракетная техника — 2005» — так называлась очередная, уже XIII Всероссийская научная конференция школьников и студентов. Ее провели в подмосковном Королеве на базе Института повышения квалификации работников ракетно-космической отрасли ИПК «Машприбор». А организовали этот сбор энтузиастов космоса Молодежный космический центр МГТУ им. Н.Э. Баумана и факультет «Специальное машиностроение», где более 65 лет готовят специалистов для ракетно-космической отрасли и оборонного комплекса.

На конференцию приехали более 600 школьников из разных концов нашей страны. Все они занимаются в системе дополнительного космического образования на базе профильных школ МГТУ, региональных отделений ВАКО «Союз», космических клубов, станций юных техников, центров научно-технического творчества молодежи или аэрокосмических лицеев.

В итоге на 13 секциях было заслушано 150 докладов, допущенных к защите по результатам предварительного рецензирования. Как отметили организаторы, многие проекты имели достаточно серьезный уровень проработки и были подкреплены не только теоретическими расчетами, но и действующими моделями.

Для того чтобы стать лауреатом конференции, а стало быть, получить весомые преимущества для поступления на ракетно-космические специальности в МГТУ, участник форума должен был не только защитить свою творческую работу, но и успешно пройти тестовые испытания по физике, математике, русскому языку и литературе.

Конкурсная комиссия, состоящая из преподавателей профилирующих кафедр МГТУ им. Н.Э. Баумана, назвала лауреатами 105 школьников из Новосибирска, Красноярска, Самары, Калуги, Нальчика, Рязани, Урюпинска, Мирного, Снежинска, Королева и других мест. Из них 80 приняты на факультет «Специальное машиностроение», 12 — на факультет «Энергетическое машиностроение» и 13 — на факультет «Информатика и управление».

Молодежный космический центр МГТУ организовал для ребят экскурсии в РКК «Энергия», Центр подготовки космонавтов, Центр управления полетами. Школьники побывали также в Музее Военно-воздушных сил в городе Монино и Музее МГТУ имени Н.Э. Баумана. Ребятам довелось побеседовать и с известными нашими летчиками-космонавтами А.Серебровым и А.Калери. В финале конференции ее делегаты получили дипломы лауреатов и грамоты Федерального космического агентства, подарки, призы, памятные космические медали. Кроме того, учащиеся, занявшие первые места на своих секциях, стали обладателями уникальных сертификатов, побывавших в космосе.

ВНЕДОРОЖНИК С КОМФОРТОМ, отвечающим международным требованиям, начал выпускать Ульяновский автомобильный завод. Полноразмерный автомобиль «Патриот», рассчитанный на 5 пассажиров, оснащен 4-цилиндровым двигателем мощностью 128 л.с. и способен развивать скорость выше 100 км/ч. А главное — новая подвеска, независимый привод на все колеса позволяют водителю этого автомобиля уверенно чувствовать себя за рулем не только на шоссе, но и на российских проселках.

 

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Подводный «пигмей» и другие субмарины

В телесериале «Гибель империи» я обратил внимание на такой эпизод. Германская разведка покупает у предателя Лозовского проект мини-субмарины, которую построил его приятель — бывший студент технического училища. Судя по тому, что подлодка была построена частным образом, она должна быть небольшой и сравнительно дешевой.

Это подтверждают и кадры фильма, где показана модель подводного корабля, в котором от силы могло поместиться 2–3 человека. Интересно, всю эту историю создатели фильма выдумали или в самом деле была такая подлодка?

Аркадий Семенчук ,

г. Таганрог

Для телефильма настоящую подлодку, конечно, никто не строил. Обошлись съемками в аквариуме действующей модели. А вот история создания подобных субмарин действительно интересна и выходит далеко за рамки фильма. Зарубежные, в том числе и немецкие, агенты действительно весьма интересовались российскими мини-подлодками, которые начал создавать еще в 1876 году бунтарь и подрыватель традиций Степан Джевецкий. Подробно его биография была изложена нами в «ЮТ» № 9 за 2004 г. Там же мы рассказали и об истории создаваемых им подводных кораблей времен Первой мировой войны.

Однако сама по себе история российских мини-субмарин на том не закончена. После эмиграции С.К. Джевецкого из Советской России эстафету создания подобных кораблей подхватил еще один бывший социалист — В.И. Бекаури. Летом 1920 года он добился встречи с В.И. Лениным, который лично подписал мандат «на осуществление в срочном порядке его, Бекаури, изобретений военно-секретного характера».

Пользуясь этим мандатом, изобретатель создал Особое техническое бюро по военным изобретениям специального назначения — сокращенно Остехбюро. Здесь было создано немало любопытных проектов, в том числе и первая в мире радиоуправляемая подлодка. Однако испытания ее в 1935 году показали весьма малую проницаемость радиоволн под водой, и от идеи подлодки-робота пришлось отказаться.

Тогда Бекаури оснастил лодку минимальным экипажем — в разных вариантах его численность колебалась от 1 до 4 человек — и продолжил испытания. К началу Второй мировой войны одна из таких лодок класса «Пигмей» была переведена из Ленинграда, где строилась, на Черное море. И здесь, судя по некоторым данным, она и была захвачена на военно-морской базе в Балаклаве наступающими немецкими войсками.

Дальнейшая судьба лодки неизвестна. Как полагает историк А. Широкорад, возможно, она была взята за основу при конструировании итальянских мини-субмарин, которыми широко пользовались «люди-лягушки» — подводные диверсанты из отряда князя Боргезе.

Сейчас конструкторы возвращаются к идее создания мини-субмарин-роботов, первые образцы которых уже создаются в секретных лабораториях. В одном из последующих номеров мы постараемся рассказать о них подробнее.

 

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

Летающий корабль появился в небе Европы

Этого события долго ждали по обе стороны Атлантики. В Европе — с нетерпением, в США — с некоторым опасением; титул самого большого аэробуса в мире грозит уплыть от «Боинга-747-400» к А-380.

И вот в конце апреля новый 600-тонный авиагигант выкатили из ангара на взлетную дорожку аэродрома Бланьяк близ Тулузы. Он разбежался и неожиданно легко взмыл в небо.

Первый четырехчасовый полет с 6 членами экипажа на борту и 20 тоннами научного оборудования прошел успешно. Парашюты, взятые на всякий случай, пилотам не понадобились. Командир экипажа Клод Леле был доволен: «Машина ведет себя в воздухе замечательно. Ее размеры как-то даже не чувствуются»…

Между тем эта машина длиной в 73, высотой более 24 и с размахом крыльев в 80 м способна разместить на своих двух палубах 555 пассажиров. В будущем, как полагают создатели этого самолета, количество людей на борту может возрасти и до 1000 человек. Причем комфорт для них создан, как на хорошем круизном корабле. К услугам пассажиров офисы для деловых переговоров, конференц-зал, игровые площадки, фитнес-центр и даже спальные помещения. А вот управление аэробусом вполне стандартно. Новейшая техника и 8 мониторов, заменяющих множество стрелочных приборов, облегчают пилотам работу настолько, что для переучивания пилота с А-340 на А-380 требуется не более двух недель.

Различные части самолета изготавливаются на 16 заводах европейского авиационного концерна Airbus. В Гамбурге производят переднюю и заднюю части фюзеляжа, в Великобритании — крылья, Испания поставляет рули высоты, а в Нанте (Франция) происходит конечная сборка… Таким образом, рабочими местами обеспечены 50 тыс. человек по всей Европе.

Их трудом создается самый современный на сегодня пассажирский самолет в мире: очень экономичный, малошумный, хотя и самый дорогостоящий — на разработку проекта потрачено 13 млрд. евро. А конкретно стоимость каждой машины оценивается в 260 млн. долларов.

Четыре двигателя «Роллс-Ройс» мощностью 32 000 л.с. позволяют развивать крейсерскую скорость до 950 км/ч. При этом расход топлива на 100 км менее 3 литров из расчета на одного пассажира. Это меньше, чем в малолитражном автомобиле. Без посадки и дозаправки А-380 способен преодолеть 14 500 км — таким образом, к примеру, из Москвы в Шри-Ланку можно лететь без посадки в Восточных Эмиратах.

Это стало возможным во многом благодаря использованию ультрасовременных материалов. Детали крыльев сделаны не из алюминия, а из углеродного волокна, что экономит около тонны веса. Обшивка, состоящая из трех слоев алюминия и двух промежуточных из стекловолокна, опять же экономит в весе до 20 %.

Первый полет А-380 воспринят во всем мире как очередной виток противостояния двух мировых авиапроизводителей — Airbus и Boeing. Новой разработке европейцев, очевидно, предстоит потеснить позиции гиганта «Boeing-747-400», который до сих пор считался самым вместительным самолетом в мире. Однако американский авиалайнер стоит на 50 миллионов долларов дешевле. Европейцам же, чтобы «выйти в ноль», предстоит продать порядка 250 самолетов А-380.

Кроме того, эксплуатация А-380 связана с существенными затратами аэропортов из-за его размеров. По крайней мере, 60 крупным мировым аэропортам для приема нового лайнера предстоит провести реконструкцию, а это опять-таки чревато миллионными расходами для каждого из аэропортов.

Бескрайнее небо скрадывает огромные размеры нового авиалайнера.

Первый взлет аэробуса прошел при большом стечении публики.

Конкурент А-380 — « Боинг-747-400 ».

Сборка аэробуса

Но, похоже, это не пугает производителя Airbas, уже получившего заказы на 154 самолета от 14 авиакомпаний. Впрочем, и представители компании Boeing говорят, что особой угрозы со стороны европейцев пока не видят. Они рассчитывают, что усовершенствованная модель серии 747 с удлиненным фюзеляжем, который сможет вмещать до 450 пассажиров в бизнес-классе, окажет А-380 достойную конкуренцию. Кроме того, не секрет, что основную ставку американский концерн делает на «Boeing-777-200» LR Worldliner. Этот сверхскоростной самолет меньшего размера для полетов на дальние расстояния начнут продавать через год.

Таким образом, соревнование между Европой и Америкой, несомненно, продолжится. Полетит ли завтра новая модификация европейского суперлайнера без посадки вокруг Земли или заокеанские коллеги сумеют предложить более перспективный вариант трансатлантического перемещения — покажет время. Однако, чем бы ни закончилось творческое соперничество, пассажир, будем надеяться, окажется от этого только в выигрыше.

Аркадий ПЕТРОВ

На схеме аэробуса цифрами показаны:

1 — пилотская кабина; 2 — салон первого класса; 3 — грузовой отсек; 4 — двигатели, развивающие общую мощность в 32 000 л.с.; 5 — аварийные люки;  6 — лайнер почти наполовину состоит из стекловолокна, что намного облегчило его вес; 7 — впервые в истории мирового авиастроения пассажиры размещаются на двух палубах.

 

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ УЧЕНЫЕ

Скорость гравитации не беспредельна…

«Шоссе — не космос», — иногда говорят инспекторы любителям слишком быстрой езды. Но, оказывается, и во Вселенной существуют свои ограничения скорости. Недавно на сессии Американского астрономического общества в Сиэтле, штат Вашингтон, российский физик Сергей Копейкин , работающий в Университете Миссури, и американец Эдвард Фомалонт из Национальной радиоастрономической обсерватории объявили, что им удалось измерить скорость гравитации. Выходит, положен конец спору, который длится уже почти столетие?

Суть же дела вот в чем…

Исаак Ньютон, открывший закон тяготения, так и не смог выявить ни природу самой силы гравитации, ни скорость ее распространения. И предположил, что она действует мгновенно. Такая точка зрения продержалась в науке довольно долго. Пока в начале XX века Альберт Эйнштейн не предположил, что во Вселенной ничто, в том числе и гравитационные волны, не может распространяться быстрее, чем свет. То есть быстрее, чем 300 000 км/с.

Впрочем, одно дело высказать предположение, совсем другое — его доказать. Сам Эйнштейн сделать этого не смог. Будучи теоретиком, он предпочел оставить поиск доказательств на долю других.

Описания опытов, авторы которых хотели доказать правоту либо Ньютона, либо Эйнштейна, могли бы составить толстенный том. Однако чтение его оказалось бы бесполезным — никому из экспериментаторов так и не удалось добиться результата, который бы не был оспорен другими учеными.

Чтобы прояснить картину, нужен, пожалуй, эксперимент поистине космического масштаба. Если бы удалось освободить Землю от пут гравитации, убрав, скажем, наше светило из центра Солнечной системы. Если прав Ньютон, то Земля мгновенно улетела бы прочь. По Эйнштейну, планета оставалась бы на своей орбите еще 8 минут 20 секунд — такое время требуется свету и гравитации, чтобы добраться от Солнца до Земли.

Копейкин и Фомалонт сумели воспользоваться редкой возможностью, предоставленной природой. В сентябре 2002 года, когда Юпитер заслонил Землю от квазара — мощного природного источника радиоизлучений, — исследователи запросили и скомбинировали результаты наблюдений от десятка радиотелескопов в разных частях планеты, от Гавайев до Германии.

В результате ими с высокой точностью было измерено «виртуальное» смещение квазара, возникшее из-за того, что Юпитер своим мощным гравитационным полем искривлял испускаемые квазаром радиоволны. По величине этого смещения и скорости его распространения исследователи и определили быстроту распространения гравитации. И получили величину в 0,95 скорости света. То есть, говоря иначе, получается, что гравитация распространяется со скоростью, чуть меньшей скорости света или, по крайней мере, равной ей, но никак не большей.

Профессор Калифорнийского университета Стивен Карлип считает эксперимент убедительной демонстрацией теории Эйнштейна. И полагает, что экспериментальный результат важен для пересмотра космологических теорий множественных вселенных, параллельных миров и так называемой теории струн.

В многомерной Вселенной число измерений должно быть больше, чем в привычном нам четырехмерном мире (четвертной координатой считается время). Но поскольку дополнительные пространственные измерения существуют в «свернутом» виде, то мы и не замечаем пребывающих рядом с нами миров с большим числом измерений. Держит все эти миры вместе одна универсальная сила — гравитация. Причем она способна оказывать воздействие и «коротким путем», через дополнительные измерения, пронизывая все со скоростью, превышающей скорость света.

Так гласила теория до недавнего времени. Но если скорость света выше скорости гравитационных волн, выходит, что параллельные миры существовать не могут.

Впрочем, как осторожно выразился не участвовавший в эксперименте физик из Университета Вашингтона Крэг Хоган, если полученные результаты окажутся точными, то они всего лишь приведут к появлению ряда ограничений для теорий, касающихся существования множества вселенных. Но говорить конкретно о характере таких ограничений пока еще рано…

К. ЛОБОВ

Схема природного эксперимента, результатом которого воспользовались исследователи. Движение Юпитера своим тяготением заставляет изображение квазара описывать окружность. А релятивистские эффекты искажают ее, превращая в эллипс.

* * *

 

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Электрическая магия памяти

Я видела по телевидению сюжет о мужчине, который потерял память. Он виртуозно играет на рояле, но не помнит, кто он… Как это может быть? Как вообще устроена наша память? Почему одни события мы помним очень отчетливо, а другие быстро забываем?

Наташа Щербакова ,

г. Санкт-Петербург

Говоря в целом, человеческая память бывает трех видов — кратковременная, долговременная и генетическая. Иногда специалисты говорят еще о зрительной и слуховой памяти, но такая градация скорее относится к способу запоминания информации, чем к ее хранению. За зрительное восприятие в первую очередь отвечают участки задней теменной и стриарной коры головного мозга. Но вообще-то в процессе запоминания в той или иной степени участвуют практически все основные отделы головного мозга — и базальная часть переднего мозга, и височные доли, и миндалина, и гиппокамп с таламусом…

Однако лишь недавно стали проясняться процессы, происходящие в мозгу на молекулярном уровне, когда мы пытаемся запомнить ту или иную информацию. Вот что, к примеру, пишет по этому поводу заведующий отделом развития и пластичности нервной системы Национального института детского здоровья и развития человека (США) профессор Дуглас Филдз.

«Когда вас впервые представляют незнакомому человеку и он называет свое имя, сведения о новом знакомом попадают в кратковременную память и через несколько минут могут забыться, — отмечает ученый. — Однако если этот человек чем-то вас заинтересовал, сведения о нем могут перейти в долговременную память и храниться там всю оставшуюся жизнь». А наиболее важные сведения для рода человеческого переходят даже в генетическую память и затем передаются по наследству, добавляет профессор.

Но как мозг узнает, какие сведения важные, а какие нет? Как работает механика запоминания на молекулярном уровне? Это стало проясняться лишь после того, как исследователи с помощью самой современной аппаратуры научились регистрировать электрические сигналы, проходящие от одной нервной клетки (нейрона) к другой, по «проводам»-аксонам от передающего нервного отростка-синапса одной клетки к принимающему отростку-дендриту другой. Обычно такие эксперименты проводятся с помощью тончайших электродов, вживляемых в мозг подопытных животных, или вообще на срезе культуры гипокампа, взятого из мозга лабораторной крысы.

Работа эта очень тонкая, требует большой усидчивости и внимания от экспериментатора, точнейшей настройки регистрирующей аппаратуры. Тем не менее, исследования идут, и вот к каким результатам они привели.

Оказывается, чтобы то или иное событие оказалось зафиксированным в кратковременной памяти, достаточно всего лишь электрического возбуждения, проходящего по цепи между несколькими нейронами. Этот сигнал как бы «пробивает» дорогу, налаживает контакт между определенными структурами, чтобы облегчить прохождение повторного сигнала. Но если такого сигнала не последует, возбуждение постепенно спадает, электрический потенциал уменьшается до обычной величины и событие стирается из памяти.

Для того чтобы память о том или ином событии, знакомстве закрепилась, необходимо прохождение повторного сигнала. Например, новый знакомец должен поговорить с вами, сообщив какой-то невероятный, интересный факт. Либо внешность его должна броситься вам в глаза (особенно это касается случаев знакомства с особами противоположного пола). Или само знакомство должно произойти при необычных обстоятельствах.

В общем, так или иначе, по уже налаженной цепи, как по проторенной дорожке, должны пройти повторные нервные сигналы. А они, в свою очередь, становятся катализаторами химических изменений. В мозгу, таким образом, происходит образование определенного вида белков, которые и становятся постоянными носителями того или иного информативного сигнала. Информация о том или ином событии переносится из кратковременной в долговременную память.

Однако чтобы произвести новый белок, требуется включить ни много ни мало генный механизм синтеза. Некий участок ДНК, находящийся в клеточном ядре данного нейрона, должен быть при этом скопирован на относительно небольшую подвижную молекулу, называемую матричной РНК, которая затем выходит в цитоплазму клетки, где специальные клеточные органеллы считывают закодированные в ней инструкции и на основании их производят синтез нужных молекул белка.

Такая вот непростая механика. Она осложняется еще и тем, что один нейрон способен образовывать десятки тысяч различных синаптических связей. Поэтому трудно предположить, чтобы для каждого из синапсов существовал свой собственный ген, отзывающийся на прохождение сигнала.

Нейробиологи предполагают, что, кроме всего прочего, в синапсе, получившем достаточную стимуляцию, вырабатываются еще и молекулы какого-то сигнального вещества, служащего катализатором дальнейших процессов. Однако долгое время зафиксировать эти «катализаторы памяти» не удавалось. Ведь, по идее, они должны существовать сравнительно короткий срок и распадаться тотчас, как в них отпадет нужда.

И лишь в 1997 году Юву Фрею из немецкого федеративного Института нейробиологии и Ричарду Морису из Эдинбургского университета в своих экспериментах удалось зафиксировать некие следы существования таких белков «памяти», прояснив суть процесса.

Но и это еще не все. Нужно было понять, почему по одному поводу мозг запускает всю эту сложную машину перевода воспоминания из кратковременной в долговременную память, а по другому — нет. И тогда американский психолог Дональд Хебб вспомнил о знаменитых опытах российского академика И.П. Павлова на собаках. «Как собак приучали выделять слюну при звуках колокольчика, так и мозг в процессе самообучения вырабатывает рефлекс при определенных условиях переводить воспоминания из кратковременных в долговременные», — решил психолог.

Именно потому, кстати, в мозгу у каждого из нас практически не сохраняются воспоминания из раннего детства. Мозг в то время еще не знает, какие воспоминания следует сохранять, а какие нет, какие события являются особыми, а какие — рядовыми. А потому с легкостью забывает все.

И должно произойти нечто выдающееся, чтобы память о том или ином событии сохранилась. Со временем же мозг тренируется, образует привычку к запоминанию, и наши воспоминания становятся более упорядоченными. Причем наиболее ярки среди них те, которые были каким-то образом усилены. Таким «усилителем» зачастую являются эмоции. Стоит человеку испугаться или, напротив, обрадоваться, в его кровь из надпочечников выбрасываются особые вещества — гормоны, которые интенсифицируют обменные процессы в организме. И человек не только получает возможность, к примеру, убежать от злой собаки, но и запоминает этот случай на всю жизнь.

А если подобные случаи повторялись довольно часто и не с одним человеком — наверное, нашим предкам приходилось довольно часто спасаться от преследовавших их хищников, то подобные сигналы проходили даже на генетический уровень, вызывали перестройку самих генов.

Как именно это происходит, исследователи и разбираются в настоящее время. И кое-что им удается. Так, в экспериментах, воздействуя на определенные участки коры головного мозга, ученые сумели вызвать у испытуемых отчетливые воспоминания о тех временах, когда их еще и на свете не было. И такая генетическая память для человечества, пожалуй, не менее важна, чем та, что помогает вам учить уроки и помнить, как кого зовут. Ведь иначе может получиться, что мы с вами и в самом деле превратимся в Иванов, не помнящих родства.

Однако иногда в нашем организме имеют место и процессы противоположной направленности. Некое эмоциональное или физическое воздействие может оказаться настолько неприятным для человека, что его мозг, руководствуясь инстинктом самосохранения, напротив, выбрасывает, стирает воспоминания о нем из памяти. Иначе это воспоминание не дало бы возможности мозгу нормально функционировать в дальнейшем.

Но при этом мощнейший сигнал стирания может затронуть и соседние структуры, заодно стирая воспоминания и из них. Возможно, что-то в этом роде произошло с мужчиной, о котором написала наша читательница.

Максим ЯБЛОК0В

Кстати…

КАК ПОМОЧЬ ПАМЯТИ

Работе собственной памяти может помочь каждый с помощью в общем-то несложных приемов. Скажем, среди школьников и студентов давно уж в ходу разного рода «считалки-запоминалки». Наиболее известна среди них: «Сапоги мои того — пропускают Н 2 О ». Цвета радуги легко запомнить при помощи такой фразы: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Профессиональные иллюзионисты запоминают, например, длиннейшие ряды цифр или слов, составляя в уме самодельные стихи или раскладывая цифры и слова по отдельным ящикам воображаемого комода.

Марк Твен перед каждым публичным выступлением писал некие ключевые слова на собственных пальцах и потом по очереди загибал их. А известный русский психолог А.Р. Лурия для тренировки памяти рекомендовал перед сном вспоминать каждый прожитый день, располагая события в порядке, обратном тому, в каком они происходили на самом деле…

В общем, способов много, главное только — не лениться, регулярно тренировать свою память. И со временем вы запомните не только таблицу умножения, но и таблицу логарифмов, как то делал, например, академик А.Ф. Иоффе. А другой наш ученый, академик С.А. Чаплыгин, без особого труда вспоминал номер телефона, по которому он звонил однажды лет пять тому назад….

 

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ЯПОНЦЫ ЗАСЕЛЯТ ЛУНУ… РОБОТАМИ. Уже через 20 лет на Луне появится свое постоянное население. И состоять будет оно преимущественно из роботов. Таковы планы специалистов космического агентства Японии. Для того чтобы эти планы осуществить, они уже сегодня делают очень многое. В частности, в Стране восходящего солнца начата проработка концепции «безопасной ракеты», с помощью которой можно будет летать на Луну. Кроме того, разрабатывается несколько вариантов роботов-лунатиков, которые будут специально приспособлены для движения в мире ослабленной тяжести.

С помощью этой программы японцы надеются преодолеть свое отставание в космической технике от ведущих держав мира, а также прервать серию неудач, преследующих конструкторов последнее время.

АППАРАТ СЧАСТЬЯ. Так названо устройство, которым медики США намерены лечить людей от депрессии уже в этом году. Прибор представляет собой миниатюрный электростимулятор, который вшивают под кожу человека в левой верхней части грудной клетки. Электроды прибора соединят с блуждающим нервом, проходящим в районе шейной области. Постоянные импульсы от аппарата будут передаваться по нерву как раз в ту часть головного мозга, которая и несет ответственность за настроение человека.

Стоимость аппарата счастья, включая операцию по его внедрению, составит около 20 тысяч долларов. Однако, несмотря на это, от желающих искусственно радовать себя американцев уже сейчас нет отбоя. Доктора, впрочем, предупреждают потенциальных клиентов и о возможных осложнениях — беспричинный гомерический хохот в течение 24 часов подряд послужит сигналом для немедленного отключения прибора.

ВИРУС ПРЕСТУПЛЕНИЙ. Известный профессор Адриан Гаммиль из Вашингтона сделал, по его словам, открытие, которое обещает человечеству жизнь в мире, любви и добрососедстве. «Люди не виноваты в совершаемых преступлениях, — говорит он. — Терроризм, убийства, пытки и другие зверства свидетельствуют о том, что Земля инфицирована из космоса»…

Некоторые исследователи издавна утверждают, что жизнь на нашей планете началась из спор, занесенных из другой галактики. По теории американского профессора, к нам попали и те споры, которые вызывают агрессию.

Доктор Гаммиль изучал психически больных, заключенных в тюрьмах США и России, и сделал вывод, что грибок попадает в мозг через рот, нос и уши. Споры живучи и легко «путешествуют» как по околоземному пространству, так и по Земле.

«Вероятно, мы вскоре сумеем разработать вакцину, — говорит профессор, — и вылечим человечество от массового безумия».

 

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Где грядет цунами?

Не так давно в Юго-Восточной Азии одно за другим случились землетрясения, унесшие тысячи жизней. Застрахована ли от подобных катаклизмов Россия? Ведь известно, более полувека назад гигантские волны практически разрушили город Северо-Курильск. Может ли подобное повториться?

Алексей Нанавин ,

г. Владивосток

В недавно выпущенном «Атласе природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации» утверждается, что в районах страны, для которых характерны сейсмичность и подводный вулканизм, возможно повторение цунами, обрушившегося на Северо-Курильск.

Свыше 120 ведущих специалистов страны, принимавших участие в подготовке «Атласа», указывают на опасность возникновения огромных морских волн — цунами, воздействию которых подвержены и восточные районы России. «Под угрозой находятся территории 14 городов и нескольких десятков населенных пунктов, — говорится в «Атласе». — Повторяемость цунами силой в четыре балла случается раз в 50 — 100 лет, а менее слабые — в 10 раз чаще. Наиболее разрушительное цунами отмечено в октябре 1952 года, когда почти полностью был разрушен город Северо-Курильск, погибло около 14 тысяч человек. Сейчас, спустя полвека, повторение цунами возможно».

Не стоит считать эти строки пророчеством — это, скорее, вывод из теории вероятностей. Но и сбрасывать со счетов угрозу нельзя.

«Нужно учитывать, что более половины населения России проживает на территории повышенного риска, — сказал на пресс-конференции, посвященной выходу в свет этого уникального издания, директор департамента предупреждения чрезвычайных ситуаций Михаил Фадеев. — В стране ежегодно происходит до 800 техногенных катастроф, около 280 природных, а также порядка 250 тысяч пожаров. «Атлас» должен стать надежным инструментом в деле учета возможных рисков и опасностей».

Цунами в городе — страшное бедствие.

Но, к сожалению, фолиант большого формата с красиво оформленными схемами, картами и фотографиями вы вряд ли найдете в продаже. Ведь тираж издания всего 200 экземпляров, оно предназначено в первую очередь для служебного пользования.

Между тем на каждой странице — катастрофы, стихийные бедствия, таблицы количества жертв… И если о них знало бы побольше людей, возможно, и отношение к проблеме было бы иным. Ведь, по мнению составителей «Атласа», зона сейсмичности проходит по всему югу России — от Кавказа до Камчатки.

«Около 40 % территории страны, где живет более 20 миллионов человек, является сейсмически опасной, здесь высока вероятность землетрясений с интенсивностью 6 баллов, — говорится в «Атласе». — В 10-балльной зоне — Чиркейская, Миатлинская, Чирютская гидроэлектростанции, в 9-балльной зоне — Билибинская АЭС, Саяно-Шушенская, Белореченская, Иркутская, Колымская и Среднекамская ГЭС. Из 69 действующих на территории России вулканов 29 расположены на Камчатке и 40 — на Курильских островах. Именно здесь, на Курило-Камчатской вулканической дуге, слабые извержения наблюдаются практически ежегодно, а катастрофические — раз в 50–60 лет».

Из космоса можно увидеть и предсказать зарождение многих стихийных бедствий.