Альманах "Эврика"-84 - А. Лельевр

Узел излучателя с полупроводниковым лазером чуть больше наперстка, способные расшифровать закодированную в микрочастице света информацию фотодетекторы, кварцевые световоды тоньше человеческого волоса — вся эта высокоточная техника выпускается сегодня на производственных участках, в экспериментальных лабораториях и становится привычной.

В настоящее время действуют волоконно-оптические линии первого «поколения». Монтируются системы второго «поколения», более совершенные, с повышенной пропускной способностью. Сотрудниками лаборатории перспективных исследований предложен ряд решений по созданию техники третьего «поколения», возможности которой пока еще в полной мере даже трудно представить. Вполне вероятно, что в будущем, набрав определенную комбинацию цифр на аппарате и не выходя из квартиры, абонент сможет по своему выбору посмотреть любую телепрограмму, прочитать хранящуюся в библиотеке книгу, заказать трансляцию спектакля в театре или спортивного матча. Во всех подобных случаях каналом связи между человеком и объектом информации способен стать световод.

Техническая и экономическая целесообразность развития оптических кабельных систем очевидна, хотя их сооружение на первых порах обходится недешево. Но перспективы здесь открываются хорошие. Начать с того, что материалы для километра обычного двухжильного телефонного провода, по которому могут одновременно общаться лишь тридцать абонентов, в десятки раз дороже сырья для изготовления волоконного световода той же длины.

Когда мы разговариваем по телефону, голос нашего собеседника, если он находится на значительном расстоянии, неоднократно усиливается специальными устройствами. Иначе на первых же 2–5 километрах кабеля электрический сигнал ослабляется и вместо речи слышится лишь неясный шум. На ряде линий связи усилители приходится устанавливать через каждые полтора километра. На волоконно-оптических они тоже нужны, но намного реже. Сейчас без регенерации луч света проходит до восьми километров. Исследования показывают: эти участки можно увеличить и до 50–80 километров.

Немаловажны и другие преимущества. «Стеклянные» провода можно укладывать в имеющихся каналах в значительно больших количествах. Никакие внешние помехи не влияют на качество передачи по волоконным световодам. Практически не подвержены они температурным воздействиям: выдерживают любую стужу, способны исправно служить и в раскаленном до 500 градусов состоянии. Пригодны для устройства протяженных магистральных линий на суше и в море, городских телефонных сетей, прокладки коммуникаций в поселках, на предприятиях, судах…

Прозрачные нити световодов, вполне возможно, со временем изменят наши представления о технике передачи информации и предоставят человеку самые разнообразные услуги — от видеотелефона в квартире до чтения свежего выпуска газеты, переданном; подписчику по стеклянному проводу

В повседневной практике, даже при сложнейших вычислениях, редко используются числа больше миллиарда.

Миллиард — реже его называют биллионом — это единица с девятью нулями. Употребляется и триллион — единица с двенадцатью нулями. Наименования еще больших чисел мало известны, да и ради экономии места они обозначаются и произносятся как степень числа 10. Например, десять в двадцать четвертой степени. Но у некоторых чисел-великанов названия есть: 105—квадриллион, 1018—квинтиллион, 1024—секстиллион, 1027—октиллион…

Американский математик Кастнер изобрел «самое большое число» и назвал его «гугол». Это единица со ста нулями! То есть, 10100. Хотя естественный ряд чисел и бесконечен, все же в известной мере гугол — это граница исчисляемого мира.

Дадим простор своему воображению и попытаемся проверить это утверждение. Вычислим площадь Земли в квадратных миллиметрах — можно надеяться, что получится головокружительная величина. Ничего подобного. Площадь земного шара равна 5x1020 квадратных миллиметров.

Если же подсчитаем объем Земли в кубических миллиметрах, то получим чуть большее число — 1030. Но и это слишком мало по сравнению с гуголом. Если предположить, что в одном кубическом миллиметре вместится десять песчинок, и подсчитать их количество в объеме Земли, то получится всего 1031. Иными словами, Земля слишком мала для какого бы то ни было вычисления в масштабах гугола.

Возьмем просторы космоса и попытаемся выразить расстояние между звездами в ангстремах — один ангстрем равен одной десятимиллионной части миллиметра. Обычно межзвездные расстояния измеряют в световых года — это расстояние, которое солнечный луч проходит за год, — приблизительно 9,5 триллиона километров. И если выразить световой год в ангстремах, то получим 1026 ангстрема. И расстояние до самых удаленных галактик не превышает 6х1027 ангстрем.

Предположим, что Вселенная имеет ограниченные размеры (что не доказано) и сопоставим этот самый крупный физический объект, известный людям, с ядром атома — одним из самых малых объектов, изученных физиками. Соотношение между ними составит 1040. Это также не гугол.

А теперь подсчитаем возраст Вселенной. Самое короткое время, которое мы используем в этом вычислении, составляет тот миг, который необходим световому лучу, чтобы пересечь диаметр атомного ядра. Получается, что возраст Вселенной в этих единицах составляет также 1040.

Пересчитаем все атомные частицы, существующие в известной нам Вселенной: протоны, электроны, нейтроны, а также нейтрино и фотоны. Даже в одной пылинке содержится несколько миллиардов элементарных частиц. А во Вселенной их 1088— то есть миллионная миллионной части гугола!

До сих пор мы пользовались только статистическими величинами: длиной, объемом, количеством частиц. Интересно затронуть и динамические величины, например энергию. Энергия, излучаемая всеми звездами во Вселенной, должна быть исключительно велика. Но даже выраженная в микроваттах, она не достигает 1040.

Гугол недостижим, даже если подсчитать, сколько энергии содержится во всем веществе Вселенной.

Часть VI. ЭНЕРГИЯ С ОРБИТЫ

Вице-президент Академии наук СССР, академик Е. Велихов рассказывает о перспективах термоядерной энергетики.

Ни для кого не секрет, что сегодня энергетическая проблема — одна из самых главных и в нашей стране, и во всем мире. Но в отличие от многих стран мы обладаем богатыми источниками топливных ресурсов. Например, на территории СССР сосредоточена почти половина мировых залежей угля. Кроме того, имеются солидные запасы газа, сланцев. Далеко не в полную силу мы используем нетрадиционные источники энергии — ветер, солнце, воду. Поэтому сейчас дело не столько в дефиците топлива, сколько в том, как создать более экономичные источники энергии. Ведь для того, чтобы перекачивать газ, предположим, из Западной Сибири в центральные районы страны, требуются большие капиталовложения в строительство газопровода, эксплуатационных сооружений и т. д.

Каковы преимущества термоядерного синтеза? Можно сказать, что он решает одну из главных проблем энергетики — проблему» транспортировки топлива. Ядерное топливо можно будет получать практически везде, где необходимо.

Всегда возникает вопрос — оправдано ли то, что мы занимаемся этой проблемой? Ведь технически процесс термоядерного синтеза сложен и дорог. Да, сейчас все эксперименты обходятся недешево, но игра, как говорится, стоит свеч. Простой пример: при ядерном слиянии одного килограмма изотопов водорода выделяется в 10 миллионов раз больше энергии, чем при сжигании одного килограмма угля. Овладев термоядерным синтезом, мы решим энергетическую проблему.

Для того чтобы началась термоядерная реакция, необходима температура в 100 миллионов градусов. Для сравнения — на поверхности Солнца температура «всего» 6 миллионов градусов. Время горения надо поддерживать в течение секунды. Мы сегодня уже знаем, как это сделать. В СССР созданы так называемые «токамаки» (тороидальные установки, где горючее разогревается в значительной степени электрическим полем и удерживается в камере мощным магнитным полем), которые являются прообразами будущих промышленных электростанций.

Советские специалисты считают, что будущие термоядерные электростанции должны быть сделаны с использованием сверхпроводящих обмоток. Это необходимо для того, чтобы не тратить колоссальную энергию на поддержание магнитного поля, стабилизирующего и удерживающего плазму.

Небольшой опыт работы со сверхпроводящими обмотками у нас уже есть. В частности, несколько лет назад начались эксперименты с «Токамаком-7», магнитная система которого выполнена с использованием сверхпроводящей обмотки.