Техника - молодёжи 1945-06, страница 20

А. МЕШКОВСКИЙ

В истории науки бывало не раз, что иногда простая случайность приводила к замечательным открытиям. Мы обычно считаем, что наука развивается планомерно и последовательно и ее завоевания неизбежны и закономерны. В целом это, конечно, верно. Но можно ли считать, что всякое открытие есть лишь очередная нумерованная ступенька на восходящей лестнице человеческого знания и дело ученых лишь подняться на эту ступеньку в определенный момент, предвиденный ими заранее? Конечно, нет. Чудесные неожиданности поджидают зачастую исследователей на их трудном пути, и самые непредвиденные обстоятельства вмешиваются временами в их расчеты и предсказания.

Христофор Колумб искал кратчайший путь в Индию, а вместо этого открыл новую часть света¹. Примеров, подобных этому, в истории открытий немало. Не раэ ученые, думая найти одно, наталкивались на совершенно иное, иногда несравненно более важное. И тогда эти счастливчики от науки, словно вынувшие в лотерее билет «с названием ка-кой-нибудь неведомой до сих¹ пор тайны природы, одним ударом достигали того, что в противном случае далось бы трудом длительным и упорным.

Подобный билет, пожалуй, одни из наиболее замечательных, был вынут в 1911 году голландским физиком Камер-Лйнг-Оннесом!. В своей лаборатории в городе Лейдене, исследуя свойства металлов при низких температурах, он неожиданно открыл совершенно: новое и загадочное явление. Он назвал его впоследствии «сверхпроводимостью». Выяснилось, что это явление наблюдается только у* сильно охлажденных металлов. Поэтому его изучением стала с тех пор заниматься физика низких температур.

ВНИЗ К АБСОЛЮТНОМУ НУЛЮ

Представление физиков о «низкой температуре» совсем не похоже на понятие о холоде в обыденной жизни. Человеку обычно не приходится иметь дело с температурами очень низкими. На Земле не бывало еще холода сильнее 69 градусов ниже нуля. Конечно, для .нашего ощущения это весьма свирепый мороз„ м мы имеем все основание назвать «низкой» такую температуру. Но из астрономии известно, что за пределами нашей Земли можно найтн места гораздо «прохладнее».

Планеты, расположенные дальше от Солнца, чем Земля, получают от него в десятки, сотни раз меньше тепла. Неудивительно поэтому* что средняя температура атмосферы на Юпитере составляет —14Q градусов. Перед таким «морозцем» сибирский климат может показаться прямо-таки жарким!

И чем дальше от Солнца, тем все холоднее и холоднее... На самых отдаленных планетах, Уране и Нептуне, царствует холод, для которого наше воображение уже отказывается подобрать какое-либо сравнение. Что можно сказать про температуру в 220 граду* сов ниже нуля? Она лежит за пределами наших ощущений. Всякое живое существо было бы безжалостно ею убито, мгновенно превращено в камень.

И это еще не все. Ученые высчитали, что далеко от солнечной системы, в межзвездном пространстве (астрономы называют его космическим), небесные тела получают от звезд так мало тепла, что. их температура должна составлять примерно —270 градусов Цельсия.

Где же, однако, предел? Могут ли быть в природе температуры значительно более низкие?

Чтобы ответить на этот вопрос, вовсе не нужно, путешествовать по вселенной в поисках более холодных мест. Надо только установить, какой смысл имеет это привычное понятие—«температура», как оно объясняется физикой. И тогда станет ясен ответ.

Чем отличается холодное от горячего? Что происходит, например, с утюгом, поставленным на плиту, или со стаканом горячего молока, выставленным на окно для остужения? Долгое время физика не могла этого объяснить. Казалось, что при нагревании вещества в него переходит от источника тепла что-то невесомое, невидимое, какая-то особая материя, -вновь покидающая вещество дри охлаждении. Физики XVIII века называли ее теплородом. В нем они видели причину изменений, происходящих с телами при нагревании. При этом оставалось, конечно,. совершенно неясным,, что же такое этот сам таинственный теплород. Так одно неизвестное заменялось другим, отчего вся картина становилась еще более туманной. _e t

Ключ» к объяснению разницы между холодным и горячим может быть найден, если вспомнить об атомном строении вещества. Всякое твердое тело, всякая жидкость или газ есть лишь собрание атомов — первоначальных частичек, из которых построен наш материальный мир. Эти атомы находятся в непрерывном движении. Атомы газа, например, все время стремятся разлететься в стороны, и если газ не держать © закрытом¹ сосуде, то он улету-чится. В, жидкости атомы более связаны друг с другом и не покидают сосуд так легко, как аггомы газа (жидкость испаряется медленно), но тоже беспрерывно движутся* блуждая по всем направлениям. Даже в твердом теле атомы не остаются в покое, хотя и не имеют такой свободы движения. Они, подобно маленьким маятникам, колеблются около положения равновесия, то есть около некоторой точки, к которой они словно привязаны.

Атомы могут , двигаться с самыми различными скоростями. То, что мы ощущаем как определенную температуру тела, есть лишь .некоторая средняя скорость движения его атомов. Разница между горячим и холодным лишь та, что атомы нагретого тела колеблются с большей средней скоростью, чем атомы холодного. Высокая температура означает лишь большую скорость движения атомов. Сказать, например, что жидкость нагрелась, значит сказать, что атомы жидкости стали, в среднем, двигаться быстрее, чем раньше. Оба выражения описывают одно физическое явление. Точно так же, когда мы говорим, что тело становится холоднее, это означает лишь то, что его атомы стали двигаться медленнее.

Ясно теперь, что должна существовать какая-то последняя, самая низкая температура, ниже которой не может и быть. Это буд^т температура такого тела, атомы которого совсем остановятся; перестанут двигаться вовсе. Эта» наименьшая возможная температура назы

Для хранения жидких газов в лабораториях применяют особые дюаровские сосуды с двойными стенками. Из межстеночного пространства выкачан воздух. Наружное тепло с трудом проникает к ожижженному газу. Жидкий гелий кипит при таких низких температурах> что для его хранения оказывается недостаточно обычных дюаров. Гелий хранят в дюарах, погруженных в жидкий воздух

(рис, справа).