се же движение по орбите спутника Юпитера довольно регулярно меняет интенсивность радиоизлучения самой планеты.
Своеобразным дополнением к докладу стали сообщения о том, как велись наблюдения за пульсарами на советских радиотелескопах. И сразу же после этих сообщений — общая дискуссия. Первым берет слово академик Я. Б. Зельдович. Он подходит к доске, и вскоре она покрывается наползающими друг на друга формулами. Ученый отмечает, что никакой полной теории явления пока, конечно, нет. И хотя кое-кто считает, что ее никогда не будет, можно все же говорить о путях, которые представляются разумными. На доске появляются ориентировочные расчеты, подтверждающие или отвергающие различные гипотезы. Цель и ход всех расчетов подробно поясняются.
Свое «особое мнение» о возможной природе излучения излагает горьковский радиофизик профессор В. С. Троицкий. Он полагает, что не следует исключать возможность искусственного происхождения сигналов, и приводит один «сильный довод»: импульсы очень выгодны для передачи информации. Используя определенные свойства среды, можно получить своего рода временную фокусировку, «схлопывание» импульсов на определенном расстоянии от излучателя. При этом уровень сигнала увеличится в миллион раз.
По поводу этой идеи в зале вспыхивает короткая дискуссия, своеобразный итог которой подводит академик В. Л. Гинзбург. Он замечает, что идея о внеземных цивилизациях заслуживает внимания только в связи с наступлением периода летних отпусков, поскольку теоретиков эта идея освобождает от необходимости думать и искать более простое объяснение открытого явления. А такое объяснение наверняка может быть найдено. Вот лишь один из возможных вариантов: превращение большой звезды в белый карлик сопровождается сильнейшей концентрацией магнитного поля — оно в сотни тысяч раз сильнее магнитного поля Земли. Такое сильное поле, по сути дела, «запирает» всю звезду, оставляя заряженным частицам лишь два узких выхода в полярных областях. Именно сквозь эти области выбрасываются огромные сгустки плазмы, напоминающие две антенны.
Следующий доклад посвящен нашему Солнцу. Этот объект сравнительно близок, но он так же, как и далекие пульсары, снабжает астрофизиков сложными проблемами. Одна из них — магнитные поля Солнца. То, что структура этих магнитных полей чрезвычайно сложна, общеизвестно. Но какова эта структура в деталях? Как изменяется? Каковы интимные механизмы участия магнитных полей в физических процессах на Солнце?
Наименьшая из самостоятельных магнитных областей Солнца — это магнитный узелок размером около 700 км. Следующий структурный элемент — супергранула размером около 30 тыс. км, средним временем жизни 20 ч. Недавно обнаружены еще более крупные элементы магнитной структуры — гигантские ячейки размером 400 тыс. км. Вся эта своеобразная иерархия магнитных областей должна завершиться структурными секторами, простирающимися более чем на миллион километров. Рассчитанный и экспериментально проверенный баланс магнитных потоков в активных областях Солнца показывает, что 37 % магнитного потока покидает активную область Солнца. То, что мы часто называем межзвездным или межпланетным вакуумом, — никак не пустота. Это пространство, где происходят сложные физические процессы с участием электрических и магнитных полей, где движутся и как-то взаимодействуют частицы.
Последний доклад на сессии посвящен именно процессам в межзвездной среде и в нем делается попытка представить себе некоторые из этих процессов, построить их математические модели. На черной грифельной доске появляются рисунки, уравнения, расчеты, описывающие рождение и смерть звездных миров или поведение электронов на окраине Вселенной.
К сожалению, простыми словами пересказать смысл этой работы сложно. И очень может быть, что содержание ее было достаточно глубоко понято только теми, кто непосредственно связан с проблемами теоретической астрофизики. Вместе с тем каждый, кто слушал доклад, даже посторонний человек, не имеющий прямого отношения к физике, наверняка испытал какое-то волнение, почувствовав силу и уверенность, характерные для нынешнего этапа познания Вселенной. Поистине могуч человек, сумевший своим разумом проникнуть в бескрайние просторы космоса и представить себе происходящие там процессы, которые природа, казалось бы, абсолютно надежно укрыла от нас.
Сессия закрыта… Но еще долго в разных концах зала, в фойе, коридорах будут идти шумные микродискуссии. Еще долго докладчики, пристроившись где-нибудь на подоконнике или на уголке стола, будут отвечать на вопросы коллег, выслушивать их замечания. И еще долго будет работать на науку главный эффект этого рядового дня физики — эффект общения.
А потом пройдут годы. На новых научных конференциях будут обсуждаться новые экспериментальные результаты, новые теоретические их объяснения. Получат дополнительные подтверждения, а значит, и более широкое признание, теории, которые еще недавно были объектом язвительных нападок. И неизбежно какие-то идеи, еще недавно привлекательные, будут отвергнуты, какие-то факты после более тщательной проверки будут признаны ошибочными. Так, например, потеряет всех своих сторонников идея искусственного происхождения радиоимпульсов, излучаемых пульсарами, и уже никто не будет говорить о пульсарах как о неких радиопередатчиках инопланетян. Через несколько лет после открытия первых четырех пульсаров будут обнаружены десятки подобных объектов, регулярно излучающих и радиоимпульсы, и световые импульсы, и импульсы рентгеновских лучей.
Тщательное их наблюдение приведет астрофизиков к выводу: самая вероятная модель пульсара — это быстровращающаяся нейтронная звезда, из которой благодаря ее собственному магнитному полю, подобно антенне, «торчат» два острых плазменных луча. Звезда быстро вращается, и идущий от нее радиолуч как бы периодически «бьет» по Земле. Поэтому-то мы принимаем излучение пульсаров в виде регулярно повторяющихся импульсов.
В делах житейских, когда оглядываешься назад, анализируешь свои ошибки или заблуждения, становится, честно говоря, немного обидно: ну почему бы раньше не заметить неточность, не догадаться о правильном решении? В делах научных, особенно в такой сложной области, как современная физика, редко появляется повод для подобных сожалений. Потому что путь к истине здесь лежит не только и, может быть, даже не столько через догадки, сколько через большую работу, нелегкие систематические исследования, через тщательно продуманные и тщательно выполненные эксперименты и теоретические модели, через честное, абсолютно откровенное обсуждение научных результатов.
Инженерия невидимых машин
Физики и химики в мельчайших подробностях представляют себе устройство многих машин микромира — молекул и атомов. Изучены, например, молекулы, которые меняют свою структуру и двигаются по определенным маршрутам, выполняя ватную работу „грузовиков“ в живом организме. Делаются попытки объяснить, почему все организмы построены только из „левых“ молекул. Открыты совершенно удивительные особенности поведения молекул при сверхнизких температурах.
Как известно, доктор Лэмьюэль Гулливер появился в сказочной Лилипутии в те времена, когда страна эта еще не очень далеко продвинулась по пути технического прогресса. Во всяком случае, самые просвещенные лилипуты со страхом и трепетом дикарей рассматривали огромные загадочные машины, обнаруженные у «человека-горы», — пистолет и карманные часы.
А попробуем представить себе другую картину: прямо из свифтовской Англии (парусный флот, дилижансы, кремневые ружья и несколько десятилетий до первой паровой машины Уатта) Гулливер попадает в страну лилипутов, где наука и техника находятся уже на современном нам уровне (спутники, телевидение, массовое производство автомобилей, телефон, кино, карманные приемники, самолеты). Путешественник ошеломлен бушующей вокруг него машинной вакханалией, и только бескомпромиссный рационализм хирурга уберегает его от мистики: Гулливер упрямо верит, что во всех чудесах Лилипутии нет никакого чуда. Более того, он пытается понять устройство и принцип действия лилипутских машин.
Но как это сделать? Каким образом проникнуть в поющую человеческим голосом черненькую коробочку размером с рисовое зерно или в небольшой металлический кубик, который, глотнув какой-то желтоватой жидкости, лихо мчит многоместные кареты по зеркальным лентам лилипутских дорог? Непонятные процессы… Невидимые детали… Непостижимая сложность…
Эта фантастическая картина в некоторой степени иллюстрирует проблемы, занимающие современных ученых, исследователей невидимого мира атомов и молекул. «В некоторой степени» потому, что задачи, которые стоят перед исследователями микромира, бывают намного сложнее, чем, скажем, разборка лилипутского мотоцикла грубыми гулливеровыми руками.
И дело не только в чрезвычайной малости машин-молекул, не только в огромном количестве деталей, работающих в таких машинах. Детали эти еще сложным образом взаимодействуют друг с другом, а главные их характеристики могут сильно меняться. Типичный случай: одинаковые атомы одинаковы только в изолированном состоянии, попав в молекулу, они могут стать совершенно непохожими. Атомы, как известно, объединяются в молекулы общими электронными оболочками, которые притягивают, привязывают друг к другу несколько ядер. В молекуле, в этом коллективе, для повышения общей устойчивости может произойти перераспределение личной собственности отдельных атомов — их зарядовой плотности, т. е., грубо говоря, реального заряда внешних электронных оболочек. Так, у атома водорода в свободном состоянии заряд электронной оболочки равен единице (вокруг ядра вращается один электрон, весь его заряд привязан к собственному ядру), а в молекулах в зависимости от того, с кем и как связан водород, его заряд может иметь самые разные значения — от 0,5 до 1,5.
Распределение зарядовой плотности в молекулах сильнейшим образом влияет на их химические свойства. Именно сильнейшим образом: перераспределение плотности заряда в пределах всего лишь нескольких процентов может в десятки, в сотни тысяч раз изменить химическую активность вещества. И чтобы представить себе, как работает молекула, как именно она участвует в тех или иных химических процессах, нужно знать, образно говоря, ее электрическую схему.