Владимир Корчагин - Путь к перевалу
9. «ЭЛЕКТРОННАЯ МАШИНА»
Закончив лекцию, Воронов прошел к себе и, вымыв под краном руки, долго вытирал их полотенцем, шагая в задумчивости по кабинету из угла в угол. На лбу его блестели капли пота. Не легко, видно, давалась ему та завидная непринужденность, с какой читал он свои курсы.
Но судить об этом могли лишь те, кто работал с ним рядом и видел груды книг и журналов, проходящих через руки Воронова перед каждым занятием. Их не удивляло, что восемьдесят минут, проведенные за кафедрой, для него равнозначны нескольким часам любой самой трудной работы. Им, слушавшим Воронова и знавшим, чего стоило просто и доходчиво изложить сложнейшие вопросы атомной физики или кристаллохимии, было известно, сколько энергии требовали эти лекции.
Однако усталым Воронов не выглядел. Глаза его улыбались, будто он увидел или услышал что-то очень хорошее. И так случалось всякий раз, когда он приходил из одиннадцатой группы…
Воронов посмотрел в окно и, кажется, впервые за этот год увидел небо таким, каким видел его еще мальчишкой.
— И таким оно будет всегда и для всех… — Он раскрыл форточку, подставив лицо тугой струе прохладного воздуха.
— О чем это вы, Юрий Дмитриевич?
Воронов обернулся. Перед ним стоял Петр Ильич Ларин.
— Да вот, любуюсь небом.
Ларин с удивлением посмотрел на своего учителя. В последнее время он привык слышать от него только деловые замечания. К тому же погода была пасмурной. Часть неба закрывали облака.
— Сегодня им едва ли можно любоваться, Юрий Дмитриевич, кругом тучи.
— Не в этом дело! А впрочем… — Воронов неожиданно улыбнулся. — Да вы садитесь, Петр Ильич. Рассказывайте, как ваши дела?
— Идут как будто. Предварительные отзывы получены. От обоих оппонентов. Завтра рассылаю авторефераты. Ну, и через месяц…
— Защита?
— Да, если Ученый совет не затянет.
— Об этом мы еще поговорим. А сейчас… Как практические занятия по минералогии?
— Кажется, ничего. Заканчиваем сульфиды. На этой неделе думаю провести коллоквиумы. Начну с одиннадцатой группы.
— С одиннадцатой? Ну, что же, давайте! Кстати, как они работают?
— В общем, неплохо. Ребята любознательные. Иной раз прямо-таки засыпают вопросами. Да вот, хотя бы недавно едва не поставили меня в тупик. Правда, вопрос-то, строго говоря, наивный…
— А все-таки?
Петр Ильич усмехнулся:
— Такое услышишь только на первом курсе. Мы разбирали химический состав сульфидов. И один студент, некто Кравцов, парень деловой, но прямо из армии, с большим перерывом в учебе, вдруг спрашивает: «А почему атомы соединяются друг с другом?» Я вначале даже не понял, чего он хочет. Начал объяснять, что здесь мы имеем дело уже не с атомами, а большей частью с ионами, которые притягиваются, как разноименные заряды. А он свое: «Это все, — говорит, — мне понятно, но почему атомы образуют ионы, почему бы им не оставаться отдельными нейтральными атомами?» Тут уж я руками развел…
— Позвольте, а разве у — вас не возникало такого вопроса?
— Но это же основа мироздания. Всеобщий, так сказать, закон природы…
— Закон?
— Ну, может быть, я неточно выразился.
— Не в этом дело. Но ведь и закон требует разъяснения.
Петр Ильич пожал плечами:
— Но, согласитесь, Юрий Дмитриевич, это уже чистейшая физика.
— Физика, говорите? Ну, так что! — Воронов встал из-за стола и зашагал по комнате. — Физика… А, впрочем, это беда всех геологов. Как только дело доходит до атома, так — стоп! Владения геологии кончились. Поистине, «кесарю — кесарево, а богу — божье». Единственный мостик — геохимия. Но и этот курс читается у нас только разведчикам. А вы ведь, кажется, кончали по специальности нефтяная геология?
— Да, но меня с первого курса больше интересовали минералы…
— Минералы вы знаете неплохо. Но… Как бы это вам сказать? Знаете их только с точки зрения «классической геологии». Поэтому вам и показался «наивным» вопрос Кравцова. И не случайно, что задал его именно студент первого курса. Это еще не геолог, а просто пытливый человек. И он хочет знать все. А потом из него начинают готовить геолога. И что греха таить, делают у нас это так, что постепенно студент теряет естественную широту устремлений. У него появляется определенный круг понятий, выходить за который геологу «не положено». А все, что выходит за рамки этого круга, превращается в само собой разумеющиеся «основы мироздания».
Петр Ильич покраснел.
— Я же сказал, что неточно выразился. Просто не подобрал нужного выражения. Ведь это факт, что при coвременном уровне развития науки узкая специализация становится даже необходимостью.
— Безусловно! Но разве узкая специализация исключает глубину познания? Как раз наоборот. И вот этой-то глубины, к сожалению, сейчас так не хватает геологии. Сплошь и рядом она закрывает глаза на достижения физики, достижения, которые могли бы дать ей эффективнейшие методы исследования вещества. Это все равно, что человек, живший в темноте и привыкший определять предметы на ощупь, не захотел бы воспользоваться появлением света и, завязав глаза, по-прежнему обшаривал все руками. Вы согласны со мной?
— Да, но…
— Хотите сказать, что не нами это заведено, не нам и менять?
— Нет, почему же! В этом отношении как раз наша кафедра являет пример…
— А вы сами?
— Но я же специализируюсь по чистой минералогии. Этого тоже нельзя бросить.
— Почему бросить? И что это за «чистая» и «не чистая» минералогия? Есть одна минералогия, которая изучает минерал, как определенную форму существования материи, со всех точек зрения и на такую глубину, какая возможна при данном уровне науки. А это значит, что минералог должен уметь поставить и правильно разрешить любой вопрос, касающийся этой формы материи вплоть до строения атома и атомного ядра.
Воронов подошел к столу.
— Теперь по существу того вопроса, который задал вам Кравцов. Нет, вопрос этот не так наивен. И надо вам на него ответить. На следующем же занятии. В самом деле, почему атомы теряют или приобретают электроны? Почему соединяются они друг с другом, образуя химические соединения или кристаллические структуры самородных элементов? Почему в природе нет свободных атомов?
— А инертные газы?
— Вот именно! Только инертные газы существуют в виде свободных атомов. И в этом все дело, Петр Ильич. Ведь именно их атомы имеют наиболее устойчивую, наиболее энергетически выгодную структуру электронного облака, в котором полностью замещены так называемые «s» и «р» орбиты. А все остальные атомы лишь стремятся к достижению такой структуры. Но для того, чтобы получить эту устойчивую, восьмиэлектронную оболочку, им необходимо или приобрести недостающие электроны или, наоборот, избавиться от избыточных, лишних. Возьмем, к примеру, натрий. У него в валентном слое один электрон. Ясно, что проще всего отдать этот электрон и остаться с устойчивым предыдущим слоем, в котором как раз восемь электронов. А вот у хлора в последнем слое семь электронов. В этом случае, очевидно, выгоднее захватить недостающий электрон и довести валентный слой до восьмиэлектронного. Но становясь таким образом энергетически устойчивыми, атомы в то же время получают положительный или отрицательный заряд, то есть теряют свою нейтральность и превращаются в заряженные ионы. А это также лишает их стабильности. И для того, чтобы восстановить ее, разноименные ионы соединяются друг с другом, давая нейтральные химические соединения, в данном случае — поваренную соль. Вот откуда стремление элементов соединяться друг с другом.
— Но ведь не всегда элементы могут оказаться в таком удачном сочетании.
— Конечно. Я взял наиболее благоприятную обстановку. Атомы металла обычно теряют электроны, а атомы неметалла, как правило, приобретают их. Ну, а если мы будем иметь дело с атомами только одного сорта, скажем, какого-нибудь одного неметалла. Чтобы достичь устойчивого состояния, каждому атому потребуются дополнительные электроны. А где их взять? И тогда происходит вот что. Возьмем для примера тот же хлор. В последнем валентном слое, как мы видели, атом хлора имеет семь электронов, причем седьмой электрон не спарен — «холостой». Для достижения устойчивого энергетического состояния, следовательно, каждому атому необходим еще один электрон. Но ведь их нет. И тогда каждые два атома хлора соединяются попарно, спаривая свои «холостые» электроны в одну общую ячейку. Но которому из атомов принадлежит эта ячейка? И тому и другому. То есть, каждый атом «вправе считать», что он получил один дополнительный электрон и создал, таким образом, у себя устойчивую восьмиэлектронную оболочку. Вот почему в природе хлор всегда встречается в виде молекул, состоящих из двух атомов. Или возьмем алмаз. Он состоит только из атомов углерода. Что их заставляет связываться здесь друг с другом?
