Страница 18 из 52
Если вода в избытке, дело плохо. Испаряясь, она оставит поры открытыми. А чуть похолодает, капельки могут вернуться в свои «норы», чтобы зимой замерзнуть, расшириться и заставить бетон трещать по всем швам. Коли же воды мало — тоже плохо. Не все крупинки вяжущего перейдут в гидратную форму. Очевидно, растворителя должно брать столько же, сколько и растворяющегося вещества. Правда, тогда паста получается такой густой, что ее частицам трудно подгоняться друг к другу. А без этого материал не станет предельно плотным и однородным. Вот почему академик Ребиндер предлагает добавлять в массу поверхностно-активные вещества, играющие роль смазки для частичек. И уплотнять смесь высокочастотной вибрацией. Быстрые колебания как бы разжижают смесь, не увеличивая количество растворителя. Новая технология позволяет до минимума сократить добавки воды. А это резко повышает качество бетона — его прочность, стойкость, долговечность.
Перегонка химических веществ через раствор в цементной кашице. Транспортные реакции в ампуле с фосфидом галлия. Выделение бездислокациоиных кристаллов из паров. Фазовые равновесия в изложнице и пробирке, в недрах Земли и пучинах моря — сколько разных процессов, и все они доступны строгому описанию языком топологической химии! А без этого описания было бы невозможно понять тончайшие механизмы явлений. Понять, чтобы овладеть ими и направить их ход в нужное русло. Затем, чтобы обезоружить землетрясения и ураганы. Чтобы создать невиданные природой материалы. Чтобы добыть из земли и воды новые химические богатства. Чтобы приблизить окончательное торжество человеческого разума над слепыми силами стихии.
Глава 2
В мире странных архитектур
Все было изумительно просто. «Заглянуть внутрь атома? О мсье, это же ровным счетом ничего не стоит! Входите, пожалуйста, входите!» С этими словами бой нажимал кнопку скоростного лифта — и 20 секунд спустя вы оказывались в ста метрах над землей. Сейчас распахнется дверь и…
Каков он, этот странный мир, который никто и никогда не видел, даже в самый мощный электронный микроскоп? Неужто и впрямь такой, каким его изображают в учебнике физики: что-то вроде солнечной системы в миниатюре: в центре светило-ядро, а вокруг планетки-электроны? Судя по масштабам сооружения, каждая такая планетка уж никак не меньше той, на которой обитал Маленький принц из поэтичной сказки Антуана де Сент-Экзюпери…
Для начала читателю предлагается прокатиться на лифте и эскалаторе, чтобы хоть как-то освоиться с непривычной обстановкой, которая в дальнейшем окажется не слишком комфортабельной.
Но что это? В раскрытые двери остановившегося подъемника видны не планетки-электроны, кружащиеся в плавном танце около Солнца-ядра, а неподвижные тонконогие кресла, сгрудившиеся вокруг по-современному приземистых столов. Вместо захватывающей картины микромира — прозаическая сутолока шикарного ресторана…
«Если мсье здесь не нравится, он может опуститься по эскалаторам в остальные восемь атомов!»
Атомов… Ох, уж эта реклама! Без привычки ни за что не отличить, где правда, а где вымысел. Чего стоит весь этот комфорт, когда нет даже намека на сокровенные тайны микромира?
Зато вечером разочарованных посетителей «Атомиума», грандиозного инженерного сооружения на Всемирной брюссельской выставке, поджидал сюрприз. Не успевали выцвести последние бледные краски заката, как густую синеву летних сумерек пронзали серебристые лезвия лучей. Скользя по сверкающей поверхности гигантских стальных шаров, они создавали полную иллюзию движения электронов. То было поистине фантастическое зрелище: многократно отраженные световые пятна преображали массивную громаду «Атомиума», делали ее легкой, еще более ажурной, почти призрачной. Нет, пожалуй, даже ради одной этой ночной феерии стоило сооружать грандиозную модель кристаллической решетки железа!
Эффектно, не правда ли? А главное, просто: включил прожектор — и картина электронной структуры как на ладони.
Увы, с реальными атомными «архитектурами» куда сложнее. Электронные постройки микромира, несмотря на изумительное совершенство и гармонию, не отличаются той геометрической четкостью, которую архитектор придал «Атомиуму». А их инженерный расчет — и вовсе не такая простая штука.
Химики хорошо знают, что вокруг ядра атома железа вращаются 26 электронов. А математики помнят: положение каждого электрона в пространстве определяется тремя координатами. Значит, в простейшем уравнении, описывающем только одно энергетическое состояние атома железа, будут фигурировать 78 переменных. Точное решение уравнения потребовало бы вычисления 1078 значений различных физических величин. Чтобы напечатать подобную таблицу, не хватило бы не только всей бумаги Земли, но и вообще вещества в солнечной системе.
Впрочем, что говорить о железе! Полный точный расчет выполнен пока лишь для атома водорода. Между тем химиков чрезвычайно интересуют электронные состояния не только простейшего представителя менделеевской таблицы. Им подавай и углерод, и азот, и кислород, да к тому же не поодиночке, а в компании с другими элементами. Да чтобы эта «компания» оказалась молекулой, соединения, важного в практическом и теоретическом отношении. Вроде полупроводника, полимера или — страшно подумать! — живого белка.
Правда, здесь нас подстерегает другой — каверзный, хотя и вполне естественный, — вопрос: а зачем? Зачем, собственно, понадобилось втискивать все разнообразие химических явлений в прокрустово ложе математических формул и уравнений?
Человеку свойственно ошибаться.
Незадолго до второй мировой войны Альберту Эйнштейну был задан вопрос: удастся ли в ближайшие столетия овладеть энергией расщепленного атома?
— О, это совершенно исключено! — убежденно ответил величайший физик XX века.
Эйнштейн не был одинок в своем скептицизме. Эрнест Резерфорд, Нильс Бор и другие маститые ученые-атомники разделяли его сомнения. Заметьте: то были умы, заложившие математический фундамент новой физики. Теория относительности. Модель атома. Кванты. Теоретические представления, неузнаваемо изменившие классическую картину мира. Но даже сами творцы считали их долгое время бесплодными — разумеется, с точки зрения практического использования в технике. Однако не прошло и десяти лет, как Энрико Ферми запустил первый в мире атомный реактор. Человек оказался властелином гигантских запасов энергии, спрятанных в недрах крупинки вещества.
Все это рассказано не только ради того, чтобы сделать тривиальный вывод: дескать, даже сугубо теоретические изыскания находят неожиданный выход в практику. Любопытно здесь скорее другое. В те годы, когда физики авторитетно разбивали надежды на покорение расщепленного атома, математический аппарат современной физики окончательно сформировался. Во всяком случае, уже родилась квантовая механика. Между тем, когда Бор приступал к расчетам своей модели водородного атома, волновое уравнение Шредингера, лежащее в основе всех квантово-механических расчетов, еще не было выведено. Оно увидело свет лишь через десять лет.
А ведь Бор мог бы засомневаться. Во-первых, ученый и догадываться не мог, что его атомная конструкция может когда-то принести практическую пользу. Во-вторых, он не был убежден и в теоретическом успехе. Тем не менее датский физик не терзался сомнениями: стоит или не стоит? Стоит!
И пусть его теоретический расчет не совпал с экспериментальными данными. В конце концов отрицательный результат — тоже результат! Он недвусмысленно свидетельствует: либо математические приемы несовершенны, либо рассчитываемая модель не без изъяна. В обоих случаях неугомонный физик ни за что не спросит: «А стоит ли?» Он не отступится до тех пор, пока не достигнет желанной цели. И опять бесконечная череда раздумий и экспериментов, успехов и разочарований, сомнений и надежд…