Ο Einstein ως εφευρέτης ψυγείων

Posted on 10/05/2015

0


Einstein_Refrigerator_pat1781541_clarifiedΠριν από 100 χρόνια, το 1915, ο Einstein προσπαθούσε να ολοκληρώσει αυτό που σήμερα ονομάζουμε Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Την ίδια χρονιά μαζί με τον W. J. de Haas, πραγματοποίησε τη μοναδική πειραματική του ερευνητική εργασία, επιχειρώντας να αποδείξει ότι η μαγνήτιση οφείλεται στον παράλληλο προσανατολισμό των κυκλικών ρευμάτων από τα περιστρεφόμενα ηλεκτρόνια γύρω από τους ατομικούς πυρήνες.

Διαβάστε σχετικά: Το μοναδικό πείραμα του Einstein

Το ενδιαφέρον του Einstein για το πείραμα και την εφαρμοσμένη φυσική δεν σταμάτησε ποτέ. Άλλωστε, το 1921 βραβεύθηκε με το Νόμπελ Φυσικής, όχι για τη Θεωρία της Σχετικότητας, αλλά για την θεωρητική ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.
Ακόμη κι όταν είχε καθιερωθεί πλέον ως ένας από τους διασημότερους επιστήμονες της εποχής του, ο Einstein πέρασε μερικά χρόνια από τη ζωή του κάνοντας πρακτικές εφευρέσεις. Περισσότερο γνωστή είναι η εφεύρεση ενός ψυγείου και λιγότερο γνωστή η εφεύρεση ακουστικού βαρηκοΐας!

Γιατί όμως ένας κάτοχος βραβείου Νόμπελ, με παγκόσμια φήμη και νοημοσύνη ιδιοφυίας, έσκυψε τόσο «χαμηλά» σπαταλώντας το χρόνο του πασχίζοντας για «πεζά» πράγματα, όπως ένα ψυγείο;

Ο ίδιος ο Einstein το θεωρούσε πολύ σημαντικό. Σύμφωνα με τις περισσότερες πηγές, μια μέρα στη Γερμανία της δεκαετίας του 1920 ο Einstein διάβασε τυχαία ένα άρθρο στην εφημερίδα, που περιέγραφε το θάνατο μιας ολόκληρης οικογένειας – μητέρας, πατέρα και παιδιών. Πέθαναν στον ύπνο τους από ένα δηλητηριώδες ψυκτικό, που είχε διαρρεύσει από το ψυγείο τους.
Εκείνη την εποχή ο περισσότερος κόσμος διέθετε ψυγεία πάγου. Τα καινούργια μηχανικά ψυγεία είχαν μόλις αρχίσει να γίνονται δημοφιλή, όμως μπορούσαν να γίνουν πολύ επικίνδυνα. Όλα τα ψυκτικά που ήταν διαθέσιμα την πρώιμη εποχή των ηλεκτρικών ψυγείων (αμμωνία, διοξείδιο του θείου, μεθυλοχλωρίδιο) ήταν πολύ τοξικά και μπορούσαν να προκαλέσουν και θάνατο σε περίπτωση διαρροής στο σπίτι.

Ο Einstein πίστευε πως έπρεπε να υπάρχει καλύτερη μέθοδος. Και σ’ αυτό συμφωνούσε ο συνάδελφός του Leó Szilárd (Λίο Σίλαρντ).

Ο Szilard γεννήθηκε στη Βουδαπέστη το 1898, και ήταν ο γιος πολιτικού μηχανικού. Το 1916, γράφτηκε στο πολυτεχνείο της Βουδαπέστης, αλλά η εκπαίδευση του διακόπηκε το επόμενο έτος, εξαιτίας της στράτευσής του στον αυστρο-ουγγρικό στρατό. Μετά τον πόλεμο, φοίτησε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Βερολίνου – όχι τόσο επιλογή, αλλά πήγε στο Βερολίνο το 1933 για να αποφύγει τις διώξεις των Ναζί. Εκεί γνωρίστηκε με τον Einstein και τον Max Planck. Από τότε ο Szilard με τον Einstein έγιναν πολύ στενοί φίλοι. Ο Szilard έλαβε το διδακτορικό του, σχετικό με την θερμοδυναμική, το 1922. 
Από πολλούς ο Szilard θεωρείται πατέρας της πυρηνικής εποχής. Ήταν ο άνθρωπος που οραματίστηκε την αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας. O Szilard αργότερα διαπίστωσε πως η αλυσιδωτή αντίδραση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή όπλων μαζικής καταστροφής και πίεσε τον Einstein να γράψει, την διάσημη πλέον, επιστολή προς τον πρόεδρο Ρούσβελτ – η οποία αποτέλεσε το έναυσμα για την υλοποίηση του προγράμματος Μανχάταν, δηλαδή την κατασκευή της πρώτης πυρηνικής βόμβας.
Το 1955, μαζί με τον Enrico Fermi κατοχύρωσαν την ευρεσιτεχνία για τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα, στις ΗΠΑ.

Τα δυο μεγάλα επιστημονικά μυαλά συναντήθηκαν και συμπέραναν ότι το πρόβλημα με την τεχνητή ψύξη δεν περιοριζόταν στο δηλητηριώδες ψυκτικό. Ο πραγματικός ένοχος ήταν η μηχανική φύση των ψυγείων. Όποιος ξέρει από μηχανές, γνωρίζει ότι τα κινητά μέρη προκαλούν φθορές και ρήγματα σε οποιοδήποτε σύστημα. Αφαιρέστε τα κινητά μέρη και το σύστημα πιθανότατα δε θα παρουσιάσει ποτέ διαρροή.

einstein_szilard

Einstein και Szilard

Ως μεγάλοι φυσικοί οι Einstein και Szilard συνειδητοποίησαν ότι μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τις γνώσεις τους πάνω στη θερμοδυναμική για να φτιάξουν ένα σύστημα ψύξης, το οποίο δεν θα χρειαζόταν κανενός είδους μηχανική κίνηση.

Στις αρχές του 1926 οι Einstein-Szilard κατέθεσan την πρώτη τους ευρεσιτεχνία. Ετοίμασαν τις σχετικές αιτήσεις μόνοι τους, χωρίς να καταξοδευτούν σε δικηγόρους, εκμεταλλευόμενοι την εμπειρία του Einstein που είχε δουλέψει στο παρελθόν πολλά χρόνια στο Ελβετικό Γραφείο Ευρεσιτεχνιών.

Ο Szilard διαπραγματεύθηκε ένα συμβόλαιο με μια γερμανική εταιρεία. Δυστυχώς, η συμφωνία ναυάγησε σε λιγότερο από ένα χρόνο, καθώς η εταιρεία αντιμετώπισε οικονομικές δυσκολίες και αναγκάστηκε να βάλει στην άκρη πολλά αμφιλεγόμενα ερευνητικά προγράμματα. Μετά από μερικούς μήνες, οι δυο φυσικοί υπέγραψαν συμβόλαια με μια σουηδική εταιρεία και με την γερμανική AEG. Η πρώτη πλήρωσε 750 δολάρια (1926) για τις ευρεσιτεχνίες και τις άφησε ανεκμετάλλευτες στα συρτάρια της. Αντίθετα η AEG, αποφάσισε να κατασκευάσει το ψυγείο με το πρωτότυπο εξάρτημα που αργότερα ονομάστηκε ηλεκτρομαγνητική αντλία Einstein – Szilard.

Το ψυγείο αυτό δεν είχε κινούμενα μέρη, αλλά την επαγωγική αντλία δούλευε ως εξής: Ένα μέταλλο σε υγρή μορφή σφραγιζόταν σε αεροστεγές δοχείο από ανοξείδωτο χάλυβα. Γύρω από τον κύλινδρο τυλιγόταν σπειροειδές σύρμα, το οποίο , το οποίο προκαλούσε μεταβολές στο μαγνητικό πεδίο που περιέβαλλε το υγρό. Εξαιτίας του μεταβαλλόμενου πεδίου το υγρό μέταλλο μετακινούνταν και λειτουργούσε ως έμβολο που συμπιέζει το ψυκτικό. Οι υπόλοιπες διαδικασίες ήταν παρόμοιες με αυτές των σημερινών συμβατικών ψυγείων.

Στις 31 Ιουλίου 1931 το ψυγείο Einstein – Szilard τέθηκε σε λειτουργία. Δούλευε μια χαρά, αλλά έκανε πολύ θόρυβο. Τους Einstein – Szilard βοήθησε ο συμφοιτητής του Szilard, Albert Korodi. Μάλιστα ο Korodi προσελήφθη από την AEG ως μόνιμος μηχανικός, καταφέρνοντας στη συνέχεια να μειώσει σημαντικά το θόρυβο και να βελτιώσει το κράμα του υγρού μετάλλου.

Τι απέγινε τελικά αυτή η εφεύρεση;

Το όλο σχέδιο απορρίφθηκε για πολλούς λόγους. Σίγουρα η παγκόσμια οικονομική ύφεση δεν βοήθησε την κατάσταση. Ούτε έφεραν αποτέλεσμα οι συνεχείς βελτιώσεις στο σχεδιασμό του ψυγείου. Όμως αυτό που κυριολεκτικά σκότωσε το ψυγείο του Einstein – Szilard, ήταν η ανακάλυψη του φρέον. Επρόκειτο για ένα μη τοξικό ψυκτικό που εξάλειφε εντελώς τον κίνδυνο από διαρροή.

Ο Einstein έλαβε κι άλλο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, το 1934, από κοινού με τον μηχανικό Rudolf Goldschmidt , για τον σχεδίαση ενός πρωτότυπου ακουστικού βαρηκοΐας. Λέγεται ότι η έμπνευση για την εφεύρεση αυτή, προέκυψε από την γνωριμία του με μια τραγουδίστρια που υπέστη απώλεια ακοής.

Όταν ο Einstein πήρε το πτυχίο του το 1900, προσπάθησε να εργαστεί ως καθηγητής, τελικά όμως κατάφερε να βρει μόνιμη εργασία στο Ελβετικό Γραφείο Ευρεσιτεχνιών στη Βέρνη, με τη μεσολάβηση (κοινώς «βύσμα») ενός γνωστού του. Σίγουρα αυτή η πρώτη ενασχόληση του νεαρού φυσικού θα έπαιξε σημαντικό ρόλο στο να καταπιαστεί και ο ίδιος αργότερα με εφευρέσεις, σπάζοντας έτσι τη μονοτονία των ατέρμονων θεωρητικών αναζητήσεών του.

Κλείνοντας, ας υπενθυμίσουμε ότι το ψυγείο του Einstein δεν έχει μόνο ιστορική αξία, αλλά εξακολουθεί να εμπνέει τους σύγχρονους ερευνητές.

Πριν από μερικά χρόνια, μια ομάδα από το πανεπιστήμιο της Οξφόρδης κατασκεύασε ένα ψυγείο βασισμένο στο σχέδιο των Einstein-Szilard, ενώ μια άλλη ομάδα στο πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ πειραματίστηκε στη ψύξη διαμέσου μαγνητικών πεδίων. Το ενδιαφέρον αναζωπυρώθηκε εξαιτίας της καταστροφής του όζοντος στην ατμόσφαιρα από το φρέον κι άλλους χλωροφθοράνθρακες και την ανάγκη εξεύρεσης εναλλακτικών λύσεων.

πηγές
1. www.aps.org
2. io9.com
3. theguardian.com
4. «Το ψυγείο του Αϊνστάιν, Steve Silverman, εκδόσεις ΝΑΡΚΙΣΣΟΣ