При общении с многими физиками и прочими любителями и профессионалами от науки, когда речь заходит об общепризнанных вещах, зачастую приходится сталкиваться с весьма пренебрежительной или агрессивной реакцией. Что особенно интересно, такое поведение скорее говорит о том, что общепризнанная точка зрения не имеет чёткого научного обоснования, чем об обратном. И продемонстрировать это я хочу на одном весьма занятном примере.
Есть такой нашумевший случай, что некий инженер разработал устройство, которое движется от ветра быстрее самого ветра. Причём двигаться это устройство будет вдоль ветра, а не зигзагами, как это принято в парусном спорте.
Естественно, такого инженера быстро заклеймили неучем и шарлатаном. Что, конечно, его не остановило. И он даже поспорил с какими-то дядями, что покажет рабочий полноразмерный прототип. Что с успехом сделал и добился превышения скорости вдоль ветра на 20%. Стоит ли говорить, что спор он выиграл, но клеймить неучем и шарлатаном его не закончили? Было это в далёком 69-ом году. Тогда это не стало всемирно известным фактом в силу отсутствия интернета.
Подобная мысль посетила и других любителей технического моделирования уже в 2000-ных годах. Они решили разместить на каком-то онлайн-ресурсе идею, где их активно поносили знатоки физики и механики. Затем они сделали малый макет их устройства и показали его в работе. Это не остановило любителей заявить о своей исключительной грамотности. И они к исходным обвинениям в дилетантизме добавили ещё и заявления о прямой фальсификации результатов, поскольку это невозможно с точки зрения законов физики.
Инженеры нового тысячелетия такое сопротивление не поняли и сделали уже полноразмерный аппарат, который показал работоспособность идеи. Что, конечно, никак не изменило реакцию онлайн-общественности. Причём те люди, которых этот вопрос более-менее касается (увлекающиеся парусным спортом), понимают, что принципиальной проблемы в подобном устройстве нет. А те, кто не имеет никакого отношения к этому явлению, но искренне считают себя знатоками физики, уцепились за невозможность такого явления и воинственно показывали это. Исходили они, конечно, из интегральных законов механики вроде сохранения энергии. Т.е. они вообще не пытались разобраться в явлении, а сразу отвергали его по поверхностным суждениям.
А на деле мы имеем вот что. Думаю, уже многим известно, что парусник в целом может плыть со скоростью больше скорости ветра. Называется это "бакштаг". На картинке это зелёная зона.
Но такое движение хоть и оказывается быстрее ветра, предельная скорость всё равно ограничена объективными обстоятельствами. Давайте попробуем нарисовать, как будет рассчитываться максимальная скорость судна:
Понятно, что если ветер имеет некоторую скорость относительно лодки, мы это можем использовать, чтобы разогнать саму лодку. Но с ростом скорости лодки относительная скорость ветра будет падать. И в какой-то момент у ветра останется только поперечная составляющая:
В этот момент, если не менять угол между парусом и ветром, у нас всё ещё останется некоторый запас для увеличения скорости. Т.е. лодка теоретически продолжит разгоняться. И далее угол между скоростью лодки и ветра станет больше 90 градусов. Т.е. технически лодка будет плыть против ветра. И далее, если мы немного поменяем угол между парусом и ветром, получим следующую конфигурацию:
Удивительно, как увеличивается максимальная теоретическая скорость лодки. Но есть небольшое обстоятельство. Теоретическая скорость выше, а что происходит с силой тяги? Для всех трёх случаев, изображённых выше, ситуация будет следующей:
Суть в том, что максимальная скорость и сила обратно пропорциональны. Из-за этого возникает простое обстоятельство: чем выше максимальная теоретическая скорость при некоторой конфигурации паруса, ветра и лодки, тем ниже сила, которая эту лодку будет приводить в движение. Вообще неплохо было бы решить такую оптимизационную задачу, чтобы найти идеальное соотношение этих величин. Но мы остановимся на том факте, что плыть против ветра возможно. Хотя в реальных условиях, когда есть лобовое сопротивление самого транспортного средства, смещение лодки поперёк её оси и много других паразитных мероприятий, диапазон допустимых углов становится ограниченным.
Хорошо. С лодкой разобрались. Теоретическая скорость не ограничена хоть по ветру, хоть против него. Проблемы могут возникать лишь с силой тяги. Но то лодка. А как нам быть с идеей движения строго против ветра без лавирования? Товарищи, о которых я говорил в начале этой статьи, пошли оригинальным путём. Они предложили "лодки" поставить на пропеллер. Таким образом ветер будет дуть на такие как бы паруса, которые теперь становятся лопастями пропеллера.
Тот факт, что пропеллер будет вращаться, никого, думаю, в смятение не вводит. При этом в зависимости от поворота лопастей при неизменном ветре можно менять направление вращения винта. Или наоборот, при изменившемся ветре, изменив поворот лопастей, сохранить направление вращения винта. Это вращение можно передавать на вал нашего транспортного средства, приводя его в движение. При этом часть встречного воздушного потока, конечно, будет действовать против движения такого аппарата, но регулируя передаточное число и поворот лопастей, можно подобрать нужный баланс между тягой и сопротивлением.
Кульминация этого устройства заключается в том, что хоть без ветра по очевидным причинам этот аппарат двигаться не будет, но при движении строго со скоростью ветра даже при отсутствии относительного движения воздуха и аппарата, у нас будет вращаться винт. И при подходе к этой границе мы должны повернуть лопасти и переключить передаточное число нашего аппарата. Тогда винт будет встречать на своём пути условный боковой ветер, создавая тягу уже не через передаваемое вращение винта на колёса, а отбрасывая воздух назад. Это позволит преодолеть мёртвую точку, когда встречного и попутного ветра нет.
Затем, когда скорость будет набрана, и появится встречный ветер (ведь мы уже движемся быстрее ветра), Можно плавно изменять передаточное число, чтобы выйти уже на стабильный набор скорости от встречного ветра. И далее до бесконечности, если бы, конечно, не сопротивление воздуха и неидеальность всех участвующих в процессе механизмов.
Скептики, конечно, возразят, что здесь нарушаются законы сохранения. Но нет. Скорость ветра и Земли разная. Этот хитроумный агрегат пытается уравнять эти скорости, толкая ветер в одну сторону, а Землю - в другую. Это открытая система работает на разности потенциалов, а потому принцип работы не многим далёк от обычной ГЭС, где после падения воды Земля сама её возвращает наверх. Ну а сама шайтан-машина, "нарушающая законы физики" перед вашими глазами. Статья в популярной механике не даст соврать, что такое устройство существует и развивает скорость вплоть до 5 раз выше, чем ветер.
Всё это я к чему? Показанное устройство до сих пор активно подвергается сомнению со стороны как бы знатоков. В комментариях к статьям, где в популярном формате рассказывают об этом явлении, полно воинствующих людей, дающих понять всем вокруг, что всё это невозможно, что законы физики первичны. Вопрос только в том, что эти люди не понимают, как их применять. Их знание абстрактно. И чем более абстрактна наука, тем сложнее найти в ней то, что вернёт эту науку на Землю. А отсутствие такой привязки и принципиальное непонимание происходящих процессов, порождает агрессивные настроения у тех людей, чьи знания оказываются под ударом.
Причём конкретно в вышеописанном примере не нужно знать вообще ничего, что выходит за рамки школьной программы. Это простая механика, хоть и с хитрыми приёмами. Но большинство тех людей, которые эту школьную программу знают (включая кандидатов и докторов наук) будут рассказывать, что это невозможно. Чего уж говорить про тех людей, которые положили жизнь на то, чтобы изучить теорию относительности и квантовую механику? У описываемых в этих теориях явлений попросту нет механического объяснения. Эти теории нельзя понять, с ними можно свыкнуться. И этим людям при встрече с механическими объяснениями, например, квантовых явлений не остаётся ничего кроме проявления воинствующего невежества. Ведь разобраться они не в силах.