Эйнштейн и технология будущего



Эйнштейн баловень судьбы. Его теория относительности перевернула наше понимание пространства и времени. Но Нобелевскую премию он получил за работу по теории фотоэффекта. Может быть это и справедливо, ведь квантовая революция по своим последствиям покруче релятивистской. А та Нобелевская работа Эйнштейна вместе с более ранней работой Планка как раз и заложили основы квантовой теории. Хотя сам Эйнштейн так и не примирился с фундаментальной важностью квантовой механики и не принял ее, оставаясь верным классической картине мира, что "Бог не играет в кости".

Но была и третья "золотая" работа Эйнштейна 1905 года - по теории Броуновского движения. Выводы этой работы были подтверждены в последующих экспериментах Перрена, что окончательно установила реальность существования атомов - событие очень важное для науки начала двадцатого века. Тем не менее слава теории относительности вскоре затмила это достижение Эйнштейна, и оно менее известно широкий публике, которая и не подозревает какое технологическое чудо может вырасти из изучения Броуновского движения.

В 1959 году Фейнман в своей знаменитой лекции предсказал, что скоро человечество научится контролировать материю на атомарном и молекулярном уровне. Сегодня нанотехнология - магическое слово, которое определяет вектор развития технологии будущего. Уже сейчас производством нанопродукции занято более тысячи предприятий. Но для устройств сверхмалых размеров Броуновское движение непреложный факт и, кажется, непреодолимое препятствие: попробуйте управлять велосипедом во время урагана. Ведь молекулы бомбардируют миниатюрные объекты с умопомрачительной частотой. Как могут наноустройства функционировать успешно в таких условиях?

Но природа давно создала наномашины - любая живая клетка содержит их в большом количестве. И работают эти наномашины исключительно эффективно и надежно. Как же им удается противостоять Броуновскому движению? Секрет прост: они не воюют с Броуновским движением а используют его.

Представим миниатюрную ветряную мельницу молекулярных размеров. Молекулы беспорядочно бомбардируют лопасти пропеллера, и колесо поворачивается то в одну то в другую сторону, Но на другом конце оси имеется храповик с собачкой который позволяет колесу поворачиваться только в одну сторону. В результате получаем Броуновский мотор, который как бы выпрямляет Броуновское движение и вращается только в одну сторону.

Фейнман показал, что при тепловом равновесии такое устройство не будет работать, как этого требует второй закон термодинамики. Дело в том, что миниатюрная пружина, которая прижимает собачку, тоже дергается беспорядочно из-за тепловых флуктуаций и храповик не мож

«Счастье дается только знающим. Чем больше знает человек, тем резче, тем сильнее он видит поэзию земли там, где ее никогда не найдет человек, обладающий скудными знаниями»

Константин Паустовский

Научный подход на Google Play

Файлы

Самоучитель игры на мировой шахматной доске

Ошибки социализма

Принцип относительности

Конституция свободы