Скепсофант, Скепсореал
Шрифт:
Айзек Азимов снабдил своих мыслящих роботов искусственными позитронными мозгами, с виду представляющими собой небольшие пористые платиноиридиевые шары, "мыслительные" процессы в которых протекают с участием позитронного поля (цикл "Роботы", серия "Основание"). Позитрон - это соответствующая электрону античастица, которая, встретившись с антипротоном, может образовать атом антиводорода (Джеймс Блиш "Триумф времени"). В нашем мире она появляется в ядерных реакциях, чаще с участием частиц, обладающих высокой энергией, и может прожить только очень короткое время из-за аннигиляции с встречающимися на ее пути частицами обычной материи, в том числе с атомами платины и иридия. Все реакции с участием позитрона хорошо описываются известными типами взаимодействия, поэтому отдельного позитронного поля нет, это было бы нарушением правила "бритвы Оккама". Видимо, автор попал в плен увиденного и заимствованного им термина, который на тот момент казался жутко новым и привлекательным, а потом менять его было уже поздно.
"А
Всю необходимую энергию Земля получает от Солнца через станцию на дневной стороне Меркурия, передающую ее с помощью ультраволн, которые распространяются без потерь и без участия материи. Ультраволны могут переносить материю в виде растворенных в энергии атомов, что используется для передачи материи, производства из энергии любых предметов, для периодического восстановления состарившихся тел по записанным в молодости образцам, для перерождения путем записи разума в нечеловеческие тела. Материя передается со скоростью света (Пол Андерсон "Звездный зверь"). Существование ультраволн ничем не подтверждается. Это соотносится с тем, что более продуманные проекты передачи вырабатываемой в космосе энергии на Землю опираются в основном на применение микроволнового излучения (Роберт Хайнлайн "Уолдо", Бен Бова "Колония"). "Растворить" атомы в энергии не получится, можно только превратить их в энергию при аннигиляции с антиматерией. Лишь электромагнитное и гравитационное излучение распространяются с максимально возможной скоростью света в вакууме: "Согласно Эйнштейну, материя без массы имеет только одну возможность: двигаться со скоростью света" (Аластер Рейнольдс "Ковчег спасения"). Обычные тела или микроскопические частицы с ненулевой массой покоя в своем движении могут только приблизиться к ней.
Атомный усилитель запускает в земной коре реакцию распада урана и тория с выбранной и заранее установленной скоростью (Айзек Азимов "Роботы и империя"). Наиболее эффективный путь деления природных урана и тория - облучение нейтронами с их поглощением атомными ядрами и распадом образуемых нестабильных ядер. Из-за низкой концентрации делящихся атомов даже в самых богатых рудах подавляющая часть нейтронов будет поглощаться ядрами других элементов, что приведет к возникновению наведенной посторонней радиоактивности. Опуская детали, можно сказать, что для запуска реакции деления с нужными скоростями понадобятся столь высокие интенсивности потока нейтронов, что облучение ими самими и посторонними радиоактивными продуктами вызовет более серьезные последствия, чем радиоактивность продуктов распада одних только делящихся атомов. Чтобы, к примеру, такое не происходило в ядерных реакторах, в них применяются концентрированные смеси делящихся изотопов, стойкие к действию нейтронов конструкционные материалы, а активная зона окружается слоем вещества, отражающего нейтроны обратно в эту зону. То же самое можно сказать о попытках делить содержащиеся в земных породах уран и торий другими гипотетическими частицами. Магический "атомный усилитель" тут ничем не поможет.
"...Твердый раствор трансплутониевых изотопов.., эквивалент первичного протовещества, давшего начало Вселенной" (Альфред Бестер "Тигр! Тигр!"). Инфляционная модель появления Вселенной предполагает ее рождение со всем содержимым из квантовых флуктуаций вакуума, а не из какой-либо разновидности обычного вещества, которое до начала жизни Вселенной не могло существовать.
Оставшиеся на Земле от давних посещений галактов износостойкие изделия изготовлены из трансуранового элемента с порядковым атомным номером 161 (Джек Макдевит "Звездный портал"). Последним элементом периодической таблицы, имеющим стабильные изотопы, является уран с порядковым номером 92. Атомные ядра более тяжелых элементов неустойчивы по отношению к распаду. Поэтому такие элементы могут встретиться в природе лишь спустя небольшое время после порождающих их звездных катастроф, а их искусственно получаемые атомы живут короткое время, и чем больше атомный номер, тем это время в среднем короче.
Трансмутацию - целевое превращение одних химических элементов в другие (Айзек Азимов "Основание", "Основание и империя", Пол Андерсон "Сатанинские игры", Ларри Нивен "Мир-Кольцо")– настолько редко можно представить происходящей через последовательность одних лишь стабильных изотопов, как пытался утверждать Роберт Хайнлайн в романе "Шестая колонна", что с этой возможностью не стоит даже считаться. Практически всегда возможная цепочка превращений, например, последовательность вторичных звездных термоядерных реакций, должна включать в себя промежуточные нестабильные изотопы, распадающиеся с выделением того или иного опасного для жизни радиоактивного излучения, как это верно подметил Пол Андерсон в романе "Три сердца и три льва". Поэтому широкое применение трансмутации потребовало бы не только избытка дешевой энергии, но и развитой технологии очистки конечного продукта от радиоактивных примесей. Сложностей возникает не меньше, чем у средневековых алхимиков с их поисками волшебного философского камня, якобы способного проделывать такое превращение.
В романе "Уолдо" Роберт Хайнлайн предлагает почти неисчерпаемый источник энергии на основе ядерной реакции превращения меди в фосфор, кремний и гелий-3. Это не очень удачный пример, так как медь находится недалеко от максимума удельной связи нуклонов в периодической таблице элементов и поэтому деление прочно связанных ядер ее стабильных изотопов требует либо высочайших температур внутризвездного уровня, либо эквивалентных энергий налетающих на ядро быстрых частиц. С учетом ненамного меньших энергий связи в ядрах фосфора и кремния и то, и другое не позволяет надеяться на более или менее пристойную эффективность подобной реакции. При подсчете полного баланса нельзя ориентироваться только на высокую исходную энергию связи, надо обязательно учитывать, сколько придется затратить на ее разрыв и сколько требуется на формирование ядер конечных продуктов. Не зря же на атомных электростанциях для деления атомных ядер на одинаковые в среднем "половинки" используют наиболее тяжелые, неустойчивые элементы периодической системы. Несмотря на малую удельную энергию связи в их ядрах, конечная эффективность здесь может быть выше, чем в случаях гипотетических "средних" альтернатив. В том числе потому, что тяжелые ядра могут делиться нейтронами, рождающимися в предшествующих актах деления, а это позволяет организовать цепную, самоподдерживающуюся реакцию без дополнительного приложения внешней энергии. По той же причине вряд ли при обычных условиях существует катализатор, расщепляющий атомы железа (Альфред Бестер "Адам без Евы"), которые отличаются максимальной энергией связи нуклонов.
Чарлз Шеффилд описал будущее конца XXI века, когда малогабаритные и надежные термоядерные модули обеспечивают основные энергетические потребности промышленности и транспорта ("Холоднее льда", "Темнее дня"). В наиболее распространенной звездной реакции термоядерного синтеза сливаются ядра самого легкого элемента - водорода, образуя ядра следующего элемента, гелия (Роджер Желязны, Томас Т. Томас "Вспышка"). Ядро основного изотопа водорода состоит из единственного протона, а ядро гелия-4 - уже из двух протонов и двух нейтронов, поэтому разница удельных энергий связи между ними очень высока. Соответственно, энергетический выход реакции синтеза гелия из водорода в десятки раз больше, чем в случаях реакций деления тяжелых ядер. Дополнительным преимуществом "термояда" является отсутствие долгоживущих радиоактивных продуктов, характерных для процессов деления. Недостаток его вытекает из того же достоинства - это необходимость создания сверхвысоких температур и давлений для протекания реакций синтеза. Сейчас в нескольких странах ведутся эксперименты по искусственному термоядерному синтезу, который, как можно надеяться, в будущем станет важным источником энергии.
Катализируемые мюонами термоядерные реакции стали источником дешевой энергии и вызвали массовое строительство миниатюрных реакторов, пригодных для применения на транспорте (Артур Кларк "2061: Одиссея Три"). Отрицательно заряженные мюоны (мю-мезоны) действительно способны ускорять термоядерные реакции за счет образования мезоатомов, в которых мюон занимает место электрона. Так как мюон в двести с лишним раз тяжелее электрона, атомы мезоводорода имеют гораздо меньшие эффективные размеры, чем нормальные "электронные" атомы, что заметно облегчает достижение температур, при которых начинаются термоядерные реакции со столкновением и последующим слиянием ядер таких мезоатомов. Нерешенная до сих пор проблема состоит в том, что затраты энергии на получение мюонов пока в сотни раз превышают тот выход реакций, который достигается с их участием. Похоже, здесь фантасты опередили реальный график.
Для долгосрочных космических путешествий полезна "безнейтронная" термоядерная реакция изотопа гелий– 3 с тяжелым изотопом водорода, дейтерием, дающая только электрически заряженные частицы, которыми легко управлять при формировании выхлопа реактивных двигателей (Чарлз Шеффилд "Холоднее льда", Бен Бова "Колония"). Предложение последней реакции вполне естественно, в ней исключаются трудности, связанные с управлением не имеющими заряда нейтральными продуктами. При этом сложность переносится на другой уровень - содержание гелия-3 в природе чрезвычайно мало. Его концентрация несколько выше в поверхностных породах Луны за счет долгого воздействия на них солнечного ветра, отсюда возникают предложения по его добыче при освоении спутника нашей планеты.