Помоги проекту - поделись книгой:
От изучения сильных магнитных полей Капица тем временем перешел к физике сверхнизких температур. Низкие температуры получали в то время с помощью жидкого гелия. Капица и здесь пошел своим путем, разработав оригинальную установку для ожижения гелия.
В отличие от других конструкций, гелий в его установке охлаждался не жидким водородом, а в специальном расширительном детандере. При этом Капица походя решил не простую задачу — нашел материал для смазки детандера; ее, эту самую смазку, осуществлял сам гелий.
Резерфорд, видя такие успехи молодого ученого, добился открытия в Кембридже специальной лаборатории, директором которой был назначен П.Л. Капица. И в личной жизни нашего героя наметился поворот к лучшему. В 1927 году он женился на Анне Алексеевне Крыловой, дочери известного кораблестроителя, механика и математика А.Н. Крылова, который был направлен в Англию для наблюдения за постройкой судов по заказу России. У супругов родились двое сыновей, которые впоследствии стали учеными. Старшего — Сергея Петровича Капицу — вы регулярно видите на экранах телевизоров в передаче «Очевидное — невероятное». Младший — Андрей Петрович — известен во всем мире как специалист по океанологии.
Семейство Капицы обзавелось домом в окрестностях Кембриджа, а также собственным автомобилем. Причем Петр Леонидович вскоре приобрел репутацию лихача.
«Какой же русский не любит быстрой езды?!» — вспоминал он при случае слова Гоголя, лихо, как в военные годы, крутя баранку.
Он и в самом деле не забывал, откуда родом. Ежегодно приезжал на родину в отпуск, читал лекции и делал доклады о последних новостях науки для советских коллег.
…Все оборвалось в один миг. Приехав в 1934 году в СССР, он неожиданно получил отказ в продлении своей командировки. Его, несмотря на протесты мировой научной общественности, попросту не выпустили больше за границу. Жена уехала в Англию за детьми и смогла присоединиться к мужу лишь спустя несколько лет.
Это время стало тяжелым испытанием для Капицы, оказавшегося без работы, семьи и друзей. Он писал жене в 1935 году: «Я понимаю, что люди могут сойти с ума, но я никогда не думал, что до такого исступленного состояния я мог бы быть доведен сам, будучи оставлен без моей научной работы».
Правда, в декабре 1934 года было принято постановление правительства СССР о создании Института физических проблем, директором которого был назначен Капица. Однако строительство шло плохо, за строителями нужен был глаз да глаз… Вместо того чтобы заниматься научными исследованиями, Капица был вынужден выполнять обязанности прораба, писать письма и обивать пороги в разных инстанциях. В письме к В.М. Молотову от 7 мая 1935 года он прямо писал: «Мне кажется, что в создавшихся условиях мою попытку восстановить свою научную работу здесь можно уподобить желанию проковырять каменную стену перочинным ножом».
Лишь в 1936 году ученый смог приступить к работе. И опять-таки благодаря помощи Резерфорда. Тот согласился продать СССР оборудование лаборатории, включая и созданные Капицей установки для получения сильных магнитных полей и ожижения гелия, сказав, что все это оборудование не может работать без хозяина.
Таким образом, в 1938 году в Институте физпроблем начала работать первая в СССР опытная турбодетандерная установка для ожижения воздуха. Ее производительность составляла 30 кг/ч жидкого воздуха, а время запуска было всего 20 минут.
А в 1939 году Капица был избран действительным членом Академии наук СССР.
В 1941 году началась Великая Отечественная война. В том же году работа П.Л. Капицы была отмечена Сталинской премией.
Фронт все ближе подступал к Москве, и Институту пришлось эвакуироваться в Казань. Но Капица продолжал работать и здесь; им и его сотрудниками была создана мобильная воздухоразделительная установка для авиации и флота, начато освоение промышленного производства турбодетандерных установок. Кислород был остро необходим летчикам, подводникам, медикам, газосварщикам и многим другим.
При Совнаркоме создали даже специальное управление — Главкислород, во главе которого поставили П.Л. Капицу. В 1945 году началась эксплуатация крупнейшей по тому времени промышленной воздухоразделительной установки на Балашихинском кислородном заводе. За выдающиеся достижения в разработке новых промышленных методов получения кислорода Капица был награжден орденом Ленина, удостоен звания Героя Социалистического Труда.
Но мытарства ученого все еще не закончились. После победы с ним обошлись довольно сурово. В 1946 году за отказ участвовать в атомном проекте и прочие прегрешения Капица был снят с поста директора Института физпроблем, был лишен возможности работать в лаборатории и читать лекции. Тогда Петр Леонидович организовал у себя на даче домашнюю лабораторию и более семи лет продолжал исследования в «физ-избе», как он сам назвал это помещение. Именно здесь он выдвинул гипотезу о природе шаровой молнии, сконструировал самые мощные в СССР генераторы СВЧ-колебаний непрерывного действия, начал исследования по физике плазмы и электронике больших мощностей.
В 1955 году несправедливые обвинения против Капицы были сняты, он возвратился на пост директора Института физических проблем и заработал на полную мощь. «У меня нет времени ждать, — говорил он сотрудникам. — И так много времени потеряно».
Выдвигая оригинальные идеи, Капица обсуждал их с сотрудниками, иногда даже устраивал конкурс на лучшее решение проблемы. Победитель получал бутылку шампанского и бурное одобрение всех присутствующих.
Много времени ученый отдавал студентам, которые называли его «отцом Физтеха». Именно молодые, считал он, способны выдвигать самые оригинальные идеи. Когда в 1974 году Капице исполнялось 80 лет, сотрудники устроили «ученый балаган» — было много шуток, подарков «со значением» и всеобщего веселья.
Петр Леонидович любил путешествовать, и когда с него была снята опала, он объездил на автомобиле Польшу, Чехословакию, Румынию, Болгарию, Венгрию. Ученый был дважды Героем Социалистического Труда, лауреатом Государственной премии СССР, награжден орденами и медалями, являлся членом многих академий и научных обществ. В 1965 году Датский инженерный союз присудил Капице медаль Нильса Бора. В январе 1966 года Капицу наградили медалью и премией Резерфорда. В 1968 году ему была присуждена золотая медаль Камерлинг-Оннеса.
А в 1978 году Капица наконец-таки был удостоен давно заслуженной им Нобелевской премии по физике «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур». Свою награду он разделил с А. Пензиасом и Р.В. Вильсоном.
Ученый не дожил трех месяцев до своего 90-летия, сказав как-то незадолго до своей кончины: «Ученым следует помнить, что самые важные и интересные научные открытия — это те, которые нельзя предвидеть. Настойчивость и выдержка есть единственная сила, с которой люди считаются».
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Куда летит стрела времени, или можно ли попасть в будущее и вернуться обратно?
Отправляясь из пункта А в пункт В, например, из Петербурга в Москву, мы уверены, что завтра или через неделю сможем вернуться обратно. Но почему из «сегодня» мы не можем попасть во «вчера»? Можно ли вообще когда-нибудь и как-нибудь повернуть течение времени вспять?
Мы привыкли к тому, что не все процессы в нашем мире обратимы. Например, мы можем сделать из яйца омлет, но бессильны превратить омлет снова в яйцо. А другое яйцо мы можем превратить с помощью инкубатора в цыпленка, из которого затем вырастет курочка или петушок, но опять-таки бессильны повернуть эти процессы вспять. Почему? Нам мешает сделать это течение времени. Но почему оно течет из прошлого в будущее?
В начале прошлого века английский физик Артур Эддингтон высказал предположение, что направление течения времени связано с расширением Вселенной, и назвал это явление «стрелой времени». «В тот момент, когда расширение Вселенной сменится сжатием, может повернуться в другую сторону и стрела времени», — предположил он.
Однако проверить это, похоже, не удастся. Во-первых, потому, что, согласно современным представлениям о Вселенной, она продолжает расширяться со все большим ускорением. И на то, что расширение когда-либо сменится сжатием, остается все меньше надежд…
Во-вторых, заставить события повернуть вспять трудно вот еще по какой причине.
Американский физик-теоретик Хью Эверетт в 20-е годы прошлого столетия выдвинул такую гипотезу. Дескать, на события будущего влияет любой процесс, происходящий в настоящем. Скажем, идете вы по улице, и от того, в какой переулок свернете, зависит, какой перед вами откроется вариант будущего. Получается, что в будущем существует бесчисленное множество мультивселенных, и в какую именно вы попадете — дело случая.
Уже сама подготовка путешествия в будущее может его изменить. И даже если вам каким-то образом удастся туда попасть, то вернуться назад, в день сегодняшний, будет очень проблематично. Именно потому, как уверяет Хьюз, мы и не видим в нашем мире путешественников из будущего. И в прошлое мы тоже не можем попасть потому, что его уже не существует. Остались от него лишь памятники в виде построенных зданий, вчерашних газет и воспоминаний.
И все-таки проблема путешествий по времени не так уж безнадежна, как кажется на первый взгляд. Физики Джеральд Фейнберг из Колумбийского университета и Джордж Сударшан из Университета Техаса в Остине подошли к этой проблеме с другой стороны.
Согласно теории Эйнштейна, получается, что при повышении скорости движения любого материального тела скорость течения времени для него уменьшается. А что будет, если мы построим звездолет, который будет летать со сверхсветовой скоростью?
Известный всем Самуил Маршак однажды написал по этому поводу:
Так поэт своими словами пересказал вот какую гипотезу. При движении некоего тела со скоростью выше световой есть шанс, что оно начнет двигаться по времени назад.
Однако, согласно уравнениям Эйнштейна, получается, что при разгоне любого материального тела до околосветовой скорости не только замедляется время, но и неудержимо начинает расти масса. При световой скорости она становится равной бесконечности. А значит, чтобы преодолеть «световой барьер» нужно бесконечно большое количество энергии.
А где ее взять в таком количестве?..
Иное дело, если мы представим, что в природе существуют некие частицы — тахионы, которые живут в очень странном мире, где все изначально движется быстрее света. Особенно странными тахионы делает тот факт, что они должны при этом обладать еще и мнимой массой. (Говоря «мнимой», мы имеем в виду, что их масса умножается на корень квадратный из минус единицы, или
Из-за этого, по идее, должны возникать и странные ситуации. Когда тахион летит сквозь вещество, он теряет энергию, поскольку сталкивается с атомами. Но, теряя энергию, он ускоряется, отчего столкновения только усиливаются и происходят чаще. Теоретически эти столкновения должны вызывать дальнейшую потерю энергии и, следовательно, дальнейшее ускорение. В итоге тахион сам по себе, естественным образом, набирает бесконечную скорость и тем самым заставляет время двигаться вспять!
Правда, таких частиц еще никто никогда в глаза не видел. И их следов тоже не фиксировал… Причину этого некоторые исследователи видят в том, что тахионы, возможно, существовали в момент Большого взрыва, но теперь их больше нет — все выродились.
Однако очень может быть, что тахионы сыграли существенную роль в том, что Вселенная вообще взорвалась. Ведь у них есть еще одно интересное свойство. По расчетам теоретиков получается, что если в любой физической системе присутствуют тахионы, значит, она находится в состоянии некоего «ложного вакуума» и способна от любой малости разрушиться до состояния истинного вакуума.
Понять суть дела можно при помощи такой аналогии.
Представьте себе плотину, которая удерживает воду в озере. Что будет, если плотина вдруг разрушится? Правильно, потоп. Таким образом, воду в водохранилище можно представить находящейся в состоянии «ложного вакуума». Хотя плотина представляется вполне надежной и вода в водохранилище может оставаться в неизменном состоянии многие десятки лет, всегда есть вероятность, что в плотине вдруг появится трещина и вода начнет стремительно разрушать и вытекать из озера… То есть система будет стремиться к состоянию истинного вакуума.
Точно так же считается, что Вселенная до Большого взрыва существовала в состоянии ложного вакуума. В ней имелись тахионы. Этим непоседам не сиделось на месте, и в конце концов они проделали в ткани пространства-времени крошечную «щелку». Та тут же стала увеличиваться, словно трещина в плотине. Появился некий пузырь. Вне пузыря тахионы по-прежнему существовали, но внутри их не было. Со взрывообразным ростом пузыря и появилась та Вселенная, которую мы знаем, — мир без тахионов.
Причем одна из теорий состоит в том, что первоначальный процесс раздувания пузыря начал один-единственный тахион, названный «инфлятоном». Именно его присутствие дестабилизировало вакуум, и образовались крошечные пузырьки. Внутри одного из этих пузырьков инфляционное поле оказалось в состоянии истинного вакуума. Этот пузырек начал стремительно раздуваться, пока не превратился в нашу Вселенную.
Все это похоже на досужие домыслы, которые невозможно проверить. Но первый эксперимент по проверке теории ложного вакуума, между прочим, собирались начать еще осенью прошлого, 2008 года, с пуском в Швейцарии, в окрестностях Женевы, Большого адронного коллайдера. Он, к сожалению, сразу же после запуска вышел из строя. Но когда-то ремонт все же кончится и БАК заработает. А одна из его основных задач — обнаружение бозонов Хиггса.
Для нас же в данном случае интересно то, что многие физики считают: бозоны Хиггса, названные так по имени придумавшего эти частицы ученого, возможно, начали когда-то свое существование как тахионы. В ложном вакууме ни одна из субатомных частиц не имела массы. Но присутствие тахиона дестабилизировало вакуум, и Вселенная перешла в новое состояние, к истинному вакууму, в котором бозон Хиггса обернулся обычной частицей.
После этого перехода — из состояния тахиона в состояние обычной частицы — субатомные частицы приобретают массу, которую уже можно измерить. Таким образом, обнаружение бозона Хиггса экспериментально подтвердит, что тахионное состояние когда-то существовало.
Тогда открывается принципиальная возможность создания неких аппаратов для путешествия туда-сюда в пространстве-времени. Во всяком случае, до сих пор физикам не удалось вывести уравнения, которые бы впрямую запрещали передвижение материальных тел не только из прошлого в будущее, но и наоборот.
ПАРАДОКСЫ ВРЕМЕНИ
…оказались разрешимы. Никому не удастся развести собственных родителей еще до того, как они соберутся обзавестись ребенком. Они разойдутся в другом мире, параллельном нашему, полагают теоретики.
А если кому-то вдруг взбредет в голову, отправившись в прошлое, застрелить самого себя в молодости, его револьвер наверняка откажет или встреча не состоится по каким-то причинам, считает российский профессор Игорь Новиков. Природа мудра, и ее не обманешь…
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
НАНОтехнологии одежды
Как говорится, встречают по одежке… А потому многие, даже самые умные, вовсе не прочь при случае одеться так, чтобы сразу обратить на себя внимание окружающих. И дизайнеры учитывают это, предлагая новые идеи в одежде.
Британские дизайнеры, похоже, готовы осчастливить самых экстравагантных модников и модниц. Сотрудники компании
От простой майки, на которой тоже можно написать фломастером «Вася — лучше всех!»,
Нужно лишь не забывать менять батарейки — футболка работает от двух батарей ААА. Весит футболка вместе со всей электронной начинкой сравнительно немного — 350 г и стоит около 30 фунтов стерлингов.
Микроволокна, вырабатывающие электричество при механическом воздействии на них, разработали специалисты США. Благодаря этим волокнам бытовым источником энергии вполне могут стать… рубашка или брюки.
«Воздушные потоки, вибрация — из всех этих видов механического воздействия волокна могут черпать энергию», — утверждает Зонг Лин Вонг из Технологического института штата Джорджия, один из авторов этой разработки.
Конструкция микроволокон, или «наногенераторов», как назвали свое изобретение ученые, позволяет вмонтировать их в одежду, чтобы та вырабатывала при ношении электричество, достаточное для работы или зарядки небольших электронных устройств. Кроме того, предполагают ученые, волокна можно использовать в конструкциях таких приспособлений, как, например, тенты или паруса, черпающие энергию ветра.
Управление перспективных исследований Министерства обороны США уже заинтересовалось возможностью применить изобретение в военных разработках — униформа-электростанция весьма пригодится, например, диверсантам для питания персональных радиостанций, радиомаяков и другой аппаратуры.
Применение волокнам могут найти и в медицине. Как предположила главный исполнительный директор Института нанотехнологий Оттилиа Саксл, «изобретение, возможно, будет использовано в миниатюрных медицинских аппаратах, например слуховых аппаратах или кардиостимуляторах»…
Наконец, нанотехнологии, похоже, вскоре помогут решить и еще одну проблему, донимающую многих. А именно проблему чистоты одежды.
Уникальную ткань, которой не страшны никакие пятна, разработали австралийские ученые из университета Монаш. По словам одного из авторов новшества, профессора Валида Даута, уникальная ткань соткана из обычных волокон, в которые были добавлены специальные нанокристаллы диоксида титана, разрушающие на молекулярном уровне любое грязное пятно. Единственное, что нужно для начала химической реакции — это наличие прямого солнечного света.
«Данное вещество, используемое в производстве зубной пасты и красок, представляет собой сильный фотокатализатор. В присутствии ультрафиолетового света и водяного пара оно формирует гидроксильные радикалы, вызывающие окисление или разложение органического вещества», — рассказал исследователь.
При этом нанокристаллы не наносят вреда самой ткани или человеческой коже. Важно и то, что в зависимости от вида материи можно использовать химические вещества различного типа.
Так, ткани из хлопка оказались наиболее простыми в обработке: для их «пропитки» можно применять мелкие нанокристаллы в небольшом количестве. В то же время шерсть или шелк оказались гораздо более сложным материалом, они требуют нанокристаллов большего размера в больших количествах.
Тем не менее, специалисты считают, что функция самоочищения сначала найдет себе применение в медицинских учреждениях, где всегда есть необходимость в стерильности, а затем распространится повсеместно.
Поделиться книгой: