шой интерес представляют и другие представители органической природы) занимается биология. Новая стыковая наука, содержание которой состоит в изучении человека и других живых существ для переноса принщиюв устройства живых органов в технические устройства, получила название бионики.

Главнейшую роль в моделировании живых органов играет радиоэлектроника. Поэтому именно радиоэлектроника совместно с биологией являются учредителями бионики и само название бионика образовано из начала слова биология и конца слова электроника . Но бионику не следует считать равнозначной биологической электронике. Биологической электроникой называют другую стыковую отрасль науки, изучающую применение радиоэлектронной аппаратуры для познания биологических процессов и воздействия на них.

Бионика как наука еще совсем молода, но она развернулась сразу широким фронтом и сулит буквально сказочные перспективы. Оказывается, мы совсем плохо знаем себя и весь животный мир. Природа малыми средствами, очень просто и чрезвычайно экономично решила такие задачи, которые для нас недоступны или же мы можем решить их при помощи нашей техники, которой мы так гордимся, гораздо хуже - путем больших, сложных, ненадежных, неэкономичных установок. Бионика за немного лет своего существования открыла перед нами целый новый мир интереснейших устройств и возможностей, которыми оснащено и располагает царство живых существ. Техника часто, слишком часто оказывается посрамленной. Нам трудно далось устройство гироскопа, и мы думали, что он может быть осуществлен лишь одним способом - при помощи вращающегося механизма. А, оказывается, бабочка очень просто достигает того же при помощи двух небольших крылышек. А обыкновенный речной рак располагает невероятным по своему эффекту устройством : его орган равновесия исключительно чувствителен к перемещениям в любом направлении и вдобавок еще и к вибрации. Неясно только одно - как он устроен. Но, конечно, эта неясность будет устранена, и тогда техника выдаст новый прибор, который крайне необходим. Ведь идя ио этому же пути, у нас в Московском университете в результате исследования медузы сумели изготовить замечательный прибор для предсказания штормов (стр. 85).

Г

Бионика уже имеет в своем активе много побед. Изучение глаза лягушки дало возможность построить электронный глаз , который следит только за движущимися предметами и не замечает неподвижных. А японцы обратили внимание на то, как хорошо плавает кит, хотя формы его совсем не похожи на наши ножевидные суда. Сделали экспериментальное судно по китовому образцу и оказалось, что при тех же показателях, которые имели лучшие суда, китообразное судно нуждается в двигателе на 25% меньшей мощности.

Эти примеры показывают, сколь разнообразными и высокоэффективными могут быть плоды исследований, которые ведет бионика.

Радиоастрономия зародилась лишь в послевоенные годы, но развивается она очень быстро. Новое средство познания мира - радиотелескопы - множатся небывалыми темпами, и их огромные устремленные в небо параболоиды не представляются уже редкостью.

Среди многих радиоизлучений, воспринимаемых этими телескопами, характерно одно, имеющее длину волны 21 см. Его можно уловить отовсюду, весь космос звучит на этой волне.

Что же является источником космических радиопередач с такой длиной волны?

Оказалось, что на волне ?1 см излучает водород - атомы водорода, рассеянные в межзвездном пространстве.

Мы когда-то считали космическое пространство совсем пустым. Это было ошибочным представлением. В этом пространстве носятся отдельные атомы химических элементов, в частности натрия, водорода. Этих атомов не так уж много, например водорода на 1 см приходится всего один-два атома, но ведь космическое пространство бескрайно, поэтому количество водорода в нем неисчислимо велико.

В очерке о молекулярных усилителях было рассказано о механизме излучения атомами и молекулами электромагнитных волн. Такое излучение происходит при переходе атома или молекулы из энергетического состояния с более высоким уровнем в энергетическое состояние с более низким уровнем. Освобождающаяся энергия и излучается при этом в виде электромагнитных колебаний.

Таков же механизм излучения и атомами межзвездного водорода. Излучение происходит при переходе атома из одного энергетического состояния в другое - с меньшим

уровнем. Однако физика этого явления у водорода несколько отлична от той, о которой говорилось в очерке о молекулярных усилителях. У водорода при переходе атома из состояния с одним уровнем энергии в состояние с другим уровнем не происходит перехода электрона (у атома водорода - единственного) с одной орбиты на другую, а изме-

няется направление вращения электрона. Дело в том, что элементарные частицы вращаются вокруг собственной оси. Это вращение называется спином. У атома водорода при изменении энергетического состояния изменяется спин электрона. GiHH есть и у ядра атома водорода - протона, и у его электрона. Если спины ядра и электрона направлены в одну сторону, то их магнитные моменты складываются и энергия атома увеличивается. Если направление спина электрона изменится, то магнитные моменты ядра и электрона будут вычитаться и энергия атома уменьшится. Квант энергии, который при этом выделяется, соответствует электромагнитной волне длиной 21 см. (Энергия электромагнитной волны определяется только частотой ее, так как скорость движения волны постоянна.)

Количество излучаемой энергии (длина излучаемой волны) могло бы изменяться, если бы атомы были связаны в системы (см. очерк о молекулярных усилителях), но в межзвездном пространстве атомы крайне редки и ни о какой связи их не может быть и речи, поэтому излучаемая волна строго постоянна. Количество вещества в межзвездном пространстве не везде одинаково. В нем есть места скопления пыли, есть туманности, количество вещества в которых определяется 10 * г на кубический сантиметр (около 1 ООО атомов в кубическом сантиметре); в наиболее пустых местах по предположениям один атом приходится на 15 см. Это соответствует давлению 2,5 10 * атмосферы, а длина свободного пробега, т. е. пробега между столкновениями с другими элементарными частицами, составляет примерно 32 . 10 км.

Для того чтобы атом водорода излучил электромагнитное колебание, он должен подвергнуться воздействию энергии извне, например энергии электромагнитных волн. Теория говорит, что при воздействии квантов энергии нужной величины на атомы или молекулы, имеющие разные энергетические уровни, совершенно одинакова, вероятность захвата дополнительной энергии молекулами, находящимися на низшем уровне, или излучения энергии молекулами, находящимися в активном состоянии (имеющими избыток энергии). Поэтому одни атомы водорода теряют избыток энергии, а другие приобретают его, причем относительное количество их не изменяется.

Подсчитано, что изменение энергетического уровня молекулы межзвездного водорода происходит крайне

редко - примерно 1 раз в 11 млн. лет. В заключение надо подчеркнуть, что истолкован не спина как примитивного вращения частиц является упрощением, допущенным для большей наглядности.

Наше время характерно смелыми поисками, дерзновенными попытками подчинить человеку все новые силы природы, даже такие, к которым, как кажется, нет никакого подхода , которые как будто совершенно не гюддаются никакому воздействию.

Мы встречаемся с силами тяготения буквально на каждом шагу. Ведь ходьба с точки зрения механики есть ряд последовательных падений тела, вызываемых силой тяготения и вовремя предупреждаемых выставленной вперед ногой. Всякое наше движение и даже пребывание в покое делается с учетом этих сил. Мы можем укрыться от света и вообще от электромагнитных колебаний любой частоты, от электрического поля, от магнитного поля, от теплового воздействия и т. д., но мы никуда не можем деться от поля тяготения (не следует думать, что состояние невесомости в спутниках означает прекращение действия силы тяготения. Невесомость возникает именно вследствие действия силы тяготения, которая уравновешивается центробежной силой. Перестань действовать сила тяготения, и спутник был бы вышвырнут со своей орбиты в мировое пространство). Но тем не менее сущность тяготения нам неизвестна, мы не знаем, в чем состоит его природа. Ни разу не удалось обнаружить, что гравитационные силы распространяются с какой-либо скоростью.

Но из теории относительности следует, что должны существовать гравитационные волны и что распространяются они со скоростью света. Отсюда же следует, что между полем тяготения и световыми волнами должно быть определенное 256

взаимодействие, а именно, в поле тяготения луч света должен искривляться. Это было проверено уже около 40 лет назад, и проверка подтвердила: да, действительно, искривляется! Так не можем же мы отрицать возможность существования гравитационных волн, волн тяготения только потому, что они пока не уловлены.

А почему собственно это интересует нас? Потому что было бы весьма заманчиво использовать волны тяготения для связи.

Когда-то, в далекие времена, человек осуществлял связь кострами, барабанами, семафорами, гонцами. Вероятно, можно насчитать сотни подобных способов связи, но всех их роднит одно - они были совсем плохи. Первое резкое улучшение связи произошло тогда, когда между городами были протянуты провода, по которым побежали электрические сигналы. Вполне понятно то ликование, которым было встречено появление электрического телеграфа, а потом и телефона, связавшего не только города, но и страны и даже материки, разделенные тысячекилометровым океаном. Житель Европы мог разговаривать с жителем Америки!

Но эксплуатация скоро выявила много недостатков проводной связи. Нет смысла развивать эту тему, достаточно указать только на одно, на невозможность связи с движущимися объектами, а бурное развитие всех видов транспорта сделало такую связь необходимой.

Тут подоспело радио. Оно разрешило проблему связи с самолетами, морскими и речными судами, с поездами и автомобилями и пр., а в гюследние годы даже с космическими кораблями и ракетами. Однако и радиосвязь неидеальна. Радиоволны испытывают поглощение, отражение, они весьма чувствительны к помехам. Это особенно сказывается при космической связи, а связь этого рода уже перекочевала со страниц фантастических романов в действительность, и нужда в ней становится все настоятельнее.

На сцену выходят световые волны. Кристаллы (или полупроводники), стреляющие светом (см. стр. 226), рассматриваются, в частности, как будущее средство космической связи. Но и световые волны не без недостатков. Любое пылевое облако прервет их путь. Свет, конечно, создаст помехи приему слабого светового луча (с большого расстояния). Очевидно, связь будет возможна только с объектами, находящимися на ночном небе. Из этого положения