Несколько слов о красоте

Альберт Эйнштейн говорил, что всякая правильная физическая теория должна обладать двумя свойствами: внутренним совершенством и внешним оправданием. Говоря о внешнем оправдании, Эйнштейн имел в виду, что выводы теории должны подтверждаться результатами экспериментов.

Что же такое внутреннее совершенство? Физическая теория внутренне совершенна, если она изложена кратко, при этом ясна и не противоречива, а говоря одним словом, красива.

Попробуем взглянуть с этих же позиций на вещи, которые до £их пор фигурировали в наших рассказах. Они, безусловно, отвечают требованию к внешнему оправданию, потому что служат человеку и приносят ему пользу. Но если мы посмотрим еще внимательнее, то увидим, что большинство вещей, с которыми мы сталкивались, также и внутренне совершенны. Действительно, можно ли представить себе вещь более простую, четкую и непротиворечивую, чем, например, колесо или клин? И простота совсем не мешает колесу таить в себе множество разнообразнейших свойств.

А четырехтактный бензиновый двигатель или дизель? Не скроем, что, описывая обе эти вещи, мы все время испытывали удовлетворение, если не радость, оттого, что они почти полностью состоят из таких хорошо знакомых и полюбившихся нам деталей, как колеса и клинья. И все-таки можем ли мы считать, что четырехтактный бензиновый двигатель отвечает требованию Эйнштейна к внутреннему совершенству?

Герой романа английского писателя Джона Б. Пристли «Затемнение в Гредли» не поленился проехать тысячу миль, чтобы сказать старому конструктору, что его мост — совершенство. Здесь очень хорошо отражается одно из главнейших качеств настоящего инженера: умение видеть красоту вещей, созданных человеческими руками, и восхищаться этой красотой.

Снова посмотрим на четырехтактный бензиновый двигатель. Первое, что бросается в глаза, это четыре такта, из которых лишь один рабочий. Только в течение одной четверти рабочего времени двигатель действительно работает по своей прямой специальности, то есть создает движение. В течение трех остальных тактов он лишь потребляет кинетическую энергию маховика.

Казалось бы, такты всасывания, сжатия и выхлопа тоже совершаются с пользой. Во время этих тактов делается все необходимое для того, чтобы основной такт совершился как можно эффективнее. Камера сгорания очищается от ненужных выхлопных газов, затем в нее засасывается топливо, это топливо сжимается, чтобы получить как можно более высокую температуру для вспышки. И все же не слишком ли много времени уходит на подготовительные операции?

Второй пример. Вал маховика через зубчатую передачу приводит в движение еще один вал, называемый распределительным. На распределительном валу укреплены кулачки, толкающие стебли клапанов. Даже рассказ об этом занимает много времени, а сколько же времени надо, чтобы изготовить все эти шестеренки, валы и кулачки из металла?

Металлические детали обладают свойством ломаться. Недаром ни один благоразумный шофер не отправится в дальнее путешествие, не заполнив предварительно большую часть багажника запасными частями. Наверное, точно так же рассуждали многочисленные инженеры, стремившиеся усовершенствовать четырехтактный бензиновый двигатель. Они хотели уменьшить количество тактов и по возможности избавиться хотя бы от клапанов.

Одним из этапов на таком пути был двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Читатель готов прочесть ставшую ему уже привычной фразу: «Посмотрите на рисунок», но на рисунок мы смотреть не станем. Вспомним вместо этого, что мы уже не раз сталкивались с одним интересным свойством твердых тел, называемым инерцией. Брошенный камень продолжает лететь по инерции, когда приведшая его в движение сила давно перестала действовать. Маховик вращается по инерции и не только вращается сам, но и приводит в действие поршень, преодолевая при этом значительную силу во время такта сжатия. Свойством инерции обладают не только твердые тела, а вообще любые тела, имеющие массу, в том числе и газы.

Если с помощью вентилятора создать воздушную струю или искусственный ветер, то после выключения вентилятора воздух будет продолжать двигаться еще некоторое время в том же направлении. Правда, движение воздуха прекратится значительно скорее, чем полет камня, потому что удельный вес воздуха меньше. Но свойством инерции газы все-таки обладают. А теперь посмотрим на рисунок, точнее, на четыре рисунка, помеченные буквами а, б, в, г. На этих рисунках изображены четыре различных положения поршня двухтактного двигателя.

Сначала рисунок а. Отметим в первую очередь знакомые нам детали: вал, кривошип, маховик, шатун, цилиндр и поршень. Видны и отличия. До сих пор мы изображали цилиндр закрытым только с одной стороны, где располагалась крышка с клапанами и-свечой. Здесь мы видим эту крышку со свечой, но без клапанов. На новом рисунке цилиндр закрыт и снизу. Он переходит в круглую камеру, в которой вращается кривошип. Эта камера называется картером. Вообще-то говоря, картер существует и у четырехтактных двигателей, но там его роль не столь существенна, и поэтому мы просили художника для простоты картер не рисовать. А вот в двухтактном двигателе без картера не обойдешься.

Несколько необычен поршень. Сверху к дну поршня прикреплена какая-то загогулина. Она называется отражателем. Совсем уж необычны для нас отверстия и каналы, прорезанные в стенке цилиндра.

1234