И в науке и, тем более, в технике (не говоря о гуманитарных художествах), мифов, заблуждений и авторитетов, их хранящих, не меньше чем в ремесле, политике или там философии с религией. А дерзание (или наглость - как посмотреть) достаточно часто приводит к успеху, и при этом (не стоит обольщаться) не очень зависит от способностей (скорее зависит от конкретной способности - освободиться от общего гипноза).
Байка первая, комическая.
Один из моих подопечных аспирантов, парень рукастый и по-мужицки головастый, время от времени бросал работу над диссертацией и очертя голову кидался изобретать бесколлекторный электродвигатель постоянного тока. В "теории на пальцах" они у него работали, но на его беду, он как рукастый, толковый и очень умелый их воплощал в металле, а они, вот суки - не работали! Было жалко парня и было жалко моего экспериментального куска, который он бессовестно тормозил. Вдобавок он задолбал всю кафедру электропривода, они всей кафедрой с ним теоретически соглашались, но не могли, тем не менее объяснить, почему "суки" не работают. Когда дело стало уже невыносимым, пришлось вмешаться и мне. Я поведал чуваку, что гениальный Тесла, после гениального же изобретения бесколлекторного двигателя переменного тока (асинхронного), пустил свою жизнь под откос именно начав с этой задачи, эквивалентной задаче создания вечного двигателя, как первого, так и второго рода (по родам рассчитайсь!), а кончив прожектами электрификации всей земной атмосферы для беспроволочной передачи энергии и тому подобной фантастикой-бредятиной. Дело в том, что все эти ребята, начиная с Теслы, танцевали от униполярного двигателя Фарадея и от его же представлений о реальности силовых линий и допущений о том, что если вращать осесимметричный магнит, то и осесимметричное магнитное поле будет вращаться вместе с ним (что совершенно не соответствует экспериментальной реальности).
Униполярный двигатель кажется совсем простым (см. рис. ниже по тексту). Можно взять цилиндрический магнит и одним полюсом поместить на контакт, как на вертикальную опору, а к середине магнита подвести коллектор (щетку, скользящий контакт или т.п. – см. рис.). Фарадей воображал (и все наивные недоученые технари - вслед за ним), что если вращать магнит, то и поле будет, как "вмороженное", вращаться вместе с ним и пересекать проводок, соединяющий полюсной и межполюсной контакты, и тем самым, вырабатывая электрический ток. Ну и наоборот, пустив ток, получим вращение магнита.
Все бы хорошо, но абсолютным "медицинским фактом" является ОТСУТСТВИЕ какого-либо вращения магнитного осесимметричного поля! Если подвесить пробный магнит (или просто кусок железа) на вертикальной нити и с любой скоростью крутить под ним осесимметричный магнит, пробное тело даже не шелохнется, если конечно, исключить (например, экранировать) влияние аэродинамической среды.
На самом деле, для объяснения работы униполярного двигателя или генератора необходимо рассматривать движение щетки по магниту исключительно только с позиции специальной теории относительности и никак иначе! Как ни странно, но это именно релятивистский эффект, собственно как и сам магнетизм. Такой тихоходный релятивистский эффект чем-то сродни макроквантовым эффектам типа сверхтекучести и сверхпроводимости. Однако, для понимания этого необходимо заглядывать не только в школьные, но и в университетские учебники физики. А вот если принять "гипотезу" Фарадея, то довольно легко, при некотором навыке к изобретательскому ремеслу насочинять с десяток-другой и совсем бесколлекторных двигателей постоянного тока. Когда я показал незадачливому аспиранту (впоследствии он оказался вполне удачливым разработчиком весьма работоспособных вентильных электромоторчиков), что все примеры его и еще многих конструкций работать не будут, и объяснил почему, он наконец успокоился и занялся делом.
Моралью этой житейской истории является урок для некоторых инженерных деятелей, которые считают, что настоящую физику типа СТО и квантовых законов нужно учитывать лишь где-то в строительстве синхрофазотронов и не ближе. А довольствоваться не совсем адекватными объяснениями для творчески работающих, пусть и даже совсем простых инженеров, просто опасно!
Байка вторая, трагикомическая.
Было у меня и несколько менее удачное рандеву с осесимметричным магнитным полем. Как-то обратился за помощью начальник цеха - мой бывший дипломник. Их тогда по конверсии заставили выпускать электромагнитные муфты. Это совсем элементарная штука. Осесимметричный корпус где спрятан осесимметричный электромагнит, притягивающий осесимметричный якорь и такие же диски трения. Причем в дисках сделаны фигурные отверстия для возможности проникания поля к якорю, и четные диски на шлицах связаны с корпусом, а нечетные ("наружные") со специальным поводком. Диски вращаются свободно, пока поле не включено, а как включат, так со страшной силой передают момент валу от поводка с шестерней (поскольку коэффициент трения умножается на количество пар контактных поверхностей дисков).
Почему-то время включения и отключения момента считается важным, т.к. влияет на точность позиционирования станков с числовым управлением. И чтобы быстрей отключалось, каждый нечетный диск делают волнистым и за счет этого слегка пружинным, чтобы после снятия магнитного поля диски отталкивались друг от друга. То есть для обеспечения быстрейшего размыкания дисков после выключения муфты, наружные диски выполняют неплоскими (т.н. синусные, пружинные диски)
Советские муфты (время отключения которых составляет треть-четверть секунды) считались намного дешевле и "хуже" чем муфты таких инофирм как Сименс, Бош и т.п., которые ухитрялись отключать за одну пятую секунды. Но вот великая и очень головная (как боль) московская организация разработала "волну с вывертом", которая позволяла догнать пресловутые инофирмы по времени отключения. Задолбали специальными термоштампами для получения этой волны на дисках только из единственно подходящей экспериментальной стали. Издевались над заводом много лет. Брак доходил до 50 процентов, из-за отсутствия спецстали простаивали по полгода. Легко себе представить как плакал начальник цеха, да и все его начальство, включая директора завода.
Я спросил их - зачем отталкивать диски друг от друга? Ведь при ходе якоря не более 3 мм и числе дисков более 11-13, высота синусных волн не превышает 0,3 мм, и это все равно очень быстро сотрется и износится (износ дисков допускается до 50% толщины диска, то есть порядка 0,6 мм), особенно, если учесть силу "пружины" достигающую 70 килограмм? Единственный смысл этого патентованного "выверта" заключался по-видимому в том, что за свою конструкторскую разработку (довольно удачную) головная организация хотела "за понесенный труд удовольствие поиметь" не только в виде разового вознаграждения за проект, но и стричь некий постоянный процент при помощи патента.
Я предложил заводчанам либо сделать тарельчатые диски с усилием на каждом не более 5 кг, а в пакете хоть 70, хоть 120. Либо вообще сделать конус на якоре и на статоре (небольшой, порядка ~ 1°) при вообще плоских дисках. Выслушал ахинею по поводу "а как же они будут отпихиваться друг от друга?". И напомнил из занимательной физики Перельмана для пятиклашек о невесомости - "подкинь стопку бумаги и вытащи любой листик из середины". Надо ли говорить, что пара сотен "экспериментальных" моих муфт работали как часы и отключались и за пятую и за десятую часть секунды?
Но попутно возникло еще одно затруднение. Считать тарельчатые пружины, даже с прощелком, я, конечно, умел. Но в муфтовых дисках кроме фигурных отверстий для прохода поля (которые расчету не мешали) имелись еще сквозные надрезы по этим отверстиям. Во внутренних дисках с наружного края, а во внешних с внутреннего и они-то – мешали (и не только расчету). Я спросил, зачем это-то. И услышал, а это как в сердечниках катушек трансформаторов - чтобы не возникало токов Фуко. Диски-то при включении муфты некоторое время вращаются относительно осесимметричного магнитного поля. Тут мне стало очень смешно. Неужели вся инженерная братия полагает, что вращение дисков в осесимметричном поле вырабатывает страшные токи Фуко, и на этом умозрительном основании не только продолжает изобретать неработающие бесколлекторные двигатели постоянного тока, но и реально и весьма прилично ослабляет действующие конструкции весьма распространенных в промышленности устройств?
На самом деле осесимметричная, основная часть поля токов Фуко действительно порождать В ПРИНЦИПЕ НЕ МОЖЕТ, а неоднородности поля слишком малы при совершенно незначительном времени их действия. Проектировщики, конечно, не были так наивны, как цеховые технологи и заводские конструкторы, они имели в виду не это, а то, что изменение площади перекрытия фигурных окон (продолговатых с закругленными концами – на периферии дисков) в наружных и внутренних дисках может изменять магнитный поток – внутренние диски связаны с валом, а наружные с непоказанным внешним поводком, который сцеплен со столь же непоказанной шестерней. То есть токи возникают лишь за счет ОТНОСИТЕЛЬНОГО движения дисков.
Однако сделанных разрезов в дисках явно недостаточно, да и диски отнюдь не изолированы друг от друга. Так что ни на что существенное эти разрезы влияния оказать не могут. Видимо, и у разработчиков подсознательно все же довлел образ вращения в магнитном поле, а то, что поле осесимметрично, подсознание игнорировало.
В общем никто, видимо, никогда не проверял, станет ли действительно хуже без этих ненужных разрезов. За время включения или выключения такие токи могли возникать не более 5-10 раз, да и сила их не так уж велика, если учесть, что общая площадь прохода поля практически не менялась, т.к. на внутренних дисках делалось четное число фигурных отверстий, а на внешних – нечетное. Фактически можно считать, что относительно друг друга двигались только тонкие перемычки между фигурными отверстиями. Просто конструкторская перестраховка, наполовину от мифических "опасностей"? Но против реальных токов Фуко разрезы совершенно бессильны, т.к. диски контактируют, а не разделены изолирующим материалом, как пластины трансформаторов. Что мешает пресловутым токам "перескакивать" с одного металлического диска на другой и обратно? То есть налицо все равно некие полумагические-полуобрядовые действия разработчиков, граничащие с суеверием (а вдруг оборонят от нечистой магнитной силы!).
Но практика показала, что абсолютно ничего плохого и без этих разрезов на самых высоких скоростях вращения не происходит. Сначала все экспериментальные муфты без всякой мифической ерунды ставили на свои цеховые станки, потом втихаря стали и на сторону продавать, и НИКОГДА никаких нареканий по поводу токов Фуко или времени отключения не было. Вообще никаких не было.
А официально все было зарублено. Несмотря на поддержку руками и ногами всего руководства завода и цеха нашелся агент влияния стукнувший "головным", и переправивший туда партию в сто муфт. "Почему-то" в этой организации-"новаторе" муфты, с блеском выдержавшие все мыслимые заводские испытания, с не меньшим треском провалились. Ну, я такое проходил не раз. Но какой урок живучести мифов! Муфты ВСЕГДА будут делать с прорезями и волнами, только потому, что даже школьная наука слишком сложна для среднего (а тем более – старшего и главного) инженера. А ремесленный миф устойчив необычайно. Это не безопорные движители или антигравитационные эксцентриковые устройства типа аппарата Дина. Их регулярно разоблачают (это по сути чисто вибрационные эффекты типа маятников Капицы или Челомея "висящих" вверх, так и аппарат Дина на рычажных весах "воспаряет", так и детали по вибролотку ползут вверх, такая вот "антигравитация"), но они регулярно, хотя и виртуально возникают вновь и снова канут в Лету, Стикс, Ахерон и афедрон. Но тут миф реально и регулярно приносит вполне ощутимые убытки и вред.
Маятник Капицы
Маятник Челомея
Я знаю много не менее вредоносных мифов в технической механике и технологии машиностроения, но они выходят далеко за пределы простой физики в сложнейшие области художественно-ремесленного творчества и специального наукообразия. И там есть еще и такие идолища поганые, как ГОСТы.
Много таких мифов и в медицине, "самой точной науке после библии". Больше всего меня смешит, когда прослушав "давление" на тонометре врач может сказать пациенту, например, что "нижнее давление у вас высоковато"! Надо же, косвенно-приближенное измерение на тонометре, удобное тем, что не надо протыкать сосуд, и основанное на акустическом явлении прослушиваемости тонов сердца в сосудах в некотором диапазоне давлений, запросто подменило собой настоящее понятие давления, которое есть просто скалярная величина.
Но самый, конечно известный миф о морковке и каротине. Давным-давно в один немецкий уважаемый справочник вкралась опечатка. В цифре содержания каротина в моркови перенесли запятую вправо. И содержание каротина "оказалось" на порядок больше, чем в других овощах и фруктах. Невообразимое количество раз эта цифра проверялась и корректировалась обратно. Но ведь как пишутся новые справочники? Правильно, они компилируются из старых. А та первоначальная опечатка давно широко растиражирована другими справочниками и устранению больше не поддается. При компилировании самого новейшего справочника, автор положит перед собой десяток старых и наиболее солидных, после чего "большинством голосов" поставит ошибочную цифру.
Байка о распространенном заблуждении, почти трагическом
Но игнорирование научных запретов типа закона сохранения энергии и обычная косность и инерция мышления – это еще цветочки. Самая ягодка, выросшая на этом магнитном поле заключается в видении запрета там, где его нет и не было отродясь!
В интернете очень распространились всякие мусорные прожекты вечных магнитных подшипников на ферромагнитах. Чаще всего попадаются очевидно неработоспособные. Да и не успеешь начать вникать, как тут же получишь и неизбежную порцию вечных магнитных двигателей (первого рода!) и движителей (безопорных!). При том, что все нормальные вменяемые технари и физики пишут о решительной невозможности осуществления магнитной и элетростатической левитации. Ссылаясь на пресловутую теорему Ирншоу (в которой этого ничего нет). Так даже записано в энциклопедиях:
Electrostatic levitation (From Wikipedia, the free encyclopedia.) Electrostatic levitation is the process of using an electric field to lift a charged object and counteract the effects of gravity. Due to Earnshaw's theorem, no static arrangement of classical electrostatic fields can be used to stably levitate an object. There is a point where the two fields cancel, but it is unstable. However, it is possible to use dynamically changing electric fields to hold an object in position.
Magnetic levitation (From Wikipedia, the free encyclopedia.) Magnetic levitation is the process by which an object is suspended above another object with no other support but magnetic fields. The electromagnetic force is used to counteract the effects of the gravitational force. Earnshaw's theorem proved conclusively that it is not possible to levitate using static, macroscopic, "classical" electromagnetic fields. The forces acting on an object in any combination of gravitational, electrostatic, and magnetostatic fields will make the object's position unstable. However, several possibilities exist to make levitation viable, by violating the assumptions of the theorem.
Совершенно неожиданно я обнаружил, что задача ФЕРРОМАГНИТНОЙ и электростатической левитации имеет некоторый смысл и право на существование. И нет никакой необходимости для решения этой задачи дожидаться высокотемпературной сверхпроводимости. Все дело в мифо-гипнозе. Это при том, что современная техника все настойчивей требует все более быстроходных подшипников для скоростей в десятки и сотни тысяч оборотов в секунду. Ни на каких вещественных подшипниках не могут работать ни быстроходные турбины, ни инерционные накопители энергии с супермаховиками, ни суперцентрифуги с центробежными ускорениями в десятки миллионов g. Суперскоростные поезда тоже могут двигаться только будучи подвешенными в магнитном поле. Колесо в этом случае использовать вообще невозможно, не говоря уж о подшипниках качения. Много в технике самых актуальнейших задач, требующих магнитной или электростатической подвески. Да вот незадача. Теорема Ирншоу как будто бы исключает устойчивое равновесие каких-либо зарядов в каком-либо статическом потенциальном поле. Сама природа электростатического, например, поля, казалось бы запрещает существование устойчивого равновесия электрических зарядов под действием одних только электрических сил.
То есть, вообще-то можно разместить в пространстве заряды, таким образом, чтобы все силы были уравновешены, например, три заряда {+4q, -q, +4q}, находящихся на одной прямой и на равных расстояниях друг от друга, будут в состоянии равновесия. Однако это равновесие (и множества других подобных "равновесных" вариантов) обязательно окажется неустойчивым. При смещении любого из зарядов найдется такое направление смещения, в котором нет возвращающей силы, и заряды обязательно или разлетятся или слипнутся.
Теорема Ирншоу, конечно, безупречно верна, но разве следует из нее вывод о том, что ЛЮБЫЕ КОНФИГУРАЦИИ электрических зарядов, к тому же связанные отнюдь НЕ ТОЛЬКО электростатическими, магнитными или гравитационными связями, обязательно будут неустойчивыми? А ведь именно такой "вывод" неявно подразумевают и физики и лирики и простые технари. Кстати сам Ирншоу и не помышлял о проблемах инженерии, а всего лишь опроверг предположение о том, что существование атома может быть обеспечено электростатическими связями заряженных частиц, его составляющих. То есть доказал, что атом не может быть "построен" из неподвижных зарядов, связанных между собой только электрическими силами.
Но как-то так ненавязчиво возникло навязчивое убеждение о невозможности использовать электростатическое поле для левитирующих подвесов. Физикам простительно, они преимущественно думают о точечных элементарных частицах или о не менее точечных заряженных каплях тумана, а инженеры верят физикам на слово, как пресловутый благородный, но туповатый ученик Паскаля ("даю слово, что эта теорема верна! – теперь не сомневаюсь, мы же жантильомы!").
Конечно изобретательная мысль не спала, и нашла сразу несколько выходов из этой "тупиковой ситуации". Устойчивость можно обеспечить в динамике с помощью инерционных сил, это могут быть и вибрационные (как в маятниках Капицы или Челомея) и гироскопические эффекты. Другой путь в использовании следящих систем управления с отрицательной обратной связью. Например, когда датчик "почувствует", что твердое тело в электростатическом поле начинает удаляться от желаемого положения равновесия, он подаст сигнал в специальное устройство, которое изменит электрическое поле так, чтобы заставить тело вернуться в исходное положение. Ясно, что любой отказ в системе автоматического регулирования электростатического подвеса (выход из строя датчика смещения, сбой в системе питания и т.п.) приведет к падению тела, то есть электростатический подвес оказывается довольно капризным устройством. (К слову, известна занятная байка о роковом влиянии наблюдателя на такую физическую систему, это о том, что когда репортеры стали фотографировать гравитационную антенну – полутонный, электростатически подвешенный кусок кварца – от магниевой вспышки произошла ионизация воздуха и, в результате пробоя поля, кусков кварца стало несколько больше.)
Более того, этот пессимистический вывод, распространен и на левитирующие подвесы в магнитном поле постоянных магнитов. Хотя и только на парамагнитные явления, и в том числе и в более практически интересном ферромагнитном случае. На каком основании? Вроде магнитных зарядов в природе пока не наблюдалось. И неизвестно, могут ли они вообще существовать. А вот на таком, что длинные и тонкие магниты можно приближенно считать магнитными диполями (что верно). И концы таких магнитов можно с натяжкой полагать этакими магнитными псевдомонополями.
Но и для магнитных подвесов вполне годятся эти же динамико-"электростатические" пути достижения устойчивости. В турбиностроении, например, широко применяются вот такие активные подшипники .
Они обеспечивают бешеные скорости вращения, но зато потребляют многие киловатты электроэнергии. Поэтому для вакуумных насосов иногда из экономии применяют радиальный пошипник на постоянных магнитах, а осевой подшипник (подпятник) при этом выполнен в сущности гидростатическим, только применяется ферромагнитная жидкость.
Чаще применяют осевые подшипники на постоянных магнитах, а уж радиальные подшипники, хоть и тоже магнитные, но электромагнитные, то есть активные, с датчиками обратной связи. В супермаховиках с вертикальной осью тоже магнитными (с постоянными кольцевыми магнитами) выполнены только подпятники, а радиальные подшипники при этом – обычные подшипники качения, только очень маленькие, для несилового удержание оси в точках неустойчивости (чем меньше подшипник качения, тем большие скорости вращения для него возможны).
Правда в магнитной левитации известно ИСКЛЮЧЕНИЕ, которое в принципе позволяет осуществить подвес в магнитном поле ПОСТОЯННЫХ ферромагнитов. Это диамагнетизм, и в частном случае – сверхпроводимость (такой "абсолютный диамагнетизм"). В достаточно сильном постоянном поле можно подвесить любой диамагнетик, хоть живую лягушку. Правда поля такой силы постоянные магниты создать не могут. Сверхпроводящую "таблетку" же, напротив, можно легко подвесить в поле любого ферромагнита, но в связи с отсутствием достаточно высокотемпературных сверхпроводников, на глубокое охлаждение требуется затрачивать много энергии. Так что, ничего не столь энергозатратного для левитации выдумать невозможно?
Но позвольте господа, ничего такого теорема Ирншоу не утверждает! На чем основывается ее стандартное доказательство? Предположим, что для хотя бы ОДНОГО из зарядов имеется устойчивое равновесие. Пусть в устойчивом равновесии находится положительный заряд . Если равновесие устойчивое, то силовое поле со стороны ОСТАЛЬНЫХ зарядов, КРОМЕ рассматриваемого заряда, имеет вид силовых линий, которые заталкивают заряд в точку УСТОЙЧИВОГО равновесия.
Рассмотрим МАЛЕНЬКУЮ сферу вокруг точки равновесия. Как видно из рисунка, поток через такую сферу будет отрицательным, так как ВСЕ линии поля втекают в сферу. ОСТАЛЬНЫХ зарядов ВНУТРИ малой сферы НЕТ. А по теореме Остроградского-Гаусса, исходя из формы потока, получается, что ЕСТЬ, причем обязательно отрицательный! Полученное противоречие и доказывает теорему Ирншоу.
Но ведь, это же только про системы НЕСВЯЗАННЫХ между собой точечных зарядов! Или про то, что элементарную частицу, или маленький заряженный шарик или каплю невозможно удержать вообще в любом поле, даже поле связанных между собой зарядов. Но тут НИЧЕГО нет даже про удержание обычного диполя, а тем более, более хитроумно соединенных материальными связями зарядов. А ведь любое наложение кинематических связей, изменяющих число степеней свободы сразу меняет ситуацию с устойчивостью! Вот система с подсистемами по-разному связанных зарядов разве не может быть устойчивой? НИКАКОГО запрета на это в пресловутой теореме нет… Ну и что, что отдельные заряды в системе связанных зарядов являются подсистемами с четной степенью неустойчивости (то есть в одних направлениях жесткость отрицательна, а других – положительна)? Главное, чтобы вся система в целом имела жесткость положительную. В механике хорошо известны механизмы, в которых жесткость всей системе придают последовательно, сначала вдоль одной, затем вдоль другой оси или обобщенной координате и т.п. Например накладывают целую последовательность кинематических связей, постепенно выбирающих все степени подвижности. Почему такой поход не будет работать и в этой области техники? Ну вот, пожалуйте, простейший контрпример к псевдозапрету:
Система одинаково заряженных двух торов должна быть устойчива, исходя даже из ТОПОЛОГИЧЕСКИХ соображений. Так же, кстати, топологически устроены и обычные цепи для нормального подвеса якорей или талей.
Одинаково заряженные звенья цепи просто не смогут коснуться друг друга (если заряды достаточно велики и если исключить поверхностное перетекание зарядов, например за счет ячеистости структуры).
Могут быть использованы и более топологически сложные чем два звена цепи объекты. Да ведь дело даже и не в топологии. Просто заряженное тело должно быть достаточно протяженно, и несводимо к сфере, окружающей подвешиваемое тело, причем не включающей внешних зарядов. Например возможен такой электростатический подшипник – два одинаково заряженных тора, из которых один вставлен внутрь другого, соосно ему. Причем охватывающий тор должен быть вскрытым (не только для технических надобностей подвески вращающегося вала), что резко изменяет топологию системы, но не делает равновесие неустойчивым. И со стороны теоремы Ирншоу – абсолютно никаких претензий.
И ферромагнитный подшипник тоже, конечно, возможен. Например, такого же типа, из двух соосно вложенных торов (не обязательно круглого поперечного сечения). Но поскольку магнит аналогичен диполю, оба тора должны быть разомкнуты. То есть использовать надо только внутренние или только внешние области внутреннего и наружного торов. Кстати, в Инете часто попадаются утверждения о якобы существовании велосипеда с магнитной подвеской колес. Однако, несмотря на то, что даже и цену велосипеда называют, байка об этом байке оказалась первоапрельским розыгрышем. Но, конечно, не всякий магнит, как и не всякий диполь (например электрет) может быть подвешен. Хотя теорема Ирншоу о диполях вообще ничего нам В ПРИНЦИПЕ сообщить не может. Просто всякий раз НАДО рассчитывать, есть устойчивость или нет ее. Без огульных ссылок на несуществующие запреты.
Кстати об устойчивости при наложении различных механических связей, изменяющих число степеней свободы. Легко подвесить множество магнитов друг над другом свободно с небольшим зазором на проходящем через них стержне из немагнитного материала. Стержень оставляет каждому магниту только одну степень свободы – вдоль оси (вращение вокруг оси стержня осесимметричных магнитов совершенно несущественно). Зазор может быть и очень большим, и тогда возникают достаточно большие перекосы. Но достаточно "придавить" их еще одним осесимметричным полем, как перекосы исчезнут, и возникнут только смещения. То есть неустойчивость компенсируется одной только двусторонней геометрической связью, то есть просто контактом в точке.
Легко подвесить параллельные осесимметричные магниты с двумя степенями свободы (например, расположенные с зазором между двумя немагнитными параллельными стенками, препятствующими смещению магнита вдоль оси, перпендикулярной стенкам, и разворотам его перпендикулярно этой оси).
Надо заметить, что заставить в трехмерном пространстве левитировать магнит или диполь по идее несколько более сложно, нежели заряд. Заряженный шар имеет три степени свободы, а диполь или магнит – 6 (осесимметричный – 5). Однако такая задача решается наложением даже гибких связей. Достаточно трех или даже двух гибких нитей (например, цепей из немагнитных материалов), чтобы вечно удерживать неподвижный ферромагнит в воздухе.
А это И ЕСТЬ пресловутый "гроб Магомета", в легенде о котором фигурировали и цепи, крепящиеся к полу, которые не подвешивали, а удерживали левитирующий магнит на месте. Теперь относительно весьма популярного ныне и хорошо продаваемого волчка "левитрон".
Некоторые физики (например В.Г. Широносов, Ю.Г. Мартыненко и др.) полагают, что здесь имеет место магнитодинамический эффект, связанный с вращением волчка-магнита, который сродни маятнику Капицы. Но может быть, это явление можно понимать и иначе – гироскопический эффект просто отнимает две лишние степени свободы (вращение вокруг оси не в счет). То есть волчок не может перевернуться пока вращается, а трем линейным смещениям мешает сама форма сложного магнитного поля (с потенциальной ямкой). Но тогда, очевидно, можно обойтись и без вращения, прикрепив три таких магнита на большом, но легком пенопластовом треугольнике, и разместив их точно над тремя основаниями "левитронов". Тогда лишние степени свободы тоже будут отняты. Примерно так.
Но только левитация такого треугольника ни в малейшей степени НЕ ПРОТИВОРЕЧИТ теореме Ирншоу! Правда устойчивость такого треножника весьма локальна и относительна, и не чувствительна только к очень малым возмущениям (да и добиться ее не так просто), существенных возмущений она не перенесет. Значительно проще подвесить такой вот "крест Магомета" (по этой схеме мог бы быть устроен "гроб Магомета" и тогда НЕНАТЯНУТЫЕ цепи нужны были бы разве что только для страховки от слишком сильных возмущений).
Или такую вот "лестницу Иакова", по схеме которой могла бы быть подвешена фигура ангела известного (в начале 19 века) иллюзиониста Гамулецкого. Его "кабинет", просуществовавший до 1842 года, прославился тем, что посетители, поднимавшиеся по лестнице, еще издали могли заметить на верхней площадке золоченую фигуру ангела, выполненную в натуральный человеческий рост, парившую в горизонтальном положении над дверью кабинета. В том, что фигура не имеет никаких подпорок, мог убедиться всякий желающий.
Все это не значит, что подшипник на постоянных магнитах сконструировать ЛЕГКО, это значит только, что его построить в принципе НЕ НЕВОЗМОЖНО. Например, магнитный подшипник в компоновке "а" нижеследующего рисунка сделать устойчивым нелегко, если вообще возможно. А в компоновке "b" устойчивость левитации в магнитном подшипнике обеспечить значительно проще.
"a"
"b"
Таким образом, не так уж сложно устроить и магнитную и электростатическую подвески. Это не было сделано уже давно единственно потому, что романтичные мифы "живут" не только в технике, но и в науке. Либо запрет на что-либо понимается метафорически расширительно, либо к слегка теоретически обоснованной возможности какой-либо гипотезы относятся с чрезмерным упованием. Во всех случаях огромную роль играет излишний пиетет к какому-либо авторитету, как и в любом мифе. Все это так ремесленно-эволюционно и парипаскально, что становится "кюхельбекерно и тошно".
Байка о наиболее фундаментальной слепоте.
Но самый романтичный миф – конечно, о магнитных зарядах, поиски которых можно сравнить разве что с поисками чаши Грааля. Обратимся к вопросу об "антимонопольном" законодательстве, чтобы попытаться понять, почему не может существовать магнитных зарядов, несмотря на всю их теоретическую привлекательность во всех отношениях.
По Дираку, если монополь существует, то его заряд существенно превышает заряд электрона. Из квантовой теории однозначно следует, что наименьшая возможная величина магнитного заряда монополя составляет /1/
наименьшая масса монополя, определяемая из допущения о равенстве классических радиусов монополя и электрона 
Все это проистекает только из-за того, что постоянная тонкой структуры - величина весьма малая, хоть и безразмерная
Неклассические, неабелевы и проч. монополи имеют уже просто чудовищные массы и заряды /2/. Но и в поле электрона могут рождаться "монопольно-антимонопольные" пары, хотя из-за величин их массы и энергии - лишь виртуально. А вот в поле уединенного монополя просто таки пачками или пучками должны рождаться электрон-позитронные пары. Действительно, не выходя за рамки источника-обзора /1/ легко находим, что для значений напряженностей постоянного однородного магнитного поля H, удовлетворяющего следующему равенству:
энергетическая щель захлопывается, и поэтому могут происходить процессы спонтанного образования электрон-позитронных пар, для любых:
где: 
Легко из этих приведенных нехитрых формул вычислить, что на классическом радиусе монополя напряженность
в пять с лишним раз (137/8π) превысит величину H, при которой захлопывается энергетическая щель.
То есть монополь буквально должен развалиться на множество электронов и позитронов, причем реальных, а не виртуальных (примерно так же по Хокингу идет взрывное испарение микроскопических черных дыр). Это, естественно, должно противоречить либо сохранению заряда да заодно и самому фундаментальному выводу Дирака о его квантовании, либо закону сохранения энергии - массы.
В этом моем рассуждении, казалось бы сразу два слабых места: во-первых, величина “H” вычислена для однородного поля, а не для точечного поля монополя, а во-вторых, неабелев монополь /2/ может в теориях объединения и не быть точечной частицей, а топологически сложным "размазанным" объектом, напряженность поля, которого может и не достигать величины “H”. Но на самом деле, все это нисколько не изменяет окончательного вывода о противоречии существования монополя либо закону сохранения энергии, либо закону сохранения заряда, поскольку в любом магнитном поле и при любой его напряженности “H”, ширина энергетической щели все-равно уменьшается! Даже достаточно далеко от монополя, там где поле практически не отличается от однородного. Поэтому "обстреливая" монополь слабенькими фотонами, энергии которых еще не хватает для рождения пар электрон-позитрон, мы все-таки будем эти пары порождать, а значит, нарушать либо закон сохранения энергии, либо закон сохранения и квантования заряда! Так что противоречие все равно непреодолимо…
В обычном магнитном поле такие явления давно известны, но поскольку такие рождения пар совершаются за счет энергии либо кольцевых токов либо внутренней энергии ферромагнитных кристаллов, это никого и не волнует. Иное дело – в поле монополя. Тут все совершенно прозрачно – наличие любого поля, хоть гравитационного, хоть электромагнитного, снижает порог образования электронно-позитронных пар, ширину энергетической щели. Но поскольку монополь – не черная дыра, его испарение нарушает все исходные дираковские посылки, вот и все. Отнюдь не бином и не геном Ньютона (идиотская все ж идиома – ведь что может быть проще бинома?)!
Мораль в заключение
По гипотезе "профессионального эволюционера" Р. Даукинса культура состоит из мимов, как биология из генов. Мимы, даже те, которые являются не очень хорошими, а прямо-таки ошибочными моделями реальности (то есть просто мифы), иногда не менее устойчивы, чем хорошие и правильные мимы, которые реальность моделируют адекватно. И из мифов тоже складывается культура и история человечества в целом. Это как плохие мутации генов. Вымирают, но не все. Мифы живут и размножаются и в ремесленной эволюции, и в эволюции воспитания, и в эволюции представлений о собственности и т.п. и т.д. К сожалению мы еще не знаем "законов наследственности мимов", но зато не без оснований догадываемся, что естественный отбор действует и среди мимов и среди генов в одинаковой степени.
Так вот, похоже что естественный отбор не в силах убрать не только ВСЕ ошибочные гены, но и мимы тоже. Даже в самых продвинутых и точнейших областях культуры (а что может быть точнее и полнее механики или электродинамики?), даже в чистенько выметенных храмах науки, нет-нет да и встретишь то одно, то другое привидение. Но за отсутствие адекватности наших представлений и моделей приходится дорого платить.
Ну ладно, за излишнее доверие к школьным абстракциям заплатят своим временем единичные энтузиасты-изобретатели, но ведь в массовом производстве убытки становятся просто огромными. Еще печальнее, когда буквально из-за недоразумения откладывают разработку нужной техники и начинают ждать появления высокотемпературных проводников до морковкина заговенья. Или вбухивают миллионы в поиск марк-твеновских "северо-западных проходов", только потому что очень хочется их найти и ОЧЕНЬ НЕ ХОЧЕТСЯ невзначай наткнуться на элементарное опровержение неких заманчивых возможностей. Поэтому бороться с мифами необходимо, это занятие, хотя и бесполезное (в глобальном смысле), но потенциально выгодное в смысле желательности минимизации неизбежных потерь.
Литература 1. Вонсовский С.В. Магнетизм микрочастиц. - М.: Наука, 1973. - 279 с.
2. Коулмен С. Магнитный монополь пятьдесят лет спустя. - УФН, 1984, Том 144, вып.2, с.277 - 346.
Статья поступила в редакцию 10.02.2006 г.
