Техника - молодёжи 1975-11, страница 8

НА ПЕРЕДНЕМ I КРАЕ НАУКИ

АЛЕКСАНДР КИТАЙГОРОДСКИЙ профессор, доктор физико-математических наук

Проблема № 2

СТЕПЕНЬ ВАЖНОСТИ ТОЙ ИЛИ ИНОЙ ЗАДАЧИ МОЖНО ОЦЕНИВАТЬ С РАЗНЫХ ПОЗИЦИЙ, КРОМЕ ТОГО — ТУТ УЖ НИКУДА НЕ ДЕНЕШЬСЯ, — ДЕЛА, КОТОРЫМ ТЫ ПОСВЯТИЛ СВОЮ НАУЧНУЮ ЖИЗНЬ, КАЖУТСЯ ГЛАВНЫМИ. ПОЭТОМУ НАИВНО РАССЧИТЫВАТЬ, ЧТО ВСЕ МОИ КОЛЛЕГИ СОГЛАСЯТСЯ С ТАКОЙ РАССТАНОВКОЙ НОМЕРОВ. И ТЕМ НЕ МЕНЕЕ... БОЛЬШИНСТВО ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ, ОЦЕНИВАЮЩИХ ЗНАЧИМОСТЬ НАУЧНЫХ СВЕРШЕНИЙ ПО ТОЙ РОЛИ, КОТОРУЮ ОНИ БУДУТ ИГРАТЬ В РАЗВИТИИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ, ПОСТАВЯТ НА ПЕРВОЕ МЕСТО СРЕДИ ПРОБЛЕМ, КОТОРЫЕ НАДЛЕЖИТ РЕШАТЬ ФИЗИКАМ, СОЗДАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ, А НА ВТОРОЕ — ПОИСК МАТЕРИАЛОВ, ОБЛАДАЮЩИХ СВЕРХПРОВОДЯЩИМИ СВОЙСТВАМИ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ.

/

Сознание важности проблемы № 2 пришло куда позднее, чем общественное признание «термояда». Термоядерный взрыв открыт давно. Физические законы, лежащие в основе этого явления, очевидны. Речь идет «лишь» (о, это «лишь», которое стоит титанических усилий!) о том, чтобы замедлить реакцию слияния ядер и сделать ее управляемой. Последствия, которые будет иметь это открытие для человечества, столь очевидны, что на работы в области создания мирных термоядерных генераторов выделяются весьма значительные средства. Сотни лабораторий, тысячи исследователей трудятся в области теории термоядерных реакций, конструируют разнообразные ловушки, способные удерживать в пространстве без соприкосновения со стенками плазму, находящуюся при температурах в миллионы градусов, придумывают новые приемы слияния ядер. Если дело пойдет, то человечество получит в свое распоряжение количества энергии, достаточные для претворения самых дерзких мечтаний.

Уже более 20 лет занимается армия ученых решением проблемы № t. Прогресс очевиден. Уменьшается число неясностей, в лабиринте, ведущем к открытию, уже обнаружены тупики. Уверенность в том, что поставленная цель будет достигнута, все крепнет, и энергия исследователей, занимающихся созданием управляемого «термояда», растет непрерывно.

История проблемы № 2 сложилась совсем иначе. Хотя сверхпроводимость открыта задолго до того, как слова «атомная энергия» стали привычными, мысль о практической значимости столь уникального состояния материалов стала зреть в сознании ученых и промышленников лишь недавно.

Само явление было обнаружено в 1911 году. При температурах жидкого гелия 4° выше абсолютного нуля (—273° С или О" К) физики встретились с металлами, потерявшими электрическое сопротивление.

Трудно, разумеется, переоценить возможность передачи электроэнергии по проводам без потерь. Но, пожалуй, еще важнее перспектива создания «бесплатных» электромагнитов, поскольку с их помощью можно получить поля в сотни тысяч гаусс. Несмотря на сложность работы с жидким гелием, их уже строят во многих областях науки и техники. В оправдание затрат, связанных с поддержанием сверхпроводящего состояния, достаточно сказать, что обычный электромагнит подобной мощности потребовал бы электроэнергии, которую поглощает современный город с 20 тыс. жителей.

Но почему же о технических возможностях сверхпроводимости стали

задумываться лишь в последнее время?

Скорее всего это объясняется тем, что более или менее законченная ее теория была дана лишь в 19S7 году. До тех пор специалисты без особых раздумий относили явление к «причудам» природы при «неземном» космическом холоде. Разумеется, они перепробовали огромное количество металлов и сплавов в надежде найти среди них такие, которые переходили бы в сверхпроводящее состояние при более высоких температурах. Однако все эти попытки остались безуспешными. 10—20^е К — вот чего удалось добиться в течение многолетних изысканий.

Вполне естественно, что в поисках сверхпроводников исследователи ограничивались исключительно металлами и металлическими сплавами. Логика очевидна: ведь они лучшие проводники электрического тока. После же того, как теория, кстати, весьма хитроумная (не случайно же между открытием факта и его объяснением прошел столь длительный срок1), была найдена, специалисты постепенно стали задавать себе такой вопрос: «А, собственно, почему сверхпроводники надо искать в классе металлов? Ведь сверхпроводящее состояние ничуть не похоже на обычное проводящее...»

Теперь я сделаю робкую попытку объяснить, нет, пожалуй, лишь намекнуть читателю, в чем заключается различие между сверхпроводящим и проводящим состояниями твердых тел.

Лекторы знают: если желаешь быть понятым, то строй свой рассказ так, чтобы, по крайней мере, половина сведений, которые ты сообщаешь аудитории, была ей известна. Я надеюсь, что к этой половине относятся следующие утверждения. Атом представляет собой положительно заряженное ядро, окруженное отрицательными электронами. Из них внешние отрываются от него с наименьшими усилиями. Особенность металла в том, что его атомы отдают часть внешних электронов в общее пользование. Эти обобщенные электроны называют иногда электронным газом. В нормальном состоянии они ведут себя как индивидуалисты: беспорядочно мечутся среди атомов. Когда провод подключен к сети, аккумулятору или батарейке, толпа электронов начинает перемещаться вдоль него. Н6 хаотичность движения сохраняется: электроны наталкиваются на атомы, мешают друг другу. В этом и заключается причина электрического сопротивления. Чем выше температура, тем больше беспорядок, царящий внутри металла, тем значительнее сопротивление.

СОВЕТУЕМ ПРОЧЕСТЬ.

A. Роуз-Инс, Е. Родерик. Введение в физику сверхпроводимости. М., «Мир», 1972.

Дж. Уильяме. Сверхпроводимость и ее применение в технике М «Мир», 1973.

B. Б. Зенкевич, В. В. Сычев. Магнитные системы на сверхпроводниках. М., «Наука», 1972.

Сверхпроводимость, Вып. № 3. М., «Знание». 1975.

В. А. Веников, Э. Н. Зуев, В. С. Околотин. Сверхпроводники в энергетике. М., «Энергия», 1972.

Э. Линтон. Сверхпроводимость. М., «Мир», 1971.

8