Решение задачи «в лоб». Изобретения, пойманные на кончике пера

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Марта 2012 в 23:13, реферат

Описание

Во владе­ниях некоего короля поселился огнедышащий дракон. Дракон жил так, как положено сказочному дракону,— по ночам выползал из пещеры, пожирал жителей, разо­рял города и деревни. Король тоже вел себя так, как положено сказочному королю. Он объявил международ­ный конкурс, посулив руку своей дочери тому храбрецу, который убьет дракона.

Содержание

Введение
1. Различные примеры применения задачи «в лоб».
1.1. Открытие нового способа получения пунцовой краски – ализарина.
1.2. Производство искусственных алмазов.
1.3. «Умное перо» Максвелла
Заключение
Список использованной литературы

Работа состоит из  1 файл

Реферат.doc

— 1.23 Мб (Скачать документ)


Содержание реферата

 

 

 

 

«Решение задачи «в лоб». Изобретения, пойманные на кончике пера»

 

 

 

Введение

1. Различные примеры применения задачи «в лоб».

1.1. Открытие нового способа получения пунцовой краски – ализарина.

1.2. Производство искусственных алмазов.

1.3. «Умное перо» Максвелла

Заключение

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Данный реферат посвящен изо­бретениям, так сказать, сде­ланным напря­мик.

Чтобы дать понять, что такое задача «в лоб», рассмотрим в качестве примера некоторый отрывок из книги Марка Твена.

Во владе­ниях некоего короля поселился огнедышащий дракон. Дракон жил так, как положено сказочному дракону,— по ночам выползал из пещеры, пожирал жителей, разо­рял города и деревни. Король тоже вел себя так, как положено сказочному королю. Он объявил международ­ный конкурс, посулив руку своей дочери тому храбрецу, который убьет дракона.

Со всех концов света съезжались рыцари, закованные в железо. Они кидались в логово дракона с копьями на­перевес и навсегда исчезали в пещере. Дракон не уста­вал жевать рыцарей в жесткой железной скорлупе. Королевна в отчаянии следила за исчезновением стольких же­нихов, она рисковала остаться старой девой.

И вот является хилый рыцарь без всяких доспехов, в пенсне и с дорожным рюкзаком за плечами. Явился и мямлит, щуря близорукие глаза:

— Я, если позволите, тоже желал бы испытать свои силы в поединке с драконом.

И такой он был хилый и близорукий, что рыцари и дамы захихикали, а король пожал плечами. Но согласие дал. Королевское слово крепко.

Собрались придворные поглядеть на смерть чудака. А чудак вынимает из мешка пожарную каску и огнету­шитель и уверенным шагом идет к пещере. Дракон зары­чал, высунул голову, пламенем дохнул из пасти. Но рыцарь проворно хлопнул оземь огнетушителем. Пенная струя ударила в огненную глотку. Дракон задымил и сдох. Закатили на радостях пир горой. Король подхватил героя под руку, потащил его к столу.

Стали спрашивать, как он осилил дракона.

«Милостивые государи и государыни,— начал рыцарь, назидательно подняв палец,— я первый подошел к этой проблеме научно. Мои уважаемые коллеги и предшест­венники слепо бросались на чудовище, не разобравшись предварительно, с чем имеют дело. Я же поставил вна­чале лабораторные опыты. Пришлось построить специ­альный инкубатор и в лаборатории вывести из драконо­вых яиц маленьких драконят. Тщательно изучив их поведение, мне удалось выяснить, что жизненной силой дракона является огонь, и если его погасить, дракон по­гибнет. Теперь мне осталось только снять со стены огне­тушитель... И вот дракон у ваших ног».

Как кончается сказка, женился ли рыцарь на королевне или нет.

Нас не это особо не интересует. Важно другое. Рыцарь наш — изобретатель. Он ведь изобрел оружие против драконов.

Тут Марк Твен шутливо описал один из путей, кото­рыми изобретатель доходит до изобретения. Путь реше­ния задачи «в лоб». Изобретатель ставит задачу, рассуж­дает теоретически, проделывает в лаборатории опыты и постепенно, шаг за шагом, медленно, но верно добирается до правильного решения.

1. Различные примеры применения задачи «в лоб».

1.1. Открытие нового способа получения пунцовой краски – ализарина.

В середине прошлого века было сде­лано важное изобретение в химии: способ искусственного получения пунцовой краски — ализарина.

Раньше ализарин находили в готовом виде — в кор­нях полевого растения морены. Химия в те времена была развита слабо. Кое-кто считал, что и вообще человеку не под силу искусственно делать естественные вещества, ко­торые встречаются в природе.

— И не пытайтесь! — шептали некоторые, делая та­инственное лицо.— Есть в природе такие вещи, которых никогда не освоить человеку.

И у многих опускались руки.

Но красильщикам дела не было до каких бы то ни было тайн. Им нужна была краска, чтобы красить ткани. Они требовали ализарин наперебой и так взвинтили спрос, что растения морены стало не хватать. Краска страшно вздорожала, и химики начали добиваться полу­чения ализарина искусственным путем.

Многие поломали на этом деле копья, и все нападали на неразрешимые технические трудности.

Наконец изобретатели добились своего: получили ализарин из каменноугольного дегтя.

Пунцовое из дегтя! Как это пришло в голову? Как они добрались от корней растеньица морены к черному ка­менноугольному дегтю?

В том и секрет успеха, что изобретатели и не стали вслепую толкаться из стороны в сторону. Они постара­лись найти дорогу повернее. Изобретатели не только знали химию, они еще и уважали математику.

Изобретатели рассуждали так, как решают геометри­ческую задачу. Предположим, задача решена — ализа­рин получен.

Возьмем готовый ализарин из корней морены и изу­чим такие его химические реакции, которые, если их про­вести в обратном порядке, снова дадут ализарин. Ска­жем, реакция окисления и восстановления.

С помощью цинковой пыли удалось восстановить али­зарин. Вышло удачно. Получилось хорошо известное ве­щество антрацен. Его-то химики знали, как получать. Он легко добывался из каменноугольного дегтя.

Порядком повозившись в лаборатории, химики научи­лись окислять антрацен и вскоре стали готовить ализа­рин на заводе.

Красильщики получили дешевую краску. А философы получили еще одно подтверждение мате­риалистической теории.

На заре органической химии люди искусственно сде­лали сложное естественное вещество, встречавшееся только в природе. Они лишний раз убедились в том, что нет для человека в мире непостижимых тайн, и еще креп­че поверили в свою безграничную силу.

1.2. Производство искусственных алмазов.

Внешний облик произ­водства искусственных алмазов в Советском Союзе был довольно внушительным. Аппаратура размещалась в бронированных комнатах, на­поминающих сокровищницы банковских подвалов. В них попадаешь через стальные двери, похожие на дверцы сейфов, замыкающиеся на прочный запор. Можно ска­зать, что алмазы не только хранятся, но и рождаются в сейфах.

Между тем социальная природа бронированных сей­фов, в которых рождаются алмазы, несколько иная, чем природа банкирских сейфов. В стальных стенах и надеж­ных замках, заблокированных электричеством, воплоти­лась не толстосумовская жажда накопительства, а забота о здоровье и благополучии людей, обслуживаю­щих сложную аппаратуру. Не тревожное око частного детектива контролирует все эти солидные ограждения, а заботливый глаз профорга, отвечающего вместе с ди­рекцией за технику безопасности. Скажем прямо, производство алмазов — дело нешуточное. Оно было решено применением сверхмощных технических средств. В аппа­ратах пленены и стараются вырваться из плена могучие силы природы. Потому-то оказалось разумным оградить установки защитной броней для страховки от маловеро­ятных, но все же возможных аварий...

По свидетельству филологов, слово «алмаз» происхо­дит от греческого «адамас», что означает «непреодоли­мый», «непобедимый». И в самом деле, алмаз царит на высшей ступени иерархии твердости. На любом из при­родных материалов он способен процарапать черту, слов­но гордый росчерк своего превосходства; ни один даже самый твердый природный материал не способен поца­рапать грани алмаза.

Мифология устами Гесиода и Эсхила повествует, что из материала под названием «адамас» был не только вы­чеканен шлем Геракла, но и выкованы цепи Прометея. Тут истоки двойной социальной символики алмаза и за­чин объяснения того, почему драгоценные бриллианты венчали короны и скипетры императоров. Самодержцы всех времен искали в алмазе некий талисман неприступ­ной силы, нерушимой власти над людьми.

Редкостность крупных алмазов, квадратичная форму­ла роста цены их с увеличением веса сделали алмаз ядром концентрации самых больших денежных сумм, которые когда-либо воплощались в маленьком куске при­родного вещества: известно, что крупные алмазы стоят миллионы. Не случайно поэтому, что в обществе, где деньги властвуют над людьми, алмаз стал узлом и пру­жиной драматических конфликтов. Библиография худо­жественных произведений об алмазе, упомянутая акаде­миком А. Е. Ферсманом, где перечисляется более тысячи романов, рассказов, пьес, поэм, доказательно подтвер­ждает это.

Камень чистейшей воды становился эпицент­ром мутного водоворота, в котором кипело и вихрилось все бесчестное и мерзкое, что рождалось корыстью и жес­токостью досоциалистических формаций. Голубой арис­тократический огонек отграненного бриллианта символично соседствовал с красной искоркой крови. Ве­личайшие алмазы императорских дворов Европы появи­лись в потоке разграбления Индии, Латинской Америки, африканских стран, жесточайшей эксплуатации колоний. В испещренном древними письменами алмазе «Шах», преподнесенном персидским шахом русскому царю в виде компенсации за убийство русского посланника, до сих пор мерцает кровь Грибоедова.

В истории алмаза все символично! Незадолго до того как сиятельный Людовик XVI был развенчан в заурядно­го гражданина Капета и отправлен на гильотину, фран­цузский химик Лавуазье сжег и развенчал алмаз, дока­зав его полное химическое тождество заурядному углю, графиту. Оказалось, что сверхтвердый алмаз и мягчай­ший графит состоят из одних и тех же атомов углерода, но построенных в различные кристаллические решетки. С той поры открылись новые, но все так же кипящие страстями страницы истории алмаза, где не короли и пираты, а ученые и предприниматели ис­полняют роли главных действующих лиц. Начались по­пытки реализовать обратный процесс — графит превра­тить в алмаз.

Научная библиография алмаза содержит более де­сятка тысяч названий.

Среди них немало великолепных работ. Но таково уж роковое соседство алмаза, что вок­руг сопряженных с ним научных проблем завихрилось и все худшее, что скрыто в буржуазной науке: скороспелые сенсации и сомнительные эксперименты, эфемерные тео­рии и спекулятивные выводы. С величайшей осторож­ностью приходилось "относиться особенно к тем работам, где задача искусственного получения алмазов объявля­лась будто бы разрешенной.

Взоры многих ученых обратились в глубину воронок алмазных копей, где под бичами надсмотрщиков копо­шились полуголые черные рабы. Исследователи силились представить себе и по возможности повторить алмазообразующие процессы, когда-то происходившие в глубоких воронках, заполненных синей породой — кимберлитом,— в этих артиллерийских стволах вулканизма. Англичанин Хенпей накалял заваренный наглухо реальный артилле­рийский ствол, начинив его соответствующей смесью, и как будто бы «получил алмазы». Крукс взрывал кордит в стальной бомбе и «получил алмазы». Француз My ас-сан стремительно охладил раствор графита в железе и тоже «получил алмазы». Другие бросались на штурм проблемы с еще более легковесным научным вооруже­нием. Русско «получил алмаз», разлагая ацетилен в элек­трической дуге. Дедьер разлагал четыреххлористый углерод над алюминием, а Болотин — светильный газ над ртутью, и оба «получили алмазы». Люпарк и Ковален разлагали сероуглерод и также «получили ал­мазы».

Может быть, никогда еще в науке со времен алхимии не появлялось такого количества столь сенсационных и столь зыбких результатов. Как и у старинных алхимиков, эти разнообразные опыты имели одну общую особен­ность: их не удавалось повторить последователям. Теперь можно утверждать, соблюдая прямоту и деликатность, что эти работы относились к категории опытов, не под­тверждаемых общественной практикой, непременным критерием истины. Похоже, что блеск драгоценностей слепил глаза ученым, мешал объективно оценивать ре­зультаты.

Но штурм алмазной проблемы продолжался...

Уже одно сопоставление удельного объема графита со сравнительно меньшим удельным объемом алмаза пока­зывало, что без сжатия не обойтись. Известный амери­канский физик П. В. Бриджмен попытался при комнат­ной температуре подвергнуть графит давлению в 400 тысяч атмосфер. То была последняя, отчаянная и — увы! — неудачная попытка решить проблему с одной лишь «позиции силы».

Дальнейшее потребовало тонких рассуждений... То, что не могло проясниться в циклопических бомбах экспе­риментатора, родилось при содействии маленькой сталь­ной вещицы, столь же легкой, как рыболовный крючок, но, быть может, не менее могущественной, чем величе­ственный телескоп или синхрофазотрон; мы имеем в виду оружие теоретика — перо. Советскому физику О. В. Лейпунскому путем тонких расчетов, буквально на кончике пера, удалось сформулировать «алмазные условия» — условия перехода графита в алмаз. Здесь и выяснилось, что одних высоких давлений недостаточно.

И вот в чем тонкость дела. Структура кристаллов гра­фита и алмаза подобна строению каркаса высотных зда­ний. В узлах каркаса расположены атомы углерода, а не­видимые связи между ними можно уподобить балкам и колоннам, силовым элементам здания. Разумеется, архи­тектура «здания» графита и алмаза совершенно различ­ная. Теперь представьте самонадеянного строителя, кото­рый подрядился изменить архитектуру здания одним лишь давлением извне, попыткой сдавить каркас. Вероят­нее всего, у него ничего не получится. Для того чтобы заново перекроить архитектуру, недостаточно все решительно сжать, но, возможно, понадобится кое-что растя­нуть. Нужно не только уменьшить расстояние между атомами графита, но и кое-где их увеличить. Тут необхо­димо участие, как минимум, двух противоречивых сил, сжимающей и растягивающей, усиливающей и ослабля­ющей атомные связи. Такие противоборствующие факто­ры есть — это давление и температура. О. В. Лейпунский, опираясь на законы термодинамики, самые общие, непре­ложные законы природы, теоретически рассчитал области давлений и температур, в которых ажурная хрупкая ар­хитектура графита переходит в несокрушимую крепост­ную архитектуру алмаза. Дугообразная плавная кривая диаграммы теоретика стала как бы аркой ворот в запо­ведное царство искусственных алмазов. Но открыть эти ворота оказалось невероятно трудным.

Информация о работе Решение задачи «в лоб». Изобретения, пойманные на кончике пера