Грустный оптимизм счастливого поколения - Геннадий Козлов

Любопытно, что даже выдающиеся умы, совершившие грандиозные открытия, оказывались подчас в лагере консерваторов, решительно отрицая смелые прозрения своих коллег. Так было с Ньютоном – величайшим физиком всех времен, не признававшим, однако, волновую теорию света, Лоренцом, долго не соглашавшимся с теорией относительности, в основе которой лежали его знаменитые формулы, и Эйнштейном, не жаловавшим квантовую механику.

На ранних этапах развития физической науки целый ряд фундаментальных открытий был сделан не профессионалами физиками, а в первую очередь врачами. Так, Юнг провел уникальные опыты по дифракции света и оценил длину волн разных цветов, а Гальвани открыл источник электрического тока. Дорожный инженер-строитель Френель поставил убедительные опыты по дифракции и построил математическую модель, объясняющую важнейшие свойства света – интерференцию, дифракцию и преломление. Их имена навеки вписаны в анналы физической науки.

Подобных примеров не встретишь в наше время. Современный дилетант не способен даже представить себе уровень задач, решаемых современной физикой. Все уже изучено глубоко и досконально.

Физические законы удивительно точны, строги и взаимосвязаны. Они не допускают даже малейших отклонений. К примеру, если вдруг по какой-то причине слегка нарушится закон преломления света, то тут же рухнет вся оптическая наука, за ней – электродинамика, квантовая механика, специальная и общая теория относительности и даже не устоит закон Архимеда. В физической науке нет малейшего места потусторонним силам.

Физики детально изучили все виды взаимодействия в природе – гравитационное, электромагнитное и ядерные, сумели найти им детальное теоретическое описание, полностью удовлетворяющее все земные потребности. Теперь ставится вопрос создания «теории всего», способной на единой основе построить математическую модель природы. Пока не удается. Возможно, это связано с ограниченностью наших материалистических представлений.

Астрофизикам интересно не только, как устроена Вселенная, но и то, как она образовалась и какое ее будущее. При этом они оперируют временными масштабами в миллиарды и триллионы лет, в которых существование нашей цивилизации превращается в мгновение. О Вселенной физики узнали уже очень много, но в ее динамике все еще остаются некоторые неясности. Для их объяснения появились гипотезы о «темной энергии» и «темной материи» – непонятных субстанциях, как-то влияющих на скорость расширения Вселенной.

Для прояснения вопроса силами международной коллаборации построен Большой адронный коллайдер в Швейцарии стоимостью более 7 миллиардов долларов.

Казалось бы, кому и зачем все это нужно? С позиции обывателя – никому от этого нет никакой пользы. С позиции мыслителя, прояснение вселенского устройства имеет решающее значение для формирования мировоззрения – основы бытия. К тому же даже такие громадные вложения в фундаментальную науку окупятся с лихвой, причем не только за счет получения новых физических знаний. При решении задач подобной сложности всегда возникают нетривиальные технические решения, находящие впоследствии применение в практически важных областях. Убедительный пример дала американская лунная программа, затраты на которую (25 млрд долл.) не раз окупились в рамках земных военных и гражданских приложений.

Среди неисчислимого множества открытий физической науки можно выделить несколько судьбоносных, обеспечивших последовательность технических революций, предопределивших пути развития всей цивилизации. Это:

– создание паровой машины и двигателя внутреннего сгорания;

– освоение электромагнетизма;

– освоение атомной энергии;

– создание вакуумной электроники;

– создание полупроводниковой микроэлектроники;

– изобретение лазеров.

Практически все технические достижения сегодняшнего дня базируются на этих и многих других фундаментальных работах физиков, таких как открытие рентгеновских лучей, создание радио, обнаружение явления сверхпроводимости и т. д.

На прошедший век приходятся четыре из обозначенных открытия революционного характера, последнему из которых, изобретению лазера, мне довелось быть свидетелем во время учебы в МГУ и работы у нобелевского лауреата А. Прохорова.

Перспективы практического использования лазеров были столь очевидны, что начало 1970-х годов породило лазерный бум во всем цивилизованном мире. В СССР было принято специальное постановление ЦК КПСС и Совета Министров о развертывании работ по созданию и практическому использованию лазеров. Были созданы новые институты и производства. Обещания ученых не просто оправдались, но и превзошли самые смелые прогнозы. Сейчас лазеры вошли в нашу жизнь повсеместно, начиная с медицины и кончая «звездными войнами». За пятьдесят прошедших лет лазеры освоили не только оптический диапазон, но и широко шагнули за его пределы. Они бывают крошечными, с булавочную головку, и гигантскими, с мощностью излучения, достаточной для поражения военной техники на космических расстояниях.

Проводниками лазерной техники в большей степени оказались, как ни странно, не оптики, а радиофизики, для которых работа с когерентным излучением была привычней. К примеру, оптики были поражены и даже озадачены первыми опытами по преобразованию красного лазерного света в зеленый, тогда как радиофизики еще в начале века владели искусством удвоения радиочастоты.

Лазерное научное сообщество сейчас является в науке самым многочисленным и представительным, оно превзошло некогда всемогущественное ядерное. Лазерные конференции собирают наибольшее число участников и ежегодно удивляют мир новыми достижениями. А ведь всего пятьдесят лет назад ничего этого не было.

Вторым событием в физике второй половины прошлого века, претендовавшим на революционность, явилось открытие так называемой высокотемпературной сверхпроводимости – ВТСП. В отличие от лазеров, оно по своей сути было не столь новаторским, но при этом наделало не меньше шума, нежели лазеры. Сверхпроводники – материалы с уникальными свойствами. Они не оказывают сопротивления электрическому току, который может существовать в них сколь угодно долго без всякой подпитки. На их основе можно строить мощные магниты, практически не потребляющие энергию.

Сверхпроводники известны с начала XX века, однако их рабочие температуры были очень низкими, вблизи абсолютного нуля (–273° С), что ограничивало их применение рамками физических лабораторий. Все изменилось в одночасье после публикации статьи швейцарских исследователей Дж. Бернорца и А. Мюллера, сообщившей об обнаружении новых сверхпроводников с рабочими температурами на сто градусов выше. Хорошо организованное сообщество ученых, работающих в области сверхпроводимости, сумело придать этому открытию такую значимость, что творцам тут же присудили Нобелевскую премию. Подобного не случалось ни до, ни после.

Силами академика Ю. Осипьяна важность открытия была доведена до руководства страны. Рисовались такие перспективы, что члены Политбюро ЦК КПСС для изучения вопроса специально выезжали в Институт физики твердого тела в г. Черноголовку. Было принято решение о выделении невиданных по тем временам средств для закупки оборудования и организации специальных программ исследований. Если бы лишь половина проектов реализовалась, у нас все было бы на сверхпроводниках: и линии электропередач, и транспорт, и связь, и компьютеры, не говоря уже о военной и специальной технике.