ва превращаются в твердые тела при гораздо более высоких температурах. Голландский ученый Кеезом установил, что при температуре всего 2,17° выше абсолютного нуля жидкий гелий резко изменяет свои свойства — например, теплопроводность. Он ввел понятия «жидкий гелий-I», то есть более теплый, и «жидкий гелий-II», температура которого ниже 2,17°К, «точки фазового перехода». В 1937 году Капица открыл, что «гелий-II» практически не обладает вязкостью при протекании через тончайшие зазоры. Он открыл явление сверхтекучести и с ним — огромную область изысканий.
В одну из весенних сред 1940 года лаборатории обежал Писаржевский.
— Джентльмены! — обращался он ко всем. — Шеф проводит сегодняшний семинар не у себя в кабинете, а в конференц-зале!
— Почему? А что случилось особенного? — спрашивали джентльмены, впрочем, понимая уже, что бутербродов сегодня не будет и надо успеть сбегать куда-нибудь перекусить.
Действительно, в 19.00 зал до отказа был набит посторонними лицами, не имевшими никакого отношения к институту. Было много академиков, членов-корреспондентов. Были математики, физики, химики.
Гости спрашивали, о чём будет рассказывать Капица, но никто из нас не знал не только темы доклада, но даже и того, что докладчиком будет сам Капица. Для нас это было сюрпризом, еще бóльшим, чем для посторонних людей.
В переполненном зале Капица начал свой рассказ об исследованиях, которые он предпринял с целью выяснения новых законов, управляющих сверхтекучестью.
«Многие из вас, наверное, помнят, что Кеезом обнаружил у жидкого гелия-II необычайно высокую теплопроводность. После того как мною была открыта сверхтекучесть, я предположил, что большинство необычных свойств гелия-II объясняется отсутствием у него в некоторых условиях вязкости.
Если гелий-II обладает истинной теплопроводностью, то скорость распространения тепла должна только увеличиться у жидкости, когда мы ее начнем перемешивать. Если же механизм теплопередачи иной, то перемешивание могло бы значительно уменьшить скорость, с которой тепло распространяется по жидкому гелию-II.
Прежде всего я поставил эксперимент, в котором тепло от нагревателя протекало вдоль тонкой стеклянной трубочки, в эту трубочку была вставлена стеклянная палочка, которая могла либо находиться в покое, либо вращаться со скоростью от 0 до 900 оборотов в минуту. Скорость теплопередачи определялась мною по разности температур, возникавшей на концах трубочки. Оказалось, что разность температур резко возрастает, если стеклянная палочка вращается. Это означало, что механизм теплопередачи внутри гелия-II связан не с истинной теплопроводностью, а с каким-то особым конвекционным механизмом, который нарушается при перемешивании…»
Аудитория была захвачена.
В следующем опыте Капицы скорость теплопередачи измерялась в гелии, текущем по капилляру. И каждый раз в движущемся гелии механизм теплопередачи нарушался.
Установив этот факт, Капица перешел к опытам, в которых он задавался целью выяснить, не связана ли теплопередача в капиллярах с движением каких-то струй, разрушающихся, когда жидкость перемешивается или течет. Внутри дьюара, заполненного жидким гелием, на вращающемся коромысле прикреплялась та самая бульбочка с нагревателем внутри, которая отклонялась, как только включали нагреватель. Это означало, что из нее действительно бьет струя. Зная массу бульбочки и отклонение крутильных весов, на которых она подвешивалась, можно было определить количество жидкости, вытекавшей из сопла.
Эксперименты с бульбочкой легли в основу демонстрационного опыта с паучком, вращавшимся, когда на него падал луч света.
Во всех этих опытах оставалось непонятным только одно: почему бульбочка и паучок, из которых все время вытекала струя жидкого гелия-II, никогда не пустели? Каким образом туда проникал жидкий гелий?
Для того чтобы объяснить это, Капица предположил, что навстречу струе по стенкам капиллярчиков вползает тонкая пристенная пленка гелия-II, обладающая совершенно другими тепловыми свойствами.
Доклад окончен. Посыпались вопросы. Никто не решался оспаривать результаты опытов: они были поставлены так просто, что не допускали двоякого толкования. Никто не решился оспаривать и гипотезы о существовании пристенного противотока гелия-II: объяснить опыты Капицы как-нибудь иначе в ту пору никто не мог. Пристенная пленка вползает в бульбочку навстречу выделяющемуся теплу; струя жидкого гелия-II бьет из сопла, унося тепло, генерируемое нагревателем.
Единственная трудность заключалась в том, что скорость вползания пристенной пленки должна была быть очень велика. И это казалось неправдоподобным.
Сообщение о своих новых парадоксальных открытиях Капица сделал и на общем собрании Академии наук СССР.
Мне запомнились его слова, которые я потом слышал от него много раз:
«Если вы хотите глубоко исследовать какие-то свойства вещества или открыть в нем новые явления, то вы должны поставить его в крайние условия, то есть в такие условия, при который все мешающие вам явления были бы или исключены, или подавлены.
Например, вы хотите изучить магнитные свойства вещества. Но вам, как это часто бывает, мешает тепловое движение в кристаллической решетке твердого тела. В таком случае вы вынуждены применить магнитные поля такой большой напряженности, чтобы эффекты, связанные с тепловым движением, стали играть второстепенную роль по сравнению с магнитными явлениями, которые вы как раз и хотите изучить. Так поступил в свое время я, построив источник импульсного магнитного поля огромной напряженности.
Другую возможность изучать явления в крайних условиях предоставляют нам низкие температуры. Здесь тепловое движение внутри вещества исключено вовсе, и явление предстает перед вами, так сказать, в чистом виде…»
После доклада Капицы к дьюару с паучком нельзя было пробиться. Престарелые академики буквально стукались лбами, не защищенными шевелюрой, нагибаясь над столом и стараясь заглянуть внутрь дьюара. Над дьюаром нависла серьезная угроза, — пришлось вмешаться в эти смотрины и установить очередь.
Когда истекли восемь месяцев моего пребывания в Институте физических проблем, Капица предложил мне поступить в докторантуру и начал хлопотать об именной стипендии для меня.
Я с радостью ухватился за это предложение и скоро был зачислен в институт докторантом, на три года.
Расплата последовала тотчас же.
— К сожалению, — сказал Капица, — поступив в докторантуру, вы уже перестали быть исполняющим обязанности профессора, и я не могу поставить вас в преимущественное положение перед вашими товарищами. Я имею в виду ту площадь, которую вы занимали в квартире номер пять. Вам придется переселиться в другую квартиру, где вам будет выделена одна комната, как и другим вашим коллегам.
Новое обиталище было значительно более изолированным, в связи с чем теперь я уже мог приглашать посетителей независимо от соседей по квартире.
Одними из первых гостей были Капицы: Петр Леонидович и Анна Алексеевна. Было много вина, каких-то грузинских блюд, острых и вкусных. Был и тамада. Первые полчаса Капица взирал на это времяпрепровождение с явным недоверием. Но потом дело пошло на лад.
Все познается в сопоставлении.
— У англичан тоже есть своего рода тамада, — сказал Капица. — Но обычно эти обязанности выполняет не хозяин и не его гости, а специально приглашенное лицо, которое не сажают за стол. У него в руках имеется нечто вроде жезла, которым он стукает о стол.
— Не стукает, Петенька, а поднимает на уровень своей головы, — поправила Анна Алексеевна.
— Стукает на уровне головы, — продолжал Петр Леонидович. — Его речи гораздо короче, чем те, которые произносит Элевтер, кроме того, их число не должно превышать числа блюд. При этом каждому тосту отводится свое место среди других. За короля пьют, кажется, после жаркого. При этом английский тамада поднимает свой жезл и произносит всего лишь одно слово: «King».
Впрочем, Капица очень скоро привык к грузинским застольным порядкам, и число тостов, произносимых в его доме, обычно значительно превосходило число подаваемых блюд.
…Я, как уже говорилось, изучал магнитные свойства сплавов. В ту пору было известно, что эвтектика олова с цинком образует механическую смесь чистых компонентов, не растворяющихся друг в друге. При температурах, достигавшихся с помощью жидкого гелия, в сверхпроводящее состояние должно было переходить только олово. Таким образом, измерялся магнитный момент сверхпроводящих зерен олова, окруженных зернами несверхпроводящего цинка.
Судя по температуре, при которой происходило разрушение сверхпроводимости образцов, я имел дело действительно с чистым оловом, без каких-либо примесей.
Повышая напряженность магнитного поля соленоида, я легко переводил зерна олова из сверхпроводящего в нормальное состояние. Но полностью разрушить сверхпроводимость магнитным полем мне так и не удалось. Ни разу, даже при очень мощных полях. На диаграмме, на которой магнитный момент образца изображался как функция от приложенного магнитного поля, тянулись длинные-предлинные «хвосты», которые портили всю картину.
— Что за черт! — ругаюсь все время. — Мой образец ведет себя так, как если бы цинк растворялся в олове. Но ведь температурная зависимость такая, что даже дурак поймет, что олово не содержит примесей цинка!
Никто не мог объяснить мне, в чем дело, — ни Бриллиантов, который был специалистом по физике твердого тела, ни Стрелков, который мог научить вас поддерживать и измерять с фантастической точностью любую заданную физическую величину.
Бывало, подойдет к нему научный сотрудник и спросит:
— Петр Георгиевич! А как бы мне поточнее измерить температуру в моих условиях?
— А что вы называете «поточнее», батенька? — ответит вопросом на вопрос Стрелков.
— Ну хоть с точностью до одной сотой градуса Цельсия при комнатных температурах.