Искусственное Солнце

Размещено на http://www.allbest.ru/

Искусственное Солнце

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ВЕКОВАЯ ЗАГАДКА

1.1 ЖЕЛТЫЙ КАРЛИК

1.2 ПОЛСТОЛЕТИЯ НАЗАД

1.3 НЕБЕСНЫЙ КОСТЕР

1.4 ОБСТРЕЛ КАМНЯМИ

1.5 ПАДЕНИЕ НА СЕБЯ

1.6 ФИЗИКА В ТУПИКЕ

2. СВЕТ И МИР

2.1 В ТЫЛУ НАУКИ

2.2 КОПЬЯ А ВСПЫШКИ

2.3 НА ЧТО ПОХОЖ СВЕТ

2.4 ИДЕИ АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА

2.5 ХОР СВЕТИЛ

2.6 РЕЗИНОВЫЕ МИНУТЫ

2.7 ВЕЩЕСТВО И ЭНЕРГИЯ

2.8 СОЛНЦЕ НЕ ЧУДО

3. В НЕДРАХ НЕДР

3.1 ВЕЗДЕСУЩИЕ АТОМЫ

3.2 ЭЛЕКТРОННАЯ СВИТА

3.3 БАЛЛАСТ В ВЕЩЕСТВЕ

3.4 «СПЯЩЕЕ» ЯДРО

3.5 ДВЕ ЗАДАЧИ

3.6 БОРЬБА СИЛ

3.7 ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ

4. ПРОБУЖДЕНИЕ ЯДРА

4.1 ВНИЗ ПО ЛЕСТНИЦЕ

4.2 ЧЕРЕЗ СТУПЕНЬКИ

4.3 СЕКРЕТ УРАНА

4.4 ГИБЕЛЬ ГОРОДОВ

4.5 УПРАВЛЕНИЕ СТИХИЕЙ

4.6 ДРОВА В ЗОЛЕ

4.7 ЗАРЯ ГРЯДУЩЕГО

ВВЕДЕНИЕ

искусственный солнце звездный галактика

Мы давно привыкли к искусственному шелку, искусственной коже, искусственной шерсти. Нас не удивишь искусственными реками, озерами и целыми морями, даже искусственным дождем или снегом. За каких-нибудь несколько месяцев мы освоились с искусственными лунами, обегающими Землю, с искусственной планетой -- первой ласточкой легендарных космических полетов. Казалось бы, здесь вершина технической мысли. Куда уж дальше!

Но ученые нам говорят: на очереди искусственное солнце! И это выглядит, пожалуй, слишком дерзко. Неужели возможно что-то подобное?

Да, наука наших дней, наука второй половины XX века, видит перед собой эту грандиозную цель. Люди задумали сделать своими руками маленькое солнце на земле. Сегодня это, бесспорно, один из самых смелых замыслов технического творчества человека.

О том, какой длинный и полный сложнейших препятствий путь привел к возникновению идеи искусственного солнца, о том, как она может быть воплощена в жизнь, и о некоторых других проблемах современной физики рассказывается на страницах этой книги.

1. ВЕКОВАЯ ЗАГАДКА

1.1 ЖЕЛТЫЙ КАРЛИК

Что может быть величественнее, грандиознее Солнца! Земля рядом с ним -- как горошина возле арбуза. Оно непрерывно излучает поток энергии мощностью в пятьсот миллиардов миллиардов лошадиных сил. Уму непостижимая цифра! Никакого сравнения к ней не подберешь.

А вот астрономы дали Солнцу более чем скромное название-- «желтый карлик».

Как-то обидно за великое светило.

Когда человечество было в колыбели, Солнце казалось людям могущественным божеством, порой добрым, порой неумолимо грозным. «Владыка пищи, отец и мать людей» -- так называли его древние египтяне и строили в его честь храмы, приносили ему дорогие жертвы.

Культ светила кое-где жив и поныне. Вспомните хотя бы «Гимн Солнцу», донесенный до нас дивным голосом Иммы Сумак, в недавнем прошлом -- жрицы перуанских солнцепоклонников.

Сохранился памятник старины, на котором солнечные лучи изображены в виде длинных рук, творящих все сущее на Земле. Какой точный образ! Ведь именно Солнце создало чудесный пейзаж, окружающий нас на родной планете, сотворило жизнь и самих людей.

Дует ветер, перенося облака и поднимая вихри пыли, текут реки, наполняя моря и озера, от океанов и луж поднимается пар, сгущается в тучи, влага обрушивается на землю дождем и снегом -- все это делает Солнце.

В зеленом листе строятся, потребляя энергию света, молекулы органических соединений. Птица поклевала растительных зерен и набралась сил, чтобы лететь. Зверь схватил птицу, насытился добычей и побежал по лесу. Это опять работа Солнца.

Человек убил зверя, зажарил мясо и накормил семью. Или приручил зверя, заставил его трудиться на себя -- тянуть соху, везти телегу, давать молоко. Здесь снова трудится преображенная солнечная энергия.

Мы все -- дети великого лучезарного творца. Как не признать его богом! И вдруг «желтый карлик»!

Впрочем, солнечный луч, родивший людей, родивший человеческий разум, сам же отверг тем самым сказку о своей якобы сверхъестественной сущности.

Знание развенчало божество, сбросило с него ореол недосягаемой тайны.

Солнце -- всего-навсего рядовой член одного из бесчисленных звездных скоплений--Галактик, погруженных в беспредельные просторы Космоса. Оно ничем особенным не отличается от своих собратьев и, более того, занимает среди звезд далеко не первое место. Отсюда и название «карлик», данное астрономами с полным основанием. А почему «желтый»? Сияние разных звезд неодинаково. Одни выглядят красноватыми, другие -- белыми, третьи-- голубыми. От Солнца же к нам доходит желтый свет. Отсюда и прилагательное в его звездном имени.

Итак, жизнь нам даровал желтый карлик.

Что же он собой представляет?

1.2 ПОЛСТОЛЕТИЯ НАЗАД

Перенесемся мысленно в конец прошлого века и отправимся на какую-нибудь публичную лекцию о Солнце.

Вот на кафедру поднимается седовласый профессор. Он обстоятельно рассказывает об успехах солнечной астрономии.

С гордостью за науку своего времени лектор прежде всего сообщает найденную учеными величину расстояния от Земли до Солнца -- 150 миллионов километров. Чтобы найти его, не надо было тянуть к светилу рулетку. Дело свелось к решению несложной геометрической задачи. Потребовалось лишь очень точно измерить углы, под которыми видны Солнце и проходящая по его диску планета Венера из разных точек земного шара.

Колоссальную удаленность Солнца от Земли лектор иллюстрирует цитатой из распространенной в ту пору научно-популярной книги профессора Юнга: «Представьте себе ребенка с такой длинной рукой, что он мог бы коснуться Солнца. Вот он прикоснулся к Солнцу и обжегся. Он успел бы скончаться к старости, прежде чем почувствовал боль, так как нервное раздражение распространяется со скоростью около 30 метров в секунду».

Определив расстояние до Солнца, ученые сразу же решили вопрос о размерах солнечного шара. Диаметр Солнца составляет 1400 тысяч километров. Значит, по своему поперечнику Солнце в 109 раз больше Земли.

Зная расстояние до светила, его величину и оценив с помощью несложного опыта количество энергии, которое оно посылает на квадратный сантиметр земной поверхности отвесно падающими лучами, нетрудно подсчитать мощность излучения с каждого квадратного сантиметра сверкающей солнечной оболочки. Оказалось, что он дает 6000 ватт.

Кусочек поверхности Солнца величиной в четыре страницы этой книжки испускает энергии больше, чем вырабатывает первая атомная электростанция.

Не меньшим достижением науки оказалось «взвешивание» Солнца. Для этого не понадобилось никаких весов, как изобразил на рисунке наш художник. Ведь Земля, обращаясь вокруг светила, постоянно «падает» на него и не может упасть лишь потому, что движется достаточно быстро. Каждую секунду наша планета отклоняется к Солнцу примерно на 3 миллиметра. Отсюда, по закону тяготения, астрономы подсчитали силу притяжения Солнцем Земли, а из полученного результата, учтя расстояние до светила, вычислили величину притягивающей солнечной массы. 2,25 * 10²⁷ тонн -- вот сколько весит Солнце! Оно в 329 400 раз тяжелее нашей планеты.

...Лекция продолжается. Профессор переходит к рассказу о поверхности светила. В телескопы видно, что она словно кипит громадными пузырями -- гранулами, выбрасывает фонтаны раскаленных газов -- протуберанцы, то там, то здесь покрывается вихрями, внутри которых возникают обширные сравнительно темные области-- «солнечные пятна», открытые еще Галилеем. Солнце предстает, как нечто бурное, раскаленное, клокочущее, с поразительной щедростью расточающее свою энергию.

Много, очень много в ту пору знала наука о Солнце. Почти все то, о чем сегодня пишут в популярных книжках, тогда уже в общих чертах было известно.

Но наконец речь заходит об источниках лучистой солнечной силы. И вот тут профессор бессильно разводит руками.

-- Милостивые государи, -- восклицает он, -- мы должны признать, что Солнце светит вопреки здравому смыслу, вопреки законам природы! Это тайна, это величайшая загадка!

-- Почему? -- волнуются «милостивые государи», слушатели профессора. Им, разумеется, обидно за вдруг объявившееся бессилие науки.

-- Сегодня, -- отвечает лектор,--мы не знаем процесса, который мог бы восполнить убыль энергии, непрерывно уносимой с Солнца могучим потоком его лучей. Физика и химия здесь складывают оружие. Не помогают никакие, даже самые, казалось бы, остроумные, самые изобретательные гипотезы...

1.3 НЕБЕСНЫЙ КОСТЕР

Да, вопрос «Почему светит Солнце?» оказался безмерно трудным для науки.

На рисунке вы видите гравюру XVII века. Она изображает преисподнюю, которая, по вдохновенной идее автора, размещается не где-нибудь под Землей, а внутри Солнца. В те времена подобные воззрения, видимо, считались «новаторскими».

Но дело не в адресе преисподней. Вглядитесь в гравюру и обратите внимание на наружные слои этого мистического Солнца. Видите, трепещут языки пламени? Здесь нашло отражение первое из всех предположений об источниках энергии светила. Вначале так люди и думали: Солнце просто-напросто горит, полыхает подобно гигантскому костру.

Возможно ли это?

Прежде всего автор гравюры, разумеется, не знал, что для горения необходимы кислород и горючее. Кислород в обилии содержится лишь в земной атмосфере (и то благодаря наличию жизни). В атмосфере Солнца этого газа нет. Допустим все же, что оно каким-то непонятным образом непрерывно обогащается кислородом. Предположим еще, что Солнце состоит из чистого углерода -- самого калорийного из всех веществ. И даже при этих ничем не оправданных допущениях гипотеза горения терпит крах.

Чтобы поддержать неизменным поток энергии светила, каждую секунду на Солнце должно было бы сгорать 11¹/₂ миллиардов тонн угля. И, учитывая вес самого Солнца, нетрудно рассчитать, что такой небесный пожар угас бы в течение каких-нибудь 6000 лет. За это время светило наверняка успело бы сгореть дотла, превратиться в сгусток холодной золы. Ничтожный срок! Ведь история жизни на Земле, раскрытая геологией и палеонтологией, свидетельствует о том, что Солнце освещает и согревает нашу планету не менее миллиарда лет.

Нет, Солнце не горит в том смысле, какой мы привыкли придавать слову «горение». Невозможно объяснить его лучеиспускание и любыми другими химическими реакциями, сопровождающимися выделением тепла.

И естественно возникла идея: а не питается ли Солнце энергией извне, из окружающего космического пространства?

1.4 ОБСТРЕЛ КАМНЯМИ

Мысль о том, что Солнце внутри пустое, что оно представляет собой какую-то твердую оболочку сферической формы, довольно долго держалась даже в серьезной астрономии.. Так думал, в частности, знаменитый английский ученый XVIII--XIX веков В. Гершель -- основоположник звездной астрономии. Кстати сказать, он предполагал существование внутри Солнца... обитаемого мира, огражденного от раскаленных сверкающих небес холодными облаками.

К подобным взглядам -- правда, без домыслов о населенности солнечных внутренностей --склонялись и некоторые другие астрономы. И это связано с широким распространением так называемой метеоритной гипотезы солнечного нагрева.

Суть гипотезы такова: тонкая твердая «крыша» светила раскаляется под бесчисленными ударами небесных камней, которые падают из глубин межпланетного пространства.

Вспомните, как греется в пальцах гвоздь, забиваемый молотком в упрямо не поддающуюся ему стену. От толчков метеоритов Солнце тоже обязательно должно нагреваться. И для этого, вообще говоря, вовсе не нужно, чтобы светило состояло из твердой сферы -- оболочки. Каким бы ни было солнечное вещество, падающий небесный камень тормозится в нем, расталкивает окружающие атомы и тем самым увеличивает энергию их беспорядочного теплового движения., А средняя энергия этого движения, как известно, и характеризует температуру вещества.

Гипотеза выглядела правдоподобно и приобрела немало сторонников.

Началась математическая обработка идеи.

И тут ученых опять постигло разочарование.

Даже если представить себе, что наш земной шар по какой-то причине вдруг остановится и упадет на Солнце, энергия его падения поддержит солнечное лучеиспускание всего на сто лет. Все же планеты, низвергнувшись на Солнце, продлят его жизнь на 46 тысяч лет. Это все еще бесконечно мало по сравнению с действительной продолжительностью жизни светила. Кроме того, мысль о падении планет нелепее, чем даже предположение об угольно-кислородном Солнце. Планеты прочно удерживаются на своих орбитах, А обычных небесных камней, которые, бесспорно, то и дело сыплются на Солнце, явно недостаточно. Они не способны нагреть светило даже на одни градус в столетие.

Почва явно уходила из-под ног защитников «метеоритной» гипотезы. Но они не сдавались. Если сейчас метеоритов недостаточно, говорили они, может быть, когда-то в прошлом их было неизмеримо больше? Может быть, раньше Солнце раскалилось под их ударами и теперь медленно остывает? Это тоже нереально. Солнце вовсе по думает остывать. Оно светит и греет постоянно. К тому же метеоритный обстрел, если бы он когда-то и был и тысячи раз сильнее, наверняка наложил бы свой отпечаток на земную геологическую историю. А такого отпечатка нет и в помине.

Итак, метеоритная гипотеза гибнет.

Опять годы раздумий, прикидок, кропотливая разведка природных явлений, способных приподнять завесу над тайной солнечного жара. Десятки гипотез опровергаются, едва появившись на свет. Все чаще раздаются унылые голоса о непознаваемости Солнца, о якобы божественном, сверхъестественном источнике его лучистой силы.

Однако в 1853 году немецкий естествоиспытатель Г. Гельмгольц выдвигает предположение, которое снова привлекает всеобщее внимание.

1.5 ПАДЕНИЕ НА СЕБЯ

Если нет ничего, падающего на Солнце извне, то допустим, что оно падает как бы само на себя. На первый взгляд, невероятное допущение. Но давайте сообразим, что такое падение., Этим словом мы означаем движение тола под действием притяжения к центру притягивающей массы. В нашем случае притягивающая масса - Солнце, и центр ее -- центр Солнца. И если отбросить устаревшие представления о твердости Солнца и допустить, учтя данные различных наблюдений, что солнечный шар -- гигантское скопище газа, то кажется правдоподобным такое предположение: газовые частицы под действием могучего тяготения постепенно приближаются к центру светила. Получается, что каждая такая частица непрерывно падает и тормозится окружающим веществом, то есть ведет себя, как маленький «внутренний» метеорит. А процесс этот неизбежно повлечет за собой нагревание солнечного вещества.

Падение газовых частиц к центру Солнца должно сопровождаться уменьшением размеров светила. Идея сводится к тому, что Солнце в целом сжимается под действием собственного тяготения. Это, говоря языком науки, гравитационное^[1] сжатие и служит, согласно Гельмгольцу, источником энергии светила.

Гипотеза сразу была признана остроумной и убедительной. Расчеты показали, что сокращения диаметра Солнца всего на несколько километров в 100 лет вполне достаточно для поддержания потоков солнечного света и тепла. Заметить сжатие светила можно было бы лишь за тысячи лет.

Предположение Гельмгольца выглядело свободным от всякого рода искусственных допущений. И как это было приятно -- забыть о нелепом угольно-кислородном солнечном веществе, о непостижимо громадных потоках метеоритов!

Нетрудно представить себе отчаяние астрономов, когда и эта гипотеза оказалась ошибочной.

Преградой встало опять-таки неумолимое постоянство солнечного излучения в веках и тысячелетиях, доказанное историей жизни на Земле. Из идеи Гельмгольца вытекало, что даже из фантастически огромного шара, размером больше всей солнечной системы, Солнце могло сжаться до современных размеров за каких-нибудь 20 миллионов лет. Срок, во всяком случае, в десятки раз меньший, чем этого требует учение о развитии земной жизни.

Двадцать миллионов лет назад на Земле уже существовал богатый животный и растительный мир. Океаны кишели рыбой, на суше появились очень похожие на современных звери. Солнце же в это время должно было только-только рождаться. А окружность его превышала бы орбиту Плутона -- самой удаленной планеты солнечной системы. Непреодолимое противоречие!

Так пришлось сдать в архив и гипотезу Гельмгольца.

В конце прошлого столетия потерпели фиаско не только попытки понять солнечную силу. Физика, недавно одерживавшая блистательные победы, внезапно будто истощилась.

У всех на памяти было триумфальное шествие бессмертных открытий Ньютона. Безупречное объяснение движений небесных миров, предсказание существования неведомых прежде планет, кристально-ясные законы механики, точный расчет сложнейших механизмов -- это не могло не радовать. Вместе с тем обрело, казалось, законченные формы строгое и глубокое учение об электричестве и магнетизме. Газовые законы и термодинамика (наука о теплоте) уверенно входили в инженерную практику. Венцом познания природы выглядела волновая теория света, подтвержденная многими наблюдениями и опытами.

И вот в этой устоявшейся физической картине мира, нарисованной за десятилетия и столетия упорного труда ученых, вдруг появились досадные бреши.

Свет вдруг обнаружил свойства, никак не присущие волнам, а затем поразил физиков парадоксальными, совершенно непонятными особенностями своего распространения.

Объявились вещества, неведомым способом излучающие неизвестно откуда берущуюся теплоту.

Атомы ряда элементов оказались как бы таинственно исчезающими, тающими.

Что это означало?

Конец науки? Границу познания человеком природы?

Нашлись люди--приверженцы идеализма, религии,-- которые сделали именно такой вывод. На все лады принялись они кричать о якобы доказанной непознаваемости мира.

Унижая достоинство разума, они зачеркивали не только будущее, но и прошлое науки. Даже атомы, заявляли они, плод воображения, да и сама материя существует де лишь в математических уравнениях.

Сегодня все это кажется невероятным и нелепым. Встречая на каждом шагу памятники победам человеческого знания, мы не можем даже представить себе в полной мере значение слов «кризис науки». А тогда эти слова точно отражали положение вещей. Да, физика как будто зашла в тупик. И подлинные испытатели природы ценой колоссальных усилий пробивались вперед сквозь вязкую паутину философской реакции, зовущей к отказу от знания, к отказу от всякой борьбы, в том числе -- что весьма примечательно -- и от борьбы за лучшее будущее человечества.

Настоящий смысл «кризиса науки» раскрыл в ту пору Владимир Ильич Ленин. В своей гениальной книге «Материализм и эмпириокритицизм» он поднял знамя войны против зарвавшихся ходатаев человеческого бессилия.

Нет, то был не кризис. То был великий перелом в развитии человеческого знания, перелом, ознаменовавший поражение примитивных, механических воззрений и торжество самого передового философского учения --диалектического материализма.

В течение столетий наука занималась объяснением сравнительно простых явлений -- тех, с которыми человек встречался на каждом шагу и мог наблюдать во всех подробностях, со всех сторон. Движение тел, доступных осязанию, измерению, взвешиванию, притяжение их Землей, тепловые процессы в печах и паровых котлах, волны на воде и в воздухе -- для этого удавалось отыскивать разумные, не слишком трудные и логически стройные объяснения. Классическая физика, которую вы главным образом изучаете в школе, бесспорно, была правильной наукой. В нее не проникли какие-то просчеты, ошибки. Недаром она каждый день подтверждалась практикой и оплодотворяла технический прогресс.

Но кто сказал, что она должна быть универсальной?

По какой причине свет обязан во всем походить на звук, а атомы -- на бильярдные шарики? Почему Солнце, огромное, пышущее неведомым на Земле жаром, должно пылать, словно вязанка дров или разогреваться подобно наковальне под ударами молота?

Нет, вся природа не обязана подчиняться законам, которые человек обосновал для отдельных, частных ее явлений. В разных условиях, в разных масштабах физические закономерности неодинаковы. Попробуйте натянуть человеческие туфли на медвежьи лапы или обуть в сапоги муху. Не выйдет. И ученые терпели неудачи, пока применяли обыденные мерки к атому и к Солнцу.

2. СВЕТ И МИР

2.1 В ТЫЛУ НАУКИ

Говорят, жила где-то мудрая сороконожка, которая умела кое-как считать. Однажды она отправилась в путешествие, но на пути какой-то жук-злоумышленник льстиво спросил ее:

-- Скажи, о умнейшая из сороконожек, какими по счету из своих лапок ты касаешься сейчас земли?

Сороконожка принялась считать, запуталась, снова начала... Словом, она безнадежно остановилась, перестала двигаться. А это и нужно было зачем-то злому жуку.

Вот так же остановилась бы наука, если бы при каждом трудном вопросе, при каждом внезапно возникшем недоумении она сосредоточивала бы все силы только на его разрешении. Порой на такую задержку толкают науку всякого рода философствующие «злоумышленники».

Иногда науке надо отложить до времени какую-нибудь из вставших задач, обойти ее и любой ценой двигаться вперед. Как наступающая армия оставляет позади окруженные вражеские группировки, так и фронт науки порой заходит далеко за белые пятна незнания.

Секрет солнечной силы долгое время был подобным белым пятном в тылу науки. Понять его удалось лишь после длительных исканий в совершенно других областях естествознания -- в физике быстрых движений и учении о микроскопически малых частицах вещества.

Мы не будем следовать извилистыми путями развития этих разделов физики после пресловутого «кризиса». Но о некоторых удивительных парадоксах, о раскрытии отдельных сокровенных секретов природы нам придется немного поговорить. Мы обратим внимание на те факты,

которые заставили ученых по-другому взглянуть на окружающий мир, понять, что материя неизмеримо богаче, чем считалось прежде. Изучив ее с новых позиций, ученые в конце концов разыскали физические явления, сопровождающиеся колоссальным выделением энергии и вполне объясняющие природу неистощимых потоков солнечного света и тепла.

2.2 КОПЬЯ И ВСПЫШКИ

Открывается соревнование по метанию копья.

Условия соревнования несколько необычны: выигрывает тот, чье копье будет лететь быстрее всех других.

Участники выстроились в ряд. Судья командует:

-- Внимание... приготовились... бросок!

Помощников судьи не интересует дальность или высота полета копий. Важно одно -- скорость... Щелкают секундомеры, сравниваются результаты, и вот уже выявлен победитель.

' Как водится, следуют поздравления, рукопожатия, вручение приза. И тут же к победителю подбегает расторопный газетный репортеру который задает стандартный вопрос:

-- Как вы этого добились?

-- Очень просто, -- улыбается победитель. -- Моя рука двигалась быстрее, чем у других.

Действительно, чтобы разогнать тело, надо заставить быстро двигаться «источник» его движения. У спортсмена копье ускоряется стремительным броском руки. Швыряя камень из пращи, мы сильно раскручиваем ее чашку. Искусственный спутник Земли доводится до огромной скорости быстро летящей ракетой-носителем.

Ну, а если нам вздумалось кидать не камни и копья, а... световые вспышки?

Представим себе немыслимое «состязание»: какие-то чудаки выстроились в ряд и, размахнувшись электрическими фонариками, одновременно включают их на мгновение. Вдаль летят световые сигналы. Достигнет ли какой-нибудь из сигналов цели раньше других?

Нет, не достигнет. К такому заключению нас привели бы точнейшие измерения. «Соревнование» окончится ничейным результатом.

От каждого фонарика вспышка будет двигаться с одинаковой скоростью -- приблизительно 300 тысяч километров в секунду в пустоте. Как бы сильно вы ни размахивали фонариком, как бы ни старались пустить световой сигнал «с разбегу», он всегда одинаково быстр, пусть даже, разбежавшись, вы сами достигнете скорости, близкой к скорости света.

2.3 НА ЧТО ПОХОЖ СВЕТ

Когда вам нужно срочно позвать приятеля, вы не станете кричать «с разбегу». Зов дойдет столь же быстро, если вы крикнете и стоя на месте. Со световыми сигналами происходит то же самое.

Вместе с тем мы знаем, что звук -- упругие колебания воздуха. Так, может быть, свет также представляет собой упругие колебания, но уже не воздуха, а какой-то другой среды -- неосязаемой и всепроникающей? Это простое предположение в свое время было широко принято в физике. Оно подтверждалось многими экспериментами, говорящими о том, что свет -- типичное волновое движение. Гипотетическую среду распространения световых колебаний назвали эфиром. Однако идею эфира пришлось оставить. Свет оказался не похожим на звук.

Манипулируя звуковыми сигналами, нетрудно обнаружить собственное движение в неподвижной среде -- воздухе или воде. А световая сигнализация не допускает такой возможности.

Разберемся в этом.

На станции -- длинный железнодорожный состав. Прежде чем тронуться в путь, машинист на паровозе дает гудок. Спустя примерно секунду звук гудка доходит до последнего вагона. Если бы кондуктор на последнем вагоне, в свою очередь, дал звуковой сигнал, тот дошел бы до паровоза через такой же промежуток времени. Но вот поезд двинулся, развил скорость, мчится на всех парах. И снова загудел паровоз. Теперь звук гудка скорее, чем на остановке, доходит до последнего вагона. Ведь пока звуковые волны бежали назад, последний вагон мчался им навстречу. Наоборот, сигнал с последнего вагона дойдет до паровоза не так скоро. В этом случае паровоз оставляет позади воздух, переносящий звук. Звуку приходится догонять паровоз.

Можно даже перегнать звук. Летчик самолета, летящего со сверхзвуковой скоростью, не слышит из окон шума собственных двигателей. Шум вместе со своим носителем -- колеблющимся воздухом--все время остается где-то позади.

А от света не убежишь ни на шаг.

Получается так. Летит какой-то фантастически быстрый самолет. Скорость его огромна -- 200 тысяч километров в секунду. Летчик посылает световые сигналы от хвоста к головной части самолета и обратно. Измерив скорость сигналов в обоих случаях, он получает одинаковый результат -- 300 тысяч километров в секунду.

Навстречу мчится другой столь же стремительный самолет. Там итог опыта со световыми сигналами -- тот же самый. Наконец подобный эксперимент ставят в физической лаборатории на поверхности Земли. И снова прежний результат.

Как видим, движение источника и приемника света по скорости световых сигналов установить невозможно. Эфир, в котором они, казалось бы, должны распространяться, ничем себя не проявляет.

Ведь если бы эфир существовал, он должен был бы быть неподвижен относительно и Земли и обоих летящих навстречу самолетов, а это, разумеется, нелепость.

Отсюда следует безапелляционный приговор: никакое го эфира -- всепроникающего носителя световых колебаний -- не существует, а распространение света не похоже на движение звуковых волн. Свет распространяется совсем особенным способом, причем скорость света в пустоте всегда одинакова, как бы ни двигался световой источник.

2.4 ИДЕИ АЛЬБЕРТА ЭЙНШТЕЙНА

Крах эфира послужил одной из главных причин «кризиса» физики. Перед растерявшимися учеными встала труднейшая задача: разумно, объяснить непостижимо странный способ распространения света. Начались попытки ценой самых неправдоподобных предположений спасти «эфир». Думали, что воскресить его -- значит восстановить потерянную логику, сохранить понятную физическую картину мира. Но ничего из этих попыток не выходило. Становилось ясно, что эфир похоронен навсегда.

И вот тогда сказал свое первое слово Альберт Эйнштейн-- будущий великий физик, а в ту пору двадцатишестилетний сотрудник Швейцарского патентного бюро в Берне.

В 1905 году в научном журнале «Аннален дер физик» появилась его статья под скромным заголовком «К электродинамике движущихся сред». В ней было положено начало так называемой специальной теории относительности. Эйнштейн, не колеблясь, оставил обветшалую идею эфира. Странности движения света он принял как экспериментальные факты и положил их в основу новой физики, обобщающей и исправляющей прежнюю.

Сокровенный смысл эйнштейновских взглядов заключался в тщательном анализе процессов измерения механических величин -- длин и интервалов времени. В движущихся предметах такие измерения в принципе не могут обходиться без сигнализации. Ведь узнать длину предмета, летящего мимо наблюдателя, -- значит дать сигналы с разных его концов, либо воспользоваться часами, для сверки которых опять-таки нужны сигналы. В пустоте придется применить лишь световые сигналы. А поэтому раскрыть логику механических измерений нельзя, не учтя странности распространения света. Гений Эйнштейна поставил и блестяще решил эту задачу, выявив, таким образом, удивительные особенности в самих измеряемых объектах.

Исходные положения его теории гласили:

Во-первых, скорость света в пустоте для любых тел, движущихся равномерно и прямолинейно, всегда одинакова и равна все тем же 300 тысячам километров в секунду.

Во-вторых, световая сигнализация внутри тела, движущегося равномерно и прямолинейно, не дает возможности обнаружить это движение.

Таким образом, теряется смысл самого понятия абсолютного, безотносительного к чему-либо движения. Любое движение физически реально лишь в том случае, если оно происходит относительно чего-то. И вместе с тем любое движение, если оно происходит равномерно и прямолинейно, физически вполне тождественно с покоем.

Путь к выводам теории Эйнштейна мы опустим, отсылая интересующихся к книгам и статьям, посвященным этой теме^[2]. Зато сами выводы мы постараемся пояснить образами.

2.5 ХОР СВЕТИЛ

Есть у Лермонтова чудесные строки:

На воздушном океане, без руля и без ветрил,

Тихо плавают в тумане хоры стройные светил...

Хоры светил! Звезды, поющие хором...

Рискуя вызвать недовольство любителей поэзии и вкладывая в слово «хор» его общепринятый смысл, попробуем выяснить, может ли быть такое...

Вопреки правдоподобию, мы допустим, что звезды и в самом деле умеют петь, что они сговорились совместно исполнить какую-то кантату или ораторию. Получится что-нибудь из их затеи? Нет, не получится, потому что -звезды не неподвижны друг относительно друга. Они с огромными скоростями мчатся в разных направлениях, И это делает звездную капеллу невозможной. Оказывается, звезды не сумеют даже начать песню вместе.

Дело здесь вот в чем. Непременное правило любого хора -- одновременность ведения мелодий разными голосами. А в телах, движущихся друг относительно друга, по Эйнштейну, лишено смысла само понятие одновременности. Никакой космический дирижер не в состоянии указать звездам момент вступления в песню, не в силах держать единый ритм, ибо ни того, ни другого попросту не существует. Абсолютная, безотносительная к движению тел одновременность отсутствует в природе.

События, одновременные для одного наблюдателя, для другого, движущегося иначе, окажутся неодновременными. Пусть с Земли мы «слышим», что Сириус начал петь раньше Веги. Может случиться, что, мчась в Космосе на сверхбыстрой ракете, мы услышим, наоборот, Вегу раньше Сириуса. Одним словом, хора не получится. Возникнет лишь несусветная какофония, причем звучащая по разному для наблюдателей, которые неодинаково движутся.

Абсолютной одновременности нет и быть не может -- таков первый вывод теории относительности. Какое событие произошло раньше или позже, можно определить лишь по отношению к определенному наблюдателю^[3]. Одновременность становится относительной. И этот вывод повлек за собой другой -- не менее парадоксальный.

2.6 РЕЗИНОВЫЕ МИНУТЫ

Вслед за относительностью одновременности Эйнштейн ввел в науку, как следствие, отказ от абсолютного, всюду и всегда одинакового времени. Его место заняло относительное время. По Эйнштейну, в телах, движущихся по-разному, время течет неодинаково. Чем быстрее проносится мимо нас предмет, тем медленнее (с нашей точки зрения) идут часы, помещенные на этом предмете. Минуты на них растягиваются, будто резиновые.

Надо, разумеется, помнить, что этот эффект в самом движущемся предмете неуловим. Узнать о нем можно лишь «со стороны». Неодинаково движущиеся наблюдатели как бы живут каждый по своим собственным часам, а сверить их, поставить по каким-то «общим» часам невозможно. Таких «общих» часов попросту не существует. Правда, сколько-либо заметное изменение масштаба времени появляется лишь при очень быстрых относительных движениях. Но доказан этот эффект в наши дни неопровержимо -- на многочисленных опытах.

Можно не сомневаться, что, на радость авторам фантастических романов, космонавты будущего, покоряя на звездолетах пространство и время, станут проводить в своих путешествиях месяцы, в то время как на Земле протекут годы и десятилетия.

Нелегко было примириться и с другим выводом теории относительности -- с тем, что тело, несущееся со скоростью, близкой к скорости света, уменьшает в направлении движения свой размер.

Если можно было бы сфотографировать арбуз, пролетающий за каждую секунду 270 тысяч километров, он вышел бы в виде сплющенной лепешки. И это не обман зрения. Для неподвижного наблюдателя этот арбуз-метеор на самом деле приобретает форму блина. В этом вы убедились бы, ухитрившись, ощупать его в полете, оставаясь сами неподвижными.

Из исходных положений теории относительности, из того, что свет невозможно «догнать», вытекает и еще один вывод: скорость света -- самая большая из мыслимых в природе скоростей. Движение быстрее света невозможно. А отсюда следует важное для нас заключение о связи скорости движущегося тела с его массой.

Пусть в нашем распоряжении ракетный корабль со сказочно мощным двигателем, с неистощимым запасом горючего, которое непрерывно поступает откуда-то извне. Корабль мчит нас в пустом межгалактическом пространстве. Ни одна пылинка не мешает его полету. Все время включены двигатели. Вот ракета уже разогнана до колоссальной скорости. Но по мере приближения к скорости света, которая, как мы говорили, предельна по величине, разгон делается труднее и труднее. Все большие усилия требуются для увеличения скорости корабля. Корабль как бы становится тяжелее ¹ -- другими словами, растет его инерция.

Применяя слово «тяжелее» вместо «массивнее», мы используем известное равенство инерционной массы массе гравитационной. Из школьной физики вы знаете, что первая означает меру инерции тела (меру его способности сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения), а вторая характеризуется тяготением. Численное равенство обоих видов массы в классической физике было загадочным совпадением. Столь же непонятным оно. осталось и в специальной теории относительности. Только в так называемой общей теории относительности, о которой мы в этой книге говорить не будем, равенство инерционной и гравитационной массы находит объяснение.

Из школьной физики вы помните, что мерой инерции любого тела служит масса этого тела. Следовательно, с увеличением скорости тела масса его увеличивается. Формулы Эйнштейна говорят, что при достижении скорости света масса делается бесконечно большой. Дальнейшее ускорение немыслимо.

С этим выводом специальной теории относительности перекликается еще один, не менее интересный и связанный с проблемой солнечной энергии, которая нас непосредственно интересует.

2.7 ВЕЩЕСТВО И ЭНЕРГИЯ

Предположим, что наш ракетный корабль мчится почти со скоростью света. Энергия его движения колоссальна. И, как мы только что сказали, корабль обладает огромной массой. Давайте уменьшим энергию движения корабля -- затормозим его.

Согласно взглядам Эйнштейна, это немедленно повлечет за собой уменьшение массы. Еще сильнее затормозим корабль -- масса его станет еще меньше.

Вот наш корабль возвращается из далекого путешествия, спускается на космодром, останавливается. Теперь от ракеты отнята вся энергия ее движения. И вместе с тем корабль лишился последнего излишка приобретенной в движении массы.

Итак, измеренная неподвижным наблюдателем масса движущегося относительно него тела, по Эйнштейну, неразрывно связана с энергией движения тела. Сегодня эта интересная особенность стала твердо доказанным экспериментальным фактом. С учетом ее строятся, например, мощные физические приборы, ускорители, в которых мельчайшие электрически заряженные частицы разгоняются до огромных скоростей.

Ну, а если тело пребывает в покое? Энергии движения нет, но ведь масса-то осталась! Не связана ли его масса покоя с какой-то еще не выделившейся, внутренней энергией?

Теория относительности отвечает на этот вопрос положительно. Взаимосвязь массы и энергии присуща любым телам -- и движущимся и неподвижным. Недаром неподвижность так же относительна, как и движение.

Всякое изменение энергии тела сопровождается изменением его массы. Например, сжатая пружина заключает в себе больше энергии, чем отпущенная. Поэтому она массивнее. Стало быть, заведенные часы... тяжелее незаведенных! Тикают они -- и постепенно становятся легче.

Если это утверждение вы проверите на собственном

будильнике, вас постигнет разочарование. Никакими, даже самыми точными, весами подобное уменьшение массы обнаружить не удастся.

Вообще во всех явлениях обыденной жизни изменения массы, связанные с изменениями энергии тела, остаются совершенно незаметными. Классический закон химии «вес веществ, вступающих в реакцию, равен весу веществ, получающихся после реакции» остается в силе, пока речь идет о химических процессах, пусть даже самых бурных.

Чем это объяснить? Может быть, вывод Эйнштейна -- ошибка?

Нет, вывод верен. А незаметность изменений массы вызвана тем, что содержание в веществе скрытой энергии поистине колоссально. Даже самые обильные выделения энергии из обычных повседневных источников влекут за собой ничтожное уменьшение массы. Например, при сжигании платформы угля масса его уменьшается на 5 тысячных долей грамма.

Согласно Эйнштейну, энергия, сконцентрированная в теле, численно равна массе этого тела, дважды помноженной на скорость света. Вот эта знаменитая формула:

Е=тс2

Здесь Е -- энергия в единицах, называемых эргами, т -- масса в граммах, с -- скорость света, равная 30 миллиардам сантиметров в секунду.

Давайте попробуем подсчитать по этой формуле, сколько энергии заключено, скажем, в двухкопеечной монете. Монета весит почти два грамма, цифру дважды на скорость света, мы получим 1,8 ^. 10²¹ эргов, или 90 миллионов киловатт-часов энергии^[5] .

Более суток работы могучей Братской гидроэлектростанции заключено в двух граммах вещества!

Вот к какому выводу привел науку отказ от эфира и построение новой системы физических взглядов.

2.8 СОЛНЦЕ НЕ ЧУДО

Применимы ли изложенные выводы Эйнштейна к Солнцу? Конечно. Ведь Солнце --это прежде всего материальное тело. А стало быть, его гигантское лучеиспускание вовсе не феноменальное явление. Физика вполне «разрешает» ему светить так, как оно светит.

В самом деле, при общем потоке лучистой энергии 4^.10³³ эргов в секунду. Солнце, как вы можете убедиться сами, ежесекундно теряет 4^.10¹² граммов, или 4 миллиона тонн вещества. Порядочно! Впрочем, не так много, как может показаться на первый взгляд. Вспомним, что вся его масса -- 2^.10²⁷ тонн. Значит, за миллион лет благодаря лучеиспусканию Солнце «худеет» всего на одну миллиардную часть своей массы!

Как видим, проблема происхождения солнечной энергии получила какой-то намек на решение. Правда, решение это слишком уж общее, в нем нет ничего раскрывающего секрет конкретных процессов, происходящих под сверкающими покровами светила. И тем не менее оно входит в число великих достижений науки. Эйнштейн дал физикам замечательную руководящую идею, указал путь поисков, а главное -- убедил в конечном успехе. Вряд ли стоит доказывать, как это важно -- поверить в грядущую победу!

Пожалуй, не стоит удивляться, что сначала идеи о внутренних солнечных процессах, при которых вещество преобразуется в свет, были неясными и расплывчатыми Астрофизики вели свои поиски на ощупь, неуверенно. Порой высказывались слишком скороспелые гипотезы. Например, было сделано предположение об общей аннигиляции вещества, то есть о том, что где-то в недрах светила атомы целиком превращаются в электромагнитное излучение. Обосновать эту гипотезу не удалось, ибо ни на какие факты ока не опиралась. Долгое время никто не мог сказать, какие именно атомы принимают участие в солнечных реакциях, в чем заключаются сами реакции.

Но первоначальные неудачи отнюдь не обескураживали исследователей. О «кризисе» не могло быть и речи, хоть и теперь иной раз слышались унылые голоса защитников всякого рода «непознаваемости». Подлинным ученым было ясно, что эти затруднения временные, что впереди бесспорный успех.

Секрета солнечных реакций нельзя было понять без глубокого проникновения в недра вещества, в мир мельчайших материальных частичек.

А в этой области науки тоже совершились знаменательные перемены. И именно достижениям физики микромира суждено было приподнять завесу над старой солнечной тайной.

Прежде чем говорить об этом, нам придется снова углубиться в физику -- на этот раз в учение об атомах и атомных ядрах.

3. В НЕДРАХ НЕДР

3.1 ВЕЗДЕСУЩИЕ АТОМЫ

Каким только нападкам не подвергались в период «кризиса» науки атомы! «Нет их вовсе!» -- с пеной у рта кричали идеалисты. Пресловутый горе-философ Мах назвал их даже «почтенным шабашем ведьм».

А что произошло потом?

Потом атомизм не только победил, но и превратился в широкую и разветвленную область знания. В наши дни разные стороны поведения атомов изучают химики и металловеды, кристаллографы и электротехники, астрономы и биологи. Даже современная служба времени освоила эти мельчайшие невидимые частицы: построены небывало точные атомные часы. Даже проблемы наследственности живых организмов познаются теперь с учетом свойств атомов.

Из первоначальных во многом примитивных представлений атомизма в наши дни развилась сложная и тонкая наука -- атомная физика. За последние десятилетия в ней совершено много выдающихся открытий, которые сделали ничтожно малый и неисчерпаемо сложный атом понятным и доступным человеку.

Каков же атом?

Это материальное образование размером в среднем около десятимиллионной доли миллиметра.

Снаружи атом представляет собой набор своеобразных яйцевидных -- или, точнее, эллипсоидовидных -- электронных оболочек, образованных неуловимо быстро движущимися электронами. Электронные оболочки -- разные по величине. Они перекрывают друг друга. А если бы мы смогли заглянуть внутрь атома, то увидели бы в центре его крохотное ядро.

Заодно мы убедились бы, что главное место в атоме занимает... пустота.

Да, атом неимоверно пуст. Увеличенный в 100 миллиардов раз, он смахивал бы на мыльный пузырь величиной с трехэтажный дом. При этом ядро получило бы размер булавочной головки.

Столь нежное, на первый взгляд, «воздушное» образование имеет, однако, весьма высокую прочность. Снаряд, летящий со скоростью сотен метров в секунду, пробивает мощную броню. А если столкнуть с такой же скоростью два атома, они не причинят друг другу никакого вреда и преспокойно разлетятся в разные стороны. Лишь при гораздо больших скоростях столкнувшиеся атомы могут потерять один или несколько электронов.

В чем секрет такой прочности?

3.2 ЭЛЕКТРОННАЯ СВИТА

Мы с вами, читатель, -- существа, живущие среди больших тел и предметов. Ведь даже еле заметная пылинка содержит миллиарды миллиардов атомов. В нашем микромире мы постоянно ощущаем только один вид сил, действующих на расстоянии. Это -- силы тяготения. Правда, мы знаем, что в природе существуют и другие

дальнодействующие силы -- электрические и магнитные. Но в нашей повседневной жизни они играют куда меньшую роль.

Разумеется, каждому школьнику известен закон: разноименные электрические заряды или магнитные полюса притягиваются друг к другу, одноименные -- отталкиваются. Однако, когда на уроке физики вы сами опытом проверяли величину электрических сил, вам она показалась совсем небольшой. Листочки электроскопа должны быть очень легкими, чтобы раздвинуться, получив одноименный заряд.

Объяснить это нетрудно. Наш мир -- царство крупных масс и сравнительно маленьких зарядов. Поэтому тяготение в нашем мире преобладает над электрическими силами.

Иное дело в микромире.

Вот к примеру электрон. Он почти невесом, но несет ка себе значительный для такой крохотной частички электрический заряд отрицательного знака. Следовательно, электрическим силам он подвержен в неизмеримо большей степени, чем тяготению. Эти силы и удерживают электрон в атоме, заставляя его двигаться вокруг положительно заряженного атомного ядра.

Чем больше заряд ядра, тем многочисленнее электроны. В простейшем -- водородном -- атоме электрон только один. А в атоме урана, где заряд ядра в 92 раза больше, находится соответственно 92 электрона.

Благодаря тому, что атом ничтожно мал, электрические силы очень крепко привязывают электроны к ядрам.

Особенно прочны внутренние, наиболее близкие к ядру оболочки.

А на наружных оболочках электроны обычно ведут себя весьма «общительно». Они охотно устанавливают связи со своими соседями из других атомов, обмениваются с ними местами, порциями света.

Горит свеча, сияет электрическая лампочка, варится на плите суп, кипит сталь в мартене, на химическом комбинате клокочет смесь реактивов, проявляется фотопластинка, растет дерево, движется, мыслит человек -- все это в конечном итоге сводится к процессам в наружных электронных оболочках атомов, к движению электронов, почему-либо освобожденных этими оболочками..

Любопытно, что по заряду ядра -- следовательно, по количеству электронов, и формам электронных оболочек-- атомы насчитывают всего 102 вида (из них

11 созданы человеком искусственным путем). Но взаимодействие их сложно и многогранно. Именно кипучая жизнь электронных оболочек создала великое разнообразие тел и веществ окружающей нас природы.

А как ведет себя атомное ядро?

Совсем по-другому!

В обычных условиях оно не принимает участия в буйном хороводе своей электронной свиты.

3.3 БАЛЛАСТ В ВЕЩЕСТВЕ

На столе каравай хлеба весом в 4 килограмма. Мы знаем, что в конечном счете состоит он из электронов и ядер разных атомов, главным образом углеродных.

Как вы думаете, сколько весят электроны и атомные ядра каравая в отдельности? Ответим на этот вопрос сразу. Ядра -- примерно 3 килограмма 999 граммов, а электроны -- всего лишь 1 грамм.

Между тем энергию нашему организму дают только электроны, да и то не все, а главным образом находящиеся в наружных атомных оболочках. Лишь там, как вы уже знаете, берут свое начало химические процессы -- в частности и те, что служат источником жизни. Ядра же непосредственного участия в этой полезной работе не принимают, значит, в каравае хлеба 99³/₄ процента вещества не вносят ни эрга энергии и с этой точки зрения представляют собой бесполезный балласт.

Любопытный факт. Биологи и биофизики в наши дни делают попытки осуществить так называемое электронное питание живых тканей. В ткань взамен атомов вводится крохотная доза свободных электронов. По предварительным данным, такие опыты удаются. Можно думать, что когда-нибудь электронное питание войдет в практику животноводства -- разумеется, как некоторая добавка к обычному кормлению, ибо, кроме энергии, организму нужно и вещество. Но едва ли даже в будущем этот способ питания применит человек. Мало надежды на то, что наши внуки предпочтут--пусть даже отлично «сервированную» -- порцию свободных электронов обыкновенной яичнице!

С ненужным балластом мы сталкиваемся во всех обычных процессах -- при сжигании угля на электростанциях, нефти в топках тепловозов и кораблей. Выходит что любое органическое топливо более чем на 99,75 процента негорюче.

Теперь нам становится ясно, почему в естественных земных условиях вещество столь скупо отдает энергию, которая, как указал Эйнштейн, содержится в нем в колоссальных количествах. Причина в том, что лишь электроны атомов активны, в том, что только тысячные доли всей массы вещества могут вступать в энергетические реакции. Остальное же дремлет в тиши атомных недр.

Так обстоит дело в подавляющем большинстве случаев.

Но нет правил без исключения.

Ещё более полувека назад Эйнштейн указал на земное явление, в котором, как он надеялся, способна подтвердиться формула:

Е = mc² .

«Не исключена возможность того, -- писал ученый,-- что проверка теории может удаться для... солей радия». Соли радия! Странно светящиеся таинственным зеленоватым сиянием, незаметно обжигающие... Сколько с ними связано незабываемых страниц истории науки! Знаменитое открытие Анри Беккереля, случайно нашедшего вещество, которое излучает энергию прямо из собственных глубин, не зарядившись никаким энергетическим запасом извне; бесславные годы «кризиса науки», трудовые ночи Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри, проведённые в сарае с дырявой крышей над изучением этих непонятных препаратов; открытие радия; радиоактивность...

Словно крошечные осколочки Солнца, крупицы радия из года в год, из века в век испускают невидимые лучи.

Что же происходит в радии? Там «пробуждаются ото сна» и отдают крохи своей огромной энергии атомные ядра.

3.4 „СПЯЩЕЕ" ЯДРО

Начало 30-х годов нашего века -- пора открытий, ознаменовавших рождение физики атомного ядра. Важнейшие исследования радиоактивности вели тогда супруги Фредерик и Ирэн Жолио-Кюри. Английский физик Чедвик, ученик знаменитого Розерфорда, первого разведчика атомных недр, открыл нейтроны -- частицы, лишенные электрического заряда, а по массе примерно равные ядрам водорода (протонам).

В 1932 году советские физики Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапон поместили в одном из научных журналов коротенькую заметку, которая затем приобрела значение важной вехи в истории науки. В заметке содержалось предположение о строении атомного ядра. Какие же частицы входят в его состав? Протоны и нейтроны,-- сказали советские физики. Заряд ядра равен числу протонов, а атомный вес -- сумме чисел протонов и нейтронов.

Вскоре эта гипотеза была подробно разработана немецким физиком В. Гейзенбергом и подтверждена экспериментом.

Может показаться странным, почему протоны в ядре выдерживают соседство друг с другом: ведь они должны с огромной силой отталкиваться, ибо наделены одноименным зарядом.

Ответ прост. Частицы ядра стянуты колоссальными силами притяжения, превосходящими электростатическое отталкивание. Насколько велики эти силы, можно судить хотя бы по тому, что связанное ими ядерное вещество в десятки тысяч миллиардов раз тяжелее свинца и в миллионы раз прочнее любой брони.

Вначале природа ядерных сил была сплошной загадкой. Но постепенно теоретики нашли им вполне разумное, с точки зрения высшей физики, но очень трудное для популяризатора объяснение.

В детстве наши читатели наверняка любили меняться игрушками, монетами, марками. И едва ли опытный меняла станет спорить против такого утверждения: для интенсивного обмена приходится быть рядом с тем, с кем меняешься, -- скажем, жить с ним в одном доме или учиться в одном классе. Чем ближе меняющиеся, тем чаще обмен. Это непреложный закон нашего детства.