Страница 14 из 61
И Ларину ничего не оставалось, кроме как такое предсказание сделать. Он пришел в Институт физики твердого тела АН СССР и попросил физиков проверить одну «дурацкую идею» – о том, что «наводороженный» металл хрупок только при низких давлениях. А вот с некоторой, довольно большой, величины давления он перестает быть хрупким и начинает течь. Причем течь при комнатной температуре, без нагрева!
Разумеется, его подняли на смех и с помощью математики и теории твердого тела тут же как дважды два доказали, что это принципиально невозможно. Ларин прикинулся дурачком-геологом, мудреных формул физики не понимающим, и продолжал настаивать, попутно вслух сетуя на свою малограмотность. Физики растрогались, пожалели дурачка и перешли на более понятный «простому геологу» образный язык:
– Поймите! То, что вы нам предлагаете проверить, звучит для нас так, как если бы мы сказали, что перед входом в институт сидит на скамейке живой питекантроп. Вы бы в это поверили?
Ларин встал. Физики облегченно вздохнули, подумав, что убедили странного чудака и он сейчас уйдет. Но тот неожиданно предложил: «Пошли, проверим? Возможно, вы окажетесь правы».
Пошли, проверим?.. Это именно то, для чего пришел к физикам Ларин. И те, в конце концов, сдались. Конечно, их капитуляции весьма поспособствовал последний козырь, выложенный Лариным на стол, – письмо из Академии наук СССР, в котором Академия просила подведомственное учреждение посодействовать Ларину в эксперименте.
Они сдались. Пустой, с их точки зрения, по результативности, но затратный по усилиям и деньгам эксперимент было решено проводить на Урале – только там была подходящая аппаратура. Но и эта аппаратура дико разочаровала Ларина: оказалось, все, что мог предложить Советский Союз по давлению, – это только 12 000 атмосфер. А нужны были давления большие, много большие, как в центре Земли!
Но делать было нечего, и, внутренне упав духом ниже плинтуса, Ларин передал уральцам образец титана, насыщенного водородом, – TiH0,14.
– А что вы, собственно, ожидаете получить? – спросили его, забирая образец.
– Ну, нечто вот такое, – сказал Ларин и от руки намалевал кривую на графике. Нарисовал, как он сам позже рассказывал, «от фонаря». И уехал домой.
А через несколько дней раздался звонок, и его попросили срочно приехать. Ларин сорвался с места. Перед ним молча положили результаты экспериментов. Экспериментальный график полностью совпал с тем, что нарисовал Ларин на клочке бумаги! Он смотрел и не верил собственным глазам.
Вообще, чистый титан обладает некоторой пластичностью, которая почти не зависит от давления. А вот титан, напичканный водородом, – полностью хрупок. Он хрупок при атмосферном давлении. Он хрупок при десяти атмосферах, хрупок при ста, хрупок при тысяче. Наводороженный титан хрупок при двух тысячах атмосфер, трех тысячах, четырех тысячах. Он хрупок при пяти тысячах атмосфер… Пластичность «испорченного водородом» титана равна нулю. Иными словами, графика его пластичности попросту «не существует» – нельзя же назвать графиком прямую линию, которая тянется прямо по оси абсцисс, показывая полный ноль пластических свойств на оси ординат! Неудивительно, что никому никогда и в голову не приходило давить этот титан дальше.
Но после шести тысяч атмосфер происходит чудо – график медленно начинает отрываться от оси, показывая ненулевые значения! И чем ближе давления подбирались к предельным для установки 12 тысячам атмосфер, тем круче, буквально по экспоненте, график забирался вверх. И, в конце концов, на пределе возможностей оборудования наводороженный титан потек!
– Этого не может быть! Этого просто не может быть, – ошарашенно крутил головой Ларин.
На него смотрели с подозрением:
– А где вы об этом прочитали?
Пришлось колоться, рассказывать физикам про свою геолого-астрономическую теорию. Те внимательно выслушали и вынесли для себя тот полезный факт, что перед ними открылась совершеннейшая научная целина в области материаловедения, на которой можно собрать богатый урожай. И наверняка с той поры не один уральский физик защитился на ниве изучения свойств металлов с растворенным в них водородом.
А нам нужно пометить галочкой, что был блистательно выполнен важнейший пункт, который переносит гипотезу в ранг теории, – рискованное и весьма неожиданное предсказание оправдалось. Причем выполнен этот пункт был «в чужой весовой категории» – в рамках совершенно другой науки, более солидной и общей – в рамках физики.
Аплодисменты…
Когда Ларин снова пришел в Институт физики твердого тела, где его не так давно подняли на смех, пугали питекантропом и, в конце концов, отправили на Урал, он имел одну цель – показать этим фомам неверующим графики, чтобы жестоко их посрамить. Однако жестоко не вышло… Физиков вообще трудно посрамить неожиданным результатом. В отличие от психологов, историков и прочих философов физики народ практичный и привыкли верить экспериментальным данным больше, чем выдуманным из головы построениям. Неожиданный факт их скорее радует, чем печалит. Так, во всяком случае, полагает Ларин. И я, пожалуй, с ним в этом соглашусь.
Увидев графики, работники института удовлетворенно поцокали языками и спросили Ларина, как он объясняет этот результат? Ну должна же у него была быть какая-то модель поведения этого TiH0,14 которая объяснила бы сей удивительный феномен.
– Модель есть, – согласился Ларин. – Но вам она не понравится.
И изложил свое видение.
…Размеры атома металла очень велики по сравнению с ядром атомом водорода, который, по сути, – одиночный протон. Протон меньше атома металла в 100 000 раз! Их размеры соотносятся как маковое зернышко с тридцатиэтажным небоскребом. Ну, учитывая, что атомы металла под давлением сжимаются в несколько раз за счет «пружины электронных оболочек», пусть будет маковое зернышко и пустой шестиэтажный дом… Что мешает зернышку-протону проникнуть в «прихожую» этого шестиэтажного дома – прошмыгнуть за внешнюю электронную орбиту? Кулоновское отталкивание положительно заряженного ядра? Но оно экранировано электронами, вращающимися на внутренних орбитах.
Скорость диффузии водорода в металле известна – она огромна: водород проходит по слитку металла за секунды такое расстояние, для преодоления которого другим элементам потребуются годы. При такой-то скорости, отчего бы ему не залететь внутрь атома? Но если проникновение постороннего протона под верхнюю электронную оболочку атома возможно, то для внешних электронов это будет равнозначно увеличению эффективного заряда ядра. Значит, внешние электроны притянутся к центру, сжав свои орбиты. Иными словами, атом уменьшится в размере – на тот момент, пока в нем гуляет чужой протон.
А что это означает для теории пластичности? И почему вообще металлы обладают пластичностью? Мне легко это объяснить, я по этому делу уйму курсовых и лабораторных работ сдавал. И я вам сейчас в двух абзацах расскажу то, чему меня учили пять лет, в пять минут сделаю из вас металлурга.
Если металл нагреть до красноты, его легче деформировать. Потому что атомы в кристаллической решетке горячего металла приобретают такой размах колебаний (амплитуда колебания атомов и есть температура), что атомам становится легче перескакивать с места на место под внешним давлением. Один колебнулся, а другой на освободившееся место – прыг!.. Это называется диффузной пластичностью. А также ковкой, прокаткой, горячим прессованием.
Но металлы пластичны и в холодном состоянии! Почему? Потому что они дефектны. В смысле, в их кристаллической решетке полно дефектов, которые носят разные названия – вакансии, дислокации. Вакансия – это недостаток атома в узле кристаллической решетки, дырка, проще говоря. Дислокация – как бы ступенька в кристаллической решетке, нарушение правильного расположения атомов в ней.
Дефекты облегчают атомам металла перескакивание с места на место под влиянием внешнего давления, ведь ясно, что для перемещения атома в дырку нужно приложить меньше энергии, чем для того, чтобы протиснуть его между плотно сидящими атомами. Так вот, когда гуляющие в металле протоны заскакивают под верхнюю электронную оболочку атома и атом сжимается, то ему, маленькому, становится легче протискиваться среди сородичей. Появление в металле большого количества свободных протонов, которые периодически ужимают мириады атомов в узлах кристаллической решетки, приводит к тому, что такая решетка становится «мигающей», подвижной, пластичной.