Пётр Капица - Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

Неясен еще такой вопрос: есть ли «сверхтекучесть» только свойство гелия-II в его поверхностных слоях или это есть свойство всей массы гелия. Анализ экспериментальных данных не дает до сих пор однозначный ответ на этот вопрос, а, наоборот, ведет к ряду интересных противоречий, подлежащих опытному изучению.

Можно указать целый ряд еще не решенных вопросов.

Но уже сейчас интересно обсудить, какое возможное значение для развития современной теоретической физики могут иметь уже полученные данные. Как мы уже указывали, в сверхтекучести гелия-II мы имеем явление, чрезвычайно похожее на сверхпроводимость. В обоих случаях при температуре вблизи абсолютного нуля, где можно ждать проявления квантовой природы явлений, процесс течения как электричества, так и самой материи начинает происходить без потерь. Было бы неожиданно, если бы оба эти явления не определялись одной теорией, пока еще непонятной особой стороной квантовых процессов в конденсированном состоянии.

В сверхпроводимости мы имеем случай, когда носители электричества — электроны — могут без трения течь через кристаллическую решетку. В процессе сверхтекучести мы имеем атомы, которые могут организованно двигаться относительно друг друга тоже без трения. Теоретики ищут те квантовые соотношения, которые объясняют возможность такого движения без трения, и естественно думать, что им удастся более легко решить задачу, изучая взаимодействие электронов с атомами, образующими кристаллическую решетку металла.

На этом можно было бы и кончить изложение наших работ, если бы совсем неожиданно для меня не была предложена одна идея практического применения большой текучести жидкого гелия. Я хочу вам рассказать о ней не потому, что я уверен в ее практическом осуществлении, а только чтобы проиллюстрировать, что всякое обнаруженное в природе явление неизбежно открывает новые возможности, которые так или иначе всегда будут использованы в нашей жизни. Эти применения могут быть совсем неожиданными и относятся к областям, от которых сам исследователь очень далек и о которых он не осведомлен и не мог думать, когда вел свои работы. Смелая идея применения жидкого гелия была мне высказана проф. Л. Г. Лойцянским. Его идея пока очень далека от осуществления и может вызвать еще целый ряд возражений, но столь интересна, что о ней следует рассказать.

Дело касается испытания крыльев и фюзеляжа аэропланов на обтекаемость. Сейчас инженерам приходится пользоваться очень большими и дорогими аэродинамическими трубами, где аэропланы испытывают в натуральную величину. Как известно, нельзя применять уменьшенные модели аэропланов, ибо теория подобия, на которой основывается экспериментирование на моделях, здесь полностью не применима. При уменьшении масштабов в аэродинамических трубах требуется такое же уменьшение так называемой кинематической вязкости окружающей среды. Эта кинематическая вязкость есть частное от деления вязкости на плотность среды. Чтобы уменьшить ее, пытались поднимать давление воздуха в аэродинамических трубах, так как при этом плотность воздуха увеличивалась, вязкость оставалась неизменной, и, следовательно, кинематическая вязкость уменьшалась. Это оказалось очень дорого и сложно.

Интересно, что кинематическая вязкость почти для всех текучих сред оказывается больше или мало отличается от кинематической вязкости воздуха. Исключение одно — это жидкий гелий. Предложение проф. Л. Г. Лойцянского и сводится к тому, чтобы изучать аэродинамические свойства моделей самолетов в потоке жидкого гелия. Теоретически идея правильная, экспериментально смелая, и возможно, что ей принадлежит будущее. Во всяком случае до ее практического осуществления надо еще много поработать как над свойствами самого жидкого гелия, так и над техникой осуществления этого эксперимента.

В данный момент для нас интересна неожиданность этой возможности применения нового явления.

Я не сомневаюсь, что в дальнейшем их будет найдено еще много, столь же неожиданных и не менее многообещающих. Но не надо ждать, что их будет давать сам исследователь. Эти идеи должны быть и будут появляться как результат сотрудничества и интереса к взаимной работе людей с творческим воображением, работающих над развитием самых разнообразных отраслей нашей жизни. Поднять интерес к науке и сделать ее достоянием, более доступным для большего круга работников нашей страны, — необходимое условие для наиболее быстрого использования новых завоеваний науки. Наука для своего внедрения тоже требует пропаганды. У нас в стране с этой задачей лучше всего должна была бы справиться Академия наук.

Лекция, прочитанная в Центральной школе парторганизаторов ЦК ВКП(б) 25 мая 1944 г.

Я думаю, что вы оцените ту трудность, которая стояла передо мной при выборе темы моего доклада. Я знаю, что вас учат общественным наукам, экономике, истории. Но вас не учат технике и ее основе — физике. Вполне понятно, что вы даже подзабыли ту физику, которую учили в средней школе. Поэтому я выбрал для своей сегодняшней лекции не научную тему, а более общую — о кислороде, и предполагаю вам рассказать о том, как в лаборатории у ученых родилась одна интересная научная проблема и как постепенно из небольших лабораторных опытов она перешла в технику и промышленность и как, наконец, начала оказывать большое влияние на экономику всего народного хозяйства. На этом примере мне хотелось наглядно показать, как наука влияет на рост культуры страны.

Иллюстрацией аналогичного процесса может служить следующий уже хорошо известный пример, когда маленькое, ничтожное, на первый взгляд, наблюдение ученого привело к большим практическим последствиям. Не так уж давно, не многим больше столетия прошло с того дня, когда итальянский врач Гальвани, подвешивая к металлическим перилам своего балкона лапки лягушки, над которой он экспериментировал, заметил, как мышцы лягушачьей лапки пришли в судорожное движение без всякого постороннего воздействия электризации, но просто от прикосновения к мышцам двух разных металлов.

Подобное сокращение, но под действием электрических разрядов было уже известно и неоднократно наблюдалось. Более проницательный, чем Гальвани, Вольта первым понял, что итальянский медик открыл новый источник электричества — электрохимический элемент. Правильно истолковав наблюдения Гальвани и продолжая его работы, Вольта в 1799 г. создал свой знаменитый «вольтов столб», состоящий из ряда медных и цинковых дисков, разделенных пропитанными кислотой кусками фланели, и дающий уже значительную электродвижущую силу. Таким образом был создан источник постоянного электрического тока, что дало возможность изучать его физические свойства.