27. jul 2009.

Da li ste čuli za Leo Silarda ( Leo Szilard)? Ako niste, nema veze, nalazite se u većini. A za Alberta Ajnštajna? E za njega jeste, znate i za ono: teorija relativnosti, Nobelova nagrada, nacisti i atomska bomba, srpski kum i Mileva, E=mc^2, četiri dimenzije... Albert je bio jedan od najvećih fizičara ikada, njegove teorije su potpuno promenile fiziku i omogućile njen procvat. On je posle svoja tri objavljena rada iz 1905-te godine, koje je objavio kao niži činovnik u Patentnom zavodu Švajcarske, postao nezaobilazna ličnost fizike. 

Piše: Nikola Veselinović

Ajnštajn i Silard

Silard je bio mađarski fizičar. Otkrio je lančanu reakciju u uranu i time omogućio primenu atomske energije. Uz to je objavio teorijska objašnjenja na osnovu kojih su nastali akceleratori (LHC je potomak te ideje) i elektronski mikroskop. Ova dva velikana fizike su udružili snage tokom dvadesetih godin, ne na stvaranju neke epohalne teorije, već na stvaranju frižidera. 

Silard i Ajnštajn su se sreli u Berlinu 1920.-te godine i započeli saradnju. Profesor Ajnštajn je, tada u svojim četrdesetim, bio najpoznatiji fizičar na svetu i visoko cenjen među svojim kolegama, dok je Silard imao tek malo više od dvadesetak godina i bio bez posla. Upravo je završio doktorat u kojem je primenio teorije na način koji je sam Ajnštajn smatrao nemogućim.

Sa frižiderom je sve počelo na osnovu jednog članka u berlinskim novinama. Ajnštajn je jedan dan pročitao da se cela porodica, roditelji sa decom, ugušila u snu od gasa koji je iscureo iz frižidera. Tih godina, frižider je bila dobrodošla novotarija, ali je imalo veliku manu, za hlađenje je koristio gasove koji su veoma otrovni. Freon, koji se sada koristi, će se tek otkriti deceniju kasnije. 

Frižideri u kući su tada, kao i sada, radili uz pomoć mehaničkog kompresora koji služi za sabijanje gasa. U frižideru ili klimi se koristi princip isparavanja tečnosti za hladjenje nečega. Taj princip je razlog zbog koga nam je hladno kad izađemo iz vode ili kad protrljamo alkohol po koži. Voda i alkohol isparavaju i odnose toplotu tela i time ga hlade ( kad biste koristili freon iz frižidera na taj način, koža bi vam smrzla). 

Ajnštajn i Silard su uočili da problem nastaje u kompresorima, koji se, kao pokretni delovi, habaju i oštećuju i time su podložni curenju. Njih dvojica su odlučila da naprave frižider bez pokretnih delova i bez mogućnosti da otrovni gas iscuri. Koristeći svoje znanje termodinamike imali su mnoge načine da to ostvare, pa su odlučili da to praktično urade i još i zarade. Ajnštajn je, kao bivši činovnik patentnog zavoda, napravio patentne prijave bez potrebe za advokatima i ispitivačima. Njih dvojica su zajedno registrovali više desetina patenata vezanih za frižidere u narednih nekoliko godina. Po uzajamnom dogovoru, novac od prodaje patenata bi išao Silardu ukoliko bi mu plata bila manja od asistenta na univerzitetu ili bi pare delili na ravne časti. Ajnštajn je time hteo da pomogne mlađem kolegi. Usresredili su se na tri najviše obećavajuća patenta. Svaki od ova tri je koristio drugačiji fizički koncept.

Model 1

Prvi je bio sličan postojećem firme Elektrolux, samo bolji. Ovaj dizajn koristi tri tečnosti, butan, amonijak i vodu koji međusobno razmenjuju toplotu, apsorbuju i isparavaju kroz komplikovanu mrežu cevi. Kao izvor energije za pokretanje frižidera koriste običan plin koji gori. Ovaj patent su prvo probali da prodaju velikoj nemačkoj firmi koja se bavila poslovima sa plinom, ali od toga nije ispalo ništa. 

Na kraju su ovaj patent prodali upravo Electroluxu za 3150 rajhsmaraka ili otprilike 10 000 sadašnjih evra. Elektrolux je bio zadovoljan što je prošao tako jeftino, a Ajnštajn i Silard su bili zadovoljni što su prošli tako dobro. Taj patent nikad nije iskorišćen jer je Elektrolux kupio taj patent samo da bi zaštitio svoj, već postojeći frižider, a danas ta firma još uvek čuva te patentne prijave. 

Drugi frižider je mogao da bude raznih dimenzija, čak dovoljno mali da stane u čašu i hladi piće. Morao je biti prikačen na slavinu. Pritisak vode iz slavine je pokretao pumpu koja je stvarala vakuum u komori frižidera u kojoj se nalazio metan. Metan bi zbog smanjenog pritiska, isparavao i time hladio komoru koja se nalazila npr. u čaši i time hladila piće.U ovom frižideru se koristila osobina tečnosti da isparava na nižim temperaturama što je pritisak niži. Planinari i još poneko zna da voda ključa na manje od 100°C na planinama, jer je tamo pritisak niži nego na nivou mora.

Model 2

Ovaj prosti frižider, Ajnštajnov odgovor na komplikovanost prvog frižidera, nikad nije zaživeo. Problem je što pritisak vode u cevima u Nemačkoj nije uopšte bio isti, čak se razlikovao između spratova u jednoj zgradi i time se gubila efikasnost frižidera. 

Treća vrsta frižidera je imala kompresor koji se sastojao od cilindra u kome se nalazio tečni metal (smeša kalijuma i natrijuma). Taj tečan metal je pokretan pomoću elektromagnetnog polja. Polje je stvarala naizmenična struja koja je tekla kroz žice obmotane oko cilindra.. Ovim poljem se tečni metal u cilindru kretao poput klipa u motoru i time je sabijao gas koji se koristio u frižideru. Nema pokretnih delova, samo tečnosti koje struje kroz cevi. Ova pumpa je nazvana Ajnštajn-Silardova pumpa. 

Ovaj patent je prodat firmi A.E.G. ( što znači Allgemeine Elektrizitats Gesellschaft - ako baš gorite da znate ). Silard je dobio ugovor da radi kao konsultant za lepu naknadu, 500 rajhsmaraka mesečno (a kola, Ford, su tada koštala oko 1500 rajhsmaraka). Uz to se, na osnovu prava na patente, dobijalo još oko 30 000 evra godišnje u sadašnjem novcu. Sam Ajštajn je stalno posećivao fabrike i pomno pratio svaki korak proizvodnje pumpe. Pumpa je radila kao sat, ali je bila veoma bučna.

Model 3

Medjutim, nastupila je svetska kriza , A.E.G. se našao u finansijskim mukama i morao je odbaciti većinu prototipa uključujući i pumpu. Uz to je freon omogućio pouzdane frižidere tako da drugačiji dizajni, poput Ajnštajn-Silardovog, prosto nisu bili isplativi za razvijanje. Da bude još gore, 1930. godine, mala Nacional-socijalistička nemačka radnička partija, poznatija kao Naci partija, je osvojiila 20% glasova na izborima. Silard je, sa svojim legendarnim predvidjanjem, već tada Ajnštajnu napisao da, po njemu, mir u Evropi neće potrajati u narednih deset godina. Silard je ubrzo izbegao u Englesku, a Ajnštajn u Ameriku. Parama od patenata Silard je plaćao svoja rana istraživanja atomske energije. Isto tako Silard je ovim sredstvima nesebično pomagao druge izbegle naučnike iz Nemačke. 

Za Ajnštajna i Silarda, ovi patenti su bili nešto čime su se zanimali, drugačije od onoga što im je uzimalo većinu vremena. U vreme razvijanja svojih patenata Ajnštajn i Silard su bili svetski fizičari, deo briljantnog uzleta fizike u prvoj polovini dvadesetog veka. Ajštajn je bezuspešno razvijao Ujedinjenu teoriju polja kojom objedinjuje sve sile do kraja svog života. Silard se bavio atomskom energijom. Posle rata se prebacio, usled svega što se desilo sa atomskom bombom, na molekularnu biologiju, dalekovido predvidjajući da njeno vreme tek dolazi. Godinama kasnije, uspeo je da izleči rak bešike. Zanimljivo je da je u bolnici sam sebi odredjivao dozu zračenja u svom lečenju. Tako da je imao direktne koristi od atomske fizike, oblasti koju je sa drugima započeo.

Za ove patente frižidera se mislilo do skora da su samo zanimljivosti iz života velikana, ali stvari se menjaju. Pumpa je, kao veoma pouzdana, našla primenu u atomskim centralama. U Engleskoj, na Oksfordu, na osnovu ovih patenata pokušavaju da naprave ekološki frižider koji neće koristiti freon ( koji uništava ozon), a solarne ćelije će biti izvor energije. Ako sve bude uspešno, ova dva fizičara će zadužiti čovečanstvo za još jednu stvar pored svega ostalog što su nam ostavili.

Izvor: http://www.b92.net/zivot/nauka.php?yyyy=2009&mm=07&dd=27&nav_id=373302&fs=1

***