Мифы киберпанка I: мононить

Полугодовое молчание можно извинить только тогда, когда автор возвращается с новой книгой. У меня ничего такого нет, простите.

Но уж на заметку в блоге хватить должно. Для раскачки.

Итак, уже по названию статьи должно быть ясно, что это часть задуманного цикла. Мрачная антиутопия будущего нереалистична (что не может не радовать) по многим причинам и во многих аспектах. Сегодня поговорим об одном конкретном знаковом девайсе, опять же для раскачки.

Итак, что такое, по общему представлению, мононить? Это тончайшая -- буквально атомарной толщины -- струна из суперматериала. Разумеется, такого прочного, что фиг порвёшь, но при этом настолько острого, что этой струной можно резать металл, как масло. И даже ещё легче. Эту жуть жуткую придумал, кажется, ещё Гибсон для своего "Нейроманта" (хотя вру: для рассказа, где дебютировала незабвенная Молли Миллион... её оппонент с таким девайсом щеголял... вроде бы так).

Крутое оружие для крутого киберниндзя! Вот ты взмахиваешь рукой, отделяя грузик в виде кончика пальца, за которым тянется, сматываемая с алмазной катушки, мононить. Вот эта самая мононить срезает врагу голову. А вот катушка снова выбирает лишнюю длину, и кончик пальца встаёт на место. На всё про всё -- доли секунды, не более. Атака быстрая и смертоносная, как "выстрел" языком жабы или геккона.

И такая же нереалистичная, как Годзилла.

Почему? Ну, с Годзиллой и прочими мегароботами, как давно пояснили нам превзошедшие сопромат, виноват закон куба-квадрата. Именно поэтому шагающие карьерные экскаваторы, конечно, существуют и даже имеют положенные титанические размеры, но на один "шаг" тратят минуты.

А вот почему мононить -- полная хрень (чего и следует ждать от технической фишки, придуманной гуманитарием; к атомарным мечам Лукьяненко относится тот же принцип)? Давайте разбираться.

1. Сомнительная прочность.

Допустим, что мы каким-то чудом изготовили самую настоящую мононить с сечением буквально атомов в десять. Ну, на срезе семь атомов правильным шестигранником по центру и ещё три по углам этой фигуры. Чтобы в профиль всё это выглядело как треугольник, напоминая тем самым пресловутый чеснок: с какой стороны ни зайди, будет атомарной остроты грань. Зададимся же вопросом -- какой будет прочность на разрыв у нашей мононити?

Известно, что энергия связи С-С (а именно из углерода с вероятностью в 90% будет сделана мононить; и если даже не из него, то порядки энергий задействованных химических связей сопоставимы) составляет 348 кДж/моль. Это, кстати, довольно много. Но в одном моль вещества, как известно, атомов столько, что хватает на число Авогадро -- 6,02214076 * 10^23

Немного срежем углы, поделим 348 Дж на это самое число со многими нулями, округлённое до 6 * 10^20. Что мы получим? 5,8 * 10^-19. Ну, в нашей мононити на сечении сразу десяток таких связей, так что 5,8 * 10^-18 джоулей. Не маловато? Можно пожертвовать тонкостью воображаемого всеразрезающего ужаса и нарастить его толщину до ста атомов на срезе, до тысячи, даже десятка тысяч... ну, получим энергию разрыва побольше, в последнем случае аж в 5,8 * 10^-16 -- это (по меркам макромира) всё равно довольно мало.

Но это, хочу заметить, всё ещё предсказываемый теорией абсолютный МАКСИМУМ. Предполагающий, что мононить, сплетённая не иначе как из макромолекул карбина, бездефектна по всей длине и потому не имеет более слабых мест, где часть макромолекул разорвана. Но именно таков порядок энергии, которая требуется, чтобы мононить пуф! и лопнула.

...между прочим, прочность той же паутины на разрыв -- выше, чем у большинства марок стали. Но трудно ли порвать паутину? Ну так мононить рвётся ещё легче...

В общем, подвесить -- даже просто подвесить! -- на такой ниточке кончик пальца не получится. Как не получится подвесить на рыболовной леске морской контейнеровоз с грузом. По совершенно прозаическим физическим причинам.

2. Сомнительная стойкость.

Что происходит, когда один материал режет другой? На атомно-молекулярном уровне одни химические связи оказываются прочнее других, и менее прочные -- рвутся. Однако энергия разрыва должна куда-то деваться, поэтому тот материал, который режется и тот, которым режут, нагреваются. Иногда процесс идёт настолько интенсивно, что трение прям раскаляет резцы, отчего требуется дополнительное охлаждение.

Смею заверить: если бы мононить действительно резала так, как заявлено, она раскалялась бы куда интенсивней, чем инструментальная сталь в токарных и фрезерных станках. Удельное тепловыделение (то самое, в пересчёте в джоулях на атом) получалось бы просто кошмарным! Не стану врать, что в итоге должна образовываться плазма, но что локальная температура будет подскакивать до сотен градусов, скорее даже тысячи с лишним -- это без вариантов.

А что происходит при таких температурах? Правильно: химические реакции. Обычно распада, ибо сложные вещества при высоких температурных нагрузках разлагаются на простые. Как думаете, почему кухонные ножи приходится регулярно затачивать? А вот потому, что одни атомы стачиваются о другие. Причём тот материал, который режет, тоже стачивается, просто медленней. Но... вода камень точит, верно? Верно. А один атом в мононити должен столкнуться за один-единственный замах с триллионами атомов разрезаемого вещества. И ему достаточно поддаться один-единственный раз...

3. Сомнительная резкость.

(Это игра слов, конечно: "резкость" здесь -- от слова "резать").

Допустим всё же, что мононить неким чудом достаточно прочна и достаточно стойка, чтобы таки резать всё и вся. Как-то. Не важно, как. Может, изобретено волшебное упрочняющее поле заодно с тепловым сверхпроводником, отводящим лишние калории (моти у Нивена и Пурнеля такой сверхпроводник сделали, чому бы супернауке будущего не повторить?). Что это за третья проблема вообще нарисовалась?

Эта проблема именуется вязкостью материала. И она, кстати, имеет некоторое отношение к причинам, почему паутина (более прочная на разрыв, чем сталь, хочу напомнить!) отнюдь не режет нам пальцы. В реальном мире всё происходит немножко наоборот: пальцы без проблем рвут паутину.

Почему?

А вы вспомните, как обычно происходит резка чего-нибудь. Например... обрезка трубы болгаркой. Или распиливание чурбака бензопилой. Что образуется?

Правильно: частицы. Кусочки, мелкие фрагменты. Опилки. Движение режущей кромки не в последнюю очередь призвано убирать их прочь из разреза/распила, чтобы не мешали пилить дальше.

Здесь можно возразить: мононить не может завязнуть в теле, как нож в твёрдом сыре. Она слишком тонкая для этого! И это совершенно верно. Но мононить не только тонкая, она ещё и не совершает поступательных движений. Или совершает их абсолютно недостаточно. При её движении через материал на тончайшую, действительно атомарной толщины режущую кромку так или иначе мгновенно налипнет слой клеточных мембран, биополимеров, природных волокон... что моментально превратит достоинство в недостаток, а острое в тупое. Видали, как сухожилия налипают на резцы мясорубки? Вот и тут та же фигня, только в куда большем масштабе. Ну, с учётом пропорций, конечно.

Ну а если дёрнуть мононить, добавляя именно режущего, а не рубящего усилия... правильно. Трение скачком вырастет, тепловыделение тоже, оба вида нагрузки, описанные в пп. 1 и 2, резко подскочат. И ни к чему хорошему (для режущего орудия) из этого не получится.

...оставайтесь с нами, тема мифов киберпанка to be continued.