Знание-сила, 2003 № 02 (908) - [4]

Шрифт
Интервал

И еще одна немаловажная особенность этого ученого – он замечательный организатор науки. По его словам, от студента до академика он был связан с Томском, где с 1977 по 1986 год возглавлял созданный им Институт сильноточной электроники. Недаром он является почетным гражданином Томской области. В 1987 году по инициативе Г.А. Месяца было основано Уральское отделение АН СССР, которое он и возглавил. В этом же году его избирают вице- президентом АН СССР. Под его руководством созданы новые научные центры и институты в Сыктывкаре, Перми, Ижевске, Челябинске, Оренбурге, Архангельске, Уфе и Екатеринбурге.

Так уж сейчас совпали даты, что вполне можно отмечать юбилей Демидовских премий, причем двойной, поскольку имена нынешних лауреатов впервые были названы в конце 2002 года, спустя 170 лет с зарождения Демидовских премий, а вручали премии уже в 2003 году, через десять лет после их возобновления. С юбилеем вас!


В Фокусе открытия

Ал Бухбиндер

Бесклапанный насос

Это явление известно давно. Берется жесткая, но все еще сгибаемая трубка, концы ее соединяются коротким куском более гибкой трубки, образующей петлю, которая заполняется жидкостью. Затем ритмично сжимают и расслабляют гибкую секцию, наблюдая за движением жидкости. Казалось бы, она должна «отпрянуть» в стороны от пережатого участка, а затем вернуться обратно. Но нет, странным образом жидкость начинает двигаться в одном направлении по всему кольцу.

До сих пор никто не понимает, как такое примитивное устройство действует без всяких клапанов. Решить эту загадку попыталась математик из Нью-Йорка Юнок Янг. Еще в бытность студенткой она построила компьютерную модель этого «бесоапанного насоса». Программа имитировала детали тех сложных взаимодействий, которые возникают между жидкостью и стенками трубки, когда ее гибкий сегмент ритмически сжимается и освобождается. Результаты прогонки программы подтвердили ожидания: «жидкость» двигалась в одном направлении, как велогонщик по треку.

Янг меняла на своей модели частоту сжатия трубки. Вначале, как и ожидалось, увеличение частоты сжатий приводило к ускорению движения жидкости. Но затем выявилось нечто удивительное. При дальнейшем росте частоты поток стал замедляться. В конце концов, при скорости порядка трех сжатий в секунду он остановился, а затем начал двигаться в обратном направлении. При более высоких частотах скорость потока снова увеличилась, затем опять упала и при пяти сжатиях в секунду вновь поменяла направление. Так продолжалось и при дальнейшем увеличении частоты сжатия. Это было открытие. За четыреста лет применения бесклапанных насосов никто никогда не сообщал о таком явлении. Следовало проверить его на опыте – только прямой эксперимент мог бы показать, происходит ли то же самое в реальной трубке.

К счастью, Математический институт имени Куранта при Нью- Йоркском университете, где работала Янг, – одно из немногих математических исследовательских учреждений, где есть своя экспериментальная лаборатория. В ней был немедленно собран бесклапанный насос и… эксперимент показал ту же картину: по мере увеличения частоты сжатия резиновой секции насоса жидкость в нем то и дело меняла направление своего кольцевого движения.

Сегодня, перейдя на работу в Национальную лабораторию в Теннесси, Янг продолжает разгадывать тайну удивительного насоса. Как показывает компьютерная модель, каждое сдавливание гибкого сегмента посылает вдоль трубки волну сжатия. Это, полагает Янг, может двигать жидкость по круту подобно тому, как ритмические перистальтические движения мускулов продвигают пищу вдоль кишечника. Но это не объясняет, почему при увеличении частоты сжатий движение жидкости замедляется и затем меняет направление на обратное.

Вскрытие этого механизма стоит того тяжелого труда, который собираются вложить исследователи, поскольку может помочь в решении важных реальных проблем. Так, например, некоторые моллюски – птероподы – используют для плавания метод, напоминающий работу бесклапанного насоса. Биологи до смерти хотели бы знать, как они это делают. Намечается также перспектива применения этих насосов для изучения циркуляции в человеческом организме. Дело в том, что на третьей – четвертой неделе беременности у человеческого зародыша уже происходит циркуляция жидкости, хотя его бьющееся сердце еще не имеет клапанов. «Бесклапанный насос» должен быть как-то замешан и в этом.

Но наиболее заманчивые перспективы его применения относятся к массированию грудной клетки, которое часто составляет единственную надежду на спасение человека, пораженного тяжелым сердечным инфарктом или электрическим шоком. Хотя такое массирование применяется для спасения жизней уже в течение 40 лет, врачи все еще не совсем понимают, в чем состоит его действие. Возможно, при этом сердце играет роль пассивного проводника крови, подобного жесткой секции бесклапанного насоса.

Этот последний вывод делает открытие Янг жизненно важным. При неверно выбранной частоте массированная кровь может совсем остановиться или даже потечь в неправильном направлении – с опасными последствиями для человека. В настоящее время Янг изучает этот процесс на компьютерной модели сердечной деятельности. Если она преуспеет, результатом будут рекомендации по на и лучшему выполнению сердечно- легочной реанимации. И тогда ее странное открытие сможет помочь спасению человеческой жизни.


Еще от автора Журнал «Знание-сила»
Знание-сила, 2000 № 08 (878)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 2000 № 02 (872)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 2001 № 03 (885)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.


Знание-сила, 1999 № 01 (859)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 2000 № 04 (874)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Знание-сила, 1999 № 02-03 (860,861)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал для молодежи.


Рекомендуем почитать
Страх физики. Сферический конь в вакууме

Легендарная книга Лоуренса Краусса переведена на 12 языков мира и написана для людей, мало или совсем не знакомых с физикой, чтобы они смогли победить свой страх перед этой наукой. «Страх физики» — живой, непосредственный, непочтительный и увлекательный рассказ обо всем, от кипения воды до основ существования Вселенной. Книга наполнена забавными историями и наглядными примерами, позволяющими разобраться в самых сложных хитросплетениях современных научных теорий.


Одиноки ли мы во Вселенной? Ведущие ученые мира о поисках инопланетной жизни

Если наша планета не уникальна, то вероятность повсеместного существования разумной жизни огромна. Более того, за всю историю человечества у инопланетян было достаточно времени, чтобы дать о себе знать. Так где же они? Какие они? И если мы найдем их, то чем это обернется? Ответы на эти вопросы ищут ученые самых разных профессий – астрономы, физики, космологи, биологи, антропологи, исследуя все аспекты проблемы. Это и поиск планет и спутников, на которых вероятна жизнь, и возможное устройство чужого сознания, и истории с похищениями инопланетянами, и изображение «чужих» в научной фантастике и кино.


Золотая Орда. Монголы на Руси. 1223–1502

Книга немецкого историка, востоковеда, тюрколога, специалиста по истории монголов Бертольда Шпулера посвящена истории и культуре Золотой Орды. Опираясь на широкий круг источников и литературы, автор исследует широкий спектр вопросов: помимо политической истории он рассматривает религиозные отношения, государственный строй, право, военное дело, экономику, искусство, питание и одежду.


Великая разруха Московского государства, 1598–1612 гг.

В русской истории 14 лет, прошедших с 1598 по 1612 год, называют «разрухою» или «Смутным временем». «Смятения» Русской земли, или «Московская трагедия», как писали о ней иностранцы, началась с прекращением династии Рюриковичей, т. е. после кончины Царя Фёдора Ивановича, и кончилась, когда земские чины, собравшиеся в Москве в начале 1613 г., избрали на престол в Цари Михаила Фёдоровича, родоначальника новой династии Дома Романовых.


Камень, ножницы, теорема. Фон Нейман. Теория игр.

Джон фон Нейман был одним из самых выдающихся математиков нашего времени. Он создал архитектуру современных компьютеров и теорию игр — область математической науки, спектр применения которой варьируется от политики до экономики и биологии, а также провел аксиоматизацию квантовой механики. Многие современники считали его самым блестящим ученым XX века.


Получение энергии. Лиза Мейтнер. Расщепление ядра

Женщина, еврейка и ученый — непростая комбинация для бурного XX века. Австрийка по происхождению, Лиза Мейтнер всю жизнь встречала снисходительность и даже презрение со стороны коллег-мужчин и страдала от преследований нацистов. Ее сотрудничество с немецким химиком Отто Ганом продолжалось более трех десятилетий и увенчалось открытием нового элемента — протактиния — и доказательством возможности расщепления ядра. Однако, несмотря на этот вклад, Мейтнер было отказано в Нобелевской премии. Она всегда отстаивала необходимость мирного использования ядерной энергии, в изучении которой сыграла столь заметную роль.