Дэвид Джоунс - Изобретения Дедала

Что еще более интересно, магнитные волокна могут вибрировать в переменном магнитном поле с частотой вплоть до верхней границы звукового диапазона. Рубашка-громкоговоритель со встроенным в воротник микрофоном и усилителем пригодится ораторам; по этому же принципу можно изготовить и громкоговорящие обои. Колебания магнитных ворсинок передаются воздуху за счет вязкого трения и создают однородное ненаправленное звуковое поле. Подавая на различные участки стены разные сигналы, можно добиться подлинно объемного звучания. В качестве других применений этого замечательного изобретения можно назвать магнитную зубную щетку, которая сама чистит зубы, и перистальтический ковер. В основу этого ковра вплетены управляющие провода, создающие на ворсе бегущую волну, которая уносит пыль и мелкий мусор к миниатюрному мусоросборнику. Такой ковер избавит хозяйку от многих забот, но вряд ли придется по душе кошкам.

New Scientist, June 6, 13, 1974.

Головокружительный звук

Человеческое ухо выполняет одновременно две функции: оно является органом слуха (кортиев орган, улитка) и органом равновесия (полукружные каналы). Воспринимаемый нами звук должен возбуждать колебания как в кортиевом органе, так и в полукружном канале — почему же при громком звуке мы не теряем равновесия? Высокочастотные звуковые колебания, говорит Дедал, не могут возбудить колебания жидкости в полукружном канале. А что если создать сильно асимметричный звуковой сигнал, в котором короткие импульсы повышенного давления чередуются с длительными периодами низкого давления? По мнению Дедала, такой сигнал не будет гаситься в лабиринте, а сможет раскачать жидкость в полукружных каналах. Вязкая жидкость будет реагировать только на продолжительные импульсы. Вначале Дедал сомневался в правильности этого вывода. В акустических лабораториях очень часто используют сигналы такой формы, но никто не хватается за голову и не валится с ног. Потом Дедал вспомнил, что усилители, громкоговорители, да и сами уши вносят существенные фазовые искажения в сигнал. Все гармонические составляющие исходного сигнала, определяющие его слуховое восприятие, сохраняются, однако форма сигнала чаще всего не имеет ничего общего с исходной. Поэтому инженеры фирмы КОШМАР работают над созданием специальных генераторов, пытаясь подобрать такую форму исходного звукового сигнала, чтобы после всех изменений он приходил в лабиринт именно в том виде, который необходим для возбуждения колебаний жидкости в полукружных каналах. Чувство равновесия нарушится, человек почувствует головокружение и упадет. Это жуткое, но безвредное оружие будет идеальным средством усмирения бушующей толпы, деморализации солдат противника; вообще с помощью такого устройства можно заставить любого человека прекратить любую деятельность и судорожно заняться поиском опоры. Однако «тактическая ценность» этого оружия несколько снижается из-за того, что оно в равной мере поражает обе стороны. «Головокружительный звук» меньшей интенсивности, вызывающий лишь слабое замешательство, будет как нельзя кстати для композиторов-авангардистов, все еще не теряющих надежды покорить буржуазную аудиторию. Головокружительный ультразвук мог бы делать свое черное дело, оставаясь незаметным для слуха. У наркологов появится способ действовать на расстоянии на алкоголиков и наркоманов, вызывая у них головокружение и тошноту в тот самый момент, когда они вознамерятся предаться своим порокам.

Впрочем, аналогичный принцип можно использовать и для достижения обратного эффекта. Почему обязательно обманывать чувство равновесия, не лучше ли помочь ему? Можно придумать некий аналог слухового аппарата, который подавал бы во внутреннее ухо более точную и подробную информацию для органов равновесия. Такой аппарат принесет огромную пользу старикам и людям с нарушенной координацией. Этот прибор позволит не только восстановить утраченную координацию, но и значительно улучшить ее по сравнению с нормальной. Дело в том, что в отличие от бинаурального слуха, способного создавать эффект объемного звучания, наличие парных вестибулярных органов не дает «объемной» информации о равновесии. Вестибулярный аппарат определяет скорость вращения головы относительно некоторой оси, но не способен определить центр вращения. Подавая в вестибулярный аппарат искусственно усиленный сигнал разбаланса, мы позволим ему определять не только угловые ускорения по трем измерениям, но и мгновенные центры вращения. Соответственно Дедал разрабатывает стереошляпу, оснащенную современными чувствительными акселерометрами. Этот прибор измеряет угловые скорости и ускорения, определяет мгновенные центры вращения и через наушники передает сигнал разбаланса (закодированный в виде ультразвуковых колебаний определенной формы) в правое и левое ухо по отдельности. Наушники не помешают нормально воспринимать окружающие звуки, но обладатель стереошляпы приобретет качественно новое чувство координации. Легкость, с которой мы учимся ездить на велосипеде, доказывает, что человек без труда овладевает новыми для себя навыками балансировки, так что обладатель стереошляпы быстро научится пользоваться ею чисто рефлекторно.

Появится новое поколение танцовщиков, канатоходцев и эквилибристов. Граждане преклонного возраста смогут ходить по проволоке; возникнут новые виды спорта; наша жнзнь обогатится новыми ощущениями. Более того, к стереошляпе можно будет подключать выносные датчики. Летчик сможет непосредственно ощущать поведение своей машины даже в тумане или в темноте; он как бы сольется с самолетом и будет вести его инстинктивно и безошибочно. Космонавты, страдающие в невесомости от расстройства вестибулярного аппарата, получает надежное средство инерциальной навигации. Стереошляпа Дедала исцелит и страдающих от морской болезни, если подключить к ней навигационный гирогоризонт. А при острых отравлениях стереошляпа поможет мгновенно очистить желудок, направив в уши искаженный сигнал.

New Scientist, November 16, 23, 1978

Использование головокружительного звука дает нам гуманный способ борьбы с засаживанием голубями общественных зданий: птицам не удается удержаться на узких карнизах.

Макинтош для микробов

Специалисты по генной инженерии утверждают, что микробы — если ввести в их хромосомы подходящие гены — могут синтезировать любые органические вещества, в том числе и ценные лекарства. Но чтобы выделить эти вещества и ввести их пациенту, требуются сложные процессы выращивания штаммов, очистки, упаковки и т. п. Дедал изобрел покрытие для микробов, позволяющее упразднить все эти стадии. Дело в том, что микробы нельзя непосредственно вводить в организм, так как он начинает яростно сражаться с ними, а они в ответ ожесточенно размножаются. А если окружить микроб тонкой полимерной пленкой? Иммунная защита организма, вступающая в действие при проникновении в него чужеродных белков, не сработает. Если же пленку сделать проницаемой для воды, питательных веществ и продуктов метаболизма, то микробу будет обеспечено вполне сносное существование. Делиться он не сможет за неимением достаточного свободного пространства. Поскольку микробы, как предполагается, бессмертны, находясь в оболочке, онн будут выделять в кровь пациента лекарственное вещество неопределенно долго — по крайней мере до тех пор, пока не разрушится оболочка[44]. Организм же мгновенно справится с беззащитным микробом-одиночкой.

Биохимики фирмы КОШМАР разрабатывают катализаторы процесса полимеризации, которые адсорбируются на стенках клетки и позволяют формировать защитную оболочку микроба прямо из раствора подходящего мономера. Как только это удастся сделать, фирма собирается приступить к испытанию на добровольцах микробов в оболочке, вырабатывающих инсулин, интерферон, антибиотики и другие лекарства. Одна инъекция будет действовать в течение многих месяцев. Этот метод позволит использовать и такие лекарственные вещества, для которых неприемлема обычная процедура приготовления и консервации. В этой связи Дедал вспоминает, что никотин может поступать в организм только при курении потому, что на воздухе он быстро разрушается. И лишь путем быстрой возгонки никотина из табака и последующей ингаляции можно ввести в легкие достаточное для курильщика количество ннкотнна. Микробы же, циркулирующие в крови и непрерывно выделяющие свежевыработанный никотин, могут доставлять курильщику постоянное удовольствие, в то же время избавляя его от риска заболеть раком легких, а всех прочих от запаха табачного дыма!

New Scientist, February 5, 1981

Могут ли микробы существовать в полимерной оболочке? По-видимому, да, если верить работе С. Апдайка, Д. Харриса и Е. Шраго (Nature, 224, 1969, р. 11–22). Эти авторы помещали Tetrahymena pyriformis и Escherichia coli в растворы акриламида и под действием излучения производили полимеризацию мономера. Несчастные Tetrahymena pyriformis после этого еще долго бились в своих тесных клетках. Они продолжали жить в течение нескольких дней (не более пяти), хотя вряд ли могли питаться полиакриламндом. В тонких проницаемых оболочках микробам было бы, наверное, гораздо легче выжить. Будет ли полимерная оболочка достаточно проницаемой для воды, кислорода, продуктов жизнедеятельности и т. п.? Допустим, что мы имеем дело с кишечной палочкой Escherichia coli, имеющей диаметр, скажем, 3 мкм (радиус 1,5×10-6 м) — Тогда площадь ее поверхности равна А = 4πr2 = 2,8×10-11 м2, а объем V = 4πr3/3 = = 1,4×10-17 м3. Полиэтиленовая пленка толщиной 25 мкм обладает по отношению к водяному пару проницаемостью, равной 2×10-7 кг/м2с, когда значения относительной влажности по разные стороны пленки отличаются на 75%. Можно ожидать, что проницаемость пленки толщиной 1 мкм будет примерно в 25 раз выше и такая пленка, сможет пропускать k = 25×2×10-7 кг/м-с, или 5×10-9 м3 воды на 1 м2 поверхности за секунду. Тогда кишечная палочка в полиэтиленовом «плаще» толщиной 1 мкм сможет прокачивать сквозь оболочку объем воды, равный ее собственному объему, за время t = V/kA = 1,4×10-17/(5×10-9 × 2,8×10-11) = 100 с. Для молекул более крупных, чем молекулы воды, интенсивность обмена окажется ниже. Однако совершенно ясно, что с проницаемостью проблем не возникнет: всегда можно модифицировать полимер и сделать его проницаемым для инсулина и других белковых молекул.