Мекс писал(а):Источник цитаты почему инженерная наука-оптика отвергла гениальное изобретение А.Н. Толстого гиперболоид???
Схема гиперболоида, несмотря на внешнюю логичность и исполнимость, в действительности — пример теоретически необоснованной фантазии. Это показал в 1944 году профессор Г. Слюсарев в книге «О возможном и невозможном в оптике», заметив, что Толстой пренебрёг законами оптики и термодинамики. В частности:
независимо от конструкции, в силу первого начала термодинамики, мощность «теплового луча» ограничена выделяемой при сгорании термических элементов энергией. Даже прикидочный расчёт показывает, что для большинства описанных в романе применений (мгновенное разрезание толстых стальных предметов, плавка горных пород) потребуется почти мгновенно сжечь нереально большое количество топлива;
малое зеркало гиперболоида, находящееся в фокусе большого зеркала, где собирается вся энергия аппарата и формируется луч, должно иметь близкий к единице коэффициент отражения тепловых лучей и сверхвысокую температуру плавления, в противном случае оно мгновенно расплавится. Материала с подобными характеристиками не существует, поэтому Толстой придумал особый минерал шамонит;
в силу чисто оптических эффектов тепловой луч будет неизбежно рассеиваться, поэтому даже при идеально точном изготовлении аппарата и применении описанных в романе фантастических материалов (тугоплавкий «шамонит», из которого изготовлено малое зеркало гиперболоида, и полностью сгорающие термитные «свечи») луч гиперболоида мог бы быть эффективен на расстояниях не более нескольких десятков метров. В реальности, правда, существует такое явление как самофокусировка луча; однако для самофокусировки в воздухе требуется мощность не менее гигаватт, что означает или энергию источника, несоизмеримую с описанной в книге, или крайне малую длительность импульса, о которой в книге просто не идёт речь.
В дополнение, можно особо заметить, что в силу второго начала термодинамики с помощью любой оптической схемы (за исключением разве что использования активной среды) невозможно нагреть что-либо до температуры выше, чем температура источника излучения (в случае устройства Гарина — горящего угля или термита). К этому же выводу приводит оптическая теорема о невозможности получения яркости изображения больше яркости источника (а в реальных схемах она обычно получается и значительно меньшей). То есть, оптическая схема из зеркал, даже идеальных, не позволила бы получить и преимущество в плотности энергии по сравнению с первичным источником излучения — что вкупе с первым соображением из приведённых выше делало бы в реальности устройство ещё менее эффективным. Хотя эти теоретические ограничения всё же не запрещают получить хотя бы луч, сравнимый по энергетической яркости с горящим термитом (при использовании термита в качестве источника излучения), но и тут, если речь идёт о больших расстояниях, на первый план выходят вопросы расходимости луча и возможности самофокусировки (которая в данном случае отсутствует). Кроме того, пришлось бы делать из фантастического шамонита не только второе зеркало, но и держатели термитных свечей, так как они не должны были бы плавиться.
Хотя гиперболоид Гарина иногда называют предвестником идеи созданного в 1960 году лазера — квантового генератора оптического диапазона, луч которого на первый взгляд похож на «лучевой шнур» гиперболоида, в действительности здесь имеет место лишь чисто внешнее сходство. Физические принципы работы лазера совершенно иные. При этом, хотя при некоторых условиях (высокая мощность), лазерный луч обладает способностью к самофокусировке в воздухе за счёт эффектов нелинейной оптики (высокая мощность достигается прежде всего за счёт того, что лазерный импульс может быть очень коротким, что допускает получение очень большой мощности при разумной энергии импульса); схема из книги же не способна генерировать луч столь большой мощности (при непрерывной работе ей для этого требовалась бы энергия целой электростанции, короткий же импульс не только не упоминается в книге, но и в принципе трудно представить, как достаточно короткий импульс мог бы быть сформирован простыми средствами в рамках подобных схем), поэтому луч его, как говорилось выше, неизбежно должен расходиться.
