Читаем Проклятые вопросы онлайн бесплатно

В наше время роль науки в прогрессе и в самой жизни столь велика, что большинство людей, никогда не занимавшихся научной работой, с интересом следит за достижениями учёных. При этом неизбежно возникает вопрос: как учёные приходят к открытиям?

Многим даже кажется, что стоит найти ответ на этот вопрос, и открытия посыпятся как из рога изобилия. Обыватель, с доступной ему логикой, «раскрывает» секрет творчества: сел, задумался, открыл…

Два первых шага доступны каждому. Увы, третий могут сделать лишь немногие.

Что же отличает их от большинства? Какими свойствами должен обладать человек, чтобы быть творческой личностью? Являются ли такие свойства универсальными, или они зависят от того, в какой области вы работаете? Наконец, можно ли сделать себя творцом нового?

Каковы пути, ведущие к новому?

Попробуем вместе разобраться в этих вечных вопросах.

Одно из условий, которое необходимо для творчества, — подготовка. Невежда не создаст ничего нового просто потому, что не знает, где кончается старое, неизвестное. Верхогляду всё кажется простым и доступным потому, что он не может обнаружить, где таятся трудности.

Чтобы создать нечто новое в науке, на производстве, в цеху, в поле, в сфере услуг, необходима хорошая подготовка. Даже малый шаг — рационализация, улучшение известного — требует предварительной работы. Она необходима уже для того, чтобы узнать, что именно надо усовершенствовать, что препятствует улучшению, что следует переделать или добавить? Правильно поставленный вопрос — это половина ответа. (Мать одного известного учёного всегда спрашивала сына, когда тот возвращался из школы: «Сегодня ты задавал учителю правильные вопросы?».)

Однако народная мудрость предостерегает: один дурак может поставить столько вопросов, что тысяча мудрецов не сумеет на них ответить…

Многовековой опыт и здесь прав. Но главное содержится в слове «правильно».

Для того чтобы задавать правильные вопросы, нужны знания, добротные, надёжные, о существующем состоянии области, в которой работаешь.

Но даже если вопрос поставлен правильно, остаётся не менее трудная часть работы — поиски ответа. Это должен быть правильный ответ. Однако одних знаний недостаточно для того, чтобы сделать шаг в неведомое и найти правильную дорогу. А ведь только из правильных ответов слагается правильная картина мира, верное мировоззрение.

Чтобы в науке совершить шаг в правильном направлении, необходимы долгие раздумья, трудолюбие, настойчивость и способность критически оценивать каждую деталь, сколь малой, мелкой она ни кажется. Необходимо умение сконцентрировать все свои силы на поставленной задаче. Размышлять о ней не «от звонка до звонка», а постоянно.

Несколько великих учёных, среди них физик X. Юкава, химики Д. Менделеев и А. Кекуле рассказывали о том, что открытие пришло к ним во сне. Они постоянно искали ответ на свой вопрос, и их мозг продолжал эту работу даже во время сна.

Однако… есть много хорошо подготовленных, трудолюбивых и настойчивых людей, и… тем не менее изобретения, а тем более открытия им недоступны.

Чего же им не хватает? Что отличает творцов нового от добросовестных разработчиков старого, что формирует творческие личности?

Творческие люди, помимо подготовки и трудолюбия, должны обладать интуицией. О, это таинственное, неуловимое, желанное качество! О нём мечтало, мечтает и будет всегда мечтать столько незаурядных людей!

Что же значит это обрусевшее слово «интуиция», пришедшее к нам из латыни — международного языка науки средневековья?

Интуиция — своеобразное чутьё, основанное на опыте, приобретённом заранее, на знаниях, хранящихся в памяти, иногда в самых глубинах памяти. Интуиция — это способность к догадке.

Вы думаете, что интуиция — редкая способность, приобретаемая по наследству? Не обязательно. Практически интуицией обладает всякий, умеющий разгадывать загадки.

Конечно, загадки бывают разные. Простейшие адресованы к памяти. Но большинство загадок отличается тем, что их условие сформулировано не полностью. Чего-то в этих условиях не хватает. И интуиция подсказывает именно это неуловимое, невысказанное, витающее где-то рядом с основной мыслью.

Стоит добавить это недостающее, это ускользающее звено — и загадка разгадана! Не правда ли, просто?

Если Вас, читатель, интересует, как и какой ценой добывается истина, войдём вместе в эту книгу и посмотрим, многим ли удаётся (и как?) схватить это неуловимое, это «чуть-чуть», это «нечто», отделяющее ложное от истинного, и в результате перевернуть следующую страницу истории человеческой мысли…

18 марта 1987 года в США состоялась научная конференция. У неё были две особенности. Во-первых, необычная тематика. Это была первая международная конференция по проблемам высокотемпературной сверхпроводимости. В наши дни каждый, кто регулярно читает газеты, слушает радио и смотрит телевизор, слышал о высокотемпературной сверхпроводимости. О создании новых материалов, которые способны проводить электрический ток без потерь, материалов, теряющих электрическое сопротивление при неожиданно высоких температурах.

Под высокой температурой в этом контексте подразумеваются минусовые температуры. Ещё недавно было трудно осознать, что в некоторых случаях температура –195 °C, которую на конференции часто называли высокой температурой, действительно может считаться высокой температурой по сравнению с температурой –250 °C (только ниже этого порога раньше наблюдалась сверхпроводимость). Наверно, этим объяснялась вторая особенность конференции — неслыханный ажиотаж вокруг неё.

Заседание было намечено на 7 часов 30 минут утра. Задолго до этого времени у входа собралась толпа. Зал на 1140 мест заполнили мгновенно после открытия дверей. Обсуждение длилось целый день и почти всю ночь. В 6 утра на следующий день, когда служащие принялись за уборку помещения, прения ещё продолжались.

Участники конференции ожесточённо спорили по всем вопросам, но были единодушны в одном: они были уверены, что являются свидетелями и участниками новой научно-технической революции. Революции, не только меняющей наши представления о том, что можно ожидать от науки, но, главное, открывающей захватывающие перспективы в технике. Прежде всего в самом фундаменте промышленного прогресса, в энергетике.

Одни докладчики уверяли, что скоро мы сможем передавать электрическую энергию на самые большие расстояния без потерь. Сегодня, когда она течёт по обыкновенным проводам, нагревая их и бесполезно рассеиваясь в окружающем пространстве, потери огромны. Новые провода из сверхпроводящих материалов будут передавать энергию от самых далёких электростанций до мест потребления без всяких утечек.

Другие выступающие живописали реальность мечты о широком использовании энергии Солнца и ветра. Будет выгодно перейти к повсеместному использованию этих, воистину вечных и чистых источников энергии, несмотря на то что их мощность, доступная в каждом месте Земли, всё время меняется, уменьшаясь до нуля и вновь возрастая. Залогом успеха, говорили энтузиасты, является открываемая высокотемпературными сверхпроводниками возможность без чрезмерных затрат накапливать огромные запасы энергии и расходовать их по мере надобности.

Участники конференции понимали, что трудно предвидеть всё новые возможности, вытекающие из этой революции. Поэтому часто мелькала фраза: готовьтесь к неожиданному! Её мы и привели в заглавии этого раздела. Кстати, фраза взята из статьи М. Р. Бисли и Т. X. Геболла, опубликовавших в 1984 году работу «Сверхпроводящие материалы». Уже тогда её авторы и другие учёные чувствовали приближение неведомого. Но неведомое, как всегда, возникло неожиданно.

Не прошло и двух лет после появления этой статьи, как совершился первый скачок. В апреле 1986 года работающие в Цюрихе Йоханнес Георг Беднорц, гражданин Швейцарии, и Карл Алекс Мюллер, гражданин ФРГ, направили в известный физический журнал «Цайтшрифт фюр физик» статью, где сообщали о том, что им удалось создать новый керамический материал, который переходит в сверхпроводящее состояние при температуре — 238 °C. Статья была опубликована в сентябре этого же года. Пять месяцев — короткий срок для современных научных журналов. Но впоследствии почтенная редакция несомненно сожалела о том, что не проявила чувства нового и не включила статью в самый ближайший номер журнала хотя бы и ценой некоторых убытков.

Почему же эта статья привела массы учёных в непривычное возбуждение?

Они узнали, что после многих лет медленного продвижения в глубь низких температур наконец совершён скачок. До того все исследования сверхпроводящих материалов, все практические применения сверхпроводников требовали охлаждения их жидким гелием. А это –269 °C. Литр жидкого гелия стоит около десяти рублей. Ещё совсем недавно приходилось платить за него много дороже, да и для его получения требуется чрезвычайно дорогое оборудование.

В шестидесятых годах в результате изучения свойств множества сплавов и соединений удалось продвинуться в самое начало зоны температур, получаемых при помощи жидкого водорода. Но водород, как известно, взрывоопасен, поэтому никто не думал о широком применении «водородных сверхпроводников» (так лабораторный жаргон окрестил материалы, становящиеся сверхпроводниками при температурах, превышающих температуру кипения жидкого водорода — 252 °C).

Но этот путь оборвался в 1973 году, когда были получены тонкие плёнки из соединения трёх атомов ниобия с одним атомом германия. Они становились сверхпроводящими при –249,96 °C, но получить из этого соединения сверхпроводящие проволочки не удалось.

И вот после тринадцати лет тщетных поисков скачок на 8 градусов выше температуры кипения неона: — 245,86 °C.

Неон, как и гелий, является инертным газом. Значит, он в отличие от водорода не взрывоопасен. Стоимость его получения меньшая, чем у гелия. Он отбирает от охлаждённого предмета много больше тепла, чем гелий. Значит, неон во всех отношениях более доступный и более эффективный хладагент, чем гелий.

Но не только это было причиной ажиотажа вокруг статьи Беднорца и Мюллера. Дело в том, что речь в ней шла не о металле или сплаве, а о сверхпроводящей керамике!

Конечно, сверхпроводящие керамики были известны учёным и ранее. Их интенсивно изучали, отыскивая среди них те, которые становились сверхпроводящими при всё более высокой температуре. Рекорд был поставлен в 1974 году, когда удалось изготовить керамику, превращающуюся в сверхпроводник при температуре –260 °C. Но он существенно, на 10 °C, уступал рекорду, достигнутому тонкой плёнкой из соединения ниобия и германия, упомянутого выше.

Физики готовились к неожиданному. Но никто не предполагал, что прорыв в зону жидкого неона будет совершён при помощи керамики. Ведь этот скачок по сравнению с рекордом, достигнутым для керамики раньше и продержавшимся 12 лет, составил сразу 22 °C!

Ни одна из теорий сверхпроводимости не могла предсказать подобной возможности. И ни одна из них не может и теперь объяснить, почему это произошло!

Но не вооружённые теорией экспериментаторы продвинулись ещё дальше на пути исследования всё новых типов керамики. Они уже преодолели важный температурный рубеж и уверенно работают в «зоне жидкого азота», при температурах, превышающих температуру его кипения: –195,8 °C.

Более того, в лабораториях учёные получают сверхпроводимость, охлаждая новые керамики всего до –20 °C! Правда, эти материалы ещё не стабильны.

Всё же энтузиазм и оптимизм учёных позволяют считать, что в недалёком будущем удастся изготовить материалы, приобретающие и сохраняющие способность к сверхпроводимости при комнатной температуре. Для таких материалов не будет нужды в охлаждении. Электрические кабели, изготовленные из них, смогут отлично работать в самых жарких странах, если их закопать в грунт на глубину 1,5–2 метра, где температура никогда не повышается выше 10–15 °C.

Мощные генераторы электрического тока и электродвигатели станут компактными и лёгкими. Их габариты при сверхпроводящих обмотках должны определяться только прочностью вращающейся оси и деталей ротора и статора, необходимых для передачи механических нагрузок. В жарких странах и в горячих цехах, возможно, придётся использовать обычные кондиционеры. Они станут излишними лишь тогда, когда удастся создать материалы, не теряющие сверхпроводимости и при повышенных температурах.

Выдающиеся научные достижения всегда возникают вдруг, но внезапные прорывы порождаются предшествующим систематическим развитием идей и накоплением знаний, полученных в практической деятельности людей или из специально поставленных экспериментов. Попытаемся проследить путь, приведший к овладению тайной высокотемпературной сверхпроводимости.

Странный случай, происшедший на одном из складов военной амуниции в Петербурге полтора столетия тому назад, можно, пожалуй, считать началом этой истории.

Как и всякий военный склад, этот тоже тщательно охранялся. Тем не менеё партия новеньких солдатских шинелей с победоносно поблескивающими оловянными пуговицами была приведена в негодность и представляла печальное зрелище. Шинели были перепачканы каким-то серым неприятным веществом, а пуговицы исчезли.

Виновник загадочного происшествия так и не был найден, хотя занимались расследованием не только следователи, но и Петербургская академия наук. Злодейству оловянной чумы было посвящено не одно её заседание. Тайна олова долго не давала спать седовласым учёным и чуть не подорвала престиж тогдашней науки.

А затем последовал ещё ряд событий, казалось, не связанных между собой.