Исследование новых явлений может неожиданно привести к практически важным результатам.
Вокруг меня — взволнованные лица, горящие глаза. Это всё молодые и уже немолодые учёные, физики, жадно слушающие докладчика. Сквозь уравнения и формулы, написанные на доске, они видят будущее.
В городе Черновцы в университете собрались учёные со всей страны, чтобы обсудить одну из таинственных проблем современной физики.
Один за другим физики поднимались на кафедру, чтобы рассказать о том, что они увидели в недрах вещества через «магнитные очки». Это были самые последние открытия, о которых их авторы не успели ещё написать ни одной научной статьи, и тем более о них не упоминает ни один учебник.
…Но прежде чем продолжить наше повествование, нам придётся перенестись из XX столетия в XIX, из Советской Буковины в Голландию.
Маленькая страна Голландия известна большинству как страна тюльпанов и сыра. Но истинную её славу создал скромный молодой человек, впоследствии один из величайших физиков — Лоренц.
Студент Лейденского университета, он в восемнадцать лет получил диплом кандидата наук с отличием и жадно искал в науке необыкновенных деяний. Фортуна улыбнулась ему и подсунула в библиотеке физической лаборатории пачку нераспечатанных конвертов. Там лежали никем пока не читанные журналы, и в одном из них малоизвестный в Лейдене англичанин Максвелл рассказывал об удивительной тайне, открытой ему уравнениями: Вселенная, оказывается, купается в океане электромагнитных волн, и всё, что мы видим вокруг, — игра волн и материи. Правда, полученные результаты Максвелл излагал очень скупыми фразами, почти терявшимися среди математических выкладок. Физики старшего поколения знали за ним эту особенность, может быть, поэтому работы Максвелла никто в Лейдене не читал, все привыкли к тому, что его трактаты трудны для понимания.
Это были 70-е годы прошлого столетия. В то время ещё не нашёлся ум, способный оценить новую вспышку максвелловского гения. Не только в Лейдене, но и в других научных центрах математическая форма, непривычная для физиков тех лет, затрудняла понимание сути дела, а сама идея Максвелла была столь ошеломляюща, что прошло ещё много десятилетий, пока она получила общее признание.
Лишь через двенадцать лет, живший в Германии талантливый экспериментатор Генрих Герц обнаружил на опыте электромагнитные волны, а затем молодой инженерэлектрик русского флота Александр Попов применил их для связи — вернее, для радиосвязи, как говорят теперь.
Лоренц понял идеи Максвелла сразу, поверил ему и без колебаний пошёл за ним, а затем и дальше, уже своим собственным путём. Его вклад заключался в том, что он не только проник в смысл максвелловской теории и развил её дальше, но объединил электромагнитную теорию с не родившимся ещё электроном и создал таким образом электронную теорию вещества.
Согласно новой теории, в безбрежный океан электромагнитных полей вкраплены отрицательные электрические заряды — электроны, сочетания которых с положительными образуют все существующие тела. Взаимодействие полей и зарядов создаёт всё многообразие мира.
На основе новой теории Лоренц не только сумел объяснить ряд фактов, не понятных современникам, но и предсказал явления, о существовании которых не подозревал дотоле ни один человек.
…Принято считать, что поколения людей сменяют друг друга каждые четверть века. Конечно, мы живём дольше. Но история показывает, что в среднем каждые двадцать пять лет в активную жизнь вступают массы людей, вооружённых новыми умениями, обладающих новыми стремлениями, опирающихся на современные знания. Среди учёных смена поколений происходит ещё чаще. Каждое десятилетие в лаборатории вливается молодёжь, готовая к тому, чтобы обогнать своих учителей, взглянуть на старые проблемы свежими глазами, найти новые, неожиданные решения.
Наверно, это имел в виду Макс Планк, говоря:
«Обычно новые научные истины побеждают не так, что их противников убеждают и они признают свою неправоту, а большей частью так, что противники эти постепенно вымирают, а подрастающее поколение усваивает истину сразу».
Великий Лоренц, дожив до рождения теории относительности и квантовой физики, с восхищением приветствовал все новшества, но… в пределах классической физики, в пределах той модели мира и образов, в которых сам был воспитан.
Ничто не казалось ему более ясным, чем взаимодейст вие электромагнитного поля с электроном — это ключевой акт, на котором основана работа электрических двигателей. Ничто не представлялось ему более красноречивой иллюстрацией этого акта, чем оптический спектр вещества.
Как и любой физик, он отлично знал, что каждое вещество имеет свой паспорт — спектр. В нём нет ничего, кроме светлых и тёмных полосок. Не посвящённому в тайны науки человеку эти полоски не скажут ничего. Но физик по этим линиям может угадать характер и строение вещества, даже если оно находится от него на расстоянии многих световых лет. Так люди узнали о составе звёзд и планет, о строении межзвёздной среды, о существовании на Солнце ещё не открытого на Земле элемента, названного затем гелием.
Линии спектра отражают многие тайны жизни макро— и микромира.
Когда Лоренц задумался над магией спектров, часть из этих тайн была расшифрована. Но гораздо большая их масса дразнила своей неразрешимостью. Одна из тайн особенно волновала воображение Лоренца: некоторые линии спектров атомов расщеплялись. Иногда они как бы расплывались или же удваивались, даже утраивались.
Было установлено, что так проявляется влияние магнитного поля на исследуемое вещество. Но детали, подробности, глубина явления ускользала от исследователей. Лоренц сознавал, что его теория неспособна описать, объяснить это загадочное поведение линий спектров. Лишь через десятилетия с помощью квантовой физики было установлено, что причина крылась в магнитных свойствах электронов и ядер атомов.
Изучение этих свойств стало задачей физики начала прошлого века. Но ни Лоренц, ни другие великие физикиклассики не могли с ней справиться. Ответ должна была дать новая физика. «Старикам» мешали запреты классической физики. Они даже признавали, что квантовая механика позволяет правильно рассчитать все детали расщепления спектральных линий. Признавали, но не хотели прими риться с тем, что квантовая механика не могла нарисовать детальной картины явления и принуждала их мыслить абстрактно, оперировать только формулами.
Для людей, взгляды которых сформировались на основе классической физики, возникало затруднение: формулы квантовой физики заставляли их отказываться от привычной связи между причинами и следствиями, требовали признания невозможности точного и полного описания событий, происходящих в микромире.
С радикальными идеями квантовой физики Лоренц не примирился до конца своих дней. И так и не нашёл правильную дорогу в «Страну магов», где формировались законы магнетизма.
Тайне отношений электромагнитного поля и материи посвятил свою жизнь младший соотечественник Лоренца, его ученик и наш современник Гортер.
Он был молод, рождён XX веком, новые представления физики не казались ему ночным кошмаром. Он поклонялся старому богу, классической физике, и её жрецу, своему учителю, но уже не мог не верить новым богам — квантовым закономерностям и их апостолам — Бору, Гейзенбергу, де Бройлю, Дираку. Вооружённый их идеями, Гортер продолжил исследования магнитных свойств вещества.
Он играл в простую игру. Брал самодельный электромагнит, между его полюсами всовывал кусочки различных материалов — металлов, кристаллов, ампулы с жидкостями — и то включал, то выключал электрический ток в обмотке электромагнита. Гортер как бы просвечивал вещества магнитным полем, смотря, что при этом происходит. Игра простая, но она привела Гортера к пониманию важных законов строения вещества.
Намагничивая различные кристаллы и жидкости при помощи сильного электромагнита и наблюдая, как исчезает эта намагниченность после выключения внешнего поля, он сумел получить ряд новых и ценных сведений о строении вещества, о влиянии теплового движения атомов на по ведение твёрдых тел и жидкостей.
Казалось, само время шло навстречу Гортеру. Оно подбросило ему ещё одного помощника — радиоволны. Родилась электронная лампа. Из рук связистов она перешла в лаборатории физиков, и всё большему числу учёных становилось ясно, что, просвечивая вещества радиоволнами, можно проникнуть в тайны их строения даже более успешно, чем с помощью одного лишь магнитного поля.
Физики-теоретики, опираясь на уравнения квантовой механики, предсказывали, что, пробираясь сквозь дебри, образованные внутренней структурой реальных тел, радиоволны разных частот ведут себя различно. Они по-разному поглощаются веществом, и это поглощение сильно зависит от частоты радиоволны.
И где-то, на какой-то частоте — специфической для данного вещества — должен возникнуть особый эффект: пик поглощения, резонанс, таинственное явление, которое обещало пролить свет на многие непонятные стороны поведения веществ. Во многих веществах следовало ожидать появления нескольких резонансных пиков, характерных именно для них.
Теория подсказывала, что многообещающими должны быть исследования кристаллов, особенно в том случае, когда во время облучения радиоволной они находятся в поле сильного магнита. Наиболее интересными казались исследования именно тех кристаллов, магнитные свойства которых изучал Гортер и его ученики.
Какие же явления происходят при этом в недрах кристаллов? Некоторые атомы, входящие в кристаллы, ведут себя как маленькие магнитики, стремящиеся, подобно стрелке компаса, повернуться в направлении внешнего магнитного поля. Но хаотическое тепловое движение не даёт им послушно следовать велению магнитного поля. Ведь случайные толчки мешают и стрелке компаса правильно указывать на север.
Ещё сильнее, чем случайные толчки, на крошки-магни тики могут действовать толчки регулярные, особенно если они попадут в резонанс с их колебаниями. Кому неизвестна катастрофа, вызванная тем, что шаги отряда солдат попали в резонанс с колебаниями моста и разрушили его! Вспоминаются и случаи, при которых вибрации двигателей вызывали разрушения морских судов и самолётов. Резонанс, столь приятный в музыке, может оказаться весьма опасным в одних случаях и очень полезным в других, если суметь им разумно воспользоваться.
Читатель, наверное, уже догадался, что такие толчки в кристаллах могут создаваться радиоволнами. Тогда-то и происходит то внезапное, бурное поглощение энергии радиоволн атомами вещества, которое и названо резонансным поглощением.
Теоретики были убеждены, что, изменяя настройку генератора радиоволн, можно легко обнаружить эти резонансы.
Что могло быть проще — вращай ручку настройки лампового генератора и наблюдай!
Дело было за экспериментаторами.
И не только Гортер, многие экспериментаторы пытались обнаружить эти загадочные резонансы, но тщетно. Никто не понимал, в чём была причина неудач… Гортер подошёл почти вплотную к открытию, но… прошёл мимо, хотя шёл к нему тем путём, что и советский учёный Евгений Завойский.
Обратимся теперь к научным событиям, происходившим в первой половине 30-х годов XX в. в Казани. Этот древний город с устоявшимися культурными традициями славится своим университетом.
В нём учился великий Ленин. В его стенах работали замечательные математики, в том числе один из создателей неевклидовой геометрии Лобачевский, один из крупнейших химиков прошлого Бутлеров и наши современники, замечательные химики — отец и сын Арбузовы.
Победное окончание Великой Отечественной войны совпало с одним из величайших достижений современной физики, незадолго до этого ещё раз прославившим Казанский университет.
Евгений Константинович Завойский со студенческих лет вынашивал идею об использовании электромагнитных волн для изучения строения и свойств веществ. Его, как и Лоренца, завораживали тайны, скрытые в оптических спектрах атомов.
Сочетание этих линий, их расположение в спектрах, появление и исчезновение стали предметом раздумий Завойского.
Ещё в предвоенные годы стало ясно, что исследование спектров не должно ограничиваться оптической областью. Многое могли бы поведать спектры в радиодиапазоне. Но лишь прогресс в радиотехнике дециметрового и сантиметрового диапазона, связанный с созданием радиолокации, открыл возможности для успешных спектроскопических исследований в этом диапазоне. Рождалась радиоспектроскопия.
Зарубежные учёные использовали новые возможности для исследования газов. Теория предсказывала, а опыт раз за разом подтверждал, что именно в газах можно наблюдать возникновение резонансов при поглощении радиоволн. Расшифровка этих резонансов позволяла узнавать всё новые детали строения молекул. И эта область экспериментальной работы привлекала всё большее число исследователей.
Теоретики, пролагая путь экспериментаторам, ставили всё более интересные задачи в радиоспектроскопии газов. Многие из учёных обращались к загадке неуловимых резонансов в магнитных кристаллах. Проблемы, возникавшие здесь, были нелёгкими. Но недаром физики шутят: был бы факт, а теория найдётся. Появились расчёты, показывающие, что резонансы, которые искал Гортер и его последователи, вообще не должны наблюдаться.
Большинство физиков, занимавшихся радиоспектро скопией, спокойно восприняли эти результаты. Учёные, работавшие в других областях, просто не обратили на них внимания. Завойский же, глубоко обдумывавший сущность процессов взаимодействия радиоволн с веществом, не мог согласиться с подобными выводами.
Он восстал против авторитета теоретиков. Он понял, что неудачи попыток Гортера и других исследователей могут объясняться тем, что расчёты, на основе которых велись эксперименты, не опирались на правильные опытные данные. В эти расчёты помимо универсальных констант, таких, как постоянная Планка и некоторые другие, входили величины, ранее полученные из опытов, основанных на применении постоянного магнитного поля.
Постоянное магнитное поле! А если?..
Говорят, что не меньше, чем открытием Америки, Колумб прославился решением знаменитой задачи о крутом яйце. Чтобы поставить его вертикально, он просто надбил его. Как «немного» нужно, чтобы стать знаменитым!
Теперь нам кажется, что Завойский сделал очень небольшой шаг. Но этот шаг шёл в сторону от проторенной дороги. И он привёл молодого физика к успеху.
«Почему все изменяли настройку генератора радиоволн, оставляя магнитное поле неизменным? — недоумевал Завойский. — Такова традиция… Но есть ведь и другой путь. Пусть им ещё никто не шёл. Здесь есть свои трудности, но нет никаких разумных запретов». И Завойский решился. Вместо того чтобы вращать ручку своего генератора, перестраивая его частоту, как это делали исследователи до него, он оставил генератор в покое. Решил искать резонанс, меняя величину магнитного поля того магнита, между полюсами которого располагался кристалл. Для этого он плавно изменял величину электрического тока, протекающего по обмотке электромагнита, и непрерывно наблюдал, как радиоволны поглощаются веществом.
Так, в 1944 году был впервые обнаружен замечательный эффект, долго ускользавший от самых опытных экспери ментаторов, носящий несколько непонятное для непосвящённых наименование — электронный парамагнитный резонанс. Теперь мы с уверенностью относим открытие Завойского не только к самым замечательным, но и к самым плодотворным открытиям XX века.
Завойский обнаружил механизм, приводящий к поглощению радиоволн в кристаллах. Выяснилось, что этим механизмом управляли электроны — те самые электроны, что входят в состав некоторых ионов, образующих кристалл. Электроны оказались миниатюрными приёмниками радиоволн!
Перед экспериментаторами раскрылись необычайные потенциальные возможности использования этого тонкого, гибкого, легко управляемого механизма для создания принципиально нового вида радиоприёмников. Ведь эти электроны связаны электрическими силами с атомными ядрами, а через них с самим кристаллом. Следовательно, настройка этих приёмников зависит как от строения кристалла, так и от входящих в него ионов. Изменяя структуру кристалла и вводя те или иные ионы в виде добавок, можно влиять на настройку этого удивительного радиоприёмника!
Так родилась фантастическая идея радиоприёмника, радикально отличающегося от всего известного ранее. В таком приёмнике деталями служат не радиолампы, а электроны — ещё более мелкие кирпичики материи, ещё более удивительные «радисты», чем атомы и молекулы аммиака, прирученные позже Басовым и Прохоровым.
Открытие Завойского легло в основу нового типа усилителей радиоволн с чрезвычайно низким уровнем собственных шумов. И именно этот усилитель сделал возможной удивительную сенсацию, облетевшую весь мир, — локацию Венеры, Меркурия и Марса. Об этом рассказ впереди.
«Магнитные очки» стали ещё более зоркими, более резкими, и учёные смогли разглядеть сквозь них в микромире то, о чём даже не подозревали. «Магнитные оч ки» стали модным методом физического исследования. С их помощью сделано много ценнейших открытий в области строения вещества, и особенно твёрдого тела и полупроводников.
Электронный парамагнитный резонанс раздвинул возможности химии. Сейчас его взяли на вооружение биологи, они приступили к изучению парамагнитного резонанса в биологических объектах, в живых клетках и организмах.
Открытие Завойского не только явилось триумфом нового экспериментального метода, но и подтверждением теоретических прогнозов. Оправдалось предположение о том, что при взаимодействии электронов с радиоволнами проявляются свойства вещества, остающиеся скрытыми, когда опыт сводится лишь к наблюдению за его намагничиванием и размагничиванием. Начинался новый этап в наступлении на тайны материи.
Многие учёные увлеклись исследованием парамагнитных веществ, поисками новых эффектов и практических возможностей.
Прохоров вместе со своим аспирантом Маненковым одними из первых приступили к исследованию парамагнитного резонанса, стремясь проникнуть в сокровенные тайны нового явления. Главные усилия Прохорова и Маненкова были направлены на исследования парамагнитного резонанса в рубине. Они изучали природные и искусственные рубины. Выращивали их в лаборатории, заказывали на заводах.
Рубины давно славятся своей твёрдостью, поэтому широко применяются в качестве сырья для подшипников, используемых в часах и различных точных приборах. Но Прохорова и Маненкова привлекала в рубине не его твёрдость, а совсем иные достоинства. Наши учёные уже далеко продвинулись в исследованиях и частично опубликовали их, когда почта принесла в библиотеку института очередной номер журнала «Физические обозрения» из США.
В этом номере опубликована статья Николая Блумбер хена, в которой он предлагает использовать для усиления и преобразования сверхвысоких частот совершенно неожиданные материалы: фторсиликат никеля и этил-сульфат гадолиния. Блумберхен был уже достаточно авторитетным исследователем, чтобы к его статье отнестись с большим вниманием. Соотечественник Лоренца и Гортера, он родился в 1920 году, окончил Лейденский университет, защитил докторскую диссертацию и затем пересёк океан в поисках более широкого применения своих способностей. В Америке его фамилию начали произносить на американский лад, и она зазвучала как Бломберген.
Блумберхен — физик-теоретик, отличающийся чётким и рациональным подходом к задачам и умением выявлять пути экспериментальной проверки и практического применения своих результатов. В этот раз его статья под названием «Квантовый парамагнитный усилитель» имела подзаголовок: «Предложение усилителя нового типа».
Что поражало в этом названии? Слово «квантовый» напоминало усилитель Басова, Прохорова, Таунса. Слово «парамагнитный» заставляло связать прибор с работами Гортера и Завойского. Что же Блумберхен взял от одного и что от другого направления? И почему из всех заманчивых возможностей, открытых новым явлением, Блумберхен сосредоточил внимание на одном: усилении радиоволн?
Многие стремились создать квантовые усилители радиоволн. Однако практические перспективы открывались лишь в диапазоне коротких радиоволн, длиной в несколько десятков метров. Но мало кто надеялся и пытался реализовать эти возможности, ибо было ясно, что новые, сравнительно сложные усилители не могли конкурировать в этом диапазоне с обычными радиолампами и транзисторами.
Блумберхен пошёл своим путём, в котором оказались сплавленными два направления, исходящие из его родного университета. Он предложил применить явление парамагнитного резонанса, предсказанного Гортером, и работать в области сверхнизких температур при температуре жидкого гелия, впервые полученного в Лейдене Камерлинг-Онесом.
В статье Блумберхена приведены не только уравнения, описывающие действие нового усилителя, но и оценки, показывающие, что такой усилитель должен обладать несравненно большей чувствительностью при приёме слабых сигналов, чем все известные ранее. Физиков особенно заинтересовал один аспект статьи. Автор указывал на радиоастрономию как на область, где применение подобного усилителя наиболее эффективно. Все сразу оценили эту рекомендацию однозначно: возникала возможность осуществить давнее намерение учёных — попытаться принять слабое радиоизлучение из космоса на волне 21 см, что подтвердило бы реальное существование космического водорода.
Блумберхен в своей статье обсуждает работу усилителя, который мог бы принять это радиоизлучение, и обращает внимание на то, что предлагаемый усилитель не только может использоваться в радиоастрономии, но способен расширить и возможности радиолокации.
Примерно через год американский учёный Сковил с сотрудниками осуществили идею Блумберхена. Их квантовый парамагнитный усилитель, в котором работали кристаллы этилсульфата гадолиния, погружённые в жидкий гелий, обладал всеми свойствами, предсказанными Блумберхеном.
Публикация Сковила открыла путь потоку статей о квантовых парамагнитных усилителях. Разные авторы применяли различные парамагнитные кристаллы, их усилители отличались конструктивными особенностями и длиной усиливаемых волн. Но принцип был единым. Вскоре выяснилось, что наилучшим и наиболее эффективным кристаллом для таких усилителей является всё-таки рубин.
Повезло ли Прохорову или тут сработала его прославленная интуиция, но именно на рубине, как мы уже знаем, сосредоточилось его внимание.
Прохоров с группой своих аспирантов и сотрудников проводил обширные и глубокие исследования парамагнит ных свойств рубина, исходя именно из того, что совокупность свойств этого драгоценного кристалла как нельзя лучше удовлетворяет требованиям, возникающим при создании квантовых усилителей дециметрового и сантиметрового диапазонов радиоволн.
История создания этих усилителей впервые продемонстрировала, что Прохоров является не обычным кабинетным учёным, а научным работником нового типа, способным не только выдвигать идеи и лично вести сложную исследовательскую работу, но и одновременно выполнять функции учёного-организатора, сплачивающего большие и разнородные коллективы для решения крупной комплексной задачи. Теперь уже поиски велись во многих научно-исследовательских институтах, причём они были не только экспериментального и теоретического плана, но и конструкторского. Идеи воплощались в приборы нового типа.
Но исследования не прекращались. Прохоров вместе с Маненковым продолжали изучать различные процессы, сопровождающие явление парамагнитного резонанса. Вместе с Карповым он исследовал трудности, которые должны были возникнуть при соединении будущего усилителя с антенной, стремился оценить важнейшую характеристику усилителя — рождающиеся внутри него шумы. На крупных магнитах НИИ ядерной физики МГУ Прохоров со своими аспирантами проводил физические исследования парамагнитного резонанса. А в ФИАНе, помимо глубоких физических исследований, уделял много времени поиску новых технических решений. Многие из них были затем использованы при разработке промышленных образцов квантовых парамагнитных усилителей, которая под его общим руководством с успехом велась в нескольких отраслевых институтах.
Целая серия усилителей со стерженьками, изготовленными из рубина и помещёнными в волновод специального типа, была разработана и выпущена коллективом, руководимым Штейншлейгером, который активно участ вовал в применении этих усилителей для радиоастрономических исследований.
В непосредственном контакте с Прохоровым работал коллектив Института радиотехники и электроники АН СССР (ИРЭ). Здесь Жаботинский и Францессон создали квантовые парамагнитные усилители нового типа, специально приспособленные для работы в дециметровом диапазоне волн. На волне, излучаемой космическим водородом, и на более длинных волнах они по всем основным характеристикам превзошли усилители лучших зарубежных моделей. Не удивительно, что коллектив создателей этих приборов, включающий сотрудников исследовательских организаций Академии наук и промышленности, был удостоен Государственной премии.
Несомненно, что высокое совершенство квантовых усилителей Института радиотехники и электроники обусловлено тем, что их создатели, начав с фундаментальных исследований, довели их до практического применения при решении сложной комплексной задачи. Эта задача — радиолокация планет — была поставлена директором ИРЭ академиком В.А. Котельниковым.
Владимир Александрович Котельников начал свой путь в науке с исследования проблем передачи информации, возникающих при создании любых линий связи. В предвоенные годы и во время войны многочисленные специалисты стремились увеличить пропускную способность линий связи, уменьшить влияние помех. Между учёными и инженерами шло в этой области настоящее соревнование. Но если вначале им удавалось достигать быстрых и существенных результатов, то постепенно продвижение начало замедляться, а затем стало совсем медленным и очень трудным. Однако большинство не находило здесь ничего особенного. Казалось, так и должно быть. Всё легкое, лежащее на поверхности исчерпано, и нужны новые глубокие идеи. Будут идеи — возобновится и продвижение. Так считало подавляющее большинство специалистов. Так думал и Котельников. Он тоже искал новую радикальную идею. Искал и не находил.
Упорные размышления привели его к совершенно неожиданному результату. Он понял, почему замедлилось и затруднилось продвижение. Он сумел увидеть и доказать, что учёные и инженеры уже близко подошли к пределу, заложенному в самой природе сигналов и помех.
Очень может быть, что во время длительных размышлений, сложных расчётов и тонких экспериментов Котельников подсознательно опирался на историю развития тепловых двигателей, творцы которых настойчиво боролись за повышение их коэффициента полезного действия, не умея ещё понять запрета природы, проявляющегося в неудачах любых попыток на этом пути. Возможно, он вспоминал и бесчисленных изобретателей вечного двигателя, заранее обречённых на разочарования, но ещё не осознающих, что они восстали против законов термодинамики.
Котельников понял, что шумы и помехи, неизбежные в системе связи, ограничивают её пропускную способность не потому, что учёные и инженеры не придумали достаточно остроумных способов борьбы с этими помехами. Они — в природе используемого метода, их можно уменьшить, но не уничтожить. Он разработал теорию помехоустойчивости, положившую конец безосновательным надеждам на возможность появления радикальной идеи, способной неограниченно повышать пропускную способность линий связи. Теория говорила — это невозможно так же, как создание вечного двигателя. Как знаменитое второе начало термодинамики заложило прочный фундамент под теорию и проектирование тепловых машин, теория потенциальной помехоустойчивости составила рациональную основу теории связи.
Эта научная находка стала фундаментом, платформой последующих достижений Котельникова и его научного авторитета. Его избирают председателем научного Совета по радиоастрономии АН СССР. Ему доверяют руководство все ми работами в этой новой и трудной области космических исследований. Он встаёт во главе всех работ по созданию уникальных радиотелескопов. Затем его избирают вицепрезидентом Академии наук СССР.
В 1974 году в День радио академику Котельникову вручают награду, которой удостаиваются наши и зарубежные учёные за выдающиеся достижения в области радиотехники, — Золотую медаль имени А. С. Попова. Кроме существенного вклада в теорию связи, имелись в виду пионерские работы по радиолокации планет.
За эту тему он взялся в конце 50-х годов прошлого века. Его новое увлечение было продиктовано закономерностями научно-технического прогресса. И Котельникову, и другим учёным было ясно, что за искусственными спутниками настанет очередь посылать приборы к планетам и что астрономические данные о размерах Солнечной системы недостаточно точны, чтобы обеспечить попадание космического аппарата на избранную планету. Уточнить эти данные могла только радиолокация.
Радиолокация планет, как, впрочем, и вся радиоастрономия, потребовала творческих усилий не только учёных, но и больших конструкторских и производственных коллективов. Ведь планетный радиолокатор или радиотелескоп — гигантское сооружение, напоминающее циклопические построения, знакомые нам по иллюстрациям к фантастическим романам.
И вот настал день, вошедший в историю науки как день величайшей сенсации.
Нажатие кнопки — и огромная стальная конструкция, похожая на опрокинутый на ребро купол спортивного зала, пришла в движение. Обтянутое металлической сеткой ажурное семидесятишестиметровое зеркало английского радиотелескопа Джодрелл Бэнк отыскивало скрытую зимними тучами Венеру. Но вот его движение замедлилось. Оно стало таким же незаметным, как перемещение небесных светил. Это означало, что автоматы нашли Венеру и теперь ведут антенну вслед за ней. И вдруг чувствительный радиоприёмник, присоединённый к антенне, обнаружил сигнал…
А в это время мощные передатчики советского центра дальней космической связи продолжали облучать Венеру узким пучком радиоволн. Это была странная передача. Долгими часами советские ученые следили за излучением радиоволн. Они не передавали никаких сигналов. Более того, принимали все меры, чтобы ничто не исказило монотонной идеальности уходящего в космос луча.
Но радиоволны, через шесть минут достигавшие антенны, расположенной в северной Англии вблизи Манчестера, уже не были идеальными. Покрыв путь в 80 миллионов километров, они приходили крайне ослабленными, смешанными с шумами. Зато они несли в себе сигналы! Драгоценные сигналы, посланные самой Венерой, содержащие в себе информацию о её поверхности, о скорости вращения вокруг собственной оси, о направлении этой оси в пространстве.
Английские астрономы напряжённо следили за аппаратурой, записывающей сигналы. Впоследствии они и их советские коллеги обработали записи и извлекли из них то, что сообщила о себе Венера. И со временем перед нами легла карта этой загадочной, скрытой сплошными облаками планеты, которую люди окрестили нежным именем богини.
Так начался новый этап исследования нашей Солнечной системы, возникший как естественное развитие работ по радиолокации планет, систематически проводимых академиком Котельниковым и его сотрудниками, удостоенными за это Ленинской премии. Раньше приёмник и передатчик космического радиолокатора стояли рядом. Теперь их разделяли тысячи километров. Такого в истории радиолокации ещё не бывало. Это решение оказалось результатом длительных многолетних поисков.
В 1928 году учёных взволновало сообщение о космических эхо, обнаруженных радиостанциями, занимавшимися изучением ионосферы. Высота ионизированных слоёв определялась по времени, прошедшему после того, как был послан радиосигнал и возвратилось эхо. Обычно это время составляло около тысячной доли секунды. И вдруг — тридцать секунд! За это время радиоволны могли пробежать 9 миллионов километров. От чего они отразились? Гипотезы следовали одна за другой. Некоторые подозревали Луну. Но советские учёные — академики Мандельштам и Папалекси — доказали, что существовавшие в то время передатчики и приёмники не могли обеспечить приёма радиосигналов, отражённых от Луны.
Тогда так и не был найден виновник происшествия. Но мысль о локации планет уже не покидала учёных.
Вскоре в обстановке строгой секретности учёные ряда стран предприняли первые попытки определить положение самолётов при помощи радиоволн. Теперь мы знаем, что в Советском Союзе радиолокационные станции получили практическое применение уже в 1939 году. В середине 40-х годов венгерские и канадские учёные впервые зарегистрировали радиоволны, отражённые от Луны.
Ну а опыты с планетной радиолокацией? Только в 1957 году, когда первый советский спутник открыл нам путь в космос, она вдруг реально приобрела практическую ценность. Мечты Циолковского о полётах к другим планетам превратились в задачу близкого будущего. Однако оказалось, что, даже создав достаточно мощные ракеты, невозможно направить их к цели с нужной точностью.
Это может показаться странным. Ведь высокая точность астрономических расчётов общеизвестна. Но астрономы вычисляют положение планет при помощи своей астрономической единицы длины — среднего расстояния от Земли до Солнца. А выразить эту единицу в земных метрах с нуж ной точностью никто не умел. Лучшие измерения астрономов содержали ошибку в многие тысячи километров. Это предвещало верный промах. Казалось бы, можно послать радиосигналы на Луну — самое близкое небесное тело, чтобы, определив расстояние до неё, рассчитать размеры небесного треугольника, в вершинах которого находятся Солнце, Земля и Луна. Задачка казалась проще простой — по катету определить гипотенузу, это посильно ученику седьмого класса. Но для этого нужно было ещё измерить угол между Луной и Солнцем, а сделать это точно пока невозможно. Пришлось обратиться к планетам. Правда, здесь возникло новое осложнение — планеты слишком далеки. Их трудно достать радиолокатором. И физики выбрали Венеру — она ближе других подходит к Земле. Но можно ли, и при каких условиях, получить радиоэхо от Венеры?
Наблюдения начались 18 апреля 1961 года, когда расстояние до Венеры было минимальным для этого года и участники работы ещё были под свежим впечатлением триумфального полёта Юрия Гагарина. Радиоволны путешествовали в пространстве пять минут. Легко представить себе напряжение этих минут! Всё было предусмотрено и многократно проверено. Сигнал ушёл. Найдёт ли он Венеру? Вернётся ли? Будет ли принят?
Но ждать пришлось не пять минут, а гораздо дольше. Нужно было ждать, пассивно наблюдая за автоматической работой планетного локатора. Ведь отражённый сигнал настолько слаб, что его невозможно увидеть на фоне шумов приёмника. Только после долгой и сложной обработки результатов удастся выяснить, приходит ли вожделенное эхо.
Наконец, обработка принятых сигналов закончена. Победа! Аппаратура сработала безупречно. Астрономическая единица длины определена. Конечно, ошибка возможна, но теперь она — не более тысячной доли процента… Сколько же это в километрах? Целых две тысячи! Разве можно на этом остановиться?
Летом 1962 года коллектив, руководимый Котельнико вым, сделал следующий шаг. Венера к этому времени, увы, удалилась. Тогда решено было лоцировать Меркурий. Но это гораздо труднее. Во-первых, в это время Меркурий был в два раза дальше от Земли, чем Венера во время опытов 1961 года. Во-вторых, Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы.(Это не совсем так: точные измерения астрономов показали, что радиус Плутона вдвое меньше, чем радиус Меркурия. — Прим. В.Г. Сурдина)
Его поверхность в шесть-семь раз меньше, чем поверхность Венеры. Значит, должно уменьшиться и радиоэхо. Для всех известных радиоприёмников принять это эхо — задача безнадёжная. Но не для парамагнитного усилителя, работающего на рубине.
Его-то и использовали при радиолокации Меркурия. Информативность системы возросла сразу в 40 раз.
Итак, жидкий гелий залит. Рубин охладился почти до абсолютного нуля. Все блоки космического локатора проверены. Опыт начался. Но с увеличением расстояния возросло и время путешествия радиоволн. Их возвращения нужно было ждать 10 минут. Правда, магический кристалл сделал ответный сигнал более ясным, и для получения результата требовалось гораздо меньше времени, чем в первых опытах.
Когда закончилась обработка принятых сигналов, стало ясно, что радиоволны отражаются от Меркурия примерно так же, как от Луны. И можно было впервые проверить наши предположения о свойствах поверхности Меркурия. Эта работа принесла советским учёным не только научные достижения, но и мировой рекорд дальности радиолокации.
Осенью того же года, когда Венера вновь приблизилась к Земле, на неё снова направили луч космического радиолокатора. Именно тогда на Венеру и обратно простой азбукой Морзе были переданы понятные во всём
180 мире слова: «Ленин, СССР, Мир». Но это был не единственный результат. Точность астрономической единицы длины увеличилась более чем в пять раз. Впервые удалось оценить характер отражения радиоволн от поверхности Венеры.(Радиолокация Венеры с Земли и с борта искусственных спутников Венеры позволила составить подробнейшие карты её поверхности, впервые показавшие истинное лицо этой планеты, постоянно закрытое от нас плотным слоем облаков. — Прим. В.Г. Сурдина)
А за Венерой начался штурм Марса. Он приблизился к Земле на столько, что оказался в зоне досягаемости планетного локатора и был взят на прицел. Радиоэхо показало, что поверхность Марса, представляющаяся глазу ровной пустыней, в действительности обладает сложным рельефом, более гладким в одних частях и изрезанным в других. Кстати, эти результаты впоследствии подтвердились фотографиями, полученными учёными при помощи космической лаборатории «Маринер IV».
Ну а Юпитер? Удалось ли учёным привлечь и эту отдалённую планету к экспериментам? Гигантские размеры Юпитера отчасти компенсировали увеличение расстояния. Радиосигналы, направленные на него, путешествовали около часа. Они принесли сведения об отражающих свойствах этой планеты и новый рекорд дальности радиолокации. Аналогичные радиолокационные исследования планет стали уже проводиться в США и Англии.
А затем учёные вновь вернулись к Венере — ведь они ещё не узнали ни свойств её поверхности, ни точной скорости вращения, ни положения оси.
Ожидая, пока Венера вновь приблизится к Земле, Котельников и его сотрудники начали готовить эксперимент ещё более сложный, чем раньше. Чтобы точнее провести анализ эха, отражённого Венерой, они решили удалить на большое расстояние приёмную часть от передающей. Сделать это вовсе не просто. Радиоприёмная часть современного планетного локатора — не миниатюрная «Спидола». Это огромные тысячетонные антенны со сложнейшей автоматикой, позволяющей вести их за планетой, даже если её скрывают густые облака. Строительство такого радиоприёмника стоит дорого и требует длительного времени.
Гораздо проще воспользоваться готовой антенной. Нужно лишь, чтобы она находилась в руках у людей, способных увлечься исследованием планет и, кроме того, обладающих мастерством, остроумием и терпением, необходимым для тонкой работы по анализу космического эха. Ведь информация, которую оно несёт, записана не словами, а ничтожными изменениями принятого сигнала по сравнению с посланным.
По удачному совпадению, в 1963 году в Советском Союзе гостил директор обсерватории Джодрелл Бэнк профессор Бернард Лавелл. Оказалось, что и он мечтает о подобной работе, но не имеет нужного передатчика. В разговоре с академиком Котельниковым он предложил объединить усилия. Предложение было с энтузиазмом принято. Началась подготовка к совместной работе.
И вот в начале 1966 года из Москвы была отправлена телеграмма: «Англия. Радастра. Маклесфилд. Лавеллу. Будем работать по Венере 8 и 9 января с 11 до 14. Котельников».
Восьмого января мощные передатчики советского центра дальней космической связи в течение трёх часов направляли на Венеру узкий пучок радиоволн. Отразившись от Венеры, они возвратились на Землю, были приняты станцией Джодрелл Бэнк и записаны автоматическими самописцами. Англичане тотчас сообщили: «Москва, Аэлита. Сигнал от Венеры принят».
Телеграфный адрес Института радиотехники и электроники Академии наук СССР — находка сотрудников. Это связано с полукомичной историей. Телеграфу были предложены институтом на выбор пять слов. Все они оказались занятыми другими учреждениями. Тогда учёные дали на выбор пять названий планет. Телеграф ответил: все планеты заняты, назовите новые слова. Из вновь названных слов оказалось свободным лишь одно — Аэлита.
— Огорчительно рассказывать об этом теперь, после нигде не зафиксированных, а следовательно, совершенно недоказуемых наблюдений, и, разумеется, мы не претендуем на какоенибудь утверждение приоритета этим плачевно-запоздалым рассказом; просто нам показалось небезынтересным, говоря о ходе одного крупного открытия — электронного парамагнитного резонанса, упомянуть о несостоявшемся другом, несомненно, не менее значительном. Почему же всё-таки это открытие не состоялось? Дело в том, что Завойскому не удалось до начала войны добиться хорошей повторяемости результатов: эффект то появлялся, то исчезал, причём чаще его не было на месте. Теперь-то нам понятно, что главной причиной этого была топография постоянного магнитного поля, которое создавалось старомодным электромагнитом невысокого качества. Когда образец попадал в относительно более однородный участок поля, сигнал появлялся, а на участках менее однородных он уширялся настолько, что становился ненаблюдаемым. Имей Завойский ещё 2–3 месяца для экспериментов, он, без сомнения, нашёл бы причину плохой воспроизводимости результатов, и таким образом мы получили бы полную уверенность в реальном существовании резонансного магнитного поглощения на кристаллах. Но трудные условия военного времени не позволяли должным образом проводить опыты. Сообщению же в печати о единичных успешных наблюдениях ядерного магнитного резонанса на фоне частых неудач препятствовала, вдобавок, неполная уверенность в самой возможности этих наблюдений, вытекавшая из роковой для нас статьи Гайтлера и Теллера, и неудачи Гортера.
Поэтому мы ограничились лишь осторожным намёком в статье, написанной в начале 1944 года, о проведённых нами методом сеточного тока измерениях нерезонансного электронного парамагнитного поглощения.
Мы писали там: «Принимая во внимание малую изученность парамагнитной абсорбции и имея кроме того в виду попытаться в дальнейшем измерить ядерные магнитные моменты, мы решили повторить упомянутые опыты Гортера…» Эта фраза осталась в печати единственным следом от нашей работы по ядерному магнитному резонансу…
Нобелевскую премию за открытие ядерного магнитного резонанса получили американцы Блох, Пэрсел и Паунд.
Каким путём шла эта группа? Как удалось им напасть на след капризного резонанса?
Феликс Блох после работы вышел из душной лаборатории и залюбовался красотой уходящего зимнего дня. Шёл густой, неторопливый снег. Снежинки ложились на землю непринуждённо и легко. Как говорил впоследствии Блох в своей нобелевской речи, именно тогда ему пришла в голову неожиданная мысль: а ведь в каждой снежинке — миллионы протонов! И они кружатся, покорные земному магнитному полю! Зачем же тратить силы, средства и время на создание специальных установок, обеспечивающих предельно однородное магнитное поле? Ведь сама природа идёт нам навстречу: мы всю жизнь проводим в весьма однородном магнитном поле Земли. Нужно лишь обеспечить, чтобы это магнитное поле не искажалось кусками железа или магнитными полями, окружающими электрические провода.
И Блох создал чрезвычайно простую установку. Ампула с небольшим количеством воды помещалась внутри проволочной катушки, соединённой с несложной радиосхемой. Через эту катушку нужно было пропускать электрический ток такой величины, чтобы в центре катушки, где помещалась ампула с водой, создавалось сильное магнитное поле. Оно заставляло протоны — ядра атомов водорода, составляющие две трети от всех ядер в воде, — подобно ма леньким магнитикам, ориентироваться вдоль оси катушки.
Стоило Блоху выключить ток, как намагничивающее поле исчезало и протоны оказывались всецело во власти магнитного поля Земли. А оно заставляло их совершать принудительное движение, напоминающее движение волчка, ось которого описывает конус вокруг линии отвеса. Но в отличие от волчка линиями, вокруг которых по конусу двигались оси невидимых протонов, являлись линии магнитного поля Земли.
В то время как миллиарды и миллиарды протонов, содержавшихся в воде, заключённой в колбочке, дружно совершали свой ритмический танец, безмерно слабое магнитное поле, связанное с собственным магнетизмом каждого из них, примерно 2,5 тысячи раз в секунду пересекало витки маленькой катушечки, возбуждая в ней переменный ток. При этом миллиарды миллиардов протонов вращались более согласованно, чем вальсирующие пары на танцевальной площадке, ибо одинаковым был не только ритм их вращения, но и фаза. Так вращаются пары в хороших ансамблях, руководимых опытными балетмейстерами: вот лицом к нам обращены все танцовщицы, а в следующий момент они обращены к нам спиной, и мы видим лица их партнёров.
Так воображаемые танцоры-магнитики, связанные с протонами, двигались в опытах Блоха параллельно друг другу, и действие их складывалось в заметную величину.
Получалась миниатюрная динамо-машина, статором которой являлась катушечка, а вращающимся ротором — сонмы «вальсирующих» протонов.
Каждый раз, когда Блох включал, а затем выключал ток в своей большой намагничивающей катушке, он мог слышать в наушниках, присоединённых к схеме, постепенно слабеющий звук. Это «пели» «вальсирующие» протоны.
Звук затихал, как только из-за теплового движения молекул воды и влияния магнитных сил, действующих между ядрами и электронами, «вальсирующие» протоны хотя бы на мгновение сбивались с ритма. В результате таких сбоев исчезал порядок, первоначально созданный в системе протонов сильным магнитным полем катушки. Период вращения сохранялся, но магнитики уже смотрели кто куда и действовали вразнобой.
Стремление и умение обходиться простыми средствами характерно не только для Блоха-экспериментатора, но и для Блоха-теоретика. Он не пытался проследить за поведением каждого протона из бесчисленного количества участвовавших в опыте и учесть все силы, действующие на него. Он понял, что основное и существенное для понимания опыта можно извлечь, рассматривая всю совокупность протонов как некий магнит. Намагниченность этого магнита равна нулю, когда оси протонов хаотически смотрят во все стороны. И становится ощутимой, когда сильное внешнее магнитное поле заставляет их поворачиваться в одном направлении.
Блох знал, что и стрелка компаса никогда сразу не устанавливается в сторону севера. Она качается вокруг этого направления до тех пор, пока сила трения не погасит её размахи.
Роль силы трения в уравнениях Блоха играли процессы, чрезвычайно широко распространённые в природе: это они заставляют остывать нагретые тела, это они постепенно уменьшают высоту отскока мячика, упавшего на пол. Словом — это релаксационные процессы, приводящие к превращению всех форм энергии в тепло и к его рассеянию в пространстве. Процессы, являющиеся неизбежным следствием великих законов термодинамики.
Блох не только уловил момент, когда ядра атомов водорода — протоны — стали подобны идеальному радиоприёмнику, но и создал теорию, объясняющую это явление.
Уравнения Блоха позволили понять многие детали поведения намагниченных ядер и электронов, неясные ранее процессы и явления, обусловленные ими. Впоследствии уравнения Блоха были усовершенствованы, а постоянные величины, введённые им в качестве характеристик изучаемого вещества, были вычислены на основании общих и чрезвычайно мощных методов квантовой физики…
Так искусный эксперимент оплодотворил теорию, а теория в свою очередь объяснила мотивы интуитивного выбора опыта.
…Итогам прошлого, плодам настоящего, планам на будущее и была посвящена ассамблея в Черновцах, с которой мы начали этот рассказ. В ней участвовали учёные, отдающие свои силы исследованию магнитных процессов, главную роль в которых играют электроны и атомные ядра.
«Провоторовская идея», «провоторовская концепция», «провоторовский подход» — это частое повторение, звучавшее в большинстве докладов, не могло не зацепить внимания журналистов.
Кто же такой этот Провоторов?
И по складу ума и по образованию Провоторов — физик широкого диапазона. Он рано понял, что теория размагничивания противоречива. И начал искать возможность связать концы с концами. Суть его теории попробую продемонстрировать наглядным опытом.
Заглянем в лабораторию некоего физика в тот момент, когда он занят совсем, казалось, не профессиональным делом: запалив горелки, ставит на газовую плиту ведро и маленькую кастрюльку с водой, а затем опускает в них по сырому яйцу.
Подождём вместе с ним до тех пор, пока вода в каждом из сосудов закипит и он не выключит горелки. Что произойдёт после этого? Ничего. Физик сядет на табурет перед плитой и, глядя на ведро и кастрюльку, конечно, погрузится в раздумья…
Что ж, и нам придётся составить ему компанию.
Можно ли предсказать, что будет с каждым из яиц после того, как вода в соответствующих сосудах остынет настолько, что яйца можно безопасно извлечь рукой?
Каждая хозяйка знает, что, вынув яйцо из только что остывшей маленькой кастрюльки, его нужно быстро положить на стол, иначе рискуешь обжечь руку. Внутренность яйца ещё долго остаётся горячей и вновь нагревает скорлупу, не охлаждаемую более водой.
Но в остывшем ведре всё яйцо, включая его внутреннюю часть, успеет остудиться практически до той же температуры, что и окружающая его вода. (Конечно, если подождать достаточно долго, то успеет охладиться и яйцо, лежащее в кастрюльке.)
Учёные, развивающие вплоть до начала 60-х годов теорию парамагнитной релаксации — так в учебниках именуется процесс размагничивания вещества, — единодушно исповедовали «ведёрную» модель явления: электроны и ядра внутри твёрдого тела ведут себя подобно яйцу в большом ведре. Взаимодействие всех частей сложной системы, именуемой веществом, происходит так, как между яйцом и водой в ведре: температура «яиц» и «воды» в любой момент времени практически совпадает.
И только молодой советский физик Провоторов обратил внимание на то, что это убеждение, по существу, ни на чём не основано. Он утверждал, что гораздо лучшей моделью могло бы послужить яйцо в маленькой кастрюльке. Не предположив, что температура в разных частях яйца различна, невозможно понять, как сваренное в маленькой кастрюльке яйцо может сохранить жидкий желток, окружённый твёрдым белком. Это небольшое на первый взгляд уточнение привело Провоторова к далеко идущим последствиям.
У него начала созревать теория, которая сегодня во всём мире называется провоторовской. Он же придал своей концепции безупречную математическую форму.
Однако случилось так, что его теория некоторое время напоминала чеховское ружьё, праздно висящее на стене. Большинство физиков не придало значения работам Провоторова, не усмотрело в них возможности получения новых результатов.
Никто не ожидал, что его «ружьё» может выстрелить.
Некоторые коллеги, те, которые обычно при появле нии незаурядных неопробированных работ презрительно говорят: «Это чушь», а потом, после их признания: «Это банально, это давно вытекает из моих работ», — критиковали Провоторова.
Мыслящие же более объективно говорили: да, это новая теория, и её новые усложнённые уравнения хорошо описывают известные явления, но и старая теория описывает их достаточно точно. Зачем же усложнять?
А были и такие, кто просто не понял, что к чему. Некоторые не понимают и по сей день. Физики приводят такой курьёзный пример. В 1961 году в Москве была организована французская выставка с научной экспозицией. Она сопровождалась пояснениями и лекциями французских учёных. Одну из них читал видный специалист по ядерному магнетизму Анатоль Абрагам.
В своей области Абрагам — авторитет, и послушать его пришли многие советские специалисты, работающие над теми же проблемами.
Был там и Провоторов и подарил Абрагаму одну из своих статей. Он ждал, что же скажет ему старший коллега? Но коллега ничего не сказал и, как потом признался, не мог ничего сказать. Он не понял.
Даже после того, как Провоторов защитил докторскую диссертацию, написал несколько статей и его теория стала популярной, многие ещё спрашивали: «А зачем это нужно?»
Неизвестно, как долго продолжалось бы такое положение, если бы провоторовские идеи не привлекли внимания молодой женщины-физика Май Родак.
Отношение ко всем жизненным проблемам у Май всегда было серьёзным и решительным. Так повелось ещё с военной юности.
После двух курсов одесского физфака она ушла на фронт. Сначала ушёл в ополчение отец, подала заявление в военкомат мать. Май ждала своей очереди. Ещё до войны сдала комплекс ВС-2 — ворошиловский стрелок… Ожидая ответа военкомата, училась на курсах медсестёр. Но меди цину не любила и выпросила назначение в зенитную артиллерию. Так она попала в самое пекло — под Сталинград.
Потом — МГУ, после окончания — шесть лет преподавания и, наконец, научная работа в Институте радиотехники и электроники (ИРЭ) Академии наук СССР. Здесь включилась в одну из самых интересных тем современной физики: создание квантовых парамагнитных усилителей — мазеров.
Не будем обсуждать вопрос, может ли женщина быть хорошим физиком: об этом рядили более чем достаточно. Не будем снова ссылаться на Ковалевскую, обеих Кюри, Мейтнер, Курносову, Масевич, Ирисову — их имена неотделимы от истории науки. Наверно, Родак — серьёзный теоретик, если добрая половина выступавших на черновицкой ассамблее в своих докладах упоминала её работы, ссылалась на её авторитет. Коллеги окружали её в перерывах плотным кольцом.
Её теория, ставшая развитием провоторовской, ещё очень нова, ещё так животрепещуща, что в неё «входят», как в ледяную воду, — с опаской, но с надеждой на освежение, на обновление идей, научных взглядов.
Продумывая детали провоторовской точки зрения на свойства целого класса веществ, называемых парамагнитными, Родак почувствовала, что в этом подходе таятся возможности, намного более серьёзные, чем обещанные общепризнанными теориями ученика Гортера — Блумберхена и лауреатов Нобелевской премии Парсела и Паунда. Теориями, прочно вошедшими во все учебники.
Исследуя парамагнитные вещества при помощи радиоволн, учёные наблюдают результат поглощения атомами или ионами сравнительно слабых радиоволн, испускаемых маломощными источниками. Конечно, приборы регистрируют не единичные акты, при которых отдельный ион или атом поглощает квант электромагнитной энергии — фотон радиодиапазона, а суммарный эффект, складывающийся из множества таких актов.
Если в ходе опыта изменяется не мощность, а только длина волны, воздействующей на вещество, то на экране осциллографа или на ленте самописца возникает кривая, отображающая зависимость величины (или степени) поглощения от длины волны. Это уже знакомая нам спектральная линия, расположенная в диапазоне радиоволн.
Обычно форма спектральной линии симметрична, она выглядит одинаково по обе стороны от вершины, спускаясь от неё плавными крыльями. Она похожа на равносклонную горку…
Все это — от момента облучения вещества радиоволной до появления спектральной линии, соответствующей этому опыту, — совсем недавно считалось непротиворечивым, безапелляционным, доказанным всеми опытами и теориями парамагнитных явлений.
Май Родак сломала эту красивую горку и вместо неё нарисовала довольно странную асимметричную кривую. И на протесты упрямо отвечала, что именно такая горка соответствует истинному положению вещей в парамагнитных веществах.
Проследим же за ходом её рассуждений. Всё началось с того, что она решила вернуться к вопросу о том, что произойдёт, если увеличить мощность источника радиоволн. Учебники, исходя из общепризнанной теории Блумберхена, отвечали: по мере увеличения мощности ширина кривой, изображающей спектральную линию, будет увеличиваться, а её высота — уменьшаться до тех пор, пока при достаточно большой мощности кривая не исчезнет. Здесь не было ничего страшного. Это явление называется насыщением. Вещество насыщается радиоволной — так предсказывала теория.
Теория же предсказывала ещё один, удивительный эффект.
Пусть кроме маломощного генератора радиоволн, длина волны которого изменяется для наблюдения за спектральной линией, на вещество действует второй генератор. И пусть длина волны его во время опыта остаётся постоянной, а мощность изменяется. Что станет с наблюдаемой спектральной линией по мере увеличения мощности второго генератора, если длина его волны расположена в пределах спектральной линии?
Теория отвечала: спектральная линия будет насыщаться. По мере увеличения мощности второго генератора её ширина будет расти, а высота уменьшаться, пока она не исчезнет совсем. Об этом мы уже знаем. Для учёных это явление было непреложной и доказанной истиной. Так, говорила теория, будет всегда, если длина волны второго генератора останется в пределах спектральной линии.
Всё казалось столь ясным, что никто не проделал соответствующего опыта! Такова психологическая сила общепризнанной теории.
Родак усомнилась. Она знала, что процессы передачи энергии между частицами вещества сложнее, чем предполагалось при построении общепризнанной теории. (Вспомним о нашем мысленном опыте: яйцо в маленькой кастрюльке остывает иначе, чем в ведре. Изменения температуры яйца могут отставать от изменений температуры воды!) Мощный генератор нагревает вещество. Его энергия, поглощённая парамагнитными частицами, постепенно распределяется между всеми частицами вещества. Если следовать Провоторову, нужно выяснить: не возникнет ли и здесь отставание температуры одних групп частиц от температуры других групп частиц?
Родак занялась расчётами. Её предположения подтвердились. Формулы показали, что результаты опыта должны напоминать поведение яйца в кастрюльке, а не в ведре. Температура различных частиц в парамагнитном веществе может различаться. Родак приняла эту революционную, расходящуюся с учебниками позицию и свежим взглядом оглядела «поле боя»: взаимодействие радиоволн с парамагнитными частицами. И ей открылось то, что для других исследователей казалось невероятным. Прежде всего, форма спектральной линии в опыте, не поставленном никем, должна исказиться! Более того, при некоторых условиях поглощение слабого сигнала первого (перестраиваемого) генератора должно в веществе смениться усилением его сигнала! Это казалось крамолой, но так получалось, и из этого вытекали поразительные следствия — возможность создания нового чувствительного механизма усиления радиоволн!
Так просто и непринуждённо Родак добилась эффекта, ради которого многие учёные шли на ухищрения и сложности!
Вынужденное излучение в парамагнитных кристаллах и диапазоне сантиметровых радиоволн наблюдалось до тех пор только в мазерах, в приборах, где искусственно создавались условия, вынуждающие атомы излучать радиоволны. При этом (по предложению Басова и Прохорова) использовались две спектральные линии — так называемая система «трёх уровней» энергии. Эффективная, но довольно сложная система «дрессировки» атомов, целью которой было одно: заставить атомы излучать или усиливать радиоволны.
Для этого атомы должны поглощать радиоволны на более высокой частоте, чем частота тех радиоволн, которые подлежат усилению или излучению атомами.
Родак фактически указала на возможность получения непрерывно действующего мазера в пределах одной спектральной линии. Всем, кто хоть как-нибудь соприкасался с мазером, такой эффект казался совершенно невозможным.
Сотрудники Родак, первыми узнавшие об этом предсказании, отнеслись к нему с должным недоверием, но, разобравшись, поняли: так должно быть. Вопрос лишь в том, можно ли создать условия, при которых неожиданное явление станет доступным наблюдению.
Экспериментальную часть работы взял на себя младший коллега Родак, сотрудник той же Лаборатории квантовой радиофизики ИРЭ, Вадим Ацаркин (эта работа стала частью его докторской диссертации, которую он блестяще защитил). Ацаркин уже имел необходимый опыт в этой сложной области физического эксперимента и понимал, что цели легче достигнуть, воздействуя на парамагнитный кристалл импульсами радиоволн. В промежутках между импульсами Ацаркин наблюдал за поведением спектральных линий на экране осциллографа.
На обложке программы черновицкой конференции были изображены две кривые: плавная спектральная линия в виде равносклонной горы, отражающая прежний взгляд на процесс, и причудливая несимметричная горка. Эта картина — более детальная и истинная, чем прежняя, которую иллюстрировала приглаженная горка.
Организаторы не случайно избрали эти графические кривые эпиграфом программы. Совокупность их символизирует эволюцию знаний. Скачок от одной к другой является не только первым бесспорным доказательством неполноты теории Блумберхена — Парсела — Паунда, но и новым торжеством советской науки.
Такие кривые были получены Ацаркиным и Родак не только в опытах с атомными ядрами, но и с электронами. На них они воздействовали сантиметровыми волнами, дав надежду на новые возможности использования этого метода в практике физического исследования.
Серия экспериментов Ацаркина была столь впечатляюща, что их повторили и полностью подтвердили в Лейденской лаборатории, а затем и в других научных центрах.
Блумберхен, побывав в Москве и ознакомившись с работами Родак и Ацаркина, высоко оценил их и признал эффективность провоторовского подхода к исследованию парамагнитных веществ. Поехав после этого в Грузию, он рассказал о новых работах грузинским физикам. Так бывает в науке: личное общение даёт много больший эффект, чем чтение статей. Может быть, тбилисские теоретики и были знакомы со статьями москвичей. Но понастоящему заинтересовались новой областью лишь после беседы с Блумберхеном. Толчок был дан, грузинские физики связались с московскими и включились в развитие провоторовских идей. Группа физиков во главе с членом-корреспондентом АН Грузинской ССР Хуцишвили сумела глубоко развить многие аспекты теории, подход к которым без использования идей Провоторова был невозможен. Им так же, как и московским физикам, удалось предсказать и наблюдать в этой области несколько тонких эффектов, придавших явлению более общее значение. Особенно привлекло внимание учёных математическое изящество дополнений, которые сделали тбилисские физики. Эта группа особенно сильна благодаря плодотворному влиянию прославленной школы грузинских математиков. Их сложные физические исследования обычно оформлены с безукоризненной математической аккуратностью. Своей главной задачей в данном вопросе они сочли создание более простой математической модели явления и более простого эксперимента, облегчающего исследования.
Хуцишвили вместе с Буишвили и другими учениками и сотрудниками и раньше успешно развивали направление, которое учёные называют динамикой спиновых систем, по существу описывающей движение атомных магнитиков под влиянием различных воздействий. Им удалось многого достичь при помощи традиционных методов. Но провоторовский подход позволил продвинуться значительно дальше, туда, где прежние оказываются неэффективными.
В последнее время в этом коллективе появились и экспериментаторы, сумевшие в сотрудничестве с теоретиками исследовать ряд тонких эффектов, ускользавших от других учёных.
Идеи Провоторова получили отзвук и на родине парамагнитного резонанса — среди казанских физиков, и во многих зарубежных лабораториях. В работе над физическими следствиями, вытекающими из провоторовских идей, открывалось большое поле деятельности.
На этом провоторовский подход не исчерпал скрытых в нём возможностей. Родак и Ацаркину удалось совершить ещё один прорыв в прочно устоявшейся и ставшей традиционной области физики.
Речь идёт о важной ветви экспериментальной ядерной физики, о создании так называемых поляризованных ядерных мишеней, которые физики обстреливают пучками частиц высоких энергий, получаемых при помощи ускорителей, или пучками нейтронов.
Цель обстрела: изучить процесс столкновения частиц «снарядов» с частицами-«мишенями». Ведь между ядрами атомов, образующих мишень, и пучками частиц, падающих на неё, возникают разнообразные ядерные реакции, начиная от простых взаимодействий, при которых лишь меняется характер движения сталкивающихся частиц, до сложнейших, сопровождающихся рождением новых элементарных частиц! Тут и возникает возможность разобраться в деталях этих взаимодействий: установить характер сил, действующих между частицами, выяснить свойства этих мельчайших частиц, выявить, имеются ли среди них истинно простейшие частицы мироздания, и, если повезёт, попытаться восстановить сложную иерархию различных семейств этих частиц, объединяемых общими свойствами.
Но и без того сложную картину таких взаимодействий ещё более усложняет хаос, царящий в глубинах материи. Этот хаос вызван естественными причинами, это результат непрерывного теплового движения частиц. Чтобы избавиться от него или хотя бы ослабить естественный фон, учёные идут на всякие ухищрения. В частности, понижают температуру мишени как можно ниже, в область, близкую к абсолютному нулю. Но и этого мало. Хотя тепловые движения при этих температурах существенно ослабляются, всё равно оси частиц мишени располагаются по всем направлениям случайно, хаотично. Так выглядят туловища муравьёв, зафиксированных моментальным фотоснимком. И если «нападающие» частицы что-то меняют в этом беспорядке, понять, что же именно изменилось, очень трудно.
Для того чтобы извлечь максимум информации из ядерных экспериментов, нужно, чтобы ядерные частицы на воображаемой фотографии в начале процесса напоминали не хаос муравейника, а строй солдат, выровненный по команде. Вот тогда изменения в расположении частиц будет легко зафиксировать.
Что же предпринять для установления порядка среди частиц мишени? Вот над чем думали экспериментаторы. И решили использовать для этой цели тот факт, что многие атомные ядра являются маленькими магнитиками. Может быть, попытаться ориентировать их при помощи сильного магнитного поля? Так возникла идея «магнитного кнута».
Но и это не очень дисциплинировало частицы. Тогда кроме «магнитного кнута» французские учёные Абрагам и Проктор применили «радиотехническую плётку». И действительно, магнитное поле плюс радиоволны определённой частоты позволили добиться большей упорядоченности ядер. Наилучший эффект при этом достигается, если радиоволны действуют непосредственно не на ядра, а на электроны парамагнитных атомов, вводимых в небольшом количестве в состав вещества мишени. Дело в том, что магнитные свойства электронов примерно в 2000 раз сильнее, чем магнитные свойства ядер, и поэтому воздействие радиоволн на них оказывается во столько же раз более эффективным. Электроны же, в свою очередь, очень хорошо передают полученную упорядоченность ядрам атомов мишени.
Все эти тончайшие манипуляции с микрочастицами придали вес французским экспериментам. Метод, теоретически и практически разработанный Абрагамом и Проктором, нашёл широкое применение в ядерной физике и вошёл в учебники и методические пособия.
Каково же было недоумение и даже возмущение специалистов, когда московские физики Ацаркин и Родак выдвинули возражения против этого замечательного метода. Какие основания? Что заставило их сомневаться? Оказывается, возражения основывались на анализе явления, который они провели, применив провоторовский подход, с таким успехом использованный ими ранее.
Ацаркин и Родак уже не могли опереться на представление о единой температуре, якобы характеризующей поведение всех частей атома, — представление, лежащее в основе метода Абрагама и Проктора. Теперь московские физики были убеждены, что теория, базирующаяся на идеях Провоторова, и опыт свидетельствуют о том, что такая единая температура устанавливается в веществе далеко не мгновенно. Нужно было заново проанализировать всё происходящее в опытах, отказавшись от устаревших догм. Нужно было решиться признать и необходимость новых математических методов для расчёта взаимодействия частиц с электромагнитными полями.
Предварительные оценки показали, что модель Абрагама — Проктора действительно не является полноценной основой для расчёта и получения поляризованных мишеней. Более того, она является лишь частным случаем, освоенным раньше других благодаря своей простоте.
Развитие теории и экспериментальные исследования проводились на этот раз практически параллельно, подкрепляя и дополняя друг друга. И закончились новым торжеством провоторовского подхода.
Оказалось, что новый метод позволяет достичь большей степени упорядоченности частиц мишени, чем это удавалось сделать раньше. Более того, можно успешно обеспечить поляризацию ядер даже в тех мишенях, в которых на основе метода Абрагама — Проктора получить это, казалось, совершенно невозможно. Так возник новый мост между «чистой» теорией и потребностями техники. Рассказанное можно считать внедрением нового круга идей в ядерной физике.
Но и этим не кончились прорывы в область слабых и труднонаблюдаемых эффектов! Основываясь на том же провоторовском подходе, Ацаркин понял, что, воздействуя на температуру отдельных групп частиц в парамагнитном кристалле, можно усилить сигналы о процессах, сведения о которых при обычных условиях терялись в шумах и поэто му не поддавались наблюдению.
К ним относятся, например, магнитные явления в парамагнитных веществах при низких частотах. Ацаркину вместе со студентом Рябушкиным удалось на опыте с электронами подтвердить значительное усиление таких слабых сигналов.
И снова перенесёмся в Казань, не только родину парамагнитного резонанса, но и его столицу, ибо здесь и после отъезда Завойского в Москву растёт, развивается мощная школа учёных, всесторонне исследующих физику парамагнитных явлений.
Наибольшим авторитетом среди них пользуются членкорреспондент АН СССР Козырев и профессор Альтшуллер, известные физики-теоретики, глубоко изучившие разнообразные проявления парамагнетизма.
Как ни странно это звучит для непосвящённого, но явление парамагнитного резонанса тесно смыкается с акустикой, учением о звуке. При этом возникает изящная цепочка, на одном конце которой находится генератор радиоволн, возбуждающий парамагнитный резонанс в кристалле, а на другом — приёмник ультразвуковых колебаний. Обнаружено, что при парамагнитном резонансе значительная часть энергии радиоволн, поглощаемых кристаллом, превращается в фононы — кванты звука. Возможна и другая ситуация, при которой на кристалл одновременно действует радиоволна и ультразвуковая волна. При этом явление парамагнитного резонанса сильно зависит от частоты и интенсивности ультразвуковых колебаний.
Но это не всё. Цепочка может протянуться и дальше. Ультразвуковые колебания, возникающие при парамагнитном резонансе, могут проявляться в изменении оптических свойств кристалла. Козырев, Альтшуллер и их сотрудники теоретически и экспериментально изучили интенсивное рассеяние света в парамагнитных кристаллах, показывающее, что такая цепочка взаимосвязанных явлений действительно существует. Много интересных работ, в которых объединя ются парамагнитный и акустический резонансы, выполнил, в частности, молодой казанский физик Голенищев-Кутузов.
Все эти взаимосвязи — не просто олицетворения изящества физического эксперимента. Главное — это указание на глубокое единство природы. Единство, о котором мы часто только догадываемся, не всегда ещё умея обнаружить его.
Иногда, когда речь заходит об оптическом спектре вещества, для облегчения понимания его сути популяризаторы прибегают к аналогии со спектром звуков музыкального аккорда. Мол, подобно тому, как звучащий аккорд посылает в пространство набор звуковых волн, светящееся тело излучает спектр электромагнитных волн разной частоты. При этом имеется в виду, что аналогия эта чисто формальная.
Не показывают ли опыты казанцев, что она более реальна, чем можно думать?
…Наука представляет собой чрезвычайно сложную структуру. Она не терпит застоя и всегда находится в развитии. Сейчас, в эпоху научно-технической революции, наука требует участия больших коллективов людей и привлечения огромных материальных средств. Та страна, которая сумеет лучше использовать свои ресурсы, получит соответствующее преимущество в мирном научно-техническом соревновании. Поэтому учёные и администраторы уделяют много внимания изучению законов развития науки и техники. В этом направлении делаются лишь первые шаги. Однако уже ясно, что развитие науки определяется множеством сложных факторов. Часть из них обусловлена внутренней логикой науки, многочисленными связями между отдельными направлениями и областями знания, законами человеческого мышления. Не менее важна та часть факторов, определяющих развитие науки, которая связана с потребностями людей, со стимулами, возникающими в сфере личного потребления и в ходе производственных процессов.
Не будет преувеличением мысль о том, что через канал потребностей мы с вами, каждый из нас в отдельности, даже тот, кто не участвует непосредственно в производстве материальных ценностей, оказываем влияние на развитие науки, на ход научно-технической революции.
Во многих случаях мы, может быть, и не непосредственно, но весьма настоятельно требуем применения и дальнейшего развития методов, основанных на явлениях, которые на первый взгляд кажутся любопытными только для специалистов, только для исследователей, профессионально интересующихся загадками природы. Пример — парамагнитный резонанс. Казалось бы, далёкая от жизни сфера? Однако все мы настоятельно заинтересованы в развитии и совершенствовании этого метода, в его освоении и применении.
В качестве примера возьмём область химии.
В химии, особенно органической, учёные и инженеры имеют дело с чрезвычайно сложными молекулами, состоящими из тысяч, а иногда из сотен тысяч атомов. Установить структуру этих молекул, изменять их строение и свойства в нужном направлении — задача не простая. Здесь могут помочь исследования парамагнитного резонанса, позволяющие весьма точно расшифровывать строение сложных молекул, определять расстояния между атомами и многое другое.
В геологической разведке, в космических исследованиях необходимо точно измерять слабые магнитные поля и их небольшие изменения в пространстве и во времени. Наиболее точными и чувствительными приборами, способными непрерывно регистрировать малейшие изменения магнитного поля, являются квантовые магнитометры, использующие парамагнитные свойства ядер атомов рубидия.
Одной из актуальных задач современности является передача электроэнергий от крупных электростанций к потребителям. При этом необходимо до минимума снизить потери энергии в линиях передач. Один из путей — использование сверхпроводящих кабелей. Но учёные, как мы уже знаем, ещё не могут создать материалы, обладающие сверхпроводимостью при температурах, превышающих 250°
Цельсия. В отдалённых мечтах — сверхпроводимость при комнатной температуре. Первая задача — создать сверхпроводник хотя бы при температуре жидкого азота (примерно 180° Цельсия). Для достижения этих целей нужно глубоко изучить законы сверхпроводимости, в том числе свойства вещества при самых низких температурах. Температуры, предельно близкие к абсолютному нулю, необходимы и для решения других важных задач, а получить их можно, используя парамагнитные свойства электронов и ядер.
В биологических и многих химических процессах играют большую роль особые активные осколки молекул, называемые свободными радикалами. Имеются подозрения, что некоторые из них канцерогенны, то есть способствуют развитию рака. Много свободных радикалов содержится в частицах дыма, образуется при обугливании органических веществ, например, их можно обнаружить в остатках подгоревших на сковороде продуктов. (Именно поэтому гигиенисты настоятельно рекомендуют не курить, не допускать подгорания пищи и тщательно мыть сковороды после каждого употребления.) Все свободные радикалы обладают электронным парамагнетизмом. Поэтому метод парамагнитного резонанса незаменим при их исследованиях, позволяя обнаруживать в ничтожных концентрациях.
Связи науки с жизнью так же глубоки и беспредельны, как сама жизнь. Примерами этой связи можно заполнить бесчисленные тома. Это, конечно, излишне. Ясно и без того, что титаны прошлого, такие, как Лоренц, и наши замечательные современники, такие, как Завойский, Котельников, Прохоров и многие другие, трудятся для прогресса, для пользы всех людей и опираются при этом на коллективный труд человечества, в котором есть крупица, вложенная каждым из нас.
— Поезжай в Страсбург, — сказал профессор, — к Августу Кундту. Я сам учился в его лаборатории.
И Пётр поехал.
В стенах Страсбургского университета шла активная научная жизнь. Август Кунд создал в Страсбурге школу физиков, одну из лучших в Европе. Лебедев попал здесь в среду, из которой быстро отсеивались неспособные и слабовольные. Выдерживали только трудолюбивые и самоотверженные. Иногда ценой собственного здоровья.
В конце 1887 года, в печати появилась статья Генриха Герца о замечательных экспериментах, подтвердивших существование электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом. Эмиль Кон уже в следующем году прочёл совершенно новый курс оптики, полностью основанный на электромагнитной теории света.
Электромагнитные волны, эта плоть мира, его пульс и дыхание, овладели воображением молодого учёного. Ему не нужно было доказывать факт существования электромагнитных волн, это уже сделал Герц. Лебедеву же захотелось ощутить их материальное действие, их давление на предметы. Какова величина этого давления?
Но в первых попытках он терпел неудачи. Сказывалось сохранившееся с детства стремление к быстрому успеху, к немедленной славе. Он начал не с того конца — сразу с глобальной проблемы, вместо того чтобы продвигаться вперёд, решая более элементарные задачи. Честолюбие заставляло его избирать чрезмерно трудные задачи, а Кундт не препятствовал ему, не желая изменить установленного им стиля. Но поняв, что способному ученику грозит провал, что ему необходимо жёсткое повседневное руководство, он рекомендовал Лебедеву сделать сначала работу «обыкновенного масштаба», чтобы впоследствии вернуться к своим сверхтрудным задачам.
Кундт дал ему рекомендацию к профессору Кольраушу, известному многими выдающимися работами в области электрических и магнитных измерений. Кольрауш считался прекрасным методистом, умевшим ненавязчиво управлять каждым шагом своих учеников. От него Лебедев воспринял уважение к планомерной целеустремлённой деятельности, стремление к систематическому продвижению к цели, умение преодолевать экспериментальные трудности.
У Кольрауша Лебедев за один год сдаёт экзамены и за щищает диссертацию, ставшую исходной точкой главного труда всей его жизни. Эта работа — результат происшедшего в нём перелома: «Я стал старше, спокойнее, поверил всем существом моим, а не только головой, что осчастливить мир и сделать работу нельзя в две минуты, что для всего надо время, — писал он матери. — Лучшего развлечения, чем физика и лаборатория, я не знаю!» И ещё изумительное признание: «Я никогда не думал, что к науке можно так привязаться…»
В заключение своей работы у Кольрауша Лебедев выступил с двухчасовым докладом на коллоквиуме. Удивительный доклад. Ничего подобного учёные не слышали ни до, ни после, вплоть до наших дней. Доклад начинающего учёного содержал детальный план научных работ, рассчитанный на десятилетия интенсивных исследований. Его реализация показала, что путь, намеченный молодым учёным, вёл в бессмертие. Именно в этом докладе Лебедев поставил главную цель: измерить давление света. Осуществление этой мечты поразило научный мир. До сих пор эта работа по своему экспериментальному совершенству осталась непревзойдённой. На её выполнение ушли двадцать лет жизни…
Осенью 1891 года в Москву прибыл человек, стремившийся к одному: серьёзной научной работе. После Страсбурга, в котором научная жизнь била ключом, он надеялся встретить здесь ещё лучшие условия для работы. Поначалу всё действительно складывалось неплохо. Профессор Столетов добивается зачисления Лебедева на должность преподавателя. Лебедев не предполагал, сколь не простым делом это окажется. До отъезда из Москвы он совершенно не интересовался политикой, был от неё далёк. Теперь на собственном примере убеждается: политика оказывает неизбежное влияние на жизнь учёного, на саму науку.
Царское правительство стремилось вытравить из сознания народа освободительные идеи 60-х годов. Прогрессивные профессора подвергались преследованиям. Научная работа была в загоне и требовала невероятных усилий. Лаборатория, созданная Столетовым, пользовалась, главным образом, приборами, поступавшими в дар от отдельных профессоров или меценатов. «Чиновники народного просвещения даже не сделали маленькой библиотеки при физической лаборатории», — сетовал Лебедев.
Не было при лаборатории и механической мастерской, без которой экспериментальная работа невозможна. Когда Лебедев представил профессору Соколову, заведовавшему лабораторией после Столетова, смету на приобретение инструмента и токарного станка на сумму в 300 рублей, это привело профессора в ужас, он привык к грошовым ассигнованиям.
Лебедев к тому времени уже разобрался в ситуации и знал, что чиновники не смогут понять, зачем в физической лаборатории токарный станок. Он заменил в смете слова «токарный станок» на «прецизионная дребанка». Хитрость удалась. Наукообразный немецкий термин не вызвал сомнений (чиновнику было невдомёк, что «дрейбанк» — по-немецки токарный станок). Лебедев долго работал на этой дребанке собственными руками и приучал к этому своих учеников.
В соответствии с программой, сформулированной перед отъездом из Страсбурга, жизнь Лебедева в Москве была полностью посвящена науке. Первая его научная работа, опубликованная на русском языке (диссертация была напечатана только на немецком), соответствовала духу прощального доклада Лебедева на коллоквиуме Кольрауша. Из неё видно, что поначалу он наметил решить частную задачу: объяснить силы, действующие между молекулами, измерить их электромагнитные взаимодействия.
Но тут молодого учёного поджидала первая волнующая неожиданность: эти взаимодействия оказались более универсальными, чем можно было думать. Лебедев установил, что они могут играть существенную роль в космосе… Более того: именно они играют главную роль в образовании кометных хвостов! Так молодой русский физик оказался при частным к загадке, в течение тысячелетий будоражившей воображение людей.
Действительно, что может быть интереснее и страшнее, чем непонятное! А что поспорит по непонятности с хвостатыми звёздами, время от времени появлявшимися на небе, чтобы предсказать мор, нашествие чужеземцев или другие бедствия?
Кометы появлялись во все века. Редко или часто. Очень яркими или малозаметными. Древние мудрецы предполагали, что свойства комет являются следствием действия жара Солнца на атмосферу Земли. Только великий Тихо Браге доказал, что кометы существуют не в атмосфере Земли, а движутся далеко за орбитой Луны. Кеплер, высоко ценивший точные наблюдения Тихо Браге и, как все в его время, считавший свет потоком частиц, объяснял возникновение кометных хвостов давлением частиц света, испускаемого Солнцем. Кометами интересовался Ньютон. Он включил кометы в состав Солнечной системы и научил людей вычислять их орбиты. Вскоре скромный астроном Галлей сделал это для 24 комет и обнаружил, что три из них двигались по очень близким путям. Каждый вправе готовить свой триумф. Для Галлея бессмертие засияло в тот миг, когда он счёл эти кометы за одну и предсказал её новое появление. Человечеству пришлось подождать три четверти века, чтобы проверить это предсказание и причислить имя Галлея к бессмертным.
Всю осень 1882 года (тогда Лебедеву было шестнадцать лет) одна из комет, обладавшая очень ярким хвостом, изо дня в день появлялась на утреннем небе. Некоторое время она была видна даже днём. Особый резонанс явление кометы имело в Москве. Это не удивительно. Здесь жил и работал профессор Бредихин, известный астроном и крупнейший специалист в области изучения комет.
Юноша Лебедев был возбуждён этим событием не меньше, чем его сверстники. Они мастерили самодельные телескопы и вели наблюдение за редкой небесной гостьей.
Повторяю, это было в 1882 году. Прошло девять лет. В печати появляется работа Лебедева «Об отталкивающей силе лучеиспускающих тел». Здесь впервые дано количественное обоснование роли светового давления в образовании кометных хвостов. Лебедев обратил внимание на то, что между любыми телами всегда существует сила лучистого отталкивания, и показал, что в космосе для малых тел она способна конкурировать с силой тяготения. Основные результаты были получены им ещё в Страсбурге. Он писал оттуда матери: «Найденный закон распространяется на все небесные тела. Сообщил Винеру. Сперва он объявил, что я с ума сошёл, а на другой день, поняв в чём дело, очень поздравлял».
Имя Лебедева сразу приобрело известность. Его работа заслужила и высокую оценку Бредихина.
Впрочем, Лебедев понимал, что полученные им формулы пригодны только для тел, размеры которых превосходят длину световой волны, скажем, для пылинок, но не для молекул. До полного решения загадки кометных хвостов ещё предстоит долгий путь. Он предостерегал читателя от попытки распространить его результаты на молекулы. Молекула не шарик. Она имеет сложное внутреннее строение. Её взаимоотношения со светом определяют не геометрические размеры, а прежде всего её резонансные свойства. Молекула — резонатор, активно вступающий во взаимоотношения с электромагнитной волной. Понимая это, он избежал ошибки, в которую и после его работ впадали многие, даже знаменитый Сванте Аррениус.
До того как начать опыты с молекулами, каждую из которых нельзя ни увидеть, ни положить на весы, следовало проделать измерения с более крупными объектами, которые могли бы воспроизвести основные черты исследуемого процесса.
В качестве таких объектов Лебедев избрал резонаторы. Резонаторы Герца для электромагнитных волн, шарики на пружинках для изучения волн на поверхности воды и, наконец, маленькие пустые трубки, аналоги флейт или мини атюрных органных труб для случая звуковых волн.
Через три года Лебедев публикует в солидном немецком журнале результаты первой части исследования: действия электромагнитных волн на резонаторы.
Через два года в том же журнале появилась следующая статья, в которой точно такие же результаты сообщены для волн, бегущих по воде.
Наконец, ещё через год первая часть программы завершена публикацией результатов исследования звуковых волн.
Замечательной особенностью этой комплексной работы является не только изложение чрезвычайно тонких и трудных новаторских опытов, но чёткое единообразное рассмотрение волновых процессов и резонаторов совершенно различной природы: электромагнитных, гидродинамических и акустических. Лебедев писал: «Перенося исследования на колебания, отличные по своей физической природе, и находя связь между законами их действия на резонаторы, мы тем самым расширяем приложимость найденных законов и на те случаи, в которых как механизм самого колебания, так и механизм воспринимающего его резонатора может остаться неизвестным».
Таким образом, Лебедев заложил основы весьма мощного единого волново-колебательного подхода к явлениям природы, блестяще развитого последующей школой советских физиков: школой Мандельштама и Папалекси. И этот же подход к явлениям природы был взят за основу создателями молекулярных генераторов Басовым и Прохоровым.
Лебедеву потребовалось ещё два года, чтобы решиться представить этот цикл работ физико-математическому факультету Московского университета в качестве докторской диссертации. В ней Лебедев подвёл итог своим попыткам изучить действие волн на резонаторы, на моделях определить силы, приводящие к взаимодействию посредством излучения.
По ходатайству физико-математического факультета Московского университета Лебедев был допущен советом университета непосредственно к защите докторской диссертации без сдачи магистрских экзаменов и защиты магистрской диссертации. В 1900 году Лебедеву присуждена докторская степень.
Итак, XIX век окончился для Лебедева защитой диссертации. В первый год XX века он становится профессором Московского университета.
Звания, должности — всё это как бы внешние аксессуары научной деятельности Лебедева. В глубинных её слоях идёт напряжённый поиск решения главной проблемы. Сделано немало — ему удалось установить, что давление лучей Солнца действительно является причиной образования кометных хвостов. Теперь на очереди следующая часть задачи, практическая: надо изучить и измерить величину этого давления.
Цель намечена. Но поначалу следовало ещё сделать более простое, но тоже никому не удававшееся измерение. Сделать решающий шаг от модели к реальному процессу. Измерить давление света на твёрдые тела. Это было тем более необходимо потому, что из работ Бредихина вытекало: хвосты комет могли состоять не только из газовых молекул, но, в основном, из мельчайших твёрдых пылинок.
Систематическая и глубокая подготовка позволила Лебедеву в короткий срок — за три года — закончить измерение давления света на твёрдые тела. Существенные опыты были начаты сразу после завершения исследования акустических резонаторов. Но идейная подготовка, конечно, началась много раньше.
Лебедев мысленно прошёл по маршрутам своих предшественников: и малоизвестных и великих, таких, как создатель волновой теории света — Френель, отец электроники — Крукс. Все они терпели в этом вопросе неудачи. В своих изысканиях он обращается к великому Кеплеру и к полузабытому Лонгмонтанусу, которые почти за три века до него связывали возникновение кометных хвостов с давлением солнечного света. Он анализирует схему опыта, предложенную самим Максвеллом, и приходит к убеждению, что таким путём невозможно достичь цели — измерить давление света на материальные тела.
Главным противником, обрекавшим на неудачи всех предшественников, оказались силы, открытые Круксом и названные им радиометрическими. Не вдаваясь пока в их сущность, отметим самое важное — сколь ни слабы эти круксовы силы, они в десятки раз превосходят силу светового давления. И она остаётся неуловимой, словно слабая радиопередача, утопающая в шуме и тресках, свойственных самому радиоприёмнику.
Лебедев понял роль круксовых сил и наметил свой путь борьбы с ними. Работа требовала огромного напряжения. Пригодились большой опыт, приобретённый во время предшествующих экспериментов, и юношеская склонность к изобретательству. Пришлось мобилизовать все свои знания, интуицию, накопленные за годы работы.
Лебедев изготавливает прибор за прибором, служащие одной цели — уменьшить, подавить радиометрические силы, маскирующие действие световых лучей. Заглянем внутрь одного из них: мы увидим легчайшее слюдяное крылышко на коромысле, подвешенном на тончайшей нити. Вот крылышка коснулся луч света. И крылышко дрогнуло, повернулось, потянуло за собой коромысло. Угол его поворота должен быть пропорционален давлению света. Но… этому мешают радиометрические силы, приводящие к много большему повороту.
Откуда они взялись? Их создаёт сам же луч света. Он не только давит на крылышко, но и нагревает его поверхности. Причём неодинаково с обеих сторон.
Что же дальше? Молекулы воздуха, оставшиеся внутри прибора (тогда не умели получать хороший вакуум), наталкиваются на крылышко и отскакивают от него, словно мячи, брошенные на стенку. Причём от более тёплой стороны крылышка молекулы отлетают с большей скоростью, а значит, силы отдачи здесь больше. Вот крылышко и поворачивается, увлекая за собой коромысло.
Этот поворот «паразитный», незапланированный, поэтому путает карты экспериментатора. Лебедев сумел отделаться от этого явления. Он ввёл в прибор простые, но решающие по своим результатам усовершенствования. Мы расскажем лишь о главных, обеспечивших успех. Для ослабления радиометрических сил нужно было уменьшить разность температур освещённой и неосвёщенной стороны крылышка. Значит, следовало крылышки делать возможно более тонкими и применять материалы, хорошо проводящие тепло. Выбор пал на платину, алюминий и никель. Серебро, медь и ряд других металлов отпали, ибо их разрушают пары ртути, неизбежные в вакуумных установках того времени, когда откачка проводилась ртутными насосами, а криогенная техника была недоступна.
Лебедев сделал четыре совершенно одинаковых прибора — только лепестки в них были из разных металлов. В трёх — из платины, алюминия, никеля. А в четвёртом — из слюды. Он хотел сравнить работу этих четырёх приборов с целью тщательной проверки, исключающей всякие неожиданности. Но даже для самых тонких металлических лепестков радиометрические силы не падали до нуля. Не хватало разрежения, даваемого самым лучшим из существующих насосов. Работа, казалось, зашла в тупик.
В этом безвыходном положении ещё раз проявились талант экспериментатора и изобретательская жилка Лебедева. Он поместил в баллон экспериментального прибора каплю ртути. Включив насос, осторожно нагревал её всего на пять градусов выше комнатной температуры. Пары ртути помогли вытеснить остаток воздуха и увлечь его в насос. Затем Лебедев отделил свой прибор от насоса специальным затвором. Теперь в приборе остались практически лишь пары ртути и совсем, совсем мало молекул воздуха. Лебедев предпринимает последний шаг. Охлаждает прибор смесью льда и соли. Пары ртути конденсируются, и в приборе достигается вакуум такой степени разрежения, о которой его современники не могли и мечтать.
Радиометрические силы стали совсем малыми. Но не исчезли полностью. Теперь надо точно учесть их возможный вклад в результаты опыта.
Лебедев показал расчётом, что в лепестках, отличающихся только толщиной, радиометрические силы пропорциональны ей.
Он изготавливает платиновые лепестки толщиной в одну десятую миллиметра. И даже в пять раз более тонкие, всего в две сотые миллиметра. Проведя измерения с этими лепестками, он может вычислить, как велико было бы отклонение, вызываемое светом для лепестка нулевой толщины, когда радиометрические силы равны нулю. Это была бы величина светового давления.
Ещё один контроль. Лебедев знает, что, согласно теории, световое давление на зеркальную поверхность вдвое больше, чем на чёрную. И он полирует часть своих лепестков до зеркального блеска, а остальные покрывает платиновой чернью. Полученные результаты отличаются вдвое! Значит, измеряется именно давление света.
Однако Лебедеву мало доказать, что он наблюдает именно давление света. Нужно измерить его величину и сопоставить с величиной, получаемой из теории Максвелла. Для этого необходимо превратить измерительный прибор в подобие весов: точно откалибровать его, установить упругость нити подвеса, размеры коромысла и другие характеристики. Необходимо не менее точно измерить энергию пучка света, давление которого он определяет в своём приборе. Лебедев изготовил для этой цели и откалибровал два специальных калориметра и светоделительную пластинку, позволившую проводить измерения давления света и его энергии одновременно, чтобы исключить нестабильность источника света — вольтовой дуги.
Наконец предварительные опыты закончены. Начинается решающий эксперимент. Но перед этим Лебедев оценивает погрешности, вносимые его приборами. В сумме они могут достигать двадцати процентов искомой величины. Ведь давление, которое он хочет измерить, может составлять около трёх стотысячных дины. Такую силу испытывают весы под действием гирьки в три стотысячных миллиграмма. Для того чтобы в этих условиях получить достоверный результат, нужно провести множество измерений с лепестками различных типов, при нескольких режимах горения дуги, с различными линзами и зеркалами. Наконец, надо при этом достаточно точно учесть, насколько устойчив вакуум в результате манипуляций с каплей ртути. А как оценить его? Ведь ни один из существовавших тогда приборов не мог измерить величину достигнутого Лебедевым разрежения — столь малым получалось остаточное давление.
Удивительные, остроумнейшие решения позволили учёному совершить подвиг, сравнимый разве что с подвигом сказочного Левши, подковавшего блоху: он сумел измерить давление луча света, равное давлению пылинки весом в три стотысячные доли миллиграмма!
Первое сообщение о предварительных результатах своих опытов Лебедев сделал 17 мая 1899 года на заседании Естественно-научного общества в Лозанне в Швейцарии, куда ему срочно пришлось уехать для лечения болезни сердца, обострившейся в связи с непомерным напряжением этих лет. Более полный доклад прочитан им в августе 1900 года на Международном конгрессе в Париже и кратко опубликован в трудах конгресса и в «Журнале русского физико-химического общества». Основной текст, напечатанный позже в этом журнале, был переведён и опубликован рядом иностранных журналов. О Лебедеве стали говорить как о короле эксперимента.
Патриарх английских физиков, уважаемый всеми лорд Кельвин сказал на одном из съездов Тимирязеву: «…Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами».
Не менее знаменитый английский физик, лорд Рэлей, откликнулся на эксперименты Лебедева теоретической работой, показавшей универсальное значение результатов, полученных Лебедевым.
Известный немецкий астроном и математик Шварцшильд строго решил задачу, ранее поставленную Лебедевым (о давлении света на небольшие шарики), и обнаружил максимум давления при определённом соотношении длины волны света и диаметра шарика. Он сделал вывод, что давление света на молекулы, рассматриваемые как чрезвычайно малые шарики, будет ничтожно мало. Лебедев разъяснил, что возникновение максимума связано с резонансом, и ещё раз обратил внимание на то, что резонансы молекул обусловлены их внутренней структурой, а не простыми геометрическими размерами.
Выдающийся немецкий физик Пашен писал Лебедеву: «Я считаю Ваш результат одним из важнейших достижений физики за последние годы. Я оцениваю трудность Ваших опытов тем более, что я сам несколько времени тому назад задался целью доказать существование светового давления и проделывал подобные же опыты, которые, однако, не дали положительного результата».
Здесь не хватило бы места для приведения подобных оценок со стороны крупнейших учёных того времени: многие безуспешно пытались измерить давление света, а ещё большее число учёных интересовались этой труднейшей задачей.
Как это часто бывает в истории науки, ничего не зная о работах Лебедева, американские учёные Никольс и Хэлл двигались в том же направлении. Не прочитали они и его публикаций, отправляя 29 августа 1901 года в печать предварительное сообщение о полученных ими результатах. Оно вышло в ноябре того же года. Даже в декабре 1902 года, посылая в печать полный текст своей работы, они ещё не пишут ничего о результатах Лебедева.
Между тем годом раньше, в письме от 3 декабря 1901 го да, Никольс писал Лебедеву, который в то время лечился на курорте Наугейм: «Из Вашей статьи, пришедшей на прошлой неделе, мы впервые узнали, что Вы работаете над экспериментальной стороной вопроса. Из указываемых Вами статей (в женевских «Архивах естественных наук» и в «Докладах на международном конгрессе физиков») первая нам недоступна, а вторая до нас ещё не дошла, хотя несколько времени тому назад была заказана нашим книготорговцам».
Лебедев пишет по этому поводу 24 декабря того же года своему ученику Кастерину: «Сегодня получил длинное письмо от Никольса, где он утверждает, что ничего не знал о моих работах раньше: это у них в Америке бывает!»
В тот же день он пишет Никольсу: «…Тем существеннее то обстоятельство, что независимо (выделено Лебедевым) получены тождественные результаты».
В своё время некоторые авторы, в выражениях не всегда корректных, утверждали, что Никольс и Хэлл недобросовестные дельцы от науки, желавшие пристроиться к блестящим результатам Лебедева. Сам Лебедев никогда не подвергал сомнению их добросовестность и компетентность. Максимум, что он считал нужным сделать, это иронически отозваться о них, как об учёных, не следящих за научной литературой.
Более того. В своей знаменитой статье в разделе «Предварительные опыты» Лебедев сослался на работу Никольса, опубликованную в 1897 году и посвящённую изучению радиометрических сил.
Лебедев уважал своих соперников — Никольса, который был на три года моложе его и также учился в Германии и работал в лаборатории знаменитого экспериментатора Рубенса, где выполнил ряд блестящих работ, и Хэлла, уроженца Канады, грамотного исследователя среднего уровня. Лебедев отнёсся к их работе по измерению светового давления как к дополнительным контрольным опытам, внимательно и добросовестно сравнив её со своими результатами.
Основная задача в обоих случаях состояла в преодоле нии мешающего действия конвекционных радиометрических сил. Что же отличало эти работы друг от друга? Кто добился более чистых результатов? Как мы знаем, Лебедев достиг рекордно малого остаточного давления в сосуде, уменьшая источник помех — количество остаточных молекул газа. Он применял чрезвычайно тонкие металлические лепестки, и такой искушённый ценитель, как Пашен, считает это «ключом к разрешению вопроса». Излишне напоминать ещё раз о многих других, менее существенных особенностях его метода и прибора. Стоит лишь указать на крайнее изящество и простоту его аппаратуры, близкой по стилю к аппаратуре Фарадея, этого гения эксперимента.
Наиболее остроумная черта метода Никольса и Хэлла основана на том, что световое давление возникает мгновенно, а конвекционные и радиометрические силы — только после нагрева лепестков. Поэтому они использовали кратковременное включение света и баллистическую методику измерения.
Слабость метода Никольса и Хэлла проявилась в отношении к круксовым силам. Вместо того чтобы добиваться очень высокого вакуума, они, следуя указанию самого Крукса, попытались использовать счастливое мгновение. А оно должно было наступить при давлении порядка десяти миллиметров ртутного столба. В этот момент радиометрические силы меняют знак, проходя через нуль. Экспериментаторы старались обнаружить эту нулевую точку и работать возможно ближе к ней. Это было смелое и остроумное решение. Однако при этом давлении конвекционные силы ещё велики и требуют особых мер для борьбы с ними. Американцы (как это делал и Лебедев) для этой цели посылали свет то на одну, то на другую сторону лепестка.
Но методика Никольса и Хэлла не оправдала себя. Она была очень сложна. Сложна и дорога была их аппаратура. Несмотря на применение приборов высокой метрологической точности, они в первой публикации допустили ошибку в 22 % из-за неверного определения сопротивления болометра. Устранив этот дефект, они сочли достигнутую погрешность равной одному проценту, но беспристрастные учёные оценили её существенно выше.
Ошибка измерений американцев привела к тому, что выделить чётко световое давление на фоне мешающих факторов им не удалось.
Лебедев ясно понимал недостатки опытов Никольса и Хэлла, но не критиковал их в печати, указывая на независимость работы и различные методики. В последней же, оставшейся незаконченной, популярной статье он кратко рассмотрел недочёты этой работы, заключив, что её результат можно рассматривать как опытное доказательство существования светового давления (если принять на веру, что американские исследователи работали вблизи указанной Круксом нулевой точки).
«Мне кажется, — пишет Лебедев, — что было бы правильнее воспользоваться работой Никольса и Хэлла для обратного заключения, а именно: допуская существование светового давления, утверждать, что открытый Круксом любопытный переход радиометрических явлений через нуль при определённых давлениях не зависит от продолжительности свечения».
Только тонкий и благожелательный учёный мог позволить себе не отмахнуться от работы менее удачной, чем его, а отыскать в ней максимум полезного, найти то, что оправдало бы её проведение.
Лебедев необычайно точно определил уязвимость конкурирующей методики. Два остроумных приёма Никольса и Хэлла — использование явления Крукса и баллистической методики — требовали независимого доказательства их совместимости. Поскольку такого доказательства не дано, результат допускает двоякое толкование…
Работа Лебедева вышла далеко за пределы просто удачного эксперимента. Измерив давление света на твёрдые тела, подтвердив численно справедливость теории Максвелла, Лебедев тем самым доказал, что свет несёт не только энергию, но и импульс, а значит, в этом отношении он не отличается от других форм материи. Этот вывод, полученный Лебедевым из опыта, перекликается с важнейшим выводом о соотношении между массой и энергией, сделанным через несколько лет Эйнштейном в его теории относительности.
Всемирное признание — достойная оценка такому выдающемуся деянию.
Несмотря на крайнее переутомление и усиливающуюся болезнь, Лебедев не удовлетворился достигнутым. Программа, составленная перед отъездом из Страсбурга, требовала дальнейших тягчайших напряжений. Он хотел обязательно обнаружить давление света на отдельные молекулы, а ведь молекулы в миллиарды миллиардов раз более мелкие предметы, чем крылышки. И давление света в этом случае должно быть ничтожнее, неуловимее дыхания комара.
Лебедев изготовил не менее двадцати приборов, но в каждом проявлялись мешающие эффекты, неизмеримо превосходящие то, что нужно было наблюдать.
Друзья говорили Лебедеву, что он губит себя, губит, как машину, работающую на износ. Врачи требовали перерыва в работе, считая, что жизнь учёного в опасности и может быть спасена только длительным покоем. Тогда-то он и сказал: «Пусть я умру, а работу доведу до конца».
Лебедев продолжал работать ещё более напряжённо, чем раньше. Встретив очередную трудность в своём эксперименте, он переходил к приборам своих учеников. И те ещё и ещё раз поражались, как легко их учитель добивался того, что казалось им совершенно недостижимым. Тем временем Лебедев всё более чётко стал понимать, что ни слушание лекций, ни чтение, ни даже личная работа не обеспечивают формирование учёного. Без регулярного общения, обмена мнениями, без обсуждения и споров не рождаются настоящие физики. И Лебедев стремится создать в своей лаборатории атмосферу научного творчества, подобную виденной им у Кундта и Кольрауша. Теперь ему недостаёт только коллоквиума.
В 1902 году, приступив к новому циклу труднейших исследований, Лебедев организует свой коллоквиум. Первый в России. Сейчас такие занятия обычно называют семинарами. Лебедев проводил их еженедельно. Здесь обсуждались рефераты новейших научных работ. Праздником было сообщение о завершённой работе кого-либо из участников. Уровень, актуальность и глубина обсуждения проблем были столь привлекательны, что заседания посещали не только ученики Лебедева, но и крупные учёные, в том числе и нефизики: знаменитый естествоиспытатель Тимирязев, математики Млодзеевский и Лузин, врач Лазарев, которого посещения коллоквиума привели в число учеников Лебедева.
Лазарев сделал от имени заболевшего учителя первое предварительное сообщение об успехах в измерении давления света на газы. Было это 27 декабря 1907 года. Участники I Менделеевского съезда первыми услышали о том, что давление света на газы обнаружено, познакомились с основными идеями эксперимента и конструкцией прибора, услышали о невероятных трудностях проведения этой работы.
На её завершение ушло ещё около двух лет. Вот как описывает заключительный этап работы один из учеников Лебедева:
«В конце весеннего семестра, когда начинался летний перерыв в университетских занятиях (это время совпало с неудачной пробой одного из приборов для исследования давления света на газы), Лебедев по настоянию врачей был вынужден выехать на отдых за границу. Причём перед поездкой в Швейцарию, где должен был отдыхать, он заехал в Гейдельберг, который очень любил и где жил известный специалист по сердечным болезням Эрб. С ним Лебедев часто советовался.
После нескольких дней отдыха Лебедев решил заехать к астроному Вольфу в обсерваторию на горе Кенигштуль в окрестностях Гейдельберга. Вольф, ничего не зная о болезненном состоянии Лебедева, начал расспрашивать о том, как идёт работа со световым давлением. Лебедев признался, что до сих пор его постигают одни только неудачи. Вольф с жаром стал доказывать, что надо ещё раз попытать свои силы, что “только такой экспериментатор, как вы, — говорил он, — может справиться с этой задачей и что решение этой задачи для астрономов существенно необходимо”. Лебедев отшучивался, но, когда он ехал от Вольфа к себе в гостиницу по склонам Кенигштуля, ему вдруг пришла в голову новая мысль. На следующий день, вместо того чтобы ехать в Швейцарию, он садится в вагон и едет в Москву. Всё лето и осень — лихорадочная работа, и на съезде естествоиспытателей и врачей в декабре 1909 года Лебедев сделал доклад о своей работе, которая и до сих пор осталась непревзойдённой… Никто не отважился пойти по пути Лебедева!»
…Кто знает, как возникают идеи в уме человека. Конечно, основой являются длительные сосредоточенные размышления. Лишь они на базе всего предыдущего опыта создают ту среду, в которой вспыхивает озарение. Но сами по себе размышления редко дают что-либо радикально новое. Они, скорее, способны обеспечить постепенное продвижение, систематическое преодоление мелких трудностей, но не взлёт, не скачок.
Многие крупные учёные, обдумывая впоследствии свои собственные открытия, отмечают эту особенность человеческого интеллекта. Открытие возникает в мозгу внезапно, подобно ракете, взмывающей в вышину.
Может быть, озарение постигло Лебедева в душном экипаже, раскалённом лучами Солнца, когда он, естественно, обратил внимание на несовершенство вентиляции. Решающая идея, обеспечившая путь к успеху, сводилась к способу выравнивания температур внутри прибора, в котором луч света, давление которого на молекулы газа надо было измерить, приводил к неравномерному нагреву газа.
Здесь тоже недоставало «вентиляции», способной выровнять температуру. Возможно, свежий воздух горных вершин, освежающий утомлённого путника, навёл Лебедева на мысль добавить к измеряемому газу водород.
Этот самый лёгкий газ, почти не поглощая свет, энергично выравнивает температуру в смеси газов. Этому способствует малая масса его молекул, быстрота их передвижения.
Недаром Лебедев сказал, что готов пожертвовать жизнью для завершения работы. Осознав всю мощь новой идеи, он не мог ехать лечиться и возвратился в лабораторию.
Последний из серии приборов, на котором были выполнены решающие опыты, не отличался в принципе от прибора, описанного Лебедевым в 1907 году. Конечно, он был сделан лучше, точнее, изящнее, но главное достижение заключалось в другом — в применении водорода.
Программа, составленная в юности, была завершена. Она заняла двадцать лет. Это было настойчивое движение к труднейшей цели по пути, отдельные этапы которого явились вершинами экспериментального искусства.
С полным правом и со скромным достоинством Лебедев завершает итоговую статью, вышедшую в 1910 году, словами: «Таким образом, гипотеза о давлении света на газы, триста лет тому назад высказанная Кеплером, получила в настоящее время как теоретическое, так и экспериментальное обоснование».
Снова, как прежде, достижение Лебедева вызвало восторженные отклики учёных. Выдающийся астроном Шварцшильд писал ему: «Я хорошо помню, с каким сомнением услышал в 1902 году о Вашем предположении измерить давление света на газ, и я преисполнился тем большим удивлением, когда прочёл, как Вы устранили все препятствия».
Известный физик Пойнтинг был так потрясён результатами русского учёного, что, отбросив свои дела, приступил к сходным опытам. Ему удалось измерить давление лу чей света, падающих на препятствие не перпендикулярно, а под углом. Расчёты для этого случая сразу же после первых публикаций Лебедева сделал казанский физик Гольдгамер. Позже Алиса Гольсен, ученица профессора Герлаха, используя новейшую вакуумную технику, провела блестящие опыты, спустившись в такой вакуум, где с радиометрическими силами можно было уже совершенно не считаться. Величина светового давления надёжно заняла своё место в формулах и уравнениях астрофизики.
Так Лебедев первым достиг вершины в экспериментальном исследовании свойств света, заслужил славу, которая не тускнеет и в наши дни.
Но лишь тот, кто не знает Лебедева, может подумать, что он почил на лаврах или хотя бы снизил напряжение своей работы.
Лебедев был хорошим альпинистом. В этом отношении, как и во многих других, он проложил верную дорогу русским и советским физикам. Физики и сейчас составляют существенную часть бесстрашного племени альпинистов.
Покоряя очередную, недоступную ранее вершину (и в горах, и в науке), Лебедев присматривался к другим вершинам — готов был выбрать следующую, ещё более трудную цель.
Ещё не успев закончить цикла работ по измерению давления света на газы, он начал обдумывать труднейшую задачу, тревожившую наиболее крупных физиков и не потерявшую актуальности в наши дни.
Речь идёт о природе магнетизма небесных тел. В то время этот вопрос считался тесно связанным с вопросом об эфире, этой гипотетической межзвёздной среде, вошедшей в обиход науки с незапамятных времён. В эфир верил Аристотель, об эфире писал Декарт, помощником в своей теории света избрал его Френель… Даже когда Максвелл обнаружил материю, наполняющую Вселенную — электромагнитное поле, он не решился на радикальную ампутацию эфира от тела науки. Более того, он продолжал в него верить! Иначе зачем ему было сочинять какую-то странную модель мира, в которой электромагнитное поле существовало не само по себе, как самостоятельная субстанция, о чём лаконично говорили его же четыре знаменитых уравнения, а интерпретировалось как натяжения эфира.
В общем, никто не мог решиться выбросить эфир на свалку истории, где уже несколько десятилетий покоился теплород, другой представитель семейства невесомых субстанций, недоступных ни чувствам, ни приборам.
Инертная традиция заставляла думать, что электромагнитные волны Максвелла распространяются в эфире. Иначе всё повисало в пустоте, а это пугало. (Один из примеров, свидетельствующий, что не природа, как думали древние, а мысль человеческая боится пустоты.) Учёные ещё не решались на героический отказ от эфира, они занимались бесполезной тратой сил, пытаясь примирить эфир с действительностью и со своими представлениями о ней. И в первую очередь пытались понять, почему эфир (по утверждениям противоречивых гипотез вещество вязкое, словно студень) не мешает движению небесных и земных тел?(Над этой проблемой работал в те годы и малоизвестный в наше время российский инженер Иван Осипович Ярковский (1844–1902). Он разрабатывал оригинальную концепцию эфира, предполагая, что уплотнённый эфир может превращаться в обычное вещество; в некоторой степени эта идея созвучна знакомому нам взаимопревращению излучения и вещества (аннигиляция и рождение пар частица-античастица). А размышляя над движением небесных тел сквозь эфир, Ярковский предложил в 1887 г. новый механизм, компенсирующий сопротивление эфира и использующий эффект отдачи при излучении (лебедевское давление света!). Недавно этот эффект, названный именем Ярковского, был обнаружен в движении небольших астероидов и искусственных спутников Земли. Подробнее см.: Сурдин В.Г. «Неуловимая планета». Фрязино: Век-2, 2006. — Прим. В.Г. Сурдина)
Никого не удивило, что к десятку противоестественнейших гипотез, связанных с вопросом об эфире, прибавилась ещё одна гипотеза, утверждающая, что при движении небесных тел сквозь эфир возникает эфирный ветер. На его поиски устремились экспериментаторы. И среди них замечательный физик американец Майкельсон. Он не обнаружил эфирный ветер. Можно было поверить его мастерству и наконец сказать: нет эфирного ветра, значит, нет и эфира. Но этого не случилось. Учёные продолжали отрабатывать другие версии, подтверждающие реальность эфира. Например, версию о том, что магнетизм небесных тел является следствием их движения сквозь эфир.
В доказательство этого включился и Лебедев. Он начал с более простого эксперимента. Ещё в 1902 году поставил опыт для обнаружения электрического тока, который, по тогдашним же представлениям, должен возбудиться в куске проводника при его движении через эфир. Результат был отрицательный. Причём Лебедев достиг замечательной точности: он установил, что и трёх десятимиллионных долей вольта не возникло в его приборе, которые можно было бы отнести за счёт эфира.
Такая точность сделала бы честь любому экспериментатору. Казалось бы, это даёт Лебедеву право утверждать, что никакого эфира в природе не существует. Но решающее слово должны сказать теоретики.
Лишь через три года Эйнштейн в своей гениальной теоретической работе показал, что иного результата и быть не могло.
И всё-таки вопрос о природе магнетизма небесных тел оставался открытым. Кусок провода — не звезда, не планета. Нужно усложнить опыт, искать иные доказательства. И это мучило Лебедева.
Он строит новую установку, более близкий аналог вращающемуся небесному телу, обладающую удивительной по тем временам скоростью — 35 000 оборотов в минуту!
Вот итог опытов на этой установке:
«§ 13. Как показали опыты, приведённые выше гипотезы образования магнитных полей вокруг вращающихся тел оказались не выдерживающими прямой опытной проверки».
Но Лебедев не отступает. Встретив неприступное препятствие, альпинист ищет другой путь. Вперёд к вершине!
Он пишет Тимирязеву: «…И вот я сейчас занят проектами новых опытов; они окажутся чудовищно трудными и потребуют огромных затрат, так как возможны только с огромными массами. Но положительный результат их может оказать очень большое влияние на всё учение об электричестве. Как видите, проекты грандиозные, и если Эрб даст мне здоровье, то я их осуществлю. Тут стоит работать».
Но ему не было суждено покорить эту вершину. Не изнурительное напряжение титанической работы, а мрачная атмосфера российской реакции того времени подорвала его здоровье. Вызвала его преждевременную кончину.
Став после получения докторской степени профессором Московского университета, Лебедев сконцентрировал в нём всю свою научную и педагогическую деятельность. Он сплотил и воспитал большую группу учёных, создав на базе университета прекрасную научную физическую школу.
Невозможно осознать события последнего трагического года жизни великого физика, не учитывая общественной жизни России того времени. Последняя четверть XIX века была мрачным периодом для университетов. Устав 1884 года ликвидировал существовавшую ранее далеко не полную автономию университетов и распространил на них власть попечителя учебного округа. Начались гонения на прогрессивных профессоров, репрессии против студентов.
Реакция, последовавшая за поражением революции 1905 г., обрушилась и на университеты. Ректор Московского университета и его помощники были уволены за протест против циркуляра Кассо. Многие профессора сочли своим долгом подать в отставку.
Лебедеву было особенно трудно принять в этой ситуации правильное решение. Он говорил: «Историки, юристы и даже медики, те могут сразу уйти, а у меня ведь лаборатория и, главное, более двадцати учеников, которые все пойдут за мной. Прервать их работу не трудно, но ус троить их очень затруднительно, почти невозможно. Это для меня вопрос жизни».
Рушились планы новых, только развивающихся исследований.
Были и личные причины. Тяжёлая болезнь сердца. Материальные трудности. Ведь Лебедев не имел совместительства. Всё время и силы он отдавал университетской лаборатории, науке, ученикам. Не имел он и надежд на пенсию. Терял и крышу над головой: уходя в отставку, он должен был оставить казённую университетскую квартиру.
Сестра Лебедева вспоминает: «Если бы вы знали, какую ужасную трагедию он переживал. Он чувствовал и видел, что погибало дело его жизни, дело, которое он с таким трудом создал. За эти дни он очень изменился: поседел, похудел, но решил поступить так, как поступил бы гражданин. Он решил уйти».
Борьба за свободу и справедливость потребовала его участия. И он не отступил. Вслед за ним ушли его ученики.
Узнав о тяжёлом положении Лебедева и плохом состоянии его здоровья, знаменитый физико-химик Сванте Аррениус пригласил его в институт Нобеля в Стокгольме, гарантируя должность директора лаборатории, большую сумму денег на научную работу и высокий оклад.
Но Лебедев предпочёл остаться без всяких средств, но со своими учениками.
К счастью, самый тяжёлый период продолжался недолго. Научная общественность, ученики сплотились вокруг больного Лебедева, как некогда вокруг Столетова. Началась энергичная кампания за создание для него на общественных началах условий для научной работы и сносной жизни.
Вскоре он при поддержке друзей создаёт при городском Университете имени Шанявского частную лабораторию. Под неё была передана квартира в доме № 20 по Мёртвому переулку (улица Островского). Лебедев с семьёй поселился в верхнем этаже. В соседней квартире — его ученик и помощник, будущий академик Лазарев, который пользовался у учителя неограниченным доверием. Конечно, оборудования поначалу не хватало, но работы возобновились. Плохо было и то, что коллоквиум, который регулярно проводил Лебедев в университете, потерял право на легальное существование. Для того чтобы создать возможность регулярных научных собраний, друзья организовали Московское физическое общество, председателем которого был избран Лебедев.
На общественные средства началось строительство Физического института, специально предназначенного для Лебедева и его школы. Он сам принимал участие в проектировании здания института. (Около двадцати лет ФИАН находился на Миуссах в Москве, в здании, строившемся для Лебедева, лишь впоследствии ФИАН переехал на Ленинский проспект.)
Лебедев формулирует программу дальнейших работ своей школы. Программу, которая является естественным развитием его первого юношеского плана, той его части, которая относилась к отдалённым трудным целям: «Исследование полного спектра вещества открывает перед нами возможность проникнуть в геометрическое распределение зарядов в отдельных атомах и молекулах, изучить строение их и подойти к решению самых разнообразных физико-химических вопросов. Это огромная задача, которую электронная теория материи ставит спектральному анализу, открывает спектроскопии необозримое поле интересной и плодотворной работы, но она требует для своего решения ряда систематически проводимых исследований в разных частях спектра».
Ученики с энтузиазмом встретили эту программу учителя. Дело пошло на лад. Но… Волнения обострили болезнь Лебедева. Он скончался в марте 1912 года.
Перед ним было столько вершин, которые манили его и которые он мог бы покорить. Ему было всего сорок шесть лет. Пора зрелости лишь начиналась.
Смерть Лебедева потрясла научную общественность.
Тимирязев писал: «Убивает не один только нож гильотины. Лебедева убил погром Московского университета»… «Успокоили Лебедева. Успокоили Московский университет. Успокоят и русскую науку».
К счастью, эти горькие прогнозы не оправдались. Творческая мысль замечательного русского учёного продолжает жить и набирать силы — в открытиях его учеников, в достижениях всей физики.
ПРЕОДОЛЕНИЕ
…Это случилось в три часа июньской ночи в поезде Ленинград — Москва. Пассажиры были разбужены сообщением по радио: в поезде умирает человек, и любого врача просят срочно зайти в последний вагон.
Много раз тревожный голос повторял свой призыв, пока в купе, где лежал умирающий, не вошёл запыхавшийся человек. Он приложил ухо к его груди и послал в вагон-ресторан за льдом — решил положить ему холодный компресс… Но результат оказался совсем не таким, какого он ждал: пульс почти прекратился.
Поезд остановили в Клину, из медпункта прибежала женщина-врач. Она выбросила лёд, открыла окно, выгнала из купе всех посторонних. Объяснила жене заболевшего, что у него сердечный спазм и нужно было дать нитроглицерин и положить на сердце что-нибудь горячее. Вероятно, при спазме в сердце образовался сгусток крови. Сейчас она положит горчичники, и тромб, возможно, рассосётся…
Остальной путь доктор не выпускала руку больного. За окном рождалось утро, и его первые лучи осветили бледное лицо немолодого мужчины, разбросанную по соседней полке одежду и листы бумаги на полу, смятые суматохой. Врач машинально подбирала один лист за другим. Один из них, исписанный бисерным почерком, привлёк её внимание.
«…Нет, жизнь прожита не напрасно, — читала она, — хо тя я не открыл ни одного нового закона, не сделал ни одного изобретения, но тридцать лет работы в области радиоэлектроники несомненно принесли пользу моей стране. Не знаю, сколько времени мне ещё осталось жить и работать, но я горю желанием сделать ещё многое. Интерес к работе, к моему делу у меня не остыл. Признаков вялости, старости нет — только устаю скорее, чем раньше. Но ведь я и работаю много. У меня масса мыслей о том, как улучшить работу наших радиолокационных систем. К сожалению, мне много лет! Хватит ли времени и здоровья для того, чтобы серьёзно сдвинуть работу?»
Врач взглянула на больного — синие окружья глаз будили тоскливое предчувствие. Она прислушалась к пульсу, сменила подушку с кислородом, положила к ногам горчичники…
Его удалось довезти до Москвы. Но в больнице сказали — безнадёжен.
Так кончилась ночь с 19 на 20 июня 1956 года для заместителя министра обороны СССР, академика и адмирала Акселя Ивановича Берга, одного из самых активных зачинателей советской радиоэлектроники, радиолокации, кибернетики и одного из немногих современных учёных-универсалов.
…Чудеса случаются во все времена. Смерть отступила. Но после сердечного приступа потянулись тоскливые месяцы. Жизнь на грани бытия.
Когда я познакомилась с Акселем Ивановичем в октябре 1958 года, это был печальный человек. Без планов — какие планы, когда жизнь держится на уколах. Без надежд — какие надежды, если уже никогда не сможешь работать. Болезнь нашёптывала, что в шестьдесят пять лет нереально делать серьёзные прогнозы на будущее.
Если бы ему тогда сказали, что через год он будет в эпицентре борьбы за советскую кибернетику; что через три года, в возрасте 68 лет скажет «здравствуй!» своей новорожденной дочке; в семьдесят станет Героем Социалистического Труда, а в семьдесят пять снова будет умирать и воскре сать — вряд ли бы он в это поверил.
Не поверил бы? Но почему на столике у его кровати множатся и множатся книги? Почему дежурной сестре приходится силой и хитростью изымать у строптивого больного тетрадки, журналы, прятать очки и авторучку? Темы бесед с врачами всё дальше отходят от инфарктных: они спорят о каких-то живых автоматах, сравнивают схемы нервной системы и телефонных станций.
Если заглянуть в тогдашние записи Берга, сразу вспомнится его дневник военных и послевоенных лет: в них то же напряжение духовной жизни, та же страсть, та же целеустремлённость, только теперь точка притяжения мыслей иная. Не радиолокация, пропитавшая прежние страницы, а нечто другое, имеющее странное и мало кому знакомое тогда название — кибернетика.
В 20–30-е годы прошлого века радиотехника поразила воображение людей как удивительное средство связи на расстоянии. Во время Отечественной войны она послужила как первоклассное боевое оружие. В 50-х годах она даёт неожиданный выход в виде электронных вычислительных машин, продукта человеческого мозга столь дерзкого, что их стали возводить в ранг «искусственного мозга». Вокруг нового детища радиотехники закипели такие страсти, что волей-неволей электронно-вычислительные машины стали идеологическим оружием.
Газеты, журналы и книги всего мира запестрели всевозможными прогнозами о благах, которые несёт человеку «электронный мозг», и об опасностях, таящихся в его потенциальной мощи.
О кибернетике спорили учёные; чтобы не отстать от моды, художники придумали «кибернетическое» направление; служители церкви тоже не хотели плестись в хвосте и приняли участие в кибернетическом конгрессе в Бельгии; модницы, захлёбываясь от восторга, читали друг другу прогноз мод на 1987 год, составленный электронно-вычислительной машиной: подумать только, нас ждёт покрой пла тьев стиля ампир, дневные платья длиннее, чем вечерние…
Да и научные доклады иногда воспринимались как фантастические мечтания. Радиотехники говорили о хорошо известных вещах — электронике, автоматике, математике. Но потом вдруг оказывалось, что всё это имеет отношение к работе человеческого мозга. Биологи говорили о работе человеческого мозга, и это оказывалось связанным с законами, управляющими машинами. Аналогии между работой мозга и электронной машины то преувеличивались, то преуменьшались, но обсуждались, взвешивались и покоряли наиболее смелых.
Не удивительно, что кибернетика не вошла — ворвалась в эпоху. Но разобраться в её задачах, возможностях, трудностях было не так-то просто. Она требовала от науки высокого уровня. От учёных — широких знаний в разных областях: математике и биологии, физике и психологии, теории информации и семиотике. Такая энциклопедичность и сегодня редкое явление. XX век принудил учёных к узкой специализации. Давно слова «физик» или «химик» не определяют однозначно область, в которой работает исследователь. В наши дни легче найти человека с уникальной сферой деятельности и гораздо труднее — с широким кругозором. А кибернетика, потребовала именно таких эрудитов.
Когда перед Академией наук СССР встал вопрос о том, кто из учёных возглавит работы в области советской кибернетики, президиум Академии пришёл к единому мнению. В 1959 году во главе Совета по кибернетике был поставлен Аксель Иванович Берг.
Коллеги знали, что он только-только после тяжёлой болезни. И всё-таки настаивали.
Чтобы понять мотивы этого выбора, вернёмся на много лет назад.
…На рассвете 24 июня 1919 года «Пантера» вышла из Кронштадта в Копорский залив, где в густом тумане прятались корабли английских интервентов. Легендарной «Пантерой», одной из немногих советских подводных лодок, участвовавших в Гражданской войне на Балтийском море, и единственной, прошедшей сквозь обе мировые войны, командовал опытный моряк Бахтин. Штурманом на «Пантере» служил молодой подводник Аксель Берг.
Неисправность лага привела к серьёзным последствиям: подлодка прошла через наши минные заграждения. О грозной опасности, нависшей над судном, знали лишь командир и штурман. «Об этом мы не говорили со штурманом, — писал впоследствии в своих воспоминаниях Бахтин, — не желая возбуждать лишнего волнения в личном составе. Мы без слов понимали друг друга. Но этот час, пока мы не вышли на чистый фарватер, показался мне необыкновенно длинным…»
Утром в глубине Копорского залива были обнаружены две подводные лодки противника. Завязался морской бой. Преследуя, атакуя и укрываясь сразу от двух вражеских подлодок, «Пантера» действовала в беспримерно сложной обстановке. Минные заграждения, мели, банки, вражеские торпеды и противолодочные бомбы… И в этой круговерти опасностей — маленькая одинокая лодка. 15 часов длилось сражение. Тысячи мин сторожили лодку. И всё-таки мужество и мастерство советских моряков победили: «Пантера» благополучно вернулась в Кронштадт.
В совершившемся чуде был «повинен» и молодой штурман Берг, обладавший к тому времени уже немалым военным опытом.
С начала Мировой войны он плавал на линейном корабле, а с 1916 года был штурманом на одной из английских подводных лодок, входивших в состав русского Балтийского флота. Ведь Англия в Первую мировую войну была союзницей России. Английские моряки полюбили молодого русского офицера — они бок о бок сражались с общим врагом в тяжёлых условиях. Провоевали вместе и лето 1917 года. Но после Великой Октябрьской социалистической революции ситуация резко изменилась. Секретный приказ предписал британским морякам взорвать свои подводные лодки, находившиеся в Гельсингфорсе, только бы они не достались большевикам!
Зная пристрастие Берга к технике, англичане звали его в Англию учиться. Категорический отказ удивил их. Они не могли понять, что связывало с большевиками кадрового морского офицера, сына генерала, дворянина, почему их штурман предпочёл сражаться за власть рабочих и крестьян.
Прошло больше двадцати лет. Многое изменилось за это время в жизни Берга.
Стихли залпы революции. Берг, влюблённый в технику, своими руками монтировавший первые радиоприёмники, идёт учиться в Военно-морскую академию. К этому времени у него уже была обширная инженерная и радиотехническая подготовка. Подводные лодки снабжались самой сложной и современной техникой, и небольшие команды подлодок формировались так, чтобы каждый мог заменить товарища и у торпедных аппаратов, и у навигационных приборов, и перед пультом управления. Ведь подлодка — изолированный, оторванный от всего мира «островок», и её судьба почти полностью зависит от тренированности и квалификации команды.
Роль штурмана особенно ответственна. Днём подлодка всегда под водой, вдали от берегов, ориентиров никаких. Ночью она поднимается на поверхность, чтобы зарядить аккумуляторы. Издавна штурманы определяли местоположение кораблей по звёздам. Но измерить высоту звёзд или солнца при плохой видимости, да ещё при качке — трудная задача, требующая огромного опыта и умения. Берга этому учили ещё в Морском корпусе. Он страстно любил штурманское дело. И артистически владел астрономическими методами.
Но штурману недостаточно уметь определить положение звезды на небе. Он должен точно знать, в какой момент он делает свои измерения. Без этого он не может определить место корабля. Часы как бы связывают незримой нитью звезду и корабль. Чем лучше часы, тем точнее результат измерения.
В то время, когда Берг плавал штурманом на английской подлодке, англичане, французы и немцы начали передавать по радио сигналы точного времени для кораблей и подлодок. Сигналы передавались каждую ночь, и Берг, конечно, сразу понял, что в них спасение. Не имея, в сущности, никакого радиотехнического опыта и никакого специального оборудования, он натянул на корпусе подлодки изолированную рамочную антенну, добыл приёмник и приступил к первым опытам.
В надводном состоянии, когда работали дизели, лодку качало и антенну заливало водой. О приёме в подводном положении нечего было и думать, техника того времени исключала такую возможность. Дело осложнялось ещё тем, что работа с детекторным приёмником требовала немалой сноровки. Надо было нащупать на кристалле-детекторе «рабочую точку», и Берг обычно часами просиживал над капризным прибором, приноравливаясь к его причудам. Вскоре он применил радиолампы Папалекси и добился приёма радиоволн под водой. Это требовало особого искусства — антенна не должна была погружаться глубже, чем на два-три метра.
В полуночные часы на короткое время на лодке наступала мёртвая тишина. Затихали и машины, и люди:
Берг «ловил» Париж.
Так Берг стал радистом, а после окончания Военно-морской академии — одним из первых учёных-радиотехников.
Многие годы отдал он научной работе и воспитанию радиоспециалистов. Зайдите в любой учебный или научно-исследовательский институт этого профиля и спросите: «Есть ученики Берга?» Ручаюсь, вас тотчас окружит шумная, энергичная, разновозрастная толпа берговских учеников.
…1941 год. Военная гроза.
В начале войны гитлеровцы имели превосходство в воздухе. Чтобы победить врага, надо было его мощи противопоставить свою. Правда, советские учёные и инженеры уже давно создали вместо звукоулавливателей радиолокаторы, но довоенные установки катастрофически устарели. А фронт торопил: необходимы современные радары. Их нужно много, очень много.
Среди людей, которым партия поручает это дело, — Берг, профессор, доктор технических наук, видный специалист по радиоэлектронике.
Радиолокация — это не только формулы и уравнения, не только пухлые научные труды. Это реальные устройства и системы перехвата вражеских самолётов, вооружение для морского и воздушного флота. Кабинет учёного радиолокатору тесен. Радиолокатор рождается в современных научноисследовательских институтах, конструкторских бюро, заводах с совершенным и безупречным оборудованием. Как, где всё это организовать в условиях эвакуации, нехватки людей, станков, материалов?
И всё-таки совершенные советские радары были созданы, созданы в самый кратчайший срок. Нужно ли говорить, сколько трудов и усилий это потребовало? Шестнадцать — восемнадцать часов работы в сутки, бессонные ночи. Бергу понадобилось всё мужество моряка, опыт командира, знания учёного. Изнурительная и лишённая всякого намёка на романтику борьба за отечественную радиолокацию требовала предельного и непрерывного напряжения сил. Он жил в служебном кабинете, вдали от семьи, деля часы между лабораториями, заводами и неизбежными заседаниями. Порой казалось, не хватит сил.
«Мне страшно тяжело, — читаем мы в дневнике Берга, — я нервничаю, порчу себе кровь. Но чувствую в себе силы для продолжения порученного мне дела, хотя иногда мною овладевает отчаяние. Я беру себя в руки, стряхиваю уныние и апатию. Мы должны победить…»
Это был период наибольшего напряжения сил и способностей, высшего удовлетворения работой для Родины. Победа, завоёванная на фронтах и выкованная в лабораториях и на заводах, наконец, пришла. Но развитие радиоэлектроники и радиолокации не остановилось — напряжённый труд продолжался. Бергу присваивают воинское звание инженер-адмирала. Его избирают действительным членом Академии наук, назначают заместителем министра обороны СССР.
В те годы вместе с Бергом трудились учёные, имена которых сегодня широко известны. Они возглавили важнейшие работы по радиолокации. Однако нужны были не только руководители, но и инженеры, и техники. Аксель Иванович Берг обращает особое внимание на подготовку молодёжи.
Помню в 1947-м среди студентов нашего — Московского авиационного — института пронёсся слух, что на защиту дипломных проектов приедет Берг. Мы, студенты, конечно, были знакомы с научными трудами Акселя Ивановича, занимались по его учебникам, пользовались в курсовых работах созданными им методами расчёта. Для нас он был патриархом радиотехники. И когда в актовом зале в сопровождении «свиты» появился подтянутый адмирал, удивились не столько его молодости (хотя патриархи обычно представляются чем-то средним между мумией фараона Рамсеса II и портретом прадедушки), сколько причине его появления.
Дипломный проект защищал Женя Фиалко (прошу прощения, в будущем доктор наук, профессор). Работа была интересной: дипломник рассчитал радиолокационную станцию с очень большой дальностью действия. Для нас, студентов младших курсов, это было вершиной научной мысли. Но мы не ожидали, что дипломный проект сможет заинтересовать корифеев. И лишь впоследствии я услышала от Берга, что тогдашняя защита — создание новой радиолокационной станции — взволновала его куда больше, чем студентов.
В тот период было особенно важным вовремя поддержать смелую мысль, проложить ей путь из кабинета учёного к столу инженера, на завод. А Берг-штурман умел это делать как никто другой. К каждой задаче он относился, как к кораблю, который должен провести по опти мальному курсу.
И ещё десять лет позади…
Институт, министерство, радиосовет, заседания, научные конференции. Свеча горит с обеих сторон. Ни один организм не способен вынести такой нагрузки. Тогда-то и случилась катастрофа в железнодорожном вагоне — Берг потерял сознание. Врача поблизости не оказалось. Впоследствии выяснилось, что это был тяжелейший инфаркт. Но воля к жизни и железный организм победили.
Аксель Иванович боролся не только за свою жизнь. «На больничной койке, — вспоминал он, — я убедился в том, как плохо вооружены врачи против таких болезней, как инфаркт и другие сердечно-сосудистые заболевания. У врачей нет почти ничего, кроме тысячелетней трубочки-стетоскопа, громоздкого и ненадёжного электрокардиографа и аппарата для измерения кровяного давления, который состарился ещё в начале века».
Берг понял, что радиоэлектроника и он лично в долгу перед врачами и больными. Ещё в больнице и потом, в подмосковном санатории, он сводит между собой радистов и медиков, а вскоре и председательствует на конференции, где сотни инженеров, врачей и учёных обсуждали возможности применения радиоэлектроники в медицине и биологии. Энтузиазм Берга заразил и маститых учёных, и молодых инженеров. В борьбу за жизнь и здоровье людей включились новые силы.
Сейчас во многих клиниках и лабораториях работают кибернетические машины, помогающие врачам находить причины болезни, выбирать правильный путь лечения, управлять работой сердца, временно отключать больные почки…
Итак, мы произнесли слово «кибернетические». Да, Берг не только снова встал в строй: он увлёкся молодой наукой, загадочной незнакомкой, которую многие сначала приняли за авантюристку.
Вот как говорил об этом друг и сверстник Акселя Ивано вича академик Александр Львович Минц: «Признанный и прославленный учёный-радиотехник академик Берг изменил круг своих интересов. А это совсем не так просто после шестидесяти лет. Он возглавил в нашей стране молодую науку — кибернетику. Героизм этого перехода заключается не только в том, чтобы заново переучиваться в этом возрасте, но ещё больше в том, чтобы броситься в область, которая поначалу отдельными философами определялась как лженаука, как проявление буржуазного идеализма. Вот почему почитатели Берга именуют эту науку “ки-берг-нетикой”».
Да, академик, адмирал Берг опять в бою. И на сей раз он снова маневрирует среди «минных заграждений». Ибо каким иным словом можно назвать те препятствия, сквозь которые пробивался в 50-х годах прошлого века советский корабль «Кибернетика»!
На письменном столе Берга долгое время на видном месте лежала толстая папка. Когда-нибудь она будет занимать достойное место на стендах Музея науки, но не рядом с прялкой, каменным топором или сохой, а около кривого кинжала и отравленных стрел. Надпись на ней гласит: «Антикибернетика». В ней статьи невежественных и недальновидных авторов.
К счастью, антикибернетический период длился недолго. Уже в 1964 году американский журнал «Эр Форс» писал: «Большой упор Советского Союза на кибернетику представляет собой величайшую угрозу Западу», «Кибернетика привлекла внимание лучших умов в СССР».
Берг — в числе тех учёных, которые увидели в новом научном подходе закономерное движение мысли. А кроме того, в кибернетике, как в фокусе, скрестились все научные пристрастия Берга, возможность применить свои знания в решении более широких проблем.
Когда Берга спрашивали, почему он увлёкся кибернетикой, он советовал открыть Большую советскую энциклопедию и прочитать статью «Штурманская служба». В числе задач штурманского дела энциклопедия перечисляет: под готовка личного состава, приборов и оборудования, изучение района действия, подготовка расчётов, необходимых для принятия решений и составления штурманского плана, осуществление, путём комплексного применения всех методов, точной навигации.
Да ведь те же задачи ставит перед собой и кибернетика! Только в более широком аспекте, и не только перед моряками, но и перед штурманами, управляющими народным хозяйством.
Так как же мог Берг не увлечься кибернетикой — дочерью радиоэлектроники и сестрой штурманского дела? Даже само название «кибернетика» произошло от греческого слова «кормчий», а это синоним голландского «штурман».
Зная страстность натуры Берга и его бескомпромиссность, нетрудно представить себе, с какой энергией он ринулся в сражение за кибернетику. Десятки статей и докладов, разъясняющих её смысл, бурных, полемических, боевых; борьба за внедрение в промышленность электронно-вычислительных машин — технического арсенала новой науки; создание специальных научно-исследовательских учреждений — все средства были брошены Бергом на защиту кибернетики.
Совет по кибернетике, верховный кибернетический орган нашей страны, регулярно проводит конференции, семинары, совещания, на которых встречаются учёные и новаторы производства, теоретики и практики, люди разных профессий. Всех их захватил энтузиазм Берга. Математики работают вместе с хирургами, радисты помогают биологам, ихтиологи и орнитологи стремятся разгадать тайны ориентировки рыб и птиц. Цель работ — вскрыть те общие законы, которые действуют в природе и в любых сферах человеческой деятельности.
Берг был человеком очень современным. Ему пришёлся по душе тот темп, которым шагает наша жизнь. Он не желал ждать, пока кибернетика, по примеру своих бабушек, выпросит себе признание. Нет, и ещё раз нет! — говорил Берг. Ей нужно проложить дорогу в самые различные области техники, промышленности, всего народного хозяйства.
Аксель Иванович глубоко изучал проблемы, возникающие перед новой наукой, определял важнейшие направления, помогал преодолеть трудности, а зачастую и охлаждал слишком горячие головы, готовые провозгласить наступление «царства автоматов», предсказывающие возможность «бунта машин». Говорят, что даже создатель кибернетики Норберт Винер боялся такого будущего.
На заседаниях Академии наук СССР, на конференциях и встречах с писателями, журналистами, студентами академик Берг страстно убеждал:
«Мы будем строить коммунизм на базе самого широкого использования кибернетических машин. Связанные с производством, транспортом, энергетикой и сельским хозяйством электронные машины обеспечат наиболее совершенное планирование народного хозяйства, самое совершенное управление им, полную реализацию преимуществ социалистического общества».
Берг ни секунды не сомневался в грандиозных перспективах, которые открывает технике, промышленности, всему народному хозяйству наука, использующая общие законы управления в живом и неживом мире, в мозгу и электронной схеме, в организме и механизме.
«Заслуга Винера и его друзей очень велика, — говорил он. — Установив общность в закономерностях управления в живой природе, в человеческом обществе и в промышленном производстве, они открыли новую страницу в истории науки. Кибернетика начала новую жизнь. Сейчас это слово стало привычным и им широко пользуются, но ведь и задолго до появления такого термина человеку приходилось управлять сложными процессами в промышленности и действиями живых людей, организованных в большие коллективы. Это приходилось делать при недостаточности информации и негодными средствами. Поэтому и результаты во многих случаях получались неудовлетворительные.
Кибернетика — наука будущего, она смотрит вперёд, но рекомендует решения, основанные на изучении предшествующего опыта. А некоторые хозяйственники и администраторы до сих пор думают, что можно успешно строить коммунизм, производя все экономические расчёты на отсталой технике, на счётах врёмен Ивана Грозного.
Это грубейшее заблуждение. Его надо преодолевать всеми средствами! — Берг всегда страшно волновался, когда заходила об этом речь. — Вы говорите, что в Программе партии содержатся совершенно чёткие указания по этому вопросу и, следовательно, нет оснований для тревоги. Но Программу партии надо не только изучать и хвалить, но настойчиво и повседневно выполнять!»
Боец и учёный, он не боялся смотреть фактам в лицо и умел выбрать прямую дорогу к цели.
«Хотя русские расточают похвалы Норберту Винеру, у них есть свой родоначальник кибернетики — 70-летний Аксель Иванович Берг, адмирал и академик, которому в большой мере принадлежит заслуга в развитии советской радиолокации во время Второй мировой войны», — эту любопытную характеристику даёт Бергу тот же американский журнал «Эр форс» (1964 г.).
Вместе с кибернетикой в круг интересов Берга ворвались медицина и биология, педагогика и психология, геология и экономика… Я слышала такие мнения: Берг — универсал, Берг — разбрасывается. Ни то, ни другое. Трудно найти человека, столь неизменно остававшегося самим собой. Берг всегда и во всём был прежде всего штурманом.
…Юбилей, когда человеку шестьдесят или тем более семьдесят, всегда казался мне малорадостным актом. Как же была я поражена, попав на шумный, прямо-таки весёлый юбилей. Сколько было здесь шуток и смеха, сколько молодого задора!
Веселье достигло апогея, когда в конце заседания юбиляру вручили удивительный подарок. На трибуну поднял ся человек и поставил перед виновником торжества кибернетическую машину!
— Это машина-экзаменатор, — сказал он. — Студенты одного из вузов подготовили вариант, который требуется академику.
Машина давала ответы на вопросы: «Может ли машина стать академиком?» или «Может ли академик стать машиной?»
На последний вопрос ответы были такие: «Может, если он стал членом многих комиссий». Или: «Может, если работает, как автомат». Или: «Может, если будет высказывать чужие мнения». Машине не был чужд юмор.
Так чествовали в день семидесятилетия Акселя Ивановича Берга, человека жизнерадостного, деятельного, всегда бурлящего и искрящегося весельем и доброжелательностью. Поэтому и юбилей меньше всего напоминал торжественные, освящённые веками традиционные скучилища, грустное подведение итогов. Многолюдье Московского дома учёных напоминало встречу бывших студентов или однополчан. И не мудрено. Многие из собравшихся были связаны общей работой и общими интересами по три и четыре десятка лет.
Одних только писем Берг получил в день юбилея свыше полутора тысяч! И когда журналисты, окружив Акселя Ивановича, забросали его вопросами, он, окинув взглядом груду писем и, возможно, впервые в жизни растерявшись, сказал:
— Моя жизнь? Да вот она… Кто-то взял одно из писем наугад: «Нас разделяют тысячи километров, у меня в саду зреют апельсины, лимоны, распускаются чудесные розы, а у Вас, судя по сегодняшней газете, в Москве, где я родился… 12 градусов мороза и на крыше синеет снег. Вспоминаю Медовикова, Королькова, Карцева… Где они, все эти милые юноши?..
Вы, кроме моей матери, умершей в Севастополе, не пожелавшей эвакуироваться, Вы единственный человек, которому я пишу на нашу Родину после 35 лет. Огромное счастье в жизни оставить после себя что-либо действительно полезное для человечества.
Уважающий Вас
А.П. Павлов (выпуска 1911 г.)».
Болью, затаённой тоской веяло от этого письма. Мы с удивлением взглянули на Берга.
— Я отлично его помню. Оба мальчишками учились в Морском корпусе, вместе плавали на линейном корабле «Цесаревич», вместе в Первую мировую воевали с немцами. Я сменил его в 1916-м штурманом на английской подводной лодке «Е-8», входившей в состав русского Балтийского флота. А потом наши пути разошлись…
Павлов бежал из революционной России. Берг — дворянин, сын царского генерала — стал на службу революции.
— Приятная неожиданность: я получил письмо от бывшего младшего штурмана «Пантеры» Александра Ивановича Краснова. Ведь я думал, его, как и многих, нет в живых. Или вот…
«Приветствует и поздравляет Вас с семидесятилетием бывший комиссар штаба Петроградской морской базы и чрезвычайный комиссар по разоружению линкоров Плэттен Ян Янович. Смотрел на Ваше фото и сквозь него видел звёздные пути революции, по которым мы вместе шагали…»
Были среди писем весёлые, с шутливыми воспоминаниями, были грустные, деловые, длинные и совсем короткие, в несколько строчек телеграфного стиля. А за ними — долгая, бурная, наполненная до краёв жизнь.
— Восьмой десяток! В сущности, не так уж много, — резюмировал Берг.
Но год жизни человека, который в бытность свою на войне был тяжело отравлен газами, перенёс заражение крови после одной из травм, пережил несправедливый арест, тяжелейший инфаркт в результате неимоверной нагрузки, — год жизни такого человека, мне кажется, не совпадает с календарным. Он вмещает куда больше, чем 365 дней.
Всех, кто соприкасался в работе или личной жизни с Бергом, его пример учит многому, и прежде всего трудолюбию. И присвоение Акселю Ивановичу в день его семидесятилетия звания Героя Социалистического Труда — заслуженная награда за неустанный труд.
Знавшим его трудно поверить, что Берг мог сделать такую запись в своём дневнике: «Сегодня мне исполняется 50 лет. Начинается старость, шестой десяток. Старик на шестом десятке лет! Впереди постепенный упадок сил, болезни и старость. Но разве я действительно старик?..»
На восьмом десятке лет Берг снова ринулся в излюбленную стихию — стихию борьбы. На этот раз полем битвы стала одна из древнейших сфер человеческой деятельности — педагогика. Устоявшаяся, веками косневшая в неумении приспособиться к темпам жизни, главнейшая из наук — наука о воспитании человека.
XX век породил такой вихрь открытий во всех областях науки и техники, что небывалый прогресс знаний буквально захлёстывает людей. Наряду с гордостью за наш бурный век пришла растерянность. Мы уже не можем овладеть всё возрастающим потоком информации о новых и новых научных и технических достижениях. Иногда одна и та же работа повторяется дважды и трижды — легче открыть что-то заново, чем отыскать подобное в толще журналов и книг.
Распухают программы школ и университетов, увеличивается продолжительность обучения — их приходится вновь и вновь сокращать мерами, напоминающими хирургические операции.
Такой серьёзный физик, как Лео Сцилард, даже написал научно-фантастический рассказ о невероятной, трагической ситуации. Его герой заснул и проснулся через девяносто лет. Многое, конечно, поразило его в новом веке, но особенно забота людей о том, как остановить… прогресс науки — прогресс! — иначе он грозит «затопить» человечество.
Это ситуация из фантастического рассказа. А вот сегодняшний день: студент, окончивший вуз в наши дни, рис кует проснуться в одно прекрасное утро — лет эдак через пяток — и убедиться, что он, не перестав ещё считаться молодым специалистом, уже «устарел». Он ничего не смыслит в своей области! Объём научных работ, число печатных трудов за эти пять лет удвоились!
— Да, это особенность нашего времени, — говорил Берг. — Если наши деды и отцы могли пользоваться одними и теми же учебниками и знаний, приобретённых в молодости, им хватало на всю жизнь, мы и тем более наши дети должны учиться непрерывно до конца дней. Учиться совсем иначе, иными методами, в другом темпе. Назрела необходимость по-новому управлять процессом обучения, сделать его более экономным, быстрым, целенаправленным, словом — более эффективным.
Берг не сомневался, что эта задача по плечу кибернетике — с её опытом управления разнообразными технологическими процессами, с её умением использовать метод обратной связи. Придёт время, и новая область кибернетики — педагогическая кибернетика — сделает процесс обучения максимально плодотворным.
По инициативе Берга в нашей стране был создан Совет по программированному обучению. Главную роль в нём, конечно, играл Берг. И главную нагрузку в нём нёс тоже Берг. Потому что трудно на этом посту представить себе иного человека, чем он, человека, обладающего нужными для этого дела эрудицией, энергией, страстностью, опытом. Как в те дни, когда Берг был пионером вооружения советского флота, как во времена создания радиолокации, как в годы рождения кибернетики, перед ним был всё тот же враг — неверие, рутина, эгоизм, непонимание.
«В нашей стране вопрос преобразования системы обучения особенно актуален, — говорил Берг на первом заседании Совета по программированному обучению. — Ведь у нас учится не менее четверти всего населения. Вдумайтесь в это — каждый четвёртый человек сидит за партой, в аудитории или овладевает наукой дома, после работы.
Это значит, что значительная часть творческих сил народа расходуется не на сам производительный труд, а лишь на подготовку к нему. Нам особенно важно, чтобы эта часть народных сил тратилась наиболее разумно, эффективно и экономно. И наши учёные должны уделить особое внимание возможностям, открываемым идеей программированного обучения…»
Настала эра революции в педагогике. Раз наука развивается такими темпами, что прежние методы обучения не поспевают за эволюцией знаний, раз мало изменить учебники и увеличить количество школ и высших учебных заведений, надо использовать завоевания прогресса, дары НТР. Среди них есть замечательный подарок педагогике: ЭВМ. Надо лишь научиться конструировать специальные обучающие машины — их всеобъемлющая память, умение быстро анализировать ситуацию помогут обеспечить высококачественное обучение в самом далёком селе и ауле. Конечно, программу действий таких машин должны составлять опытные педагоги, и даже не одни, а в содружестве с психологами, физиологами, математиками и другими специалистами в области кибернетики и конструирования. Эта задача — почти совершенно белое пятно на карте научных завоеваний современности. Чтобы управлять процессом обучения, процессом человеческого мышления, надо иметь ключ к тайнам мозга. А наши знания тут ничтожны. Мы до обидного мало знаем самих себя. Мы не представляем, каким образом расцветают в нашем мозгу образы и ассоциации, почему одни из нас пишут стихи, а другие прозу, как зреют минуты вдохновения, почему иногда наш мозг изнемогает в поисках решения и вдруг оно является легко, непринуждённо? Как интересно и важно было бы узнать, почему именно Бетховен написал «Лунную сонату», почему так трепетны стихи Тютчева, почему люди плачут над новеллами Пиранделло или музыкой Шопена… Почему именно Эйнштейн создал теорию относительности и только Максвелл понял, что мир пропитан электромагнитной энергией; почему Сеченов и Павлов узнали хоть что-то из тайн человеческой психики; как Басов, Прохоров и Таунс додумались до идеи лазеров и мазеров и почему «несчастливую» тринадцатую задачу Гильберта не мог решить в течение полувека ни один математик, а решил Володя Арнольд, студент МГУ? А ведь зная ответы на эти вопросы, можно было бы формировать мышление, целеустремлённо обучать людей.
Как мозг проходит дистанцию от незнания к знанию, от открытия к открытию, как он использует полученный опыт?
На этот вопрос вам не ответит пока и самый мудрый человек на свете. И дело не в том, что у одних людей «извилин» больше, чем у других. Возможности у нас неисчерпаемы.
Даже если человека ничему не учить, у него всё равно накопится жизненный опыт, его мозг всё равно научится думать. Кататься на коньках и лыжах можно научиться самостоятельно, без всяких правил. Но можно обучиться и по правилам. Движения станут экономнее, дыхание правильнее, ту же дистанцию спортсмен пройдёт быстрее. А как научить человека думать более экономно, более целенаправленно, более эффективно, так, чтобы дистанцию от открытия к открытию он проходил скорее и чтобы озарения стали уделом не только счастливых одиночек?
Учёные всего мира трудятся над теорией мышления. Их созданы уже десятки. И у нас в стране есть несколько школ, но ни одна ещё не предложила убедительного решения. Пока нет ни одной исчерпывающей теории (об одной любопытнейшей, созданной японскими учёными я расскажу в этой книге). Впереди — работа, работа, работа.
Цель Берга-штурмана: направить работы в одно русло, воспитать квалифицированные кадры, создать научно-исследовательские центры, перевести всю деятельность на более высокий научный уровень с твёрдым теоретическим фундаментом…
Берг снова учится: читает массу книг по педагогике и психологии на многих языках, беседует с учёными, сталкивает их мнения, стараясь объединить усилия в единое мощное ядро. А объединить нужно то, что никогда ещё не объединялось: радиоэлектронику и психологию, педагогику и кибернетику. Потому что будущее программированного обучения — это обучающие кибернетические машины. Психологи должны составить программу умственных действий человека и перевести её на язык, доступный пониманию машины. А радиоинженеры — сконструировать электронные машины, которые обладали бы обширной памятью, вмещающей все знания, накопленные человечеством, и достаточно быстро действовали, не тормозя процесс обучения: машины дешёвые, экономичные, небольшие — в общем, удобные в пользовании.
— В области программированного обучения у нас долго царила странная ситуация, — с волнением рассказывал мне Берг. — Представьте себе, что каждый для себя строит космическую ракету. Строят ракету геологи, возжелавшие изучить минеральные богатства лунных недр; астрономы, увлечённые тайной атмосферы Венеры; физики, решившие обследовать источники космических лучей, и многие другие. Если бы так было на самом деле, геолог или астроном должен был бы быть одновременно и Главным теоретиком, и Главным конструктором, и химиком, и металлургом. Как это ни смешно, но именно так и происходило в области программированного обучения. Каждый педагог-энтузиаст сам составлял программу обучения, упрашивал кого-то из инженеров помочь ему сделать какую-нибудь обучающую машинку и мучился, приспосабливая к ней составленную им программу. Такой стихийный энтузиазм при всех добрых намерениях только дискредитировал проблему.
И работы в области программированного обучения какое-то время находились, по выражению Берга, в стадии неродившегося ребёнка. Многим казалось, что это лишь мо да, временное увлечение, из которого ничего не выйдет.
Теперь в этой области назревают огромные перемены. Вблизи это, может быть, не всем видно, но наши потомки скажут: революция в образовании началась в 60-х годах XX века. И с благодарностью назовут имя Берга, одного из её инициаторов и вдохновителей.
10 ноября 1978 года Акселю Ивановичу исполнилось 85 лет. Этот день, как, впрочем, почти все дни его жизни с ранней молодости, начался в пять часов утра. В шесть он был уже за рабочим столом. Он всегда считал, что три утренних часа стоят пяти дневных: голова свежа, телефон молчит, не все заботы проснулись…
В последние годы заботы стали хитрее, назойливее — они не засыпали, коротали с ним бессонницу, сторожили пробуждение после короткого сна. Сил у Акселя Ивановича убавлялось. Несколько тяжких операций, одна за другой, сердечные приступы после особенно напряжённых заседаний. Но когда даже после них он появлялся к завтраку свежевыбритым, в блистательном адмиральском мундире или элегантно-строгом штатском костюме, домашние облегчённо вздыхали: им казалось, что недавний приступ случайность, всё плохое позади. А лечащий врач, поражённый чудом человеческого упорства, говорил: Берг держится только на мужестве.
Юбилей 85-летия прошёл у Акселя Ивановича в напряжённой работе. Время ставило перед Советом по кибернетике всё более сложные задачи. Кибернетика вошла во все поры нашей сегодняшней жизни, промышленности, хозяйства, техники, науки. Нет такой сферы человеческой деятельности, где кибернетика со своей способностью находить наиболее эффективные пути движения вперёд, не совершала бы радикальных перемен. Эти перемены надлежит направить, запрограммировать, осуществить.
Стратегия и тактика победного шествия кибернетики разрабатывается в Совете по кибернетике. Все нити сходи лись в кабинете Берга…
Он всё отчётливее понимал, что совет должен быть реорганизован, укреплён для решения всё более объёмных и ответственных задач. Борьба за кибернетику — позади, впереди — борьба за прогресс с помощью кибернетики. Нужно быть опытнейшим штурманом, закалённым в боях командиром, чтобы наилучшим, наиэффективнейшим образом распорядиться той огромной армией учёных, инженеров, конструкторов и рабочих, огромным арсеналом технических средств, которые сегодня даёт наша страна в распоряжение науки управления.
И снова, как в пору боевой юности, свет в кабинете Берга не гас до утра. Он обдумывал, как повести эту армию к победе самым кратчайшим, самым скорым путём.
В напряжённых трудах прошли зима и весна. Стояли длинные июньские дни. Берг обдумывал реорганизацию совета.
Особое внимание Берг уделял работе математической секции совета. Её он считал мозговым центром кибернетической империи. Её реорганизовать требовалось в первую очередь. На заседание секции Аксель Иванович принёс два портфеля материалов, которые подбирал и готовил в течение последнего полугодия. Он забыл, что тяжело болен. Он помнил, что несёт очередную вахту и пока некому его сменить.
На этом заседании Берг произнёс полуторачасовую страстную речь. Ею он исчерпал отмеренные ему судьбой силы. Вечером того же дня машина «скорой помощи» отвезла его в больницу. Две недели шла борьба за жизнь. Когда возвращалось сознание, он вновь волновался заботами сегодняшнего дня, пытался чертить какие-то схемы, выводить формулы, спорить с оппонентами…
9 июля 1979 года он чувствовал себя лучше. Спокойно попрощался с женой. Сказал, что устал и хочет спать. Было девять часов вечера.
С больным осталась дежурная сестра. Она вслушивалась в его спокойное дыхание, следила за зубцами, возни кавшими на ленте электрокардиографа.
Внезапно зубцы исчезли, их сменила прямая линия. Попытки восстановить деятельность сердца не увенчались успехом. На этот раз чуда не произошло.
Рядом с уснувшим навсегда Бергом лежала небольшая красная книжка, последний из его дневников, которые он вёл с детства. На открытой странице — планы, которым не суждено сбыться.
…Эта книга — последняя из моих рукописей, которую Аксель Иванович Берг пристрастно, тщательно прочитал. Последняя, которую напутствовал в жизнь. Последняя, к которой написал послесловие. Я ничего не изменила в книге, только добавила этот очерк.
Когда я узнаю о запуске нового советского искусственного спутника Земли или космической ракеты, я вспоминаю Лидию Васильевну Курносову. Может быть, и этот посланец Земли несёт к звёздам пытливую мысль женщины, дерзнувшей задать вопросы космосу? Может быть, там, в мировом пространстве, снова забилось сердце прибора, послушного её воле?
И когда я думаю о ней, такой знакомой, живущей где-то рядом, в одном со мной городе, то таинственные космические эксперименты, всё это непостижимое и грандиозное, что совершается руками людей в бездне мирового пространства и кажется легендой, делается сразу ближе и понятнее, становится явью.
…Лидочка в детстве тенью бродила за братом. Ещё бы, он — старший брат, да вдобавок художник. Подражая ему, Лида везде и всех рисовала. Её завораживали своим сочетанием жёлтая и чёрная сангина. Ей нравилось, когда товарищи, днюющие и ночующие в их гостеприимном доме, с восхищением говорили: Лида непременно будет художником. Весёлые пионерские сборы, экскурсии, праздники не обходились без смешных плакатов, выполненных под руководством и при непременном участии председателя отряда Лиды Курносовой. Особенно памятен её сверстникам антирелигиозный транспарант «Пасхальный звон для старух и ворон», наделавший своим боевым задором и едким юмором много шума.
При бурной общественной деятельности учиться было некогда, и до четвёртого класса Лида отнюдь не блистала познаниями даже в объёме начальной школы.
А тут ещё в школе возник чуть ли не настоящий музыкально-драматический театр, руководить которым взялся известный композитор И. О. Дунаевский. Труппа делала такие успехи, что её приглашали на гастроли в другие города: в Ленинград, Петрозаводск, и она поражала своими дарованиями. Самым ярким из них была маленькая, тонюсенькая девочка с огненными чёрными глазищами, лихо отплясывающая кабардинку и другие национальные танцы. Ценители балетного искусства с важным видом судили о незаурядном темпераменте и технике юной танцовщицы, а Дунаевский довольно поддакивал и говорил: Лидочку мы готовим в Большой театр.
Но однажды на каком-то сверхважном выступлении не досчитались «примы-балерины». Обыскав все школьные закоулки, её нашли в… тире. В измазанной и помятой пачке, со «зверским» выражением лица, она стреляла из винтовки.
Всё чаще вместо сцены её видели на беговой дорожке, где она в рекордное время пробегала стометровку; на стадионе, где весьма неграциозно для будущей претендентки на место Улановой прыгала через планку, ставя школьные рекорды по прыжкам. Увлекшись спортивным комплексом «Готов к труду и обороне», девочка со столь «ветреным» характером стала безбожно закалять себя.
В старших классах пришёл интерес к точным наукам, и особенно к математике. Педагог Софья Ивановна Скобаланосич так увлекательно вела свой предмет, что для ребят стало делом чести соревноваться в преодолении математических высот.
Особую симпатию Софья Ивановна испытывала к Курносовой. Вызывая её к доске для решения наиболее трудных задач, она любовалась вдохновением и острой смекалкой своей ученицы, которая проявляла недюжинные математические способности.
Последние школьные годы, прошедшие под знаком математики, решили судьбу девочки.
— Лидочка, — говорила мама, — ну почему мехмат? Ведь есть в университете и другие специальности… география… литература…
Изучая абстрактные математические науки, студентка механико-математического факультета МГУ, кажется, и сама начала понимать, что немного ошиблась. Математика влекла её по-прежнему, но за формулами хотелось видеть жизнь, биение пульса современной науки. А пульс этот в 30-х годах бился горячо, учащённо. Наука набирала силы, готовясь к прорыву в самых важных направлениях. О современных загадках физики, о тайнах строения вещества, о далёких, тогда нехоженых космических путях вдохновенно рассказывал её большой друг Олег Вавилов. Этим была напоена атмосфера Московского университета. Этим дышала вся семья президента Академии наук СССР, в которую вскоре вошла Лидочка.
Под влиянием близких людей, всю жизнь отдавших физике, окончательно оформились вкусы, получили должное направление способности и окреп характер Лиды. Она стала физиком.
— Конечно, — говорил академик Сергей Иванович Вавилов, пряча лукавинку умных глаз, — хоть женщине и сподручнее заняться какой-нибудь редкой специальностью, ну, например, изучением японского языка, но ты сдюжишь…
Трагическая смерть Олега Николаевича Вавилова, мужа Лидии Васильевны, круто изменила её жизнь. Она была уже настолько сложившимся физиком, что никого не удивило решение академика Векслера, тогда заведующего Лабораторией космических лучей Физического института имени Лебедева — он пригласил Лидию Васильевну занять в его лаборатории место мужа.
Большой заботой и теплотой окружил коллектив новую сотрудницу. В течение трёх лет, не зная ни отдыха, ни покоя, она совершенствовалась в новой области. Под руководством Векслера и Черенкова, ныне лауреата Нобелевской премии, изучала взаимодействие космических частиц с атомами вещества. Только в качестве «снарядов» огромной силы, взрывающих атомы вещества Лидия Васильевна стала использовать не настоящие космические лучи, а искусственные, получаемые на первом советском синхротроне. Так было удобнее изучать строение атомов, разбиваемых на осколки частицами большой энергии. В 1954 году Курносова защитила диссертацию и получила звание кандидата физико-математических наук.
…Каждый километр трудной памирской дороги поднимал путников выше и выше, всё ближе к истокам загадочных ливней космических частиц, на ловлю которых направились московские физики.
В кузове машины — несколько по-зимнему закутанных людей. Между мешками, уткнувшись подбородком в сжатый кулак, неподвижно сидит молодая женщина. Уже много часов она не отрывает глаз от однообразной дороги. Здесь каждый поворот ей знаком, каждая примета будит воспоминания.
Когда это было? Совсем, совсем недавно. По той же дороге они ехали вместе. Это была их первая научная экспедиция. Да и вообще одно из первых длинных путешествий. Впереди были те самые тайны, о которых спорили до хрипоты в университетских аудиториях и коридорах, на лекциях и вечеринках.
Да и как было не спорить? Учёные всё глубже проникали в сердце атома. Всё очевиднее становилось, что в его ядре таится целый мир, ждущий своих исследователей. Догадку за догадкой вызывали какие-то странные радиосигна лы из космоса. Строились гипотезы относительно невидимых частиц, залетающих на Землю из Вселенной.
Да разве только они одни — Лида Курносова и Олег Вавилов — мечтали об изучении частиц, летящих на Землю из глубин Вселенной? Сколько их было — молодых, влюблённых в физику, ставших теперь кандидатами, докторами наук!
— Надо как можно скорее установить, откуда и почему льётся на Землю дождь космических частиц, — горячился Олег. — Надо выяснить, что представляют собой эти частицы. Тогда мы, наконец, узнаем, из чего состоят далёкие миры!
После окончания университета Олег посвятил себя изучению космических частиц. Лида, ставшая его женой, с увлечением помогала ему. Правда, она работала в другой области физики и даже в другом институте. Но зато с какой охотой во время отпуска становилась его добровольным и добросовестным помощником. Тогда и состоялся их первый поход к заснеженным вершинам Памира, где особенно удобно наблюдать «звёздный дождь». В те годы ещё не было турбореактивных лайнеров. Ехали на поезде в Ош, затем на грузовике по горным трактам. Дорога становилась всё более тряской, воздуха не хватало, трудно было дышать…
— Вылезай, прие-е-хали! Что это? Она, кажется, задремала… Друзья суетились, разминали затёкшие ноги, примери вались к тяжёлым тюкам.
Для многих это путешествие в одну из красивейших горных стран мира было веселее и интереснее любых туристских походов. Но для Лиды это была страшная дорога. Рубеж, за которым осталась бездумно уверенная в себе юность. И, пожалуй, именно в этой дороге Лида поняла своё настоящее призвание. Поняла, что поступила правильно, решив заменить в строю учёных погибшего мужа. Погибшего от несчастного случая в горах, которые он до самозабвения любил…
Приехали…
Вглядываясь в памирское небо, физики думали не о красоте звёзд, а лишь о полчищах невидимых частиц, ливнем падающих на Землю. Только они во всём мире и интересовали учёных.
В своём отношении к крошечным посланцам космоса физики разделились как бы на два лагеря. Одни из них рассматривали космические частицы как своеобразные снаряды, которые, врываясь в земную атмосферу, разбивают атомы воздуха на мельчайшие осколки. Эти-то крупицы материи и были предметом их пристального внимания. Ведь на Земле даже в наши дни ещё нет ускорителей, способных дать частицы такие же быстрые и энергичные, как космические. Поэтому-то учёным, исследующим строение атомов вещества, приходится прибегать к помощи космических частиц.
Другую группу физиков, и к ним принадлежит Лидия Васильевна Курносова, интересует не только то, что можно выяснить с помощью космических частиц, а сами эти частицы. Каков их химический состав, каковы пути в космосе, каким образом они приобретают не виданную на Земле скорость и энергию? Какую опасность представляют для будущих космонавтов?
Чтобы ответить на эти вопросы, учёные и отправились в долгое и трудное путешествие на Памир, поближе к исследуемым частицам.
Выгрузили ящики с приборами, инструментами, тюфяки с осторожно завёрнутыми в них хрупкими счётчиками космических частиц. Наскоро смонтировали наиболее простые установки.
Курносова начала готовить к работе и свой прибор. Но что это? Прибор был мёртв… Контрольный глазок даже не засветился.
Неизвестно, что повлияло — дальняя и трудная дорога или разреженный горный воздух, но прибор, прекрасно работавший в Москве, вышел из повиновения! Отчаянию не было предела.
— Ну что страшного? — успокаивали товарищи. — На такой высоте даже сердце работает с перебоями. Прибор надо наладить.
Легко сказать — наладить! Прибор сложен и громоздок. Чтобы проверить внутренние узлы, пришлось вынимать из него и снова вставлять десятки толстых свинцовых плит. И так бесчисленное количество раз. Одно это — дело нелёгкое. Кто бывал высоко в горах, знает, как тяжело даётся там каждое даже небольшое усилие. Но именно в таких случаях успех дела решают не только знания, но и… характер. Ведь в те годы на Памире ещё не было мастерских, квалифицированных механиков, точных контрольных приборов. Это всё пришло позже. А пока надо было обходиться простейшими средствами, делать всё своими руками.
Курносова часами не отходила от прибора. Руки замерзали так, что трудно было убрать мешавшую прядь волос. Лёгкие задыхались от недостатка кислорода. И всётаки надо было работать.
Лида победила, сломила упорство бездушных механизмов. И вовремя приступила к исследованиям. Эту первую самостоятельную работу на Памире Лидия Васильевна Курносова и считает началом своей жизни физика-космика.
Шли годы напряжённой работы. Летом — на Памире, зимой — в московских лабораториях за обработкой добытых материалов. Здесь было немногим легче, чем в горах. По десяти, двенадцати часов занимается исследованиями молодой физик Курносова. Под руководством замечательных учёных — академиков Скобельцына и Векслера она совершенствуется в труднейшей области физики.
Постепенно учёные стали поднимать приборы выше гор: на самолётах, воздушных шарах. И вот настал день, когда Лидия Васильевна и её товарищи ясно поняли, что изучать космические лучи в горах и в верхних слоях атмосферы — это полдела; ответ на многие нерешённые вопросы могут дать лишь приборы, находящиеся высоко над Землёй — там они встретят космические частицы, ещё не смешанные с атмосферой.
Лидия Васильевна решила создать приборы, изучающие космические лучи прямо в космосе. Заметьте, это было в 1954 году, в «докосмическую эру», когда многие и не помышляли о том, что люди так скоро преодолеют земное тяготение.
Приблизительно в это время мне и посчастливилось познакомиться с Лидией Васильевной. Встретила я её в одном из крупнейших научно-исследовательских институтов нашей страны — Физическом институте Академия наук СССР имени Лебедева. Здесь она начинала свою работу в юности, здесь, как мы уже знаем, по приглашению академика Векслера продолжила в Лаборатории космических лучей научную тему мужа.
Мне запомнилась небольшая комната, очень похожая на мастерскую, где чинят радиоприёмники и телевизоры. На столах и даже на полу стояли всевозможные, наполовину разобранные или не до конца смонтированные приборы.
За одним из столов примостилась темноволосая женщина. У неё было такое выражение лица, словно она разгадывала кроссворд. Ещё одна-две буквы, последнее недостающее звено, и слово, наконец, будет найдено!
Лидия Васильевна и вправду решала кроссворд, один из тех, которые загадывает человеку природа.
Мы познакомились. Лидия Васильевна протянула мне листок бумаги. Случайно он сохранился у меня. Чуть помятый, но ещё не успевший пожелтеть от времени, он сейчас перед моими глазами. На листе нарисован кружок. Наш земной шар. А вокруг — точки, точки, точки. Словно снег, который пошёл сразу и на севере, и на юге, и даже в тропиках. Рядом — снова шар и ещё кружок, побольше. «Это — Солнце», — с улыбкой сказала тогда Лидия Васильевна. С одной стороны оно вспучилось, и к Земле потянулось несколько зловещих щупалец. Весь листок сверху до низу исписан формулами, уравнениями, цифрами.
Предупреждая мой вопрос, Лидия Васильевна сказала:
— У каждого учёного есть своя заветная мечта. У меня — создать такие приборы, которые работали бы в совершенно необычных условиях. Не на Земле, а в космосе. Приборы, которые могли бы увидеть и рассказать о том, что пока нам, людям, недоступно. Ну хотя бы о том, почему «плюётся» Солнце… Слышали об этом? Загадочное и до сих пор до конца не понятое явление.
Иногда над Землёй вдруг проносятся удивительные магнитные шквалы, — рассказывала Лидия Васильевна. — Они охватывают весь земной шар, нарушают радиосвязь, сбивают с курса корабли и самолёты. Причина их возникновения долго ускользала от внимания учёных. Но вот, наблюдая Солнце в специальный прибор, астрономы заметили странное явление, которое, как оказалось, было тесно связано с загадочными магнитными бурями. Приблизительно за восемь минут до возникновения бури Солнце вспучивается и со страшной силой «выплёвывает» сгусток частиц. Это их я изобразила на рисунке в виде щупалец, протянутых от Солнца к Земле. С колоссальной скоростью эти частицы несутся к нашей планете, вызывая магнитные бури, сполохи северных сияний, наполняя наши радиоприёмники свистами и шорохами, заставляя ошибаться навигационные приборы.
Какие они, эти частицы? Определить это, оставаясь на Земле, невозможно. Частицы застревают в паутине магнитных полей нашей планеты и до земли не долетают. Тут нас могут выручить только приборы, вынесенные за пределы земной атмосферы. Они же помогут совершить и глубокую разведку космоса.
Создать такие приборы нелёгкая задача, — продолжала Лидия Васильевна. — Но путь уже известен. Сергей Николаевич Вернов и его сотрудники успешно преодолели основные трудности. Они разработали принцип устройства лёгких автоматических приборов и систему, передающую их показания на Землю.
Да, это единственный правильный путь, — задумчиво добавила она. — Лёгкие надёжные автоматы и надёжная телеметрия. Приборы должны проложить путь человеку.
Такой она запомнилась мне — вдохновенный учёный, размышляющий над глобальными проблемами Вселенной; труженик, неутомимо копающийся в сплетениях проводов, радиоламп, миниатюрных разноцветных деталей, наполняющих таинственные приборы.
Я ушла подавленная тем, что в области физики космических частиц даже перед учёными ещё так много неясного. Тогда я ничего не написала об этой встрече.
Прошло несколько лет. Человечество вступило в космическую эру. Сперва в космос были посланы приборы, потом животные. И, наконец, советский человек первым вышел в космические просторы.
Мы снова встретились с Лидией Васильевной.
И для неё эти годы не прошли незаметно. У неё сложилась новая семья. Муж, тоже физик, работает в той же лаборатории, рядом с ней. У них растёт сын.
На счету у Лидии Васильевны большая общественная работа в качестве секретаря партийной организации института, многие экспедиции на Памир. Запуск в стратосферу шаров-зондов и шаров-автоматов для изучения состава космических лучей подготовили Лидию Васильевну к ответственному и зрелому этапу жизни. Она стала одним из организаторов и участников изучения космоса при помощи искусственных спутников Земли.
Дни и ночи проходили в напряжённых, бесчисленных проверках идей, схем, расчётов. Малейшая небрежность, допущенная в сложнейшем приборе, собранном с точностью часового механизма, может привести к неточным результатам опыта. Вместе с этим погибнут тысячи часов напряжённого труда рабочих, инженеров, учёных, бессмысленно уйдут колоссальные средства.
Лидия Васильевна бурно переживала каждую неуда чу. Вплоть до седых волос — говорит она. Но внимание и поддержка всей страны, удовлетворение полученными результатами сделали её жизнь и работу такими насыщенными и радостными, что она не поменяла бы их ни на какие другие.
— Теперь приборы, о которых мы говорили в прошлый раз, созданы, — с гордостью сообщила она.
Побывав в космосе, они внесли в науку чрезвычайно ценные сведения, о которых знает сегодня весь мир. Уже существенно уточнён состав космических частиц. Учёные убедились в том, что они представляют собой в основном ядра атомов водорода. В космических лучах их оказалось абсолютное большинство — девяносто процентов. Девять процентов — это ядра атомов гелия. Оставшийся процент составляют ядра атомов более тяжёлых элементов: углерода, кислорода, азота, железа.
Так, благодаря приборам, летающим на советских космических ракетах и спутниках, физики убедились, что в составе космических лучей встречаются ядра атомов тех же элементов, которые имеются и на Земле, и на Солнце, и в звёздах.
Теперь мы представляем себе, из чего состоят далёкие миры, чем «плюются» Солнце и звёзды, каковы законы движения космических странниц, таких невинных на первый взгляд, но чрезвычайно коварных. И зная, как распределены в космосе эти невидимые, но опасные частицы, конструкторы звёздных кораблей так рассчитывают траектории полёта ракет, чтобы избавить космонавтов от вредного облучения.
Исследования космических лучей с помощью приборов, установленных на советских искусственных спутниках и ракетах, стали популярны во всём мире. Популярным стало и имя Лидии Васильевны Курносовой.
…Мадрид. Лидию Васильевну Курносову, советского делегата, бурно приветствует Всемирный конгресс астронавтов. Тут ей вручают «паспорт-билет» на Луну — эту иг рушку для взрослых, которую придумали учредители съезда, предвосхищая события.
…Париж. Французы организуют конференцию в память своей соотечественницы Ирэн Кюри, заглянувшей в глубь материи. Они бурно рукоплещут делегату Страны Советов Курносовой, отдавая дань уважения советской женщине-физику.
…Брюссель. Люди, съехавшиеся на Всемирную выставку, с напряжённым вниманием слушают объяснения Лидии Васильевны об устройстве советских искусственных спутников Земли.
Каждый новый спутник, каждая новая космическая ракета наряду с другими сведениями сообщают и новые данные о космических частицах. Так были открыты Верновым и Чудаковым в СССР и Ван Алленом в США внутренние пояса радиации, опоясывающие Землю. Советский учёный Грингауз открыл ещё один — внешний — пояс радиации и доказал, что концентрация частиц во внутреннем поясе в тысячу раз меньше, чем думали раньше. Учёные успешно создают географическую карту мира космических частиц.
И, когда передаются новые сообщения о достижениях учёных в исследовании космических частиц, я всегда вспоминаю Лидию Васильевну Курносову, её обаятельное лицо, седые пряди в чёрных волосах.
Чтобы творить современную науку, надо общаться, спорить, критиковать друг друга, помогать друг другу…