Ирина Радунская - Кванты и музы
— Наташа? Куда спешишь?
Рассказала. Он задумался — знал, что девушка проявляла способности к науке. Ещё в Ленинграде на математическом конкурсе в Доме пионеров она, школьница младшего класса, удивляла тем, что легко решала задачи из программы старших классов. А как решала — объяснить не могла. Решала — и всё. Решала «животом». Потом легко поступила в университет.
Наташа, мне нужна лаборантка, пойдёшь?
Нет, я хочу работать для фронта.
Но мы тоже работаем для фронта, — обиделся он.
Это был Вул, физик, будущий академик, лауреат Ленинской премии, заведующий лабораторией полупроводников ФИАНа.
В те тяжёлые для страны годы Советское правительство старалось сберечь научные кадры. Физический институт был эвакуирован в Казань, и учёные, не отпущенные на фронт, вели интенсивные исследования, выдвигаемые нуждами Великой Отечественной войны. Всё это Вул объяснил Наташе, и она стала лаборанткой, а затем после окончания университета и аспирантуры научным сотрудником института. Того самого института, где руководила небольшим, но весьма продуктивным и сплочённым научным коллективом.
Очень важно иметь хорошие природные данные. Но не менее важно попасть в среду, где эти способности будут развиты и укреплены, получат верное направление.
Ирисовой повезло. Она попала в знаменитую Лабораторию колебаний, которая сегодня известна во всём мире как место, где родились молекулярные генераторы. О мазерах и лазерах теперь не знает разве что снежный человек. Но эта лаборатория знаменита не только как родина уникальных приборов, здесь формировалось немало незаурядных учёных.
Лаборатория колебаний с самого основания является замечательной школой физиков. Мы уже говорили, что она дала науке немало одарённых учёных. Организаторы её академики Мандельштам и Папалекси. Люди большого интеллекта, они имели особый «нюх» на незаурядность, яркую индивидуальность и особый дар, помогавший им развить в учениках редкие качества ума и таланта. Сюда, в Лабораторию колебаний, как мы уже знаем, пришли с фронта студент Ленинградского университета Прохоров и студент Московского инженерно-физического института Басов, ставшие «маршалами» советской науки.
В Лаборатории колебаний все были проникнуты стремлением к познанию основных закономерностей, объединяющих между собой разнообразные явления. Главным руководством служила общая теория колебаний. Она позволяла с единой точки зрения изучать работу лампового генератора радиоволн и деятельность человеческого сердца, распространение радиоволн и распространение звука, таинственный Люксембургско-Горьковский эффект и прохождение света через кристаллы.
Здесь учили пользоваться безмерной мощью математики, но старались по возможности привлекать наиболее простые и наглядные методы. Через оптические явления перебрасывались мосты в мир атомов, в квантовую область. Отсюда проходили пути к предельным скоростям, в мир теории относительности. И главное, тут учили замыкать связь между идеей и её техническим воплощением. Идти от глубокой теории к промышленному прибору — вот завет основателей Лаборатории колебаний, оставленный ими ученикам. А те в свою очередь передают его дальше.
Такова традиция Лаборатории колебаний, печать которой лежит и на молекулярных генераторах, созданных Прохоровым и Басовым путём синтеза сложнейшей теории и искуснейшего эксперимента. В русле этой традиции все работы нынешней Лаборатории колебаний, и в том числе та, которой руководит Наталья Александровна Ирисова, — ра бота, удостоенная премий, наград и признания всех учёных, кровно заинтересованных в развитии новой области науки — квантовой радиофизики.
После того как в Лаборатории колебаний был создан лазер, её тематика обрела контуры, которые можно охарактеризовать двумя словами: лазер плюс вещество. Расшифровывается это так: учёные проводят исследования различных веществ с целью создания новых, более совершенных лазеров — это одно направление. И другое — применение излучения лазеров для исследования строения вещества. Так осуществляется теснейшее слияние науки и техники — характерная черта научно-технической революции.
Ирисова подключилась к фундаментальным исследованиям — занялась изучением свойств различных твёрдых тел. Она просвечивала их электромагнитными волнами и, изучая поглощение волн, расшифровывала строение и свойства молекул исследуемых веществ. Это был известный способ, но… с изюминкой.
До того физики обычно работали с оптическими или радиоволнами. А Ирисова повела свои наблюдения в диапазоне, расположенном между ними — в субмиллиметровом диапазоне. Это вызвало недоумение коллег. Субмиллиметровые — это «подмиллиметровые» волны: длиною в десятые, сотые и тысячные доли миллиметра. «Зачем нужны эти исследования нашей лаборатории?» — спрашивали одни. «Чем Ирисова собирается измерять эти волны?» — спрашивали другие. Ведь этот диапазон — ничейная земля. Радиоинженеров он уже не интересует. Оптики его ещё не освоили. Здесь не создано никакой измерительной аппаратуры. «Наконец, какое практическое применение уготовано этим исследованиям?» — задавали вопрос третьи.
Внутренняя мотивация в творчестве — явление тонкое, чреватое открытиями, прозрениями. Кто знает, почему нас влечёт к одному делу и не привлекает другое…
Что же задумала Ирисова? Лазер её не интересовал. Её занимали свойства загадочных веществ, стоящих как бы особняком от остальных. Сверхпроводники, сегнетоэлектрики — о них написаны статьи, книги, созданы гипотезы и теории, объясняющие их свойства, описывающие поведение. Но все это пока частично предположения. Известно, как эти вещества ведут себя, но… не до конца понятно почему. Они имеют странные свойства, и как раз эти-то свойства обещают технике заманчивые перспективы!
Ирисова, женщина увлекающаяся, темпераментная, дала себе слово не отступать перед задачей, никем ещё не решённой. Она мечтала: если удастся заменить все существующие электропровода сверхпроводящими, произойдёт переворот в энергетике!
Видя моё недоумение, пояснила:
Дело в том, что сверхпроводники проводят электрический ток без всяких потерь на нагревание. Мы ведь знаем, что передача электроэнергии по проводам имеет существенный недостаток — огромные потери из-за нагрева проводов. При транспортировке электроэнергии на большие расстояния потери составляют, увы, большой процент. Можно только мечтать об устранении нагрева проводов — это будет просто революция, экономия огромная. Но обычные металлические провода греются, и энергетики ничего не могут с этим поделать. Но вот, представим себе, провода сделаны не из обычных материалов, а из сверхпроводящих — они ведь не греются и не рассеивают драгоценную энергию в воздух…
Да, это была бы революция в энергетике, — не могу не согласиться с Ирисовой. — Так в чём же дело? Почему не начать замену обычных проводов на сверхпроводящие? В чём загвоздка?
А в том, — вздыхает Наталья Александровна, — что все эти чудеса со сверхпроводниками происходят только при очень низких температурах, чуть ли не вблизи абсолютного нуля. При нормальной же температуре ничего подобного не наблюдается!
Замечательные свойства сверхпроводников, оказывается, можно наблюдать только в лабораториях. Для этого созданы специальные криогенные установки. Такие установки — плод большого труда, они дороги, громоздки. Их можно применять и для промышленных нужд, но, согласитесь, упрятать в них высоковольтные линии электропередачи, которые опоясывают весь земной шар, задача фантастическая, невыполнимая!
— Как же вы думаете поступить?
Выход в другом. Надо разгадать механизм сверхпроводимости, а затем попытаться воспроизвести нечто подобное при нормальных температурах. Изучить, покорить сверхпроводники — вот о чём необходимо думать сегодня. Своими экспериментами мы хотим внести дополнительную ясность в поведение этих веществ. Связать микроэффекты с макросвойствами. Узнать, какие механизмы ответственны за необыкновенные свойства вещества.
А при чём здесь субмиллиметры? — решаюсь вернуть наш разговор к тематике лаборатории.
Эти вещества особенно чётко проявляют свой характер в этом необычном диапазоне. Атомы сверхпроводников и сегнетоэлектриков откликаются только на волны короче миллиметра. Слышали, как отзывается струна скрипки на зов другой, настроенной в резонанс? Вот мы и хотим вступить в резонансные отношения с этими веществами, облучая их субмиллиметровыми волнами и надеясь получить их спектры. А уж по спектрам изучать особенности строения атомов и молекул. Эти особенности, как видно, ответственны за поведение веществ.
В 60-х годах, когда начались эти исследования, бурно развивались лазеры. А эксперименты Ирисовой и её сотрудников не только не работали на лазеры, но вообще не обещали быстрого успеха. Несколько первых лет требовалось только для создания измерительной аппаратуры. Напомню — её просто не существовало. Ещё несколь ко лет — выработка методики измерений. Надо было исследовать и измерять, изучать десятки различных веществ, чтобы отработать и приборы, и методы их использования. Набирали, как говорится, статистику — изучали тефлоны, кварцы, резину, пористые вещества. Это был второй этап исследования.
