Рудольф Сворень - В просторы космоса, в глубины атома [Пособие для учащихся]

Этот первый наш рассказ не о новом празднике, таком, скажем, как День авиации или День шахтера. Это рассказ о будничном, рядовом событии — о традиционной сессии Отделения общей физики и астрономии Академии наук СССР. Вот уже много лет такие сессии проходят в конце почти каждого месяца в конференц-зале всемирно известного ФИАНа — Физического института им. П. Н. Лебедева Академии наук СССР.

Если составить баланс рабочего времени ученого, то далеко не последнее место в этом балансе займут расходы на «демократию» — участие в различного рода конференциях, симпозиумах, сессиях, семинарах, в обсуждении своих и чужих планов, своих и чужих работ. Можно спорить о количественной стороне дела, но в принципе подобный расход времени не просто нужен — он жизненно необходим. Вот лишь два из многих «за».

Первое: любая исследовательская работа, даже самая крупная, даже самая общая, — это только фрагмент единого наступления Науки на Неизвестность, наступления, которое требует четкой координации. Второе: рождение новых идей происходит в острых спорах, когда мы защищаемся, нападаем, пытаемся конкурировать с коллегами.

Тематика научных сессий Отделения общей физики и астрономии разнообразна, уровень докладов, как правило, весьма высок, обстановка демократичная, непринужденная. Сессия, о которой пойдет речь, проходила несколько лет назад, она выбрана для нашего рассказа в основном потому, что по многим важным показателям может считаться типичной. Конечно же, с того времени, когда проходила сессия, в понимании некоторых из обсуждавшихся проблем произошли изменения, были выявлены новые факты, проведены дополнительные исследования. О некоторых таких «изменениях и дополнениях» коротко рассказано в конце нашего повествования.

Сделав это предупреждение, приглашаем вас на открытие сессии.

Первый ее доклад был посвящен проблеме, которая в то время вызвала огромный интерес у самых разных специалистов — энергетиков, врачей, биологов, метеорологов, химиков, потому что проблема эта касалась вещества, которое играет важнейшую роль и в технике, и в природе, особенно в процессах жизнедеятельности. Это вещество — вода. Член-корреспондент Академии наук Б. В. Дерягин рассказал, как была обнаружена разновидность воды с некоторыми совершенно необычными свойствами.

Было обнаружено, что в тончайшем стеклянном капилляре с водой появляются самостоятельные столбики — в дальнейшем их назвали дочерними, — которые постепенно растут за счет основного столбика. Этот удивительный рост мог свидетельствовать лишь только об одном: давление паров воды в дочерних столбиках меньше, чем давление паров воды в основном столбике. А отсюда следовал и более общий вывод: в дочерних столбиках собирается вода с какими-то особыми свойствами, аномальная (необычная), или, как принято ее называть, модифицированная вода.

Некоторые свойства модифицированной воды удалось изучить. В частности, ее плотность оказалась на 40 % выше, вязкость и температурный коэффициент расширения в несколько раз больше, чем у обычной воды.

Несмотря на большую экспериментальную работу, ее авторы не сочли возможным предлагать какую-либо теорию аномальной воды. И конечно же, такой «теоретический вакуум» заметно активизировал интерес к работе, особенно со стороны теоретиков. Докладчику пришлось ответить на большое число вопросов, выслушать много идей, рекомендаций, возражений.

— О чем говорят спектры модифицированной воды?

— Эта часть работы не закончена. Масс-спектральный анализ новой воды проводится в Институте химической физики.

— Как ведет себя аномальная вода вне капилляров?

— Так же, как и в них.

— Сколько нужно времени, чтобы получить один грамм такой воды?..

— В неделю мы получаем примерно один миллиграмм…

— Значит, для получения грамма вам нужна тысяча этих единиц времени, тысяча недель?

— Не думает ли докладчик, что нужно было бы прежде всего измерить дипольный момент молекул?

— Не кажется ли вам, что вы встречаетесь с автокатализом, причем с необычным автокатализом?..

Ровный ритм «вопрос — ответ» сменяется каким-то сложным переплетением высказываний, замечаний, вопросов, предложений. В зале возникает несколько центров обсуждения, и докладчик периодически включается то в один, то в другой. Общий дух высказываний, несомненно, доброжелательный, но в этой аудитории не принято сглаживать углы, преуменьшать трудности, скрывать сомнения. Очевидно, поэтому с большим интересом было выслушано сообщение об экспериментах, проведенных в Институте физики высоких давлений. Исходя из того что модифицированная вода обладает повышенной плотностью, ожидалось, что ее можно получить, сильно сжимая простую воду. Однако даже при давлении, превышающем атмосферное в 60 000 раз, и температуре до 1000 °C модифицированная вода не появлялась.

В традиционном заключительном слове докладчик сказал:

— Не считая целесообразным и своевременным открывать дискуссию по существу проведенного эксперимента, я хотел бы ограничиться лишь одной общей рекомендацией — будьте очень осторожны с отрицательными результатами. Ошибка при обсуждении положительного результата неприятна, но не трагична.

Истина в итоге всегда будет обнаружена. Но ошибка при оценке отрицательного результата может надолго закрыть перспективный путь исследований.

Тема следующего доклада — сверхпроводимость. Она была открыта в 1911 г., но прошло больше 20 лет, прежде чем было установлено, что сильное магнитное поле разрушает сверхпроводимость, возвращает металлу электрическое сопротивление.

Можно ли сказать, что магнитное поле и сверхпроводимость всегда исключают друг друга? Это один из вопросов, на которые должны были ответить эксперименты, проведенные в Институте физических проблем. О них рассказал руководитель этой работы доктор физико-математических наук Ю. В. Шарвин, ныне член-корреспондент АН СССР. Он отметил, что переход из сверхпроводящего состояния в нормальное под действием магнитного поля в большинстве случаев оказывается постепенным. И в каком-то интервале значений магнитной индукции сверхпроводящее вещество оказывается в некотором особом состоянии, которое получило очень естественное название — промежуточное состояние.

В 1946 г. А. И. Шальников остроумными экспериментами доказал, что промежуточное состояние является просто смесью областей сверхпроводящего и нормального (проводящего) состояния. К этому времени Л. Д. Ландау создал количественную теорию строения вещества в промежуточном состоянии, согласно которой образец разделяется на чередующиеся сверхпроводящие и нормальные слои.