Страница 46 из 64
Как и Эйнштейн, Хевисайд в последние годы жизни работал над теорией единого поля, которая объединяет электричество, магнетизм и силы притяжения. Результаты исследования он изложил в четвертом томе своей "Теории электромагнетизма", но этот том не был опубликован. (Три объемистых тома "Теории электромагнетизма" были опубликованы. — Ред.) Несмотря на усиленные поиски, рукопись обнаружить не удалось. Однако известно, что она существовала и что Хевисайд передал ее какому-то американскому издателю, отказавшемуся выдать ему аванс в сумме тысячи фунтов стерлингов.
Здесь заключена мучительная загадка, одна из тех, которые никогда не будут разрешены. Подобно этому остались неизвестными последние слова, произнесенные умирающим Эйнштейном, — и лишь по той причине, что сиделка не понимала по-немецки. Безусловно, копия рукописи имелась у Хевисайда дома, но, когда его поместили в больницу, никто, видимо, не подумал об этой стороне дела. Сообщение о смерти Хевисайда было немедленно передано Би-би-си. На другой же день предприимчивый вор-взломщик проник в пустой дом. Ценностей он там, конечно, не нашел, ко украл много книг и рукописей. И вполне возможно, что современные физики бьются над какой-либо проблемой, решение которой было украдено февральской ночью 1925 года".
Первое экспериментальное подтверждение правильности соотношения между массой и энергией было получено при сравнении энергии, высвобождающейся при радиоактивном распаде, с разностью масс исходного ядра и конечных продуктов.
Другим примером огромной энергии, заключенной в массе покоя, часто пользуются писатели-фантасты.
Эта реакция аннигиляции. При столкновении электрона и позитрона (электрона с положительным зарядом) энергия покоя этих двух частиц полностью высвобождается и переходит в энергию электромагнитного излучения.
Однако существуют строгие ограничения на величину энергии, которая может быть извлечена из массы покоящегося вещества, и устанавливаются они одним из основных законов природы — законом сохранения барионов. Согласно этому закону полное число протонов и нейтронов в данном образце обычного вещества должно остаться постоянным. Поэтому и не существует способов, с помощью которых можно извлечь в земных условиях, например, из грамма песка всю заключенную в нем энергию. А эта энергия превышает энергию, выделяемую при сгорании одного грамма угля, более чем в три миллиарда раз. Однако в случае тяжелых ядер, таких, как уран, может происходить перераспределение протонов и нейтронов, при котором масса покоя уменьшается примерно на 0,1 процента. Но даже и при столь небольшом "коэффициенте полезного действия" высвобождаемая ядерная энергия вещества во много раз превышает химическую.
В том, что атомная энергетика к концу столетия станет основным источником энергии, у большинства ученых не вызывает сомнений. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЕ), уже сейчас в мире действуют 272 атомные электростанции, которые вырабатывают более 8 процентов всей производимой на нашей планете электроэнергии. К 1985 году более 400 атомных электростанций будут вырабатывать уже примерно 17 процентов электроэнергии. Но переход к атомной энергетике породит и немало проблем. Главная из них — захоронение отходов атомных электростанций (шлаков от распада урана, которые сильно радиоактивны). Период полураспада отходов около 300 лет, а современные контейнеры для их хранения обеспечивают герметичность в течение 75—100 лет. Но и такой срок не всегда обеспечивается: в печати сообщались случаи о нарушении герметичности американских контейнеров и, как следствие, повышении уровня радиации в некоторых местах захоронения в океане. При массовом использовании атомной энергии создается угроза радиоактивного заражения нашей планеты. Ситуация настолько серьезная, что разработаны проекты транспортировки ядерных отходов на космических кораблях в район Солнца. До 2000 года курс на Солнце возьмут более 300 таких кораблей. Широкое использование атомных электростанций приведет также к распространению плутонии — одного из компонентов ядерной реакции. Это затруднит контроль над распространением атомного оружия. Выдающийся советский физик, лауреат Нобелевской премии Петр Капица, много работавший над изучением физических процессов с большой плотностью энергии, настроен оптимистично: "Люди ищут и, несомненно, найдут пути преодоления возникающих трудностей. Думается, лучшим выходом из создавшегося положения следует считать получение энергии путем термоядерного синтеза ядер дейтерия и трития. Когда этот процесс удастся довести до стационарного состояния, то все перечисленные трудности, которые возникают при использовании урана, исчезнут, потому что термоядерный процесс нс даст в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, не представляет большой опасности при аварии и не производит продуктов для бомб. И наконец, запас дейтерия в природе еще больше, чем запас урана. Но трудности осуществления управляемой термоядерной реакции далеко еще не преодолены.
Хорошо известно, что для полезного получения термоядерной энергии ионы в плазме должны иметь очень высокую температуру — более ста миллионов градусов. Главная трудность связана с тем, что нагрев плазмы происходит под действием на нее электрического поля и при этом практически вся энергия воспринимается электронами, которые плохо передают ее ионам. С ростом температуры эта передача становится все менее эффективной. Но, думается, эти трудности удастся преодолеть и термоядерная проблема будет со временем решена".
Термоядерный синтез открывает доступ к практически неиссякаемому источнику энергии — ядерной энергии легких элементов. Здесь вместо урана имеют дело с дейтерием и тритием — изотопами легчайшего элемента — водорода.
Дейтерий широко распространен в природе. Его кладовая — вода озер и океанов. Второй компонент, тритий, в природе не встречается, зато он рождается в самих реакторах, при облучении лития нейтронами. Общее содержание лития в земной коре составляет около 100 миллионов тонн. Чтобы представить, насколько хватит его запасов для будущего термояда, достаточно сказать, что всего 0,1 грамма смеси дейтерия с тритием дает энергию, эквивалентную 500 литрам бензина. Впоследствии, когда будут достигнуты необходимые для термоядерного синтеза температурные режимы, в реакцию можно будет вовлекать обычный водород, бор и другие распространенные в природе элементы.
При термоядерном синтезе ядер дейтерия и трития с образованием гелия в энергию превращается 0,6 процента их первоначальной массы покоя. Если бы этот процесс синтеза удалось использовать для производства энергии, то он оказался бы примерно в шесть раз эффективнее процесса деления урана.
Напомню, об интересном прогнозе, сделанном более ста двадцати лет назад. 7 мая 1862 года, в день открытия Всемирной выставки в Лондоне, газета "Таймс" опубликовала прогнозы развития человечества на сто лет вперед. Самым нереальным и несерьезным, по общему мнению, было предсказание, что через сто лет человечество откроет способ горения воды и это открытие станет угрозой для всей жизни на планете.
Велико было бы удивление авторов прогноза, если бы они узнали, что именно это предсказание окажется ближе всех к истине. Наука нашего времени на подходе решения проблемы термоядерного синтеза, в ходе которого и будет "гореть" вода, а точнее, содержащийся в ней тяжелый водород — дейтерий. По прогнозу ведущих специалистов разных стран, который был еще раз подтвержден на X Европейской конференции, проходившей в Москве в 1981 году, первые термоядерные электростанции дадут энергию на рубеже XX и XXI веков.
В одном, правда, отношении авторы более чем столетнего прогноза оказались не правы: угрозы для жизни на Земле это горение не представляет. Важным достоинством термоядерных установок является их безопасность. В реакторе всегда будет находиться небольшое количество топлива, поэтому невозможна самопроизвольно разгоняющаяся ядерная реакция, как это происходит при взрыве водородной бомбы.