2001 г.
|
2001 г. |
К числу бурно развивающихся областей астрофизики относится изучение гамма-всплесков. Впервые эти загадочные события зарегистрировали в конце 60-х годов приборы искусственных спутников Земли серии «Vela», специально запущенных США для контроля за выполнением международного соглашения о прекращении ядерных испытаний в атмосфере и космосе. Вначале короткие и мощные импульсы гамма-излучения были восприняты именно как признаки ядерных взрывов, и о них не сообщалось в прессе. Лишь спустя некоторое время пришла уверенность, что длящиеся от нескольких секунд до нескольких минут гамма-всплески не имеют отношения к советским или китайским ядерным испытаниям, а представляют собой новое астрофизическое явление (Курт В.Г. Космические гамма-всплески - призраки в современной астрофизике // Природа. 1997. №4. С.74-81;
Трубников Б.А. Загадка небесных гамма-всплесков близка к разрешению // Природа. 1998. №1. С.11-18).Кратковременность и полная непредсказуемость гамма-всплесков, недоступность их наблюдения с поверхности Земли (гамма-излучение не проходит сквозь атмосферу) и ограниченные возможности первых космических гамма-телескопов крайне затрудняли исследование. Чтобы сделать первые шаги к пониманию этого явления, понадобилось 30 лет - огромный срок для современной науки. (Впрочем, столь же непредсказуемое атмосферное явление - шаровая молния - значительно дольше сопротивляется попыткам разгадать ее природу!)
За годы изучения гамма-всплесков предложены десятки гипотез их происхождения (Розенталь И.Л., Трубников Б.А. Обнаружен самый мощный космический гамма-всплеск // Природа. 1998. №11. С.64-67 - речь шла о событии GRB 971214, зарегистрированном 14 декабря 1997 г.) - от попадания заряженных космических частиц в аппаратуру спутника до падения комет на поверхность близких нейтронных звезд, от сравнительно безобидных звездотрясений до гигантских взрывов в далеких галактиках. Главная трудность в разгадке природы гамма-всплесков - рассчитать расстояние до их источников, зная которое, можно оценить величину выделившейся энергии. Почти все методы определения расстояний в астрономии базируются на изучении оптических спектров. Но оптических объектов, ответственных за гамма-всплески, долго не удавалось обнаружить: пока одни специалисты уточняли по данным нескольких спутников направление прихода гамма-излучения, пока эти данные поступали к астрономам-оптикам, пока появлялась возможность навести на нужную область неба оптический телескоп (для чего, как минимум, нужна ночь, чистое небо и свободный телескоп), от гамма-всплеска и вероятно сопровождающего его оптического свечения не оставалось и следа.
Лишь во второй половине 90-х годов были созданы необходимая космическая аппаратура и наземная патрульная служба, способные за несколько минут определить координаты гамма-всплеска, навести на нужную область неба телескоп и получить оптический спектр источника. С этого момента исследования гамма-всплесков стали быстро продвигаться. Начиная с 1997 г. удалось отождествить около 20 оптических источников, связанных с гамма-всплесками. Оказалось, что они расположены на очень больших, космологических расстояниях. Это означает, что полная энергия, высвобождаемая за несколько секунд гамма-всплесками, значительно превышает ту, которую Солнце излучит за все время своей эволюции (около 10 млрд лет). Таким образом, гамма-всплески оказались самыми мощными природными явлениями во Вселенной, не считая Большого взрыва.
Сейчас изучением оптических объектов, связанных с гамма-всплесками, занимаются крупнейшие обсерватории мира. Уже получены указания на то, что рождаются гамма-всплески в областях звездообразования далеких галактик, однако природа самих вспышек пока не ясна. Наблюдения с помощью больших телескопов только начинают проливать свет на эту загадку. 31 января 2000 г. сетью международных космических зондов («Конус», «Ulysses», NEAR) был зарегистрирован мощный гамма-всплеск, обозначенный как GRB 000131. По моментам регистрации сигнала каждым из зондов удалось довольно точно определить направление на источник всплеска. Это оказалась сравнительно маленькая область неба (1/4 видимого размера Луны) в южном созвездии Киль. Оперативное ее наблюдение астрономами из Европейской южной обсерватории (Параналь, Чили) выявило тусклый, быстро слабеющий точечный объект, который и был определен как «послесвечение» оптического «остатка» гамма-всплеска (ESO Press Release 20/00. 17 October 2000).
На следующую ночь яркость объекта уменьшилась еще больше и в спектральном диапазоне R снизилась до 24.4 звездной величины, что в 30 млн раз слабее самых тусклых звезд, видимых невооруженным глазом. Дополнительные наблюдения 8 февраля в обсерватории Ла-Силья с помощью 3.5-метрового телескопа показали, что цвет послесвечения очень красный и может быть приписан космологическому красному смещению в спектре быстро удаляющегося источника. Фотометрически красное смещение было оценено в 4.35-4.70.
Для точного измерения красного смещения, а значит, и расстояния на основании закона Хаббла потребовались спектроскопические наблюдения, которые также были проведены 8 февраля. При правильной фотометрической оценке в спектре излучения источника должен наблюдаться завал в красной области спектра, на длинах волн 650-700 нм; он характерен для очень далеких объектов и обусловлен сильным поглощением света в облаках межгалактического водорода, находящихся между источником излучения и Землей. Действительно, завал был обнаружен на длине волны 670 нм. Красное смещение объекта GRB 000131 было определено по линиям в оставшейся части спектра и составило 4.5. Это - гигантское расстояние: распространение света от источника до нас занимает более 90% возраста Вселенной!
Область неба вокруг объекта GRB 000131.
ESO Press Photo 28a/00 (17 October 2000)Красное смещение z = 4.5 делает GRB 000131 самым далеким среди известных гамма-всплесков (предыдущий рекорд, подтвержденный спектроскопически, - z = 3.42 ). Если возраст Вселенной 13 млрд лет, а время распространения света от источника около 12 млрд лет, то вспышка произошла в эпоху формирования нашей Галактики, т.е. за 6 млрд лет до рождения Солнечной системы. Яркость нормальной галактики, в которой когда-то произошел взрыв объекта, вызвавшего вспышку GRB 000131, должна минимум в 10 тыс. раз уступать яркости кратковременного послесвечения вспышки. Обнаружить такой далекий и тусклый объект астрономы пока не могут. Из наблюдений около 20 оптических послесвечений гамма-всплесков, отождествленных к настоящему моменту, становится ясно, что эти чрезвычайно редкие события как-то связаны со смертью массивных короткоживущих звезд. Но, несмотря на множество накопленных данных, детали механизма, приводящего к столь эффектному взрыву, остаются головоломкой для астрофизиков.
Безусловно, гамма-всплески - одно из важнейших открытий в естествознании XX в. Во-первых, это самый мощный природный катаклизм. Во-вторых, это уникальный «щуп» для зондирования очень далеких и древних областей Вселенной, в которые до сих пор не проникал взгляд астрономов. Подробное изучение спектров послесвечения гамма-всплесков поможет определить химический состав вещества в эпоху формирования галактик. Но самое интересное - понять, что же там взрывается с такой невероятной силой.© О.А.Новикова
Москва
Парадокс солнечных нейтрино разрешен
Наблюдаемую светимость Солнца обеспечивают ядерные реакции синтеза гелия из водорода. Они сопровождаются излучением нейтрино разных энергий (Копылов А.В. Проблема солнечных нейтрино: от прошлого к будущему // Природа. 1998. №5. С.31-40). Однако уверенно регистрируемый на Земле поток солнечных нейтрино оказывается примерно втрое меньше теоретически предсказываемого. Наиболее обоснованное предположение, позволяющее разрешить этот парадокс, состоит в том, что нейтрино могут испытывать осцилляции: излучаемые в первичной ядерной реакции электронные нейтрино на пути от Солнца частично переходят в нейтрино двух других типов – мюонные и тау-нейтрино. Последние же в ранее проводившихся наблюдательных экспериментах обнаружению не поддавались (см.: Первое наблюдение тау-нейтрино // Природа. 2001. №4. С.88).
В недавно появившейся в Интернете статье (http//:www.ArXiv:nucl-ex/0106015v2 [30 June 2001]) 178 авторов из 15 канадских и американских исследовательских центров представили экспериментальное подтверждение этой гипотезы, оно получено в нейтринной обсерватории Садбери (Канада).
Солнечные электронные нейтрино высоких энергий, образующиеся при распаде изотопа бора 8B, регистрировались в реакциях на ядрах дейтерия с участием заряженных токов. Одновременно измерялось упругое рассеяние электронов, вклад в которое вносят и нейтрино двух других типов. Поток электронных борных нейтрино (в единицах 106 см–2·с–1) оказался равен 1.75. Точность этого результата характеризуют следующие числа: статистическая ошибка ±0.07, систематическая ±0.12, возможное теоретическое смещение ±0.05. Поток нейтрино, рассчитанный по результатам упругого рассеяния электронов, составил в тех же единицах 2.39±0.34 (статистическая) ±0.15 (систематическая ошибка).
Полный же поток солнечных борных нейтрино найден равным (5.44±0.99)·106 см–2·с–1, что достаточно хорошо согласуется с результатами моделирования ядерных реакций в центральных областях Солнца. Заметим: он втрое больше потока электронных нейтрино.
Гипотеза преобразования нейтрино по мере продвижения этих частиц от Солнца, вроде бы теперь подтвержденная, подразумевает наличие у нейтрино ненулевой массы. Но она столь мала, что скорость распространения таких частиц практически неотличима от скорости света.
© А.В.Бялко,
доктор физико-математических наук
Москва
АстрономияКомета Хейла-Боппа все еще активна
Конец XX в. ознаменовался явлением сразу двух замечательных комет - Хиакутаке (cм.: Сурдин В.Г. Комета Хиакутаке // Природа. 1996. №5. С.139) в 1996-м и Хейла-Боппа (Комета Хейла-Боппа: ждем с нетерпением // Там же. С.75; Сурдин В.Г. Ярчайшая комета столетия // Там же. №9. С.64; Чилингарян И. Незабываемая комета // Там же. 1997. №8. С.52-53; Комета Хейла-Боппа рассказывает… // Там же. 1999. №11. С.80) в 1997-м. Особенно заметным оказался визит поистине классической кометы Хейла-Боппа - с яркой головой и величественным хвостом. Благодаря удачному сочетанию параметров орбиты она несколько месяцев украшала собой ночное небо Земли и успела порадовать великолепным зрелищем жителей и Северного и Южного полушарий.
С момента прохождения кометой перигелия (точки максимального сближения с Солнцем) прошло уже четыре года, и она удалилась от центра Солнечной системы на расстояние около 1.95 млрд км. Если бы комета двигалась в основной плоскости Солнечной системы, то находилась бы сейчас между орбитами Сатурна и Урана, но из-за сильно наклоненной собственной орбиты она наблюдается не вблизи эклиптики, а далеко в Южном полушарии неба, в созвездии Золотой Рыбы.
Поскольку комета со столь крупным ядром (около 50 км в диаметре) - большая редкость, наблюдения за этим объектом все еще продолжаются. Время от времени в сторону кометы направляют 2.2-метровый телескоп Европейской южной обсерватории (Чили). Результаты этих наблюдений в какой-то мере неожиданны: на таком расстоянии от Солнца ей полагается полностью замерзнуть и превратиться в ледяную глыбу. Но комета Хейла-Боппа явно не собирается на покой.
На снимках, полученных в конце февраля и начале марта 2001 г., видно, что из ядра все еще бьет изогнутая струя газа и пыли, а само ядро окружено комой - газовым облаком диаметром около 2 млн км. На таком расстоянии от Солнца оно тоже должно было бы уже рассеяться. У кометы Галлея, например, кома сохранялась довольно долго, но ее существование скорее всего было связано не с активностью ядра, а с выбросом вещества в результате столкновения с другим космическим телом. Комета же Хейла-Боппа выбрасывает вещество в кому непрерывно и без внешних причин. По-видимому, ее ядро все еще не успело как следует остыть. Не исключено, что необычная активность кометы связана с ее исключительно большими размерами.
Несомненно, этот интересный объект будут наблюдать телескопы Южного полушария еще не один год.
ПланетологияКакая погода на Титане?
Гигантский спутник Сатурна - Титан - единственный из спутников Солнечной системы со сколько-нибудь заметной атмосферой. В ней преобладает, как и в земной, молекулярный азот. Двадцать лет назад снимки, полученные с “Вояджера-1”, показывали, что эта газовая оболочка с давлением в ней около 1.5 атм как будто бы однородна. Теперь это мнение опровергают американские ученые во главе с Кейтлин А.Гриффит (C.A.Griffith).
Оказывается, атмосфера Титана пережила непростую историю, и в ней даже сегодня происходят бурные метеорологические явления. Главный вопрос: почему плотность атмосферы этого спутника столь высока? Ведь другие сходные по размерам спутники Сатурна - Ганимед и Каллисто - газовой оболочки вообще не имеют.
Специалисты объясняют этот парадокс различием в температурах, при которых формировались спутники из скопления материи во время образования системы Сатурна. Титан, как они считают, возник в наиболее удаленной от Солнца части протооблака и благодаря очень низким температурам смог сохранить, помимо воды, умеренно летучие вещества - метан и аммиак, позже превратившийся в азот. Те же спутники Сатурна, что сформировались ближе к Солнцу, оказались нагретыми в большей степени и удержать летучую оболочку не смогли.
Не исключено, что метан, содержание которого в атмосфере Титана составляет 2-8%, первоначально находился в знакомой нам форме клатрат-гидрата и лишь через 500 млн лет после завершения процесса образования этого небесного тела выделился из отдельных его частей в атмосферу.
Молекулы CH4 в атмосфере Титана очень неустойчивы: под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца они могли бы разрушиться всего за 10 млн лет. И этот процесс необратим, так как освободившийся водород быстро улетучивается в космос, а продукты фотолиза, включая этан и иные органические вещества (их там открыто около 20), выпадают на поверхность Титана. Вероятно, содержание CH4 в его атмосфере постоянно пополняется за счет криовулканизма - странного, казалось бы, явления, при котором извергаемая вулканом “лава” представляет собой обыкновенный лед. Если это так, то на Титане могут существовать целые озера и моря из этана и метана в жидком виде - ведь температура на его поверхности близка к 94 К. В пользу такой гипотезы говорят изображения, полученные с помощью Оптического телескопа им.Кека: на них заметны очень темные 100-километровые области, которые могут быть резервуарами углеводородов.
Поскольку азот хорошо растворяется в жидких углеводородах, наличие крупных поверхностных их резервуаров означало бы сильную зависимость параметров атмосферы от интенсивности процессов конденсации-испарения азота и метана. Учитывая создаваемый этими газами парниковый эффект, можно предполагать существование мощной положительной обратной связи в климатообразующих явлениях. Компьютерные модели парниковых процессов на Титане указывают: если действительно там существуют крупные резервуары летучих веществ, то вероятен скорый переход к “теплому” климату с очень плотной атмосферой, температура которой станет примерно на 30 К выше, а давление достигнет нескольких атмосфер.
И вот теперь установлено, что атмосфера Титана весьма динамична - изменения в ней происходят не только за миллионы лет, но и в течение часов и даже минут. Сейчас уже известно, что облака покрывают не более 1% поверхности спутника и живут совсем недолго, легко выпадая дождем или градом. Фактически еще приборы “Вояджера-1” обнаружили перенасыщенность верхней атмосферы Титана метаном, а в такой обстановке облака долго не сохраняются. Но и достичь поверхности спутника каплям дождя непросто. Так, в районе экватора метановая влажность атмосферы всего 25-60%, поэтому капли должны испаряться еще на лету. Подобные процессы обычно завершаются в течение часов, определяя время жизни облака.
В общем климат на Титане следует признать “мягким”. Маловата инсоляция, чтобы погодные условия менялись достаточно резко, да и преобразование тепловой энергии в механическую менее эффективно, чем на Земле. Количество осадков едва ли превышает там 0.6 см за целый земной год. Впрочем, если влага изливается одним мощным ливнем, на поверхности Титана должны остаться следы от потоков и, возможно, пересохшие долины.
Какие-то ответы на эти загадки ожидается получить после 2004 г., когда к исследуемой области Солнечной системы приблизится уже находящийся в пути космический аппарат “Кассини”: в течение четырех лет он должен 40 раз облететь вокруг Титана и собрать немало данных об этом небесном теле.
Science. 2000. V.290. ?5491. P.467, 507 (США).
Метеоритика. КосмохимияЗагадочный метеорит Тагиш-Лейк
Особое место среди метеоритов занимают углистые хондриты класса СI, подвергшиеся незначительным изменениям в ходе эволюции Солнечной системы (в обозначении класса СI первая буква означает принадлежность к углистым хондритам (carbonaceous chondrite), а вторая обычно заимствована из названия наиболее типичного представителя класса.). Однако попадают такие тела в руки ученых весьма редко. Тем интереснее представляется исследование метеорита, упавшего со взрывом 18 января 2000 г. у оз.Тагиш на северо-западе Канады (59°42’с.ш., 134°12’з.д.). Масса метеорита, получившего официальное название Тагиш-Лейк, достигала перед входом в земную атмосферу 200 т, а энергия его взрыва в тротиловом эквиваленте оценивается в 2-3 кт.
Первыми метеорит зарегистрировали инфракрасные и оптические приборы военных спутников США; в полярном сумеречном свете января яркое свечение наблюдали многие жители Аляски и крайнего северо-запада Канады; сделано 24 фотографии и пять видеофильмов, запечатлевших пылевое облако и дымовые следы падения тела. Спустя неделю местный житель Дж.Брук (J.Brook) нашел первый его обломок на льду замерзшего озера; он же отыскал затем несколько десятков фрагментов общей массой 850 г. К маю экспедиция добровольцев собрала еще 410 фрагментов, среди которых один в 2.3 кг. Были приняты все возможные меры против загрязнения их земными веществами.
О последних результатах исследования этого космического странника было сообщено на XXXII Конференции по изучению Луны и планет (Хьюстон, март 2001 г.). Анализ метеорита Тагиш-Лейк продолжается уже больше года, но его свойства все еще озадачивают ученых. Установлено, что скорость вхождения метеорита в атмосферу (под углом ”16.5° к горизонту) составляла 15.8 км/с, а поперечник тела до разрушения - от 4 до 6 м. По своим параметрам орбита Тагиш-Лейка близка к орбитам четырех известных метеоритов Пржибрам, Лост-Сити, Иннисфри и Пикскилл, движение которых наблюдалось инструментально.
Среди примерно одной тысячи метеоритов, наблюдавшихся за последние два века, лишь пять были хондритами класса СI. Два из них в нашем столетии найдены во Франции, один - в Индии и один - на территории нынешней Танзании. Их суммарная масса не так уж мала - 20 кг, однако продолжительные поиски и несовершенство тогдашних приборов не дают уверенности в адекватности результатов их анализа.
Почему же столь распространенные в космосе тела так редко обнаруживаются на Земле, ведь, согласно подсчетам, падение хондрита должно случаться в среднем не реже одного раза в 40 лет? Дело в том, что такие тела очень хрупки. В отличие от каменных метеоритов, вещество которых сходно с земными горными породами, хондриты напоминают скорее “высушенный ил”. Входя в плотную земную атмосферу, они просто рассыпаются.
Поэтому Тагиш-Лейк стал настоящим подарком для ученых. Удачными оказались время и место падения: середина зимы в районе Полярного круга и близость к замерзшему водоему, на котором хорошо заметны черные осколки. Если бы стояла теплая и влажная погода, органические вещества в составе метеорита разложились бы, вероятно, за несколько суток. А так даже те обломки, которые были обнаружены спустя месяцы, легко “пережили” небольшие колебания температуры. Полет метеорита наблюдало множество людей, и по сделанным ими фотоснимкам и видеофильмам удалось вычислить орбиту этого тела. Наконец, самое ценное - правильные действия Брука, который не стал трогать находку голыми руками, а первый же килограмм вещества осторожно собрал в полиэтиленовые пакеты и поместил в домашний холодильник. Пожалуй, это первый случай, когда со “свежим” метеоритом обращались столь бережно. Благодаря этому в лабораторных условиях удалось установить, что Тагиш-Лейк представляет собой редкий экземпляр одного из древнейших углистых хондритов, богатых летучими веществами. Условия, в которых он содержался, препятствовали их испарению. Когда же отдельным обломкам дали нагреться до комнатной температуры, от них начал исходить сильный запах сероводорода.
Состав метеорита не так легко объяснить. Один из фрагментов - это брекчия, состоящая из сцементированных угловатых обломков оливина, магнетита, фаз, обогащенных кальцием и алюминием, а также железо-никелевых сульфидов. Обнаружились в этом теле и включения микроскопических алмазов. Химики надеялись найти в метеорите целое разнообразие сложных органических соединений (как в других углистых хондритах), однако содержание органики в Тагиш-Лейке оказалось в тысячу раз ниже, чем, например, в метеорите Мёрчисон.
Химический состав метеорита Тагиш-Лейк заставляет предположить, что он близок по возрасту к метеоритам класса CI, а по текстуре больше напоминает метеориты класса CM. Не исключено, что специалистам придется выделить Тагиш-Лейк в отдельный класс, а то и вовсе пересмотреть систему классификации хондритов.
Science. 2000. V.290. ?5490. P.229, 283, 320 (США);
www.Sciencemag.org/cgi/content/full/290/5490/283.
Физика. ТехникаКакая страна станет домом для термоядерного реактора ITER?
Япония предпринимает шаги для того, чтобы строительство термоядерного реактора, разрабатываемого по международному проекту ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), осуществлялось на ее территории. История ITER (Подробно см.: Мирнов С.В. Токамаки: триумф или поражение? // Природа. 1999. №11. С.10-22; №12. С.26-37) длится уже более 10 лет. В свое время этот проект был инициирован Россией. На ее счету к тому времени, помимо самой идеи токамака (принадлежащей А.Д.Сахарову и И.Е.Тамму), был первый мировой опыт двух действующих токамаков (Т-7 и T-15) - уникальных машин с магнитными системами на основе сверхпроводящего сплава NbTi и сверхпроводящего интерметаллического соединения Nb3Sn соответственно.
В проекте ITER на этапе разработки конструкции принимали участие специалисты Западной Европы, России, США и Японии. Американцы несколько лет назад отступились от ITER, отдав предпочтение своим национальным проектам в области ядерного синтеза. Однако оставшиеся участники упорно продолжали работу, и это упорство было вознаграждено. В августе 2000 г. в Институте атомной энергии (Япония) был испытан прототип центрального соленоида для ITER в самом сложном динамическом режиме - конструкция полностью оправдала ожидания, стабильно работая в проектных режимах. Ранее, весной 2000 г., при опробовании центрального соленоида в большом объеме было достигнуто статическое магнитное поле рекордной величины 13 Т.
Успех японских испытаний магнитной системы ITER возродил интерес к управляемому термоядерному синтезу как основе энергетики будущего. Сейчас уже можно утверждать, что ITER технологически реализуем, безопасен и важен с научной и прикладной точек зрения.
В 2001 г. заканчивается этап инженерного проектирования всего реактора и параллельных испытаний прототипов отдельных его узлов. Остро стоит вопрос о месте строительства установки. Свои территории предлагают Япония, которая ранее заявляла, что готова взять 70% расходов на строительство, если выбор падет на нее, а также Канада и Франция. В марте с.г. Национальная комиссия по атомной энергии Японии сообщила о поддержке своего намерения, подчеркнув, однако, что строительство не должно нанести ущерба другим японским программам в области ядерного синтеза.
Недостаток естественных энергетических ресурсов делает Японию исключительно заинтересованной в размещении ITER. “Энергетическое будущее Японии - с ядерным синтезом”, - заявил Х.Йосикава (H.Yoshikawa), президент Национального института перспективных наук и технологий для промышленности. Однако исследователи, работающие по уже принятым национальным проектам Японии по термоядерному синтезу, неохотно соглашаются с идеей столь дорогостоящего международного проекта на своей территории, опасаясь возможного урезания их бюджетов.
Два японских института - Исследовательский институт атомной энергии и Национальный институт термоядерных исследований - занимаются проблемой магнитного удержания ядерной плазмы и нагревания ее до температур, при которых начинается ядерный синтез. Наиболее перспективный вариант - токамак со сверхпроводящей магнитной системой, которая позволяет при разумных энергозатратах получить достаточно сильные магнитные поля. Существует и другой подход для реализации термоядерной реакции - так называемый инерционный термояд, в котором на крохотные таблетки ядерного топлива воздействуют мощными импульсами лазерного излучения. Соревнование между магнитным и инерционным подходами в последнее время значительно активизировалось. И похоже, у Японии хватит средств на все проекты. По сегодняшним оценкам, бюджет ITER составляет 3.3 млрд амер. долл., что легко уложится в японские затраты на науку, составляющие в среднем 40 млрд долл. в год.
Общий вид сверхпроводящей спирали для катушки-вставки, изготовленной в России (проект ITER)
Россия, инициатор ITER, активно участвует на всех этапах его реализации. Среди российских специалистов еще сохраняется надежда (хотя и робкая), что ITER будет строиться именно в России. Так, сверхпроводящую катушку-вставку для центрального соленоида разрабатывали и изготавливали совместными усилиями три российских организации - ГНЦ ВНИИ неорганического материаловедения им.А.А.Бочвара (Москва), НИИ электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова (Санкт-Петербург), ВНИИ кабельной промышленности (Москва). Размеры катушки внушительны: высота 5 м, диаметр 2 м. Ныне она специальным авиарейсом отправлена в Японию, где будут проведены ее испытания в составе центрального соленоида ITER.
По словам одного из разработчиков сверхпроводящих магнитных систем для российских токамаков Т-7 и Т-15, директора Института сверхпроводимости и физики твердого тела РНЦ “Курчатовский институт” Н.А.Черноплекова, ITER - это, конечно, только экспериментальный реактор, хотя и очень близкий к промышленному источнику энергии. Согласно оптимистичному прогнозу, термоядерная электростанция начнет давать энергию потребителю к 2050 г., как раз успевая к исчерпанию “дешевых” запасов нефти и газа.
Nature. 2001. V.410. P.856 (Великобритания);
http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/p110/index.html
БиологияГде и когда приручали лошадь?
Лошадь относится к числу первых животных, одомашненных человеком. Однако до сих пор среди ученых нет единого мнения о том, где и когда люди приручили ее. К сожалению, по археологическим находкам костей этого животного на стоянках древнейшего человека нельзя понять, была ли лошадь съедена, или наши предки использовали ее для передвижения.
Биологи-эволюционисты К.Вила и Х.Эллегрен (C.Vila, H.Ellegren; Упсальский университет, Швеция) предложили решать проблему одомашнивания по-иному - генетически. Для этого они сравнили у современных и древних животных митохондриальную ДНК (мтДНК), которая, как известно, наследуется только по материнской линии. Авторы исследовали лошадей Пржевальского и домашних (191 особь центральноевропейских пород и потомков тех, что некогда были завезены в Исландию викингами). Генетический материал древних животных выделен из костных остатков (возрастом более 12 тыс. лет), найденных в вечной мерзлоте Аляски, а также в Южной Швеции и Эстонии (возраст этих находок 1-2 тыс. лет). Так как мутации накапливаются быстрее именно в мтДНК, по ее изменчивости можно судить об истории разведения животного в течение последних тысячелетий.
Если бы исходно лошадь одомашнивалась в каком-то единственном месте, мтДНК современных животных были бы очень сходными. Но, по данным шведских биологов, они имеют много различий. Значит, считают авторы, существовало несколько центров одомашнивания (скорее всего это были степи, ныне простирающиеся на Украине, в Казахстане и Монголии), где приручение происходило независимо.
Science. 2001. V.291. №5503. P.412, 474 (США).
Охрана природыТихоокеанские кожистые черепахи - у последней черты
Зоологи в последние десятилетия так часто бьют тревогу по поводу угрозы исчезновения тех или иных видов, что к их призывам, к сожалению, перестают прислушиваться. И все-таки в некоторых случаях драматизм ситуации пугающе ощутим. Особенно если речь идет об очень заметных и хорошо известных животных. Таких, например, как кожистая черепаха Dermohelys coriacea. Самые крупные из современных черепах, они могут достигать более чем двухметровой длины. Известны особи с массой тела до 450 кг.
Кожистая черепаха свободно бороздит Мировой океан (подплывала и к дальневосточным берегам России) и повсеместно становится все более редкой. В последние годы осуществляется немало национальных и международных проектов по сохранению и восстановлению численности этих уникальных рептилий, о чем регулярно появляются публикации-отчеты. Однако недавнее обзорное сообщение группы американских исследователей из Дрекселского университета и Центра сохранения биоресурсов моря (Drexel University, Center for Marine Conservation) словно ушат холодной воды выливает на тех, кто с оптимизмом воспринимает достигнутые результаты.
Американские специалисты подвели итог своих многолетних наблюдений за мечеными кожистыми черепахами из популяции, гнездящейся в Коста-Рике (четвертая по размерам популяция в мире), а также проанализировали общемировую ситуацию с этим видом. Просчитав на основании собственных данных прогнозную математическую модель, позволяющую оценивать перспективы существования вида, они пришли к крайне неутешительному итогу. В костариканской популяции число возвращающихся для откладки яиц самок слишком низко: из черепах, помеченных в 1993-1994 гг., в следующие пять лет вернулись только 12%, из помеченных в 1994-1995 гг. - 19%. Если в конце 80-х годов здесь откладывали яйца почти 1400 самок, то в 1997-1998 гг. - только 117. Причем нет никаких оснований надеяться, что черепахи приплывут позднее, - средний период возврата к местам гнездования всего около четырех лет. Не могли черепахи поменять и место гнездовий: они слишком хорошо заметны, и ведущиеся в последние годы наблюдения с использованием современных средств (включая космические спутники) их обязательно выявили бы. Нет сомнения- черепахи гибнут. И даже работы по их искусственной инкубации не могут изменить ситуацию. Согласно модели, через пять лет будет достигнут критический минимум численности исследуемой популяции.
Не лучше положение и в других регионах. Если в 1982 г. на Земле жило примерно 115 тыс. взрослых кожистых черепах, то к 96-му их число сократилось до 34.5 тыс. К 94-му этих животных не стало в Шри-Ланке (в Индии они исчезли еще в 30-е годы); в Малайзии в 1994 г. зарегистрировано только две особи; мексиканская колония сократилась с 70 тыс. в начале 80-х до менее 250 в 1998-1999 гг. Американские специалисты полагают, что в настоящее время во всем Тихом океане сохраняется не более 3 тыс. этих морских гигантов. При этом ежегодная их смертность превышает 20%, в то время как популяция в состоянии вынести гибель лишь 1% взрослых особей в год. По мнению ученых, тихоокеанские кожистые черепахи находятся на пороге полного исчезновения.
И все-таки судьба черепах не безнадежна. Ведь причина их исчезновения достаточно хорошо известна: гибель в рыболовецких снастях. Значит, более осторожное рыболовство с незамедлительным введением в практику технических приспособлений, исключающих уничтожение животных, а также еще более активная работа по искусственной инкубации яиц могут изменить ситуацию к лучшему.
Nature. 2000. V.405. №6786. P.529-530 (Великобритания).
ГеологияПланы бурения в океане на ближайшие годы
Несомненно, океанское глубоководное бурение - грандиозное событие в мировой науке. Первые скважины в рамках Международного проекта глубоководного бурения (Deep Sea Drilling Project) были пройдены в 1968 г. с борта американского научно-исследовательского судна “Гломар Челленджер”. Оно проработало до 1983 г., совершив 96 рейсов и пробурив свыше 500 скважин в трех крупнейших океанах Земли. Были получены уникальные данные о строении, составе, возрасте осадков и твердых пород океанского дна.
В 1985 г. в строй вступило более совершенное судно “ДЖОИДЕС Резолюшн”, которое проводит рейсы по Программе океанского бурения (Ocean Drilling Program) (см.: Басов И.А. “ДЖОИДЕС Резолюшн”: рейсы продолжаются // Природа. 2001. №6. С.18; Он же. Роль Южного океана в эволюции климата Земли (177-й рейс) // Там же. №8. С.26-27.; Он же. Эволюция ледового щита Антарктиды (178-й рейс) // Там же. №9. С.69-70). Уже состоялось более 90 рейсов этого нового судна, а за весь истекший период глубоководного бурения пройдено свыше 1200 скважин.
В экспедициях 2001-2002 гг. предстоит изучать:изменения климата на Земле;причины и следствия колебаний уровня океана;осадки, флюиды и бактериальные процессы;биоту земных глубин;потоки тепла и вещества в земные глубины и из глубин;деформации в литосфере и их связь с землетрясениями (Eos. 2001. V.82. №18).
Эти экспедиции будут проводиться в центральной и западной частях Тихого океана (частично они уже осуществлены).
Интересная задача ставится перед участниками рейса в район Императорского подводного хребта, расположенного севернее Гавайского. Принято считать, что Гавайско-Императорская горная цепь сформировалась на движущейся в северном направлении Тихоокеанской литосферной плите благодаря “прошивающему” ее потоку разогретых масс, которые поступают с огромных земных глубин. Тем самым утверждается, что Гавайская горячая точка существует в одном и том же месте в течение весьма длительного времени - 65-70 млн лет. Но можно представить и обратную картину: движется сама горячая точка, притом в направлении с севера на юг. В таком случае действующие на о.Гавайи вулканы находятся на окончании крупнейшего разлома литосферы, продвинувшегося сюда с севера. Эту гипотезу задумано проверить в 197-м рейсе. Планируется войти в кристаллические породы на глубину 150-250 м, определить их абсолютный возраст и широты их первичного образования, используя палеомагнитный метод.
Экстремальные изменения климата в меловое и палеогеновое время будут изучаться на поднятии Шатского (рейс 198). Осенью 2002 г. должен состояться 204-й рейс судна, в задачи которого входит изучение газогидратов на поднятии Гидратов.
Места глубоководного бурения (точки), запланированного на 2001-2002 гг.
Чиcлами обозначены номера рейсов.Океанскому бурению и впредь будет уделяться большое внимание, несмотря на значительные затраты, необходимые для его проведения. В 2003 г. планируется начало работ на новом мощном буровом судне, которое построено в Японии.
Результаты глубоководного бурения служат не только развитию фундаментальной науки, но и решению проблем прикладного характера. Настало время, когда человечество без разностороннего и обстоятельного изучения океанских глубин обходиться не может: слишком сильно зависит его благополучие от океана.
© Академик Ю.М.Пущаровский
КАЛЕЙДОСКОП
Ханфордский реактор окончательно остановлен
В 1980 г. в Ханфорде (штат Вашингтон) вступил в строй крупный исследовательский ядерный реактор-размножитель. Спустя 13 лет специальная комиссия приняла решение о нецелесообразности его дальнейшего использования ввиду дороговизны эксплуатации. Тогда Министерство энергетики США, кому принадлежит эта установка, попыталось переориентировать ее на изготовление радиоактивных изотопов, применяемых при лечении раковых заболеваний, а также на производство плутония 238Pu, необходимого для энергопитания космических зондов.
Однако в ноябре 2000 г. власти приняли решение окончательно закрыть реактор: чтобы заново запустить его на полную мощность, потребовалось бы 314 млн долл., а эксплуатация должна обходиться в 80 млн долл. в год (Science. 2000. V.290. №5497. P.1667. США). Такие средства у министерства на подобные цели отсутствуют. Однако взамен планируется теперь построить значительно менее дорогой источник нейтронов, с помощью которого предполагается вырабатывать тритий - короткоживущий изотоп водорода, применяемый как для мирных целей, так и для производства ядерного оружия. Место размещения реактора еще не выбрано. Проектом предусматривается сооружение устройств, позволяющих превращать высокорадиоактивные отходы в менее опасные побочные продукты.
Руководство Национального агентства США по аэронавтике и космическим исследованиям (НАСА) обеспокоено тем, будут ли удовлетворяться его потребности в 238Pu. Оппоненты указывают, что НАСА в скором времени сможет перейти на использование батарей нового типа, для которых достаточно 2-3 кг плутония, а такое небольшое количество можно закупить в России по цене “всего” 10 млн долл. за 1 кг.
Решение о закрытии реактора приветствовали природозащитные организации северо-запада США (cм. также: Брукхейвенский экспериментальный реактор остановлен // Природа. 2000. №11. С.87).
Реконструкция научной базы США на Южном полюсе
Антарктическим летом 2000 г. началась реконструкция станции “Амундсен-Скотт”, находящейся на Южном полюсе. После 10 лет проектных работ строители приступили к первому этапу - надстраиванию центрального купольного здания (Geotimes. 2000. V.45. №12. P.9. США).
Научная база, завершение реконструкции которой намечено на 2005 г., сможет, по словам П.Уэста (P.West), сотрудника Национального научного фонда США, обеспечить работу и проживание 200 полярникам. Старое здание еще на стадии проекта рассчитывалось на прием 33 полярников-мужчин, но за 30 лет эксплуатации в нем работали и жили специалисты обоих полов. Надстройка купольного здания, которое заносится снежными метелями, а еще и оседает, по мнению Уэста, значительно увеличит вместимость базы.
В бюджете работ (152.9 млн амер. долл.) предусмотрено также создание новой энергетической установки мощностью 1 МВт, что позволит значительно расширить парк компьютеров, телескопов и другого научного оборудования. Антенна с тарелкой диаметром 9 м обеспечит круглогодичную связь базы с коммерческим спутником MARISAT-F2 и спутником Национального научного фонда GOES-3.
Новый робот для морских нефтяников
Французские специалисты по морской нефтедобыче получают в эксплуатацию новый подводный робот “Spider”, управляемый акустическими сигналами и способный работать на глубине до 1500 м (Sciences et Avenir. 2000. №646. P.22. Франция). До сих пор морские нефтяники используют относительно несложные роботы с кабельным управлением, предназначенные для слежения за подводными частями буровых установок во время их работы. Большой уровень шумов при бурении - главное препятствие на пути реализации бескабельного телеуправления.
Компания “Cybernetix” разработала для нового робота систему частотных фильтров, которая делает гидроакустическую передачу команд достаточно эффективной. Важно, что “Spider” при его эксплуатации не требует привлечения судна обеспечения, работа которого отнимает три четверти стоимости одного спуска и подъема робота.
По заключению Ж.-Л.Мишеля (J.-L.Michel), руководителя отдела подводных систем института ИФРЕМЕР (IFREMER - l’Institut FranVais de Recherche pour l’Exploitation des Mers), “Spider” будет хорошим помощником нефтедобытчикам, но в научных исследованиях он вряд ли поможет, поскольку качество изображения на снимках, получаемых этим автономным глубоководным роботом, не имеет достаточного разрешения.
Красный список Мирового наследия расширяется
В декабре 2000 г. на заседании комиссии ЮНЕСКО по делам Мирового наследия, состоявшемся в г.Кэрнсе (Австралия), было решено внести в Красный список 30 объектов, оказавшихся под серьезной угрозой разрушения (Sciences et Avenir. 2001. №648. P.23. Франция). Среди них поврежденные при строительстве автомагистрали крепости и сады Шалимар (Пакистан), королевские дворцы в г.Абомее (Бенин), памятники Камбоджи и Мьянмы.
На сегодняшний день Красный список включает 690 объектов, 529 из которых отнесены к памятникам культуры, 138 - к природным достопримечательностям, а 23 сочетают культурные и природные ценности.
В свою очередь Международный совет по памятникам и достопримечательным местам опубликовал первый доклад по наследию, оказавшемуся под угрозой гибели: в нем содержится перечень памятных мест, обезображенных в результате военных конфликтов или природных катастроф, а также просто заброшенных (как, например, некоторые сельские поместья Франции).
Укрощение озера-убийцы
В 1986 г. со дна оз.Ниос (Республика Камерун) внезапно поднялось удушающее облако CO2 и покатилось по склонам холмов, убивая на своем пути все живое. Тогда в окрестных деревнях за несколько минут погибло более 1800 человек и тысячи голов рогатого скота (подробную информацию об аналогичных катастрофических событиях см.: Озера Монун и Ниос снова угрожают // Природа. 1995. №5. С.104-105; Угроза от озер-убийц нарастает // Там же. 1999. №11. С.84-85).
Впоследствии ученые установили, что под дном озера (глубина около 200 м) расположены выходы вулканических газов. Тогда к моменту извержения в воде скопилось примерно 300 млн м3 CO2, из которых около 80 млн м3 в результате нарушения водной стратификации со взрывом вырвалось наружу (процесс подобен происходящему при снятии пробки с бутылки шампанского). С тех пор газ постепенно снова продолжал накапливаться. Специалисты одновременно вели исследования этого явления и разрабатывали методы, позволяющие избежать катастрофического повторения.
В феврале 2001 г. группа ученых из Савойского университета в Шамбери (Франция) во главе с геохимиком М.Хальбваксом (M.Halbwachs) вывела на середину озера трехметровый плот, с которого в глубину был опущен 200-метровый полиэтиленовый шланг. По нему на поверхность с придонного слоя начала поступать вода, насыщенная CO2, причем никакой энергии для ее подъема не требовалось. Каждый литр из образовавшейся колонны такой воды высотой примерно 40 м выносил на поверхность около 10 л выделяющегося в воздух углекислого газа. Таким образом, добавив еще четыре или пять аналогичных шлангов, ученые надеются к 2002 г. “дегазировать” оз.Ниос до безопасного уровня (Science. 2001. V.291. №5506. P.965. США).
Французская команда вернулась на родину, возложив наблюдение за процессом на один из искусственных спутников Земли. В случае необходимости местные власти могут сами выключить установку. Между тем, по мнению английского геохимика С.Фрита (S.Freeth), риск нового извержения в результате возможного нарушения стратификации водных масс сохраняется.
Палеонтологическая сенсация повисла в воздухе
Более двух лет назад индийско-немецкая группа геологов и палеонтологов оповестила мир о своем открытии: в горах Виндхья, на севере п-ова Индостан, обнаружены окаменелые остатки лентообразных водорослей, возраст которых, по их мнению, около 1.1 млрд лет. До сих пор специалисты с уверенностью утверждали, что появление подобных многоклеточных организмов на Земле можно отнести лишь к периоду, отстоящему от нас на 700 млн лет. Кроме того, если бы открытие подтвердилось, горы центральной части Индостана следовало бы признать намного моложе, чем считалось до сих пор.
Выводы участников индийско-немецкой экспедиции были немедленно оспорены (Journal of the Geological Society of India. 2000. V.55. P.675; Science. 2000. V.289. ?5483. P.1273. США). Так, палеонтолог Р.Дж.Азми (R.J.Azmi; Институт гималайской геологии им.Вадиа) утверждает, что непосредственно поверх слоя, содержавшего эти водоросли, залегают остатки мелких ракушечных организмов, которым насчитывается “всего” 540 млн лет, и с такой датировкой согласно большинство экспертов. Следовательно, водоросли никак не могут быть столь древними, как полагают члены экспедиции.
Геологическое общество Индии создало специальную экспертную комиссию, которая сочла утверждения Азми неубедительными и потребовало более тщательного и объективного изучения ископаемых ракушечных организмов, якобы “опровергающих” древность водорослей. Известный индийский микропалеонтолог Ш.Б.Бхатия (Sh.В.Bhatia; Пенджабский университет), возглавлявший экспертную комиссию, отмечает, что Азми отказывался отвечать на многие задаваемые ему вопросы и каждый раз представлял новые данные, не всегда совпадавшие с предыдущими. Однако сам Азми считает, что к рассмотрению проблемы привлечены люди, некомпетентные в этой узкой области знаний, и настаивает на создании не национальной, а международной группы из видных специалистов, которые могли бы с уверенностью и объективностью судить об аргументах обеих сторон. Таким образом, важная проблема все еще не разрешена.
Подводные археологи применяют роботы
Французские подводные археологи во главе с Л.Лонгом (L.Long) исследовали затонувшее этрусское судно, время постройки которого относят к 610-460 гг. до н.э. (Science et Vie. 2001. №1000. P.15. Франция). Корабль, лежащий в Средиземном море на 60-метровой глубине, изучали с помощью телеуправляемого аппарата. Автоматической фотокамерой провели съемку частей судна, амфор и других предметов быта. Промывка деталей судна крупногабаритным подводным вентилятором, инвентаризация и сортировка предметов также были “поручены” роботизированным устройствам. Методика определения размера предметов по их фотоснимкам (фотограмметрия) позволила провести трехмерную реконструкцию всего корпуса.
По заключению специалистов, применение робототехники в подводной археологии очень перспективно, так как аппараты могут пребывать на глубине продолжительное время и не подвержены кессонной болезни.
Ядовитые птицы
Недавно орнитологи обнаружили, что обитающие в Новой Гвинее птицы из семейства воробьиных (виды Pitohui dichrous и Ifrita kowaldi) вырабатывают стероидный алкалоид батрахотоксин (Sciences et Avenir. 2001. №647. P.24. Франция). Это один из наиболее сильных природных небелковых токсинов. Специалисты знают, что он содержится в яде короткоголовых лягушек из рода листолазов (Phyllobates), однако о существовании ядовитых птиц им известно не было.
Токсин выделяют железы, расположенные в основном на брюшной стороне тела. Чтобы избавиться от паразитов, птица ерзает по гнезду и обмазывает его ядом. Сейчас проводятся опыты, цель которых - понять механизм образования батрахотоксина. Если у лягушек его количество ничтожно (около 50 мг), то у пернатых колеблется в широких пределах. Возможно, это связано с характером потребляемой пищи.
КОРОТКОЧешский археолог Б.Вахала (B.Vachala) обнаружил недавно в пустыне, в 58 км к юго-западу от Каира, надпись на стенах погребального комплекса VI династии. Иероглифы, высеченные 4 300 лет назад, представляют собой запись слов древнейшего любовного романса. В надписи упоминается человек по имени Инти, исполнявший обязанности судьи г.Некхена в период правления императора Пепи I.
Sciences et Avenir. 2001. №647. P.21 (Франция).
Сегодня под угрозой исчезновения находятся 5 423 вида животных (около 30% видов млекопитающих и рептилий и 12% видов птиц) и 5 531 вид растений. Международный союз охраны природы отмечает, что с 1996 г. положение заметно ухудшилось (например, тогда под угрозой исчезновения находились 13 видов приматов, а сегодня уже 19). Более того, для тех зоологических таксонов, численность которых трудно установить (насекомых, ракообразных и т.д.), потери, возможно, учтены не полностью.
Sciences et Avenir. 2001. №645. P.34 (Франция).
Хорошо известно пристрастие древних египтян эпохи Птолемеев (конец IV - I в. до н.э.) к бальзамированию кошек и обезьян-бабуинов. Однако на кладбище мумифицированных животных, открытом недавно в Абидосе, что в 550 км к югу от Каира, обнаружены минисаркофаги с мумиями соколов и крыс. Скорее всего соколы олицетворяли бога Ииоруса, а крысы - сердца грешников; те и другие представляли собой подношения богу смерти Осирису.
Sciences et Avenir. 2001. №648. P.11 (Франция).
РЕЦЕНЗИЯ
А.И.Ахиезер.
РАЗВИВАЮЩАЯСЯ
ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА.
Харьков: ННЦ ХФТИ, 1998. 338 с.Глазами Ахиезера
М.И. Каганов
БостонВ предисловии к последнему труду Ахиезера сказано: «В этой книге рассказывается о фундаментальных идеях, лежащих в основе физической науки. Автор хотел бы, чтобы перед читателями после ознакомления с историей возникновения и влияния этих фундаментальных идей предстала развивающаяся картина Мира во всем ее величии». Понимая, что «физическая теория и ее математический аппарат неразрывны», автор все же ставит перед собой задачу не использовать математику, «так как использование ее очень затруднило бы чтение». Естественно, возникает вопрос: на какого читателя рассчитана эта книга? Автор отвечает: «Хотелось бы думать, что она [книга] представит интерес для физиков, как преподающих, так и занимающихся исследовательской работой, для изучающих и любящих физику и математику студентов и учеников старших классов средних школ, и для биологов, и для философов, и вообще для всех, кто интересуется современным естествознанием».
Вероятно, круг читателей несколько преувеличен. Правда, интерес (в данном случае к современному естествознанию) часто позволяет постигнуть, казалось бы, непостижимое. И все же, хотя Ахиезер выполняет обещание и математику не использует, книга не проста. С наибольшим интересом и несомненной пользой ее прочтут физики. Сегодня эта наука столь широка и разнообразна, что осталось не так много людей, знающих ее целиком. Работая, каждый в своей области, студенты старших курсов, аспиранты да и большинство ученых теряют перспективу, перестают видеть все здание науки. Никого не удивляет, что, попав на чужую конференцию или открыв статью из чужого раздела, ученый не понимает коллег. Книга Александра Ильича нужна физикам.
Подчеркивая широту современной физики и представлений о Мире, автор именует разделы книги мирами. Механический мир Ньютона сменяется электромагнитным миром Максвелла, тот - релятивистским миром Эйнштейна и квантовым миром. Несколько искусственно названы пятый и шестой разделы «Ядерный мир» и «Мир элементарных частиц» - здесь слово «мир» имеет более узкий смысл, чем в первых четырех.
Считается, что научно-популярные книги занимают место между научными трудами и беллетристикой, вбирая черты и тех и других. Книга Александра Ильича не беллетристика. И по-моему, в этом - одно из ее достоинств. Автор верит, что его интерес к процессу изменения, совершенствования и углубления физической картины Мира разделяет читатель, и не пытается искусственно добиваться увлекательности. Рассказ привлекает именно тем - самым главным, - что автор хочет поведать читателю.
Научно-популярная книга обретает особую ценность и притягательность, если ее автор - специалист в своей области. Зная многогранность профессиональной научно-исследовательской деятельности Ахиезера, понимаешь, что он пишет не просто о том, что знает, но о том, в создании чего принимал непосредственное участие. К сожалению, он «обошел молчанием» макроскопическую физику, в которой ему принадлежат выдающиеся результаты. Без квантовой теории конденсированных тел наши представления о квантовом мире не полны. Ахиезер, несомненно, это прекрасно понимал. Следовательно, «умолчание» сознательно. Не высказываясь, автор как бы утверждает, что картина мира в основном, в главном есть результат понимания характера движения отдельных структурных единиц материи. Остальные построения вторичны.
Нет никаких сомнений, что без понимания свойств атомных и субатомных частиц нельзя даже пытаться нарисовать физическую картину Мира. Но многообразие свойств Мира невозможно понять, не поняв особенностей поведения макроскопических коллективов частиц. И на «пути» от атома к макроскопическому телу (скажем, к сверхпроводнику) нас подстерегают принципиальные трудности, для преодоления которых требуется не меньше вдохновения, фантазии и математической изощренности, чем на «пути» от электрона к атому. Введение новых понятий и концепций, столь характерное для современной физики, как подчеркивает автор, необходимо для создания разумной физической теории. Это абсолютно правильное утверждение относится не только к физике частиц, но и в равной мере к физике конденсированной материи.
Во многих научно-популярных книгах авторы, обещая не применять математических формул, не то что забывают об этом - приближаясь к концу книги, оговариваясь и принося читателям извинения, как правило, не справляются со взятыми обязательствами. В книге Ахиезера формул нет. Автор - опытный лектор. Он знает, что даже выписанную на доске формулу необходимо прочесть, произнести. Иначе она не воспримется. Но у слушателя-читателя нет перед глазами доски. Надо признаться, это несколько мешает.
А у меня, как у читателя-рецензента, возникает желание видеть книгу другой. Эта издана очень скромно. По-видимому, причиной тому бедность. Игнорируя сиюминутную ситуацию, я думаю о новом издании. В нем текст должен занимать не всю страницу, есть большие поля с формулами. Там же - рисунки, схемы, портреты тех, трудами которых создана современная физическая картина Мира.
При всей конспективности изложения в книге удивительно много конкретного материала. Лет десять назад на ученом совете Отделения физики твердого тела физического факультета МГУ обсуждался вопрос о введении обзорного курса с условным названием «Современная физика». Выступавшие сетовали на то, что выпускники Отделения плохо ориентируются в современном состоянии науки. Это находится в противоречии с обозначенной в их дипломе специальностью. Но организовать чтение курса так и не удалось. Одна из причин - отсутствие подходящего учебника, роль которого отчасти могла бы сыграть рецензируемая книга.
Следует отметить некоторую «неодинаковую прочность» разделов - миров, пользуясь выражением автора. От шестого раздела «Мир элементарных частиц», признаюсь, я ждал большего. В нем объединено более 400 элементарных частиц. Цитирую: «Их количество значительно превосходит количество элементов в Периодической системе элементов Менделеева». Это сравнение, пожалуй, исчерпывает слова удивления по поводу того, что элементарных сущностей так много. А ведь читатель знает, что все элементы, вошедшие в таблицу Менделеева, построены всего из трех частиц.
Пытаясь добраться до самого глубокого уровня структуры вещества, физика (в какой-то мере неожиданно) столкнулась с необычайно населенным миром. Конечно, в этом же разделе говорится о кварках. И их немало. Но само обилие и разнообразие семейств элементарных частиц описано слишком формально и, я бы сказал, холодно. Читателю очень важно вовремя удивиться, а значит, и автору - удивить. Тоном, акцентом. Отсутствие эмоций по поводу обилия элементарных частиц я считаю недостатком.
Грустно высказывать критические замечания, зная, что автор лишен возможности дискутировать. У Александра Ильича много активно действующих и, уверен, преданных учеников. Они должны взять на себя заботу о переиздании. От рецензируемой книги будущее издание может (а возможно, должно) отличаться не только оформлением, но и добавлениями, иногда разъяснениями. Особенно в разделе, который мы обсуждаем. Ведь именно в этом мире проходит граница между знанием и незнанием. Граница эта не стоит на одном месте. Она передвигается. И новые «завоеванные» области должны быть «присоединены» к миру элементарных частиц. Иначе читатель получит устаревшее описание.
Вторая неожиданность в мире элементарных частиц - судьба кварков.
Впервые физика встретилась с принципиально новой ситуацией. Со времен Э.Резерфорда физики пытались «раздробить» исследуемый объект и воспользоваться осколками для определения его состава. На уровне нуклонов и мезонов эта схема перестала работать. Пожалуй, ни у кого сейчас нет сомнений, что барионы и мезоны состоят из кварков. Но одновременно выяснилось, что кварки нельзя наблюдать в свободном состоянии. По-моему, в книге недооценена гносеологическая глубина имеющей место ситуации. Оговорена и разъяснена достаточно подробно в пятом разделе возможность распада на то, чего нет внутри (т.е. рождение частиц, как при b-распаде). А существование внутри того, чего нельзя (похоже, принципиально) извлечь наружу, по-моему, заслуживало больше слов и, главное, эмоций.
Перечитал короткую главку «Квантовая хромодинамика» (с.273-278). При такой манере изложения, думаю, этого достаточно. Но сосредоточить внимание читателя на том, что мы встретились с качественно новой ситуацией, было бы нужно. Десятилетия углублений в структуру вещества напоминали разборку матрешек. Кварковая модель принципиально отличается от всего, с чем физики оперировали до сих пор. Разъяснив природу асимптотической свободы, «то есть обращение эффективной константы взаимодействия в нуль при k®Ґ», автор заканчивает раздел: «Таким образом, теория цветных кварков, взаимодействующих с безмассовыми цветными глюонами, основанная на локальной цветовой симметрии SU(3)c, с единой точки зрения объясняет основные свойства сильного взаимодействия» (с.278). Мне представляется, здесь было бы весьма полезно дать волю эмоциям, не стесняясь восторгаться достигнутым. Тем более что Александр Ильич умел это делать как никто другой.
В процитированном предисловии Ахиезер, очерчивая круг читателей, называет и философов. Философам книга, действительно, должна быть интересна. Не столько теми разделами, которые непосредственно посвящены философским аспектам физики, сколько внимательным разъяснением исторической необходимости смены идей в процессе познания Природы. Автор сосредотачивает внимание на главном, выделяет из огромной совокупности фактов, которые представляют историю физики, конкретные примеры, парадоксы и противоречия, послужившие причиной научных революций. Специально подчеркивается, что смена парадигм не означает уничтожение добытого знания. Научные революции «бескровны». Например, квантовая механика не отменила классическую, а очертила группу явлений, которая доступна механике Ньютона. Естественно, гносеологические проблемы квантовой механики как наиболее сложные привлекли особое внимание Ахиезера (с.198).
Из всех естественных наук физика больше всех содержит математики. Возможность и необходимость использования глубоких математических методов для решения физических задач привели «к разделению физики на две науки - физику экспериментальную, которая с помощью экспериментальных устройств исследует закономерности существующих в окружающем нас мире форм материи и создает новые формы материи, не существующие непосредственно в земных условиях, и физику теоретическую, которая математически отображает закономерности различных форм движения материи, то есть создает математические модели различных форм движения материи и с помощью них предсказывает новые явления» (с.294). Автор анализирует единство физической теории и ее математического формализма (с.283-295).
Заниматься теоретической физикой невозможно без свободного владения математическим аппаратом. Знание правил, алгоритмов - необходимое условие, но недостаточное. Нужно понимание. Редко оно приходит без разъяснений. Нужны слова.
Формулы, уравнения как бы безлики, лишены наследственных признаков. Скорее, наоборот, служат своеобразной характеристикой открывших их ученых. Услышав фамилию Шредингер, мы прежде всго вспоминаем уравнение Шредингера, а только потом (и к сожалению, отнюдь не всегда) живого человека, австрийского ученого (не еврея), покинувшего фашистскую Германию, говоря скучным языком, по политическим соображениям. Слова, если это не формальные определения вводимых понятий и правил, всегда эмоционально окрашены и несут на себе отпечаток личности автора. Поэтому несомненное достоинство книги в обилии цитат. Творцы новой физики непосредственно говорят с читателем со страниц книги.
Знакомству с Ньютоном, Максвеллом и Эйнштейном читателю помогают короткие биографические главки, содержащие самое главное о наиболее великих героях истории физики, а заключительный перечень «Квантовая хроника. События и люди» (с.297) помогает ознакомиться с основными перипетиями удивительно богатого достижениями прошлого века.
ХХ век еще ждет своего осмысления, но нет сомнений, что создание и использование атомной бомбы наложило неизгладимый отпечаток на всю его вторую половину. Поэтому немаленькая (по масштабам книги) глава «Из истории урановой проблемы» (с.248-260), включающая раздел «Ядерный мир», абсолютно уместна. В этой главе почти не слышен голос Александра Ильича. Дав слово Эйнштейну (в его письме к президенту США Ф.Рузвельту), потом отсылает его к Вернеру Гейзенбергу. Почти полностью приведена лекция Гейзенберга, прочитанная им для военных в Германии 26 февраля 1942 г. (с огромным интересом, признаюсь, читал впервые), и большой отрывок из читанных мной ранее воспоминаний, публиковавшихся в его переводной книге «Физика и философия. Часть и целое».
В заключение главы Ахиезер пишет: «Трудно даже подумать, какая катастрофа постигла бы мир, если бы Гитлер получил атомное оружие!» (с.260). А перед этим: «К решающей идее <…> пришел не только Ферми, но и Гейзенберг. И возможно, благодаря своей экономической мощи Америка смогла создать атомное оружие раньше Германии». Видно, Ахиезер не разделял высказываемое некоторыми мнение о том, что Гейзенберг сознательно саботировал создание атомного оружия фашистской Германией.
Александр Ильич участвовал в решении урановой проблемы в СССР. Долгие годы он руководил Теоретическим отделом Харьковского физико-технического института, который именовался Лабораторией №1 (напомню, что Институт атомной энергии был Лабораторией №2). Он не делится своими воспоминаниями, не упоминает никаких подробностей, ограничившись лишь одной фразой: «Первый ядерный реактор в СССР был сооружен И.В.Курчатовым в 1946 году» (с.248).
Я не знаю, в чем причина, по-моему, несколько излишней «скромности» автора. Возможно, она тривиальна. Просто Ахиезер считал, что в этой книге не место воспоминаниям. Но на меня воспоминания нахлынули. С 1949 по 1970 г. я был сотрудником того же института, работал в отделе, руководимом И.М.Лифшицем. Но деление на отделы было довольно условно. Некоторые из своих первых работ я делал по тематике, близкой Ахиезеру. И что меня особо радует - у нас есть совместные работы. Правда, совсем не по атомной проблеме.Вспоминая, задумываюсь. На долю Лаборатории №1 выпала, как я понимаю, академическая часть проблемы (непосредственно бомбой мы не занимались). Но по степени секретности, по своей подчиненности Москве, а не Украинской академии наук, которая значилась в названии института (ФТИ АН УССР), мы прекрасно понимали, что «мы в проблеме».
Пытаюсь вспомнить, задумывались ли мы о моральных аспектах, стоящих перед теми, кто создает оружие массового уничтожения. С некоторой долей удивления вынужден признать: в то время моральные аспекты нас не волновали. Хотя отношения внутри группы близких товарищей - коллег по работе - были таковы, что мы не боялись вести откровенные беседы, но разговоров о моральной ответственности создателей атомного оружия для СССР не было (боясь ошибиться, я проверил свои воспоминания и получил подтверждение).
Почти одновременно я прочел предсмертные «Размышления о событиях и людях» Ахиезера, записанные под диктовку учениками и пересланные мне его дочерью Зоей. Они ждут своей публикации. Но зная, с какой отдачей Александр Ильич относился ко всему, что он делал, и какого напряжения душевных и физических сил должно было стоить ему создание книги, думаю, уместно закончить рецензию словами из «Размышлений»: «Институт, которому я отдал шестьдесят лет жизни, фактически развалился. Душа болит, но куда деться! Слава Богу, что есть еще несколько энтузиастов, с которыми можно что-то делать, а иначе нужно было бы наложить на себя руки».
