Звездный витамин - Ник. Горькавый

Уравнение Кортевега – де Фриза стало одним из главных инструментов нелинейной науки, а солитоны оказались распространенными явлениями в природе. Что там далеко ходить – посмотрите в окно!

Дети дружно выглянули наружу. Дождь уже куда-то ушел, оставив вместо себя широкий мелкий ручей, бежавший по дороге к морю.

– Присмотритесь к ручью, текущему по асфальту. Видите водяные ступеньки, которые поперечными скобками спускаются по течению? Это солитоны особого типа.

– Вижу! Вижу! – закричала Галатея.

– Ниже по дороге ручей прижимается к обочине, становится полноводнее, и на нем появляются косые волны, которые тянутся от краев течения в его середину. Такой же феномен вы можете увидеть на своем животе, когда принимаете душ. Это тоже нелинейные волны.

– Их тоже вижу! Ручей перевит струями словно коса! – еще громче закричала Галатея.

Андрей, глядя на ручей широко раскрытыми глазами, сказал:

– Теперь я понял, почему Никки стала читать нам сказку про солитон именно сегодня, во время дождя!

Никки одобрительно улыбнулась и сказала:

– Сейчас все ученые уверены: природа, жизнь и общество нелинейны. Осознанию этого фундаментального факта помог шотландский инженер Рассел, догнавший на коне удивительную волну.

Баржа– плоскодонное грузовое судно, обычно без собственного двигателя. Его тянули или лошади, или корабли-буксиры, или люди (бурлаки).

Скотт Рассел(1808–1882) – шотландский инженер и кораблестроитель. В августе 1834 года открыл солитон.

Солитон– уединенная и устойчивая волна, которая может распространяться на большие расстояния.

Фут– мера длины. Один фут равен примерно тридцати сантиметрам.

Миля– мера длины. Одна миля равна одному километру и шестистам метрам.

Джордж Эйри(1801–1892) – английский математик и астроном. Директор Гринвичской обсерватории с 1836 по 1881 год.

Джордж Стокс(1819–1903) – английский математик и физик. Соавтор системы гидродинамических уравнений Навье – Стокса. Был президентом Королевского общества.

Анри Навье(1785–1836) – французский инженер и ученый. Вывел в 1822 году основные уравнения гидродинамики – уравнения Навье – Стокса.

Жозеф Буссинеск(1842–1929) – французский математик и физик, внесший заметный вклад в гидродинамику. В 1871 году вывел нелинейное уравнение для солитона.

Нелинейное уравнение– математическое уравнение, которое зависит от неизвестных нелинейно, например, y = = x – линейное уравнение, а y = x 2– нелинейное.

Лорд Рэлей(1842–1919) – английский физик, президент Королевского общества, один из открывателей газа аргона, получивший Нобелевскую премию (1904). Он доказал, что небо имеет голубой цвет благодаря эффекту рассеяния света на атмосферных флуктуациях(колебаниях плотности воздуха), который сейчас называют рассеянием Рэлея.

Дидерик Кортевег(1848–1941) – видный голландский математик, один из открывателей уравнения Кортевега – де Фриза. Профессор Амстердамского университета.

Густав де Фриз(1866–1934) – талантливый голландский математик, один из открывателей уравнения Кортевега – де Фриза. Защитив диссертацию в Амстердамском университете в 1894 году, проработал всю оставшуюся жизнь школьным учителем.

Сказка об упрямых слезах гевеи и упрямом Гудьере

Королева Никки снова приехала в гости к принцессе Дзинтаре. Они пили на дворцовой веранде чай, посматривая на детей, играющих в мяч.

Когда запыхавшаяся ребятня устроилась за столом – освежиться стаканчиком сока, Никки спросила:

– А вы знаете, что игру в мяч придумали американские индейцы, хотя резиновый мяч изобрели гораздо позже?

– Нет! – крикнула разгоряченная Галатея. – Расскажи!

– В Южной Америке растет особенное дерево гевея – его белый сок затвердевает в упругий материал. Индейцы звали этот материал «каучу» – «слезы млечного дерева» – и делали из него мячи и плащи. Этот удивительный «каучук» в Европу привез Колумб. Французы стали называть его резиной, а испанцы придумали пинать индейские мячи ногами, отчего возник футбол. Англичанин Макинтош стал изготавливать из прорезиненной ткани непромокаемые куртки «макинтоши», а в девятнадцатом веке многие американские и европейские дома даже обзавелись каучуковыми крышами, отчего расцвела резиновая промышленность.

Но случилось в Америке жаркое лето. И все резиновые заводы обанкротились, потому что на жаре каучуковые крыши растаяли и превратились в вонючий кисель.

– Вот так сюрприз! – воскликнула Галатея. – Крыши растаяли! А если дождь пойдет?!

Никки кивнула:

– Поэтому все люди отказались от этих нестойких резиновых крыш и галош: зачем нужны вещи, которые от солнца тают, а от холода трескаются?

И лишь один человек, который торговал прорезиненными тканями, – американец Чарльз Гудьер (известный также как Гудьир или Гудиер) – верил, что каучук можно сделать стойким и прочным материалом. Он не был профессиональным химиком и пытался решить проблему непрочного каучука методом проб и ошибок. Гудьер потратил на каучук много лет и все свои сбережения, залез в огромные долги и стал общим посмешищем. Соседи ядовито говорили: «Если вы увидите человека в резиновом пальто, резиновых ботинках, резиновом цилиндре и с резиновым кошельком, а в кошельке ни единого цента, то можете не сомневаться – это Гудьер».

Чего только не делал упрямый Гудьер с каучуком! Он смешивал его с песком, солью, кислотой, маслом, перцем – он даже варил каучук в супе! – но никак не мог придать ему прочность: каучук был упрям не меньше Гудьера.

Гудьера сажали в тюрьму за долги, но и там он продолжал эксперименты. Его семья голодала, он был должен всем друзьям массу денег, но он не сдавался. Он травился опасными химикатами, но продолжал свои исследования.

Как-то раз Гудьер купил для опытов новые пластины липкого каучука и пересыпал их серой, чтобы они не склеивались. И тут в дом зашла жена. Она увидела каучуковые пластины, на которые ушли последние семейные деньги, рассердилась и бросила каучук прямо в горящую печь. Гудьер постарался объяснить жене, что она неправа: нельзя тормозить научный прогресс. После чего он вытащил кочергой обуглившийся каучук из горящей печи и выбросил его в снег – остудить.

Из снега Гудьер вынул уже не липкий каучук, а прочную резину!

Так Гудьер переупрямил каучук и открыл знаменитый процесс вулканизации каучука.

– Никки, ты, наверное, шутишь? – сказала Галатея. – Неужели все так и было?

– Кто-то утверждает, что Гудьер просто попал под дождь, намочил каучук и решил просушить его на горячей плите. Гудьер его знает – кто прав. История лукава и полна легенд, но факт бесспорен: обычно Гудьер избегал нагревать каучук, потому что он легко плавился. Но однажды каучук, обваленный в сере, попал случайно на раскаленную плиту или в печь – и затвердел. Сера и высокая температура привели к появлению дополнительных химических связей между молекулами каучука. Сера оказалась отличным организатором и сумела выстроить молекулы каучука в красивую равномерную сетку, отчего каучук стал прочным, упругим и стойким к воздействию жары и холода.

Благодаря своему открытию Гудьер разбогател и расплатился с долгами, а соседи, которые громко смеялись над ним, так и замерли с открытыми ртами. В паре разинутых ртов птицы даже успели свить гнезда и высидеть птенцов.

Химик-изобретатель стал свидетелем того, как в разных странах возникло множество заводов, на которых работали десятки тысяч человек, производя сотни видов резиновых изделий.

Прочная резина Гудьера двинулась в победоносное шествие по миру. Чего только не делали из нее – обувь, ленты конвейера, изоляцию электрических проводов, игрушки и детские шары.

И тут появились первые автомобили. Они ездили на железных колесах и немилосердно трясли своих пассажиров. Эти первые авто гремели по булыжным мостовым так, что воробьи падали в обморок или спасались бегством. Первые автомобили в Англии так и звали – «истребители воробьев».

Собрались возмущенные воробьи на совещание. Большинство, громко чирикая, потребовали запретить эти кошмарные автомобили. Робкое меньшинство предложило срочно вывести шумоустойчивую породу воробьев.

Автомобилисты, потирая тыльные места организма, тоже собрались на совет.

– Что делать будем? Как нам спастись от этой невыносимой тряски? – спросил главный автомобилист своих собратьев по колесному племени. Те молчат и грустными глазами смотрят.