Кванты и музы
Шрифт:
Но есть другой тип учёных. Для них главным является вопрос «почему?» Они не могут успокоиться, не выяснив, в силу каких причин атомы стабильны, хотя законы классической механики и электродинамики предсказывают неустойчивость его планетарной модели.
История науки свидетельствует, что попытки ответить на вопрос «почему?» часто приводят к радикальной ломке устоявшихся взглядов, к настоящей революции идей.
Именно к таким результатам в конце концов привели первые «почему?», заданные природе Александром Михайловичем Прохоровым, будущим академиком, лауреатом Ленинской и Нобелевской премий, Героем Социалистического
…До войны выпускник Ленинградского университета Саша Прохоров успел проработать в ФИАНе (Физическом институте имени П. Н. Лебедева АН СССР) лишь два года. Чуть попробовал теории, немного приобщился к эксперименту. Лабораторная работа часто прерывалась экспедициями. Ничего выдающегося создать не успел.
Потом фронт, тяжёлое ранение, госпитальная койка…
Многие не вернулись домой. Советский народ дорого заплатил за свою великую победу.
Прохоров возвратился. Вернулся к физике, но не в прежней научной теме. Война не отпускала его и в тылу.
Он не мог думать о мирной жизни. Продолжал сражаться и в лаборатории — разрабатывал новые системы радиосвязи для фронта.
Первое время из-за ранения Прохоров не участвовал в полевых испытаниях аппаратуры. Зато вволю размышлял над теоретическими проблемами.
Было известно, что точность радиолокационного дальномера зависит от качества входящего в его состав генератора радиоволн. Но почему даже у лучшего прибора, стабилизированного кристаллом кварца, «ходит» частота? Так бывает у неважных радиоприемников, и они теряют нужную волну. В дальномерах это недопустимо. Как увеличить стабильность генератора радиоволн? Вклад в решение этой задачи сделал Прохорова кандидатом наук.
В это время Владимир Иосифович Векслер открыл принцип синхротрона — совершенно нового ускорителя элементарных частиц. Частицы приобретали здесь недостижимую в других ускорителях скорость и энергию.
Но чем большую энергию придавал частицам ускоритель, тем большая её часть исчезала неведомо куда.
Ускоритель становился похожим на кипящий чайник: как ни прибавляй огонь, температура воды не увеличивается — только струя пара всё сильнее бьёт из носика.
Потребовалось провести сложные исследования, прежде чем удалось понять — энергия ускоряемых частиц «испарялась» в виде радиоволн.
Каждый участник этой работы сделал свои выводы: конструкторы задумались над улучшением конфигурации составных частей синхротрона, теоретики кинулись проверять расчёты, а Прохоров… Озадачил коллег своим подходом к явлению: нельзя ли, задумался он, превратить синхротрон в некое подобие радиолампы, обратить мешающее явление в полезное?
На эту работу пришлось затратить несколько лет. В итоге — отрицательный ответ: нет, использовать принцип синхротрона для создания радиоламп невыгодно. Но на пу ти к неутешительному выводу удалось провести столь глубокие теоретические и экспериментальные исследования, что учёный совет ФИАНа постановил: это докторская работа, её автор достоин носить звание доктора физико-математических наук.
А Прохорова уже тревожит новый вопрос: все генераторы радиоволн созданы руками человека — неужели в природе нет естественных источников? Речь шла, конечно, не о звёздах, не о космических генераторах радиоволн, а о более доступных человеку.
Этот вопрос возник не случайно. Испытывая
Этот вопрос оказался тесно связан с тем, над которым думал Прохоров.
Начались годы огромного творческого напряжения, счастливых озарений, работы без перерывов, когда радость открытий подавляла усталость. В этой работе участвовал коллектив, созданный Прохоровым, и прежде всего его ближайший сотрудник, учёный большого дарования — Николай Геннадиевич Басов, впоследствие академик, лауреат Ленинской и Нобелевской премий, Герой Социалистического Труда, депутат Верховного Совета СССР.
Общая задача захватила Прохорова и Басова. Они задумали серию опытов. Брали разные газы и облучали их радиоволнами. И им открылась удивительная картина. Газы далеко не одинаково относились к пронизывающим их радиоволнам. Большая часть радиоволн оказывалась для них «неинтересной», и они пропускали их без задержки.
Но по отношению к некоторым длинам волн, разным для различных газов, положение менялось. Жадно, как любимую пищу, многие из газов поглощали вполне определённые радиоволны. Определённые своей длиной, своей частотой колебаний.
Вот куда пропадали «радиоразведчики», посланные радиолокатором в поисках цели! Их «поедали» газы, составляющие воздух…
Создавалось впечатление, что молекулы этих газов, как миниатюрные радиоприёмники, настроены на определённую длину волны.
В эти годы аналогичным исследованиям начали уделять внимание многие лаборатории мира, особенно университетские, где, в отличие от лабораторий фирм и заводов, занимались фундаментальными проблемами.
Постепенно метод просвечивания газов радиоволнами вошёл в промышленность для анализа различных газовых смесей.
Но это был побочный результат. Главное — впереди.
Итак, было доказано, что молекулы газов способны поглощать радиоволны. Но все ли вещества поглощают радиоволны? И только ли поглощают? Нет ли среди них таких, которые умеют излучать? Короче говоря — нет ли в природе естественных генераторов радиоволн?
Прохоров и Басов делают решающий шаг. Они выдвигают предположение, логично, закономерно вытекающее из одной, пользовавшейся большой популярностью работы, выполненной Эйнштейном вскоре после Первой мировой войны. Это был шаг, давший жизнь замечательному открытию. Молодые учёные поняли: если молекулы способны поглощать радиоволны, значит, они могут, даже должны излучать их!
Молекула в качестве генератора радиоволн? Это было совершенно неожиданное заключение. Оно звучало неправдоподобно.
Если недавно Прохоров изумлял коллег своими попытками использовать в качестве генератора радиоволн такую махину, как синхротрон, то теперь, к удивлению окружающих, он ударился в другую крайность — начал мечтать об использовании в роли генератора невидимых и неосязаемых атомов и молекул!
К такому повороту мыслей ещё никто не был подготовлен. К этому надо было привыкнуть! Ведь с понятием радиотехнического прибора в то послевоенное время были связаны громоздкие ящики, набитые электронными лампами, катушками индуктивностей, трубочками сопротивлений, конденсаторами, источниками электропитания.