Ирина Радунская - Проклятые вопросы

• Название: Проклятые вопросы
• Автор: Ирина Радунская
• Издательство: Московские учебники
• Жанр: Физика
• Год: 2005
• ISBN: ISBN 5-7853-?????????

В науке, как и в искусстве, есть ряд вопросов, вечных вопросов, над которыми бьются поколения учёных. Они называют их проклятыми вопросами. Познаваем ли мир? Может ли разум овладеть секретами природы? Что есть истина? Можно ли запланировать открытия? Как стимулировать в человеке творческое начало? Что усиливает творческую отдачу?

В книге Ирины Радунской «Проклятые вопросы» читатель встретится с разнообразными научными проблемами. Узнает, как возникли многие новые науки и насколько углубились и расширились рамки старых; как меняются аспекты и задачи ядерной физики и космологии, физики элементарных частиц и лазерной техники, нелинейной оптики и спектрального анализа; какие перемены в нашу жизнь внесут высокотемпературные сверхпроводники; что за секреты скрываются в недрах сверхновых звёзд; как влияют достижения физики ядерного магнитного резонанса на прогресс медицины.

А главное, читатель узнает, как учёные приходят к открытиям, какой ценой достаются прозрения тайн природы.

В этой книге, как в своих прежних книгах «Безумные идеи», «Превращения гиперболоида инженера Гарина», «Крушение парадоксов», «Кванты и музы», «Аксель Берг — человек XX века», трилогии «Предчувствия и свершения» — («Великие ошибки», «Призраки», «Единство») и «Квинтэссенция», автор рассказывает о развитии идей, о перипетиях индивидуального и коллективного творчества учёных. О какой бы области науки ни велась речь, основное внимание сосредоточено на героическом, напряжённом труде физиков, математиков, астрономов, космологов, астрофизиков, труде, который во все времена служил фундаментом прогресса человечества, основой цивилизации, источником наших знаний об окружающем мире, инструментом дальнейшего совершенствования человеческого разума.

---

Совершенно о другом отношении к новому прогрессивному явлению красочно, но с чувством глубокой тревоги пишет один из создателей квантовой электроники Таунс: «Основа квантовой электроники — радиоспектроскопия — родилась в трех главных компаниях, разрабатывавших в США радары и другое военно-радиотехническое оборудование, и в Колумбийском университете, сотрудничавшем с ними. В промышленных лабораториях надеялись, что новая область физики даст значительные практические результаты. Американцы, практичный народ, охотно принимают то, что сулит быстрые прибыли. Я сам писал справку дирекции исследовательского отдела лаборатории «Белл Телефон» с целью убедить ее в пользе радиоспектроскопии. Однако спустя несколько лет промышленные лаборатории, первыми начавшие работу в этой области, прекратили ее, и исследования по радиоспектроскопии полностью сосредоточились в университетах. Там радиоспектроскопия привлекла значительное количество способных студентов и опытных профессоров, поскольку она открывала возможности для изучения поведения атомов и молекул».

До сих пор вызывает недоумение то обстоятельство, что большие промышленные лаборатории, интенсивно занимавшиеся проблемами электроники, не понимали в то время, что исследования по радиоспектроскопии газов имеют большое значение для их деятельности.

В компании «Дженерал Электрик» ученые, работавшие в этой области, были переключены дирекцией на другую работу, казавшуюся более перспективной в коммерческом отношении. Дирекция лаборатории «Белл Телефон» оказалась более осторожной и решила все же продолжать эти исследования. Однако, учитывая недостаточную ценность тематики для электроники и связи, продолжила ее разработку силами… одного научного сотрудника.

Положение не изменилось и после создания мазера. Даже в конце шестидесятых годов, когда Таунс вместе с Шавловым, работавшим в фирме «Белл Телефон», перенесли идею мазера в оптический диапазон, фирма отказалась запатентовать новый прибор.

Причина отказа была сформулирована таким образом: оптические волны никогда не были сколько-нибудь полезными для связи, и, следовательно, изобретение имеет слабое отношение к деятельности фирмы!

Так случилось, что пальма первенства в создании лазера досталась Т. Мейману, работавшему в другой американской компании, как видно более чутко улавливающей новые веяния. Эта ситуация красноречиво подтвердила, что предвидение, своевременное признание нового — один из решающих моментов в развитии науки.

Таунс, размышляя о судьбе лазера и в связи с ней о судьбах всех новых идей, делает такой вывод: «Неожиданность в развитии техники является нашим неизменным спутником». И это-то затрудняет внедрение в жизнь всего нового. Расплывчатость в определении цели, которая часто сопутствует новым открытиям, затрудняет их признание, а следовательно, финансирование. То ли дадут новые идеи выход в практику, то ли нет…

«Представим себе, — предлагает Таунс, — положение человека, взявшегося тридцать лет назад планировать некоторые технические усовершенствования: более чувствительный усилитель, более точные часы, новый метод сверления, новый инструмент для глазной хирургии, более точное измерение расстояний, трехмерную фотографию и так далее. Хватило ли бы у этого планировщика дальновидности и смелости предложить широкое изучение взаимодействия волн диапазона сверхвысокой частоты с молекулами в качестве основы для разрешения любой из этих проблем?

Конечно же, нет! — отвечает себе Таунс — За более чувствительным усилителем он обратился бы к специалистам в этой области, которые, затратив значительные усилия, подняли бы чувствительность в два, но не в сто раз. Для изготовления более точных часов он, вероятно, нанял бы тех, кто имеет соответствующий опыт в вопросах хронометрии; для повышения интенсивности источников света он подобрал бы совершенно другую группу ученых или инженеров, которые едва ли могли бы надеяться на увеличение интенсивности в миллион и более раз, даваемое лазером. Чтобы повысить точность измерений или улучшить фотографию, он попытался бы усовершенствовать уже известные методы и, вполне возможно, добился бы некоторого улучшения, но не на порядок величины!»

И когда переворот во всех этих областях произвела одна-единственная наука — квантовая электроника, когда она предложила для решения всех этих проблем совершенно новые идеи, это было так неожиданно и неправдоподобно, что поддерживать, а тем более развивать их отказывались буквально все промышленные фирмы, которые предпочитают подсчитывать будущие прибыли и дивиденды, а не рисковать во имя прогресса науки.

Ясно, что недооценка потенциальных возможностей радиоспектроскопии — не случайная ошибка одной организации или отдельного лица, а довольно обычная реакция на новое, непривычное.

Сама эта ситуация — тоже вклад квантовой электроники в будущее. Предостережение, основанное на опыте становления новой науки. История создания лазеров и мазеров, их неудержимое проникновение в ту или иную область науки и техники, их спонтанное фонтанирование удивительными возможностями предостерегает нас и наших потомков от пренебрежения нежданными открытиями, от категоричного и однозначного ответа на «проклятый» вопрос: можно ли планировать открытие, можно ли предсказать открытие, научить творчеству?

Может быть, впрямую все это и невозможно, но та подспудная напряженная работа мысли, которая происходит в творческих коллективах, работа, которой предшествует опыт учителей, опыт развития мысли, идеи, помогает оптимистично ответить на эти вопросы.

ЗВЁЗДНЫЕ ЛИВНИ

…Повесть о тайнах ещё не окончена. Мы даже не можем быть уверены в том, что она имеет окончательное завершение.

А. Эйнштейн, Л. Инфельд

БЕЗЗВУЧНЫЕ ВЗРЫВЫ

Физики — это люди, которые слышат и видят то, что другим недоступно. Рёв пушек Первой мировой войны не помешал им услышать взрывы, происходящие в микромире. Нормальный полноценный атом — частица воздуха, или земли, или нашего тела — вдруг разбивается вдребезги… Непонятно по какой причине…

Начали распространяться слухи о каких-то таинственных лучах, о разрушенных атомах, якобы обнаруженных в воздухе. Это были удивительные находки. Среди полноценных атомов в воздухе попадались атомы с «ободранными» электронами!

Как обнажились атомы? Откуда в воздухе появились очаги электричества?

Тогда ещё было свежо впечатление от наделавших много шума невидимых лучей Беккереля, открытых в 1896 году. Чудесная и поучительная история этого открытия долго обсуждалась в кругах учёных.

Французский физик изучал люминесценцию ураниловых солей, которые ярко светились в темноте, если их до этого подержать на солнце. Беккерель предполагал, что солнце заставляет эти соли вместе с видимыми лучами испускать рентгеновские лучи. Ему удалось доказать на опыте, что ураниловые соли при этом засвечивают фотопластинки, защищённые непрозрачной чёрной бумагой. Это показалось Беккерелю важным открытием, и он 24 февраля 1886 года доложил о нём Парижской академии наук.

Чтобы уточнить природу вновь открытого явления, Беккерель подготовил к опыту новую партию фотопластинок и, завернув их в чёрную бумагу, положил на каждую по стеклянной пластинке, покрытой солью урана. Но природа воспротивилась намерениям учёного. Солнце скрылось, и надолго установилась пасмурная зимняя погода. Лишь в воскресенье 1 марта 1896 года выглянуло солнце.

Беккерель был опытным экспериментатором. Он не спешил. Прежде чем начать опыты, он проверил, не испортились ли фотопластинки за время долгого пребывания в столе.

Проявив некоторые из них, он с величайшим удивлением увидел, что они потемнели, хотя ураниловые соли не освещались солнцем и, следовательно, не могли люминесцировать.

Да, Беккерель был настоящим исследователем. Он не прошёл мимо странного случая, не отнёс его за счёт плохого качества фотопластинок. Учёный тщательно изучил все обстоятельства и установил, что урановая руда сама по себе испускает невидимые активные лучи, проникающие сквозь непрозрачные тела. Так сочетание случая, наблюдательности, логического мышления и экспериментального искусства привело к открытию радиоактивности.

Радиоактивность стала модой, ею пытались объяснить все непонятные явления. И когда учёные обнаружили постоянное присутствие в воздухе атомов, потерявших один или несколько электронов, в этом прежде всего обвинили радиоактивность. Тем более что небольшое количество радиоактивных веществ действительно обнаружили в почве, в воде, в воздухе.

Вот на эти-то естественные радиоактивные загрязнения и пало подозрение. Они-де испускают лучи, которые разрушают атомы воздуха и обрывают с них электроны, словно виноградины с кисти. Они и являются причиной того, что вместе с нейтральными атомами в воздухе встречаются отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные остатки разбитых атомов — ионы.