Добрими намірами
Інвестиції в знання завжди
дають найбільший прибуток.
Бенджамін Франклін
Про повітря і дихання
Як ви гадаєте, скільки годин на добу сучасна людина користується мобільним телефоном, проводить час за планшетом або комп'ютером, слухає в навушниках музику, дивиться телевізор? Скільки часу витрачає на транспорт за кермом або як пасажир?
Згідно з дослідженнями останніх років, тільки мобільний телефон відволікає дорослу людину в середньому на 3−5 годин на добу. Якщо додати час, витрачений на інші пристрої, матимемо досить вражаючу і, ймовірно, більшу частину нашого активного життя.
А є ще інші численні пристосування, без яких наше життя немислиме: холодильник, пральна машина, кондиціонер, праска, фен, порохотяг, мікрохвильова піч, ліфт, ескалатор. Навіть упевненість у надійності вхідного замка робить життя безпечнішим і комфортнішим.
Як ви вважаєте, завдяки якій галузі знань усе це, включно з освітленням, подачею води і газу в наші квартири, створено і працює? Завдяки якій дисципліні, знайомій вам зі школи, можливе будівництво квартир у висотних будинках, мостів через річки, виробничих потужностей?
Звичайно, фізики. Насамперед завдяки їй!
Ми живемо і над цим не замислюємося. А вартувало б, адже настає час змін. І хочеться, щоб на краще.
За впливом на наше життя з фізикою можуть зрівнятися хіба що всі інші галузі знань разом. Такий наш світ XXI століття. Така людська цивілізація. Ми не помічаємо, бо звикли до цього. Так не помічають повітря, бо воно завжди є.
Але, здається, повітря нашій країні збираються остаточно перекрити. Свої ж. Хочеться вірити, що це просто непорозуміння.
Навіщо американцям Місяць?
Ви знаєте, чому американці висадилися на Місяць? Що стало причиною місячної програми і подальших витрат, які у п'ять з половиною разів перевищили витрати на Манхеттенський проект зі створення атомної бомби і в десятки разів − на будівництво Панамського каналу? Наукові та технічні досягнення Радянського Союзу! Перша атомна електростанція, перший супутник, перша людина в космосі.
12 квітня 1961 року Юрій Гагарін вперше в історії людства облетів Землю, а вже 20 квітня президент США Джон Кеннеді пише меморандум віце-президенту Ліндону Джонсону, визначаючи головну мету США на найближчі роки: «У тебе є шанс побити Ради, відправивши лабораторію в космос, або на ракеті облетіти Місяць, або приземлитися на нього, або відправити на Місяць людину і повернути назад. Чи є якась інша космічна програма, що обіцяє істотні результати, в яких ми могли б перемогти?..»
25 травня Джон Кеннеді виступає перед Конгресом зі знаменитою програмною промовою. Мета − якомога швидше повернути американцям віру в науково-технічний потенціал США і переваги вільного суспільства перед тоталітарним устроєм. «Зрештою, якщо ми хочемо виграти битву, яка зараз йде у цілому світі між свободою і тиранією, драматичні досягнення у космосі… повинні дати нам зрозуміти ступінь впливу того, що сталося, на розум людей усюди, де вони визначаються, який шлях вибрати… Я вважаю, що ми володіємо всіма необхідними ресурсами і талантами. Але річ у тім, що ми ніколи не приймали національних рішень або не збирали національні ресурси, потрібні для такого лідерства».
Секрет успіху
Природно постає запитання: «Як впродовж багатьох років СРСР вдавалося утримувати першість у галузі передових технологій?» Відповідь проста. У ті роки в Радянському Союзі фізика була предметом номер один! Науково-популярні лекції, журнали, радіо- і телепередачі, палаци творчості і гуртки юних техніків… Як тепер кажуть, була потужна соціальна реклама і фінансова підтримка. Кабінети фізики забезпечували високоякісним обладнанням, а науково-дослідні і проектні інститути − провідними світовими науковими журналами.
Проводилося безліч семінарів та конференцій з вільними дискусіями. Тут можна і природно було говорити правду. На відміну від того, що відбувалося навколо.
Конкурси на фізфаки становили 10−20 осіб на місце. Навчання було безкоштовне, але подавати заяву дозволялося тільки в одне місце, а не в дев'ять як цього року, і той, хто не проходив жорсткий конкурс, втрачав рік. Зате найкращі, які складали численні елітні групи, виходили через п'ять років навчання справжніми молодими фахівцями, які бажають і можуть працювати, професійно зростати, творити і пропонувати нове.
Результат вражав! Зокрема, у вигляді величезних дивідендів країні в політичному й економічному плані і домінування в масштабах планети.
Трохи лірики
Після публікації у 1959 році вірша Бориса Слуцького в суспільстві навіть виникла емоційна дискусія про фізиків і ліриків.
Что-то физики в почёте.
Что-то лирики в загоне.
Дело не в сухом расчёте,
Дело в мировом законе.
…
Так что даже не обидно,
А скорее интересно
Наблюдать, как, словно пена,
Опадают наши рифмы
И величие степенно
Отступает в логарифмы.
Дискусія про фізиків і ліриків породила авторську пісню, а люди природничо-наукових спеціальностей збиралися біля багаття або в когось на квартирі, можливо, для того, щоб довести або спростувати щось самому собі, співали власні пісні, читали вірші і спілкувалися.
Серед відомих авторів і виконавців − доктор фізико-математичних наук Валерій Міляєв, кандидати фізико-математичних наук Сергій і Тетяна Нікітіни, геофізик, доктор геолого-мінералогічних наук Олександр Городницький, який в 90-х, коли вже були не потрібні ні фізики, ні лірики, написав:
Вот и физики тоже сегодня уже не в чести,
Прозябают в тоске, позабыв о деньгах и почёте.
Их одна эмиграция может сегодня спасти,
Кто остался в Москве, вы по пальцам их всех перечтёте.
Нету нынче в соседстве и лириков, как ни зови.
Не судите их строго, они виноваты едва ли.
Раньше не было секса − теперь не хватает любви,
Прежде не было Бога − теперь не хватает морали.
Інша сторона медалі
Більшість науково-технічних досягнень країн пострадянського простору родом із тих часів, коли фізика була «у пошані».
Міжконтинентальні балістичні ракети, здатні доставляти ядерні боєголовки в будь-яку точку земної кулі, − це те, чим сьогодні напружують світ Росія і Північна Корея. У Росії на бойовому чергуванні досі найбільш потужними і небезпечними є ракетні комплекси Р-36М, розроблені в КБ «Південне» (Дніпро). Навіть із сучасними технологіями їх дуже складно перехопити і знищити. Систему управління створили в НВО «Електроприлад» (Харків). Другий російський ракетний комплекс «Тополь» і його модифікацію «Ярс» також створили за радянських часів, але вже в Московському інституті теплотехніки. Генеральний конструктор − О. Д. Надірадзе − грузин із сім'ї вчителів невеликого старовинного містечка Горі.
Так, це інша сторона застосування фізики. У політиків свої мотиви та амбіції. Але ж і світ навколо − аж ніяк не галявина з квітами і метеликами, і той, хто не бажає годувати свою армію, годуватиме чужу.
Без знання фізики не було б і нашої військової техніки, зокрема на сході України, яка допомагає стримувати апетити сусіда. Не було б її модернізації і модифікацій − того, чим Україна сьогодні пишається і торгує.
Світового рівня авіадвигуни розробляє і виготовляє концерн «Мотор Січ» у Запоріжжі, а великі газотурбінні двигуни − науково-виробничий комплекс «Зоря»-„Машпроект" у Миколаєві. Російська Федерація досі не вирішила проблеми з виробництвом вертольотів і крилатих ракет через обмежене постачання українських авіадвигунів, а через відсутність миколаївських турбін терміни спуску на воду серії фрегатів проектів 22350 і 11356Р/М перенесені на п'ять років. Зараз вдосконалені миколаївські газотурбінні двигуни поставляють для військово-морських сил Індії. Авіадвигуни "Мотор Січ" так само затребувані в багатьох країнах. Наприклад, компактні МС400 використовують в крилатих ракетах Китай і Пакистан.
Один з найкращих у світі танків "Оплот" і один з найкращих бронетранспортерів БТР-4 розробило Харківське конструкторське бюро машинобудування. На Харківському заводі ім. Малишева не вистачає виробничих потужностей, щоб укладати нові вигідні контракти щодо цих машин із зарубіжними партнерами. Нова розробка Харківського КБ − реактивна система залпового вогню "Верба" − значно перевершує "Град" за ключовими параметрами. Вона змонтована на шасі українського КрАЗу, а не російського "Уралу", що дає переваги як у швидкості, так і в прохідності. До речі, за останні три роки Кременчуцький автозавод, автомобілі якого експлуатують більш ніж в 70-ти країнах світу, спільно з канадською компанією Streit Group розробив і випустив три нових бронемобілі: "Шрек", "Фіона" і "Ураган". У лютому 2017 року на найбільшій виставці озброєння і військової техніки IDEX 2017 в Абу-Дабі, у якій взяли участь 1235 компаній з усього світу, український безпілотний мінібронетранспортер "Фантом" посів друге (!) місце в топ-5 авторитетного видання Defence Blog.
Уроки історії
Хтось скаже, що краще б усієї цієї зброї, створеної фізиками, хіміками, інженерами, взагалі не було! Що ж, до того в Україні і йдеться, незважаючи на всі її досягнення і мільярд доларів щорічного прибутку. Крок за кроком робиться все, щоб у майбутньому нікому було цю зброю вдосконалювати, розвивати і навіть обслуговувати. Зате в інших країнах вона розвиватиметься і вдосконалюватиметься. І що далі? Ви чули про операцію "Арцав", коли з 9 по 11 червня 1982 року Ізраїль знищив найщільнішу в світі систему протиповітряної оборони, що складалася з п'яти бригад сирійських ППО і ще трьох зенітно-артилерійських полків? Сирійці були озброєні сучасними радянськими зенітно-ракетними комплексами "Квадрат", "Волга" і "Печора", керували всім радянські військові радники. За три дні повітряних боїв ізраїльська авіація знищила 80 винищувачів МіГ-21, МіГ-23, СУ-22, не втративши жодної машини. Приблизно стільки винищувачів сьогодні у військово-повітряних сил України. У Росії вдесятеро більше.
"Якраз над нашими головами розгорнувся бій сотень винищувачів... Ізраїльські винищувачі підстрелювала сирійські літаки один за одним, як мух... Це було схоже на автогонку між новою Феррарі і старою Тойотою: яким би вправним водієм ти не був, не маєш жодного шансу на перемогу", − відтворює дитячі враження Абу Джихад, голова Європейської арабської ліги, людина, яку важко запідозрити у прихильності до ізраїльтян.
Що ж сталося? Причина була в технологіях. Трохи новіших і досконаліших. Ізраїльські літаки мали ракети "повітря-повітря", які вражали на більшій відстані і під великими кутами. Попередньо Ізраїль використав безпілотники, високоточну зброю з лазерним наведенням і новітні засоби радіоелектронної боротьби, щоб знищити наземні системи сирійських ППО. В СРСР вже пройшов бум на фізиків. Мовляв, і так все добре, впораємося. Ішов період застою з високими цінами на нафту, впевненістю в завтрашньому дні, бракованою продукцією, дефіцитом якості, блатом і байдужістю.
Те, що сталося, шокувало радянське керівництво! Потрібно було щось змінювати. Уже наступного року новий Генеральний секретар ЦК КПРС Ю. В. Андропов дає розпорядження розробляти економічні реформи. В аналітичній статті, опублікованій в 2005 році в російському журналі "Знамя", Олександр Храмчихін пише: "Досі мало хто в нашій країні знає, що одна з головних причин перебудови − розгром, який ізраїльська авіація завдала сирійській системі ППО в ліванській долині Бекаа 9−10 червня 1982 року. Система, звичайно, була радянською на сто відсотків, причому найновішою на той час".
Бути в топі
Як ви гадаєте, легко конкурувати з провідними світовими компаніями і постійно бути в топі? Що для цього потрібно? Не зупинятися на досягнутому! А для цього що треба? Кошти і бажання, звичайно. Але найголовніше − мізки! Скільки разів раптова креативна ідея давала більше, ніж мільйони доларів! Чим нас підкуповують такі бренди, як Apple і Samsung? Якістю і технічними можливостями. Саме технічні новинки викликають найбільше обговорень після виходу чергових флагманів. Хто придумав ці нововведення, розробив ноу-хау, втілив у "залізі"? Звичайно, люди. Здебільшого, ті, хто отримав високоякісну освіту в галузі фізики та інженерії. Креативні, професійні, амбіційні.
Можна і не бути абсолютно першим, але твердо займати свою нішу в певному секторі високотехнологічного бізнесу. Адже майбутнє за ним, а не за видобутком вугілля і литтям чавуну.
Найбільший вантажопідйомний літак у світі Ан-225 "Мрія", обладнаний шістьма двигунами "Мотор Січ", спроектували і побудували в Києві в АНТК ім. Антонова за рекордні 3,5 роки. Уже 29 років "Мрія" зберігає за собою світову монополію на перевезення надважких великогабаритних вантажів, встановивши 240 світових рекордів. Серед останніх розробок державного підприємства "Антонов" − представлені на міжнародних виставках АН-158, Ан-178 та Ан-132Д (у співпраці із Саудівською Аравією). До речі, першим літаком КБ Антонова був АН-2, який в народі назвали кукурудзником. Його успішно експлуатують вже 70 років, понад 30 років випускали в Польщі (12 000 літаків) і досі, але під іншою назвою, випускають у Китаї.
Конструкторське бюро "Південне" (КБП) і Південний машинобудівний завод (ПМЗ) (Дніпро). Підприємства, що роблять нашу країну космічною державою. Основна ракета-носій "Зеніт-3SL" − екологічно чиста, недорога, надійна. Запуски можна здійснювати як зі звичайного космодрому (Байконур, Казахстан), так і з платформи Морський Старт в Тихому океані. Ілон Маск, засновник, генеральний директор і головний інженер провідної космічної компанії SpaceX, яка здійснює сьогодні найдешевші запуски в світі, на бліц-запитання журналістки CNN про улюблену ракету відповів: "Зеніт. Напевно, друга (після моєї) найкраща ракета".
В Україні ще багато підприємств і наукових шкіл світового рівня. Не буду далі перераховувати, мета статті інша. Але правда в тому, що їх перелік з кожним роком невблаганно скорочується.
Проміжні висновки
Подобається нам це чи ні, а без значного відсотка людей з фізичною освітою неможливе навіть звичайне функціонування інфраструктури будь-якого міста. Пронизане дротами, які подають нам електрику, водогонами, що подають воду, газовими трубами, каналізаційною системою, − місто потребує безперервного нагляду, обслуговування, ремонту численних систем. Нервові синапси Інтернету, точки доступу WiFi, пересічні зони покриття мобільних операторів − усе, що стосується нас, навіть вогні світлофорів, що регулюють рух, живе завдяки фізичним пристроям. Ми ж не хочемо, щоб через підвищений тиск в газовій системі вибухали будинки, як у Дніпрі в 2007, або через розморожування труб опалювальної системи ми мерзли взимку.
І всім зрозуміло, що все це працює відповідно до законів фізики і створено на основі їх розуміння. І нескладно згадати або здогадатися, чому батареї встановлюють знизу, а кондиціонери зверху. Відкрийте капот автомобіля. Ви побачите частини складної механічної, гідравлічної, термодинамічної та електричної систем. Усе це родом з розділів шкільної фізики. Відкрийте панель мобільного телефону або телевізора. Ви хоч щось розумієте? Але ж Ви цим користуєтеся! Це теж фізика. Ми так звикли користуватися, не розуміючи, що, здається, вже не усвідомлюємо, навіщо потрібні люди, які це розуміють. Принаймні таке враження справляє креатура Міністерства освіти і науки (МОН). Але про це трохи згодом.
Можуть заперечити, що для обслуговування інфраструктури не потрібні люди з вищою освітою. Зазвичай, так говорять ті, хто за своєю природою вважає себе гуманітаріями або знайомий з міською інфраструктурою через несправний водопровідний кран та газову плиту. Припустимо, що так. Але хоча б професійно-технічна освіта потрібна? А як її здобути, якщо не знаєш, не розумієш і боїшся фізики? Які фахівці гарантуватимуть безпеку вашого комфортного життя? Та де їх взагалі взяти? Щоб обслуговувати, ремонтувати і виробляти те, чого ми майже не помічаємо? Купимо? За які гроші? Щоб купувати, треба спочатку заробити. Щось робити самому. Будь-яке виробництво – це цехи, обладнання, і ще багато чого, неможливого без фізики. Тоді залишається торгувати. Вже напіввипатраними надрами, сільгосппродукцією, землею, людьми. Невже це ідеал, якого хтось із нас прагне? Безлюдна бідна країна, чийсь сировинний та агропридаток. Замість передової, потужної і технічно розвиненої, де пишаються не тільки прикрашеним минулим, а й сучасним і майбутнім!
У наш час, щоб домогтися такого, потрібна фізика. Це дасть і гроші за високі технології, і безпеку, і врятує життя людей як у випадку стихійного лиха, так і конфлікту, на який мало хто із сусідів тепер наважиться.
Небезпечні технології
Страшний, жахливий приклад використання технологічної переваги − це бомбардування Хіросіми і Нагасакі, що змусило імператора Японії капітулювати. За стриманими оцінками розвідки США, заплановані втрати під час проведення наземної операції в Японії перевищували мільйон американських солдатів. Уся Японія об'єдналася, щоб "пожертвувати своїми життями в боротьбі з ворогом". 28 мільйонів добровольців, десятки тисяч камікадзе, укріплені райони і складні оборонні системи. Після капітуляції, незважаючи на волю імператора, добровільно пішли з життя, не витримавши ганьби, приблизно 200 000 японців.
Німеччина розпочала роботу над ядерною зброєю раніше США. Керував німецьким проектом лауреат Нобелівської премії з фізики Вернер Гейзенберг, який не відчував жодної симпатії до фашистів. Можливо, ми з Вами живемо завдяки тому, що він навмисно скерував роботи в тупиковому затратному напрямку. Важко уявити, щоб видатний учений такого рівня не побачив найпростішого і якнайшвидшого шляху до створення ядерної зброї. Він навіть ризикнув піти далі і в 1941 році, відвідавши Данію, у розмові з Нільсом Бором видав інформацію про здійснені роботи. Але зробив це так, щоб здавалося, ніби намагається залучити Бора до співпраці. Гейзенберг, який добре знав Бора, точно передбачив його негативну реакцію і наслідки. В результаті цієї бесіди інформація потрапила до союзників.
Водночас ядерну зброю можна використовувати і в мирних цілях. Наприклад, на території України здійснили два підземні ядерні вибухи в мирних цілях. "Факел" у 1972 році в Харківській області з метою перекрити неконтрольований газовий фонтан з родовища, і "Кліваж" в 1979 році в Донецькій області з метою знизити напругу в гірському масиві і гарантувати безпечний видобуток вугілля.
Якщо Ви подивитеся на поверхню Місяця, то побачите величезні кратери. На Землі через ерозію і рослинність їх видно гірше, але вони теж є. Зіткнення навіть з відносно невеликим астероїдом еквівалентно вибуху сотень і тисяч атомних бомб. Вважається, що 65 млн років тому падіння астероїда Чиксулуб діаметром 10−15 км спричинило загибель динозаврів. Разом із ними загинуло до 20 % родин морських і сухопутних тварин, багато молюсків і дрібних водоростей. У районі півострова Ютакан на місці падіння залишився кратер діаметром 180 км. Спочатку його глибина сягала 20 км, що майже вдвічі перевищує Маріанську западину. Останні моделювання показують, що внаслідок пожеж і вулканів, які активізувалися, викиди в атмосферу сажі, пилу і сульфатних аерозолів надовго затемнили поверхню Землі. Відтак зменшився фотосинтез кисню і щонайменше на 26 °С знизилася температура на термін від 3 до 16 років з поверненням до відносної норми через три-чотири десятиліття.
Сьогодні астероїдна безпека − важливе завдання, яке людство, мабуть, вже в змозі розв'язати завдяки сучасному рівню фізичних технологій. Пріоритетним вважається проект відправлення до астероїда космічного апарата, який здійснить один або два послідовних ядерних вибухи поблизу поверхні з метою зміни траєкторії астероїда. Зробити це бажано за кілька років до моменту передбачуваної катастрофи, для чого потрібне своєчасне виявлення і постійний моніторинг космічного простору. Такий моніторинг, хоч і не в повній мірі, але вже здійснюється в основному завдяки фінансуванню NASA, а у всіх великих обсерваторіях світу працюють групи астероїдної безпеки.
Зрештою, не забуватимемо про складну і небезпечну ядерну енергетику, яка забезпечує до 60 % потреб України в електроенергії. Зрозуміло, що для того, щоб обслуговувати атомні станції і не повторити Чорнобильську трагедію, потрібні високопрофесійні фахівці з ґрунтовною фізико-технічною освітою.
Фізичне здоров'я
Важливим застосуванням радіації є лікування онкологічних захворювань і діагностика організму. Під час діагностики в організм вводять невелику кількість радіоактивних ізотопів, і за випромінюванням визначають їхнє поширення і стан органів людини. При цьому, звичайно, використовують складну техніку і знання з різних розділів фізики та медицини.
ЦЕРН, Європейська організація з ядерних досліджень, всесвітньо відома Великим адронним колайдером (найскладнішим пристроєм, який коли-небудь створювали люди), активно співпрацює з провідними світовими центрами в галузі онкології і радіомедицини.
Здоров'я − найважливіша складова людського щастя. Не дарма ми майже завжди, вітаючи, бажаємо здоров'я. Рання діагностика і ефективна терапія сьогодні пов'язані зі створенням дедалі досконаліших і складніших пристроїв. Навіть звичні процедури, як-от флюорографія, кардіографія, УЗД, базуються на різних фізичних принципах. Це використання рентгенівських променів, реєстрація електричних потенціалів, аналіз поширення ультразвуку. Сучасна ендоскопія використовує явище повного внутрішнього відбиття, а фотополімерна пломба твердне під дією випромінювання спеціальної лампи з чітко обмеженим синім діапазоном. Ультрафіолетові лампи використовують в бактерицидних цілях, інфрачервоне випромінювання − в ІЧ-процедурах, під час операцій дедалі частіше застосовують лазерні скальпелі. Складні механічні протези допомагають постраждалим. Інтеграція фізики і медицини дуже ефективна й успішна.
Немислима без фізики і сучасна біологія. Найскладніші високоточні інструменти використовують сьогодні в більшості досліджень. Вони допомогли розшифрувати геном людини, а 2 серпня 2017 року в найпрестижнішому науковому журналі Nature з'явилася стаття про значний поступ у галузі лікування спадкових захворювань.
Група американських, південнокорейських і китайських вчених успішно виправила у ембріона людини ген, пов'язаний з невиліковною хворобою серця. "Використовуючи цей підхід, ми зможемо вилікувати багато сімей від цієї хвороби, і зрештою − очистити від цієї мутації все людство".
Продовження: https://site.ua/oleg.orlyansky/9832-dobrimi-namira...
