Приборкання кільватерной струменя
Дедал розмірковує над тим сумним фактом, що коефіцієнт корисної дії будь-якого засобу пересування дорівнює нулю. Дійсно, на переміщення автомобіля, літака, корабля витрачається енергія, проте в пункті призначення енергія транспортного засобу ні на йоту не більше, ніж там, звідки ми почали шлях. Вся витрачається енергія перетворилася в шляху в марне тепло. Основна причина втрат енергії криється в опорі середовища, де рухається транспорт залишає за собою слід у вигляді повітряних або водяних вихорів. Дедалу прийшло в голову, що, створивши попереду траспортного засобу додаткові вихори, рівні по силі існуючим, але протилежно спрямовані, можна повністю заспокоїти середу. На жаль, розрахувати заздалегідь такі штучні обурення, які необхідно створити перед рухомим транспортним засобом, було б занадто важко. Доведеться встановити позаду транспортного засобу датчики, які реєструють залишкову турбулентність і керуючі дією генераторів вихорів, встановлених попереду. За допомогою відповідної самонавчальної системи можна було б домогтися такого положення, коли показники датчиків близькі до нуля. Таке завдання неважко вирішити, використовуючи зворотний зв'язок з тимчасовою затримкою (оскільки пройде якийсь час, перш ніж транспортний засіб наздожене і знищить виникають перед ним вихори).
Спочатку Дедал був приголомшений: подібний проект приводив до дивних результатів. З одного боку, антитурбулентних корабель (або будь-який інший транспортний засіб) збільшує споживання енергії на приведення в дію генераторів вихорів. З іншого боку, розсіювання енергії в середу відсутня, так як за кораблем не залишається ніяких обурень. Куди ж дівається енергія? Дедал прийшов до висновку, що генератори вихорів прискорюють судно: штучно створені хвилі і вихори, які гасять турбулентні потоки позаду судна, неминуче повинні повідомляти йому прискорення, спрямоване вперед. Більш того, відсутність кільватерной турбулентності означає, що такий спосіб пересування практично не вимагає енергетичних витрат: потужність, що витрачається на створення вихорів попереду судна, йде на його прискорення [5]. Відкриваються величезні резерви економії. Флот Дедала, який рухається винесеними вперед ластами і плавниками, буде легко ковзати по воді, залишаючи за собою рівну гладь. Спутний слід літака, кільватерна струмінь корабля, обурення повітря, вироблені автомобілем, будуть спеціально створюватися перед ними і тут же перетворюватися в корисну роботу. Навіть шум можна буде звернути на користь.
Цей вірш Л. Ф. Річардсона, в якому підбито підсумок його класичної роботи 1920 р атмосферним вихором, має розвіяти наше сумне оману, ніби все механічні втрати неминуче і незворотно звертаються в тепло. Перехід упорядкованого механічного руху в тепловій (молекулярний) хаос зазвичай відбувається поетапно, причому на кожному етапі масштаби упорядкованих підсистем стають все менше. Другий закон термодинаміки дозволяє, однак, отримувати корисну механічну роботу на будь-якому етапі, виключаючи останній, коли вся енергія переходить в безладне тепловий рух молекул. У цьому проекті я пропоную використовувати механічну енергію на декількох перших стадіях її розсіювання в в'язкому середовищі, а саме енергію великих хвиль і макроскопічних турбулентності. Уявіть, що ми відзняли з повітря на кіноплівку корабель, що йде по морю, а потім прокрутили фільм в зворотному напрямку. Ми побачимо, що носова хвиля і кільватерна струмінь рухаються до судна, а дійшовши до нього, повністю гасяться. Корабель як би рухається по неспокійному моря, використовуючи енергію хвиль для просування вперед. Якщо не брати до уваги процеси, що відбуваються на молекулярному рівні, то можна вважати, що будь-який механічний рух оборотно в часі, так що наш «фільм» зображує цілком реальна подія. Генератори вихорів, встановлені попереду антитурбулентних корабля, повинні створювати саме таку картину сходяться хвиль і вихорів, яку ми бачимо при зворотному русі плівки. Нам не вдасться повернути лише енергію, витрачену на в'язке тертя і тертя ковзання. Тому антитурбулентних корабель - в повній згоді з другим початком термодинаміки! - залишить за собою спокійну воду при трохи більш високій температурі.
Примітки:
Міркування Дедала цілком справедливі. Слід зазначити, що саме сувора оцінка втрат, пов'язаних з утворенням хвиль і вихорів, в значній мірі зумовила появу судів на підводних крилах. Пріоритет радянських вчених у створенні «безвихрових» судів беззаперечний. - Прим. ред.