Ученик

Первые дни знакомая вещь регулярно узнавалась через несколько строк после того, как я уже решил, что встретил что-то новое. Сначала это бесило, потом стало смешно, потом снова начало бесить. Отдельный экран с соответствиями обозначений прожил около месяца и почти перестал быть нужен.

За математикой пошла структура вещества, и там оказалось хуже. С устройством атома я был знаком, с кристаллической решёткой тоже. Про дефекты, дислокации, зерно, примеси и анизотропию слышал и кое с чем сталкивался на производстве. Но между «знаю, что в металле есть зерно» и «могу объяснить, как микроскопическая структура меняет перенос энергии» лежал целый пласт физики, который Артём когда-то благополучно оставил материаловедам.

Теперь оставлять было некому, поэтому я читал. Иногда за вечер проходил целый блок; иногда час сидел над двумя страницами и в конце понимал только то, что в начале понял их неправильно. Несколько раз бросал всё и уходил к Тофу.

Однажды Нел пришла сама. Увидела стену в моей комнате и минуту молча читала подписи.

— Ты это всё учишь?

— Не всё сразу.

— А зачем столько написал?

— Чтобы видеть.

Она ещё раз посмотрела на схему, потом опустила взгляд на полку под экраном.

— Я бы убрала.

— Что?

— Это. Мешает.

Она показывала не на карту, а на стопку листов и коробку карандашей, занявшие полку, куда собиралась поставить кружку. Пришлось освободить место. На схему Нел больше не смотрела.

Перелом случился из-за теплопроводности — самого знакомого слова на всей стене.

В тот день я разбирал простую модель переноса тепла в неметаллическом кристалле. Не серую пластину и даже не материал Федерации — обычный учебный пример, построенный на физике, которую человечество знало ещё до моего рождения на Земле.

На заводе коэффициент теплопроводности был числом. Здесь это число вдруг разобрали на части: способность решётки запасать энергию, скорость распространения возбуждений и эффективную длину свободного пробега до рассеяния. Последний кусок я перечитал трижды.

— Веста, покажи зависимость ещё раз.

На экране вернулась короткая формула кинетического приближения. Я переводил её обратно в привычный язык: если сокращается свободный пробег, падает теплопроводность. Ладно. А что сокращает пробег? Дефекты, границы, другие колебания, примеси.

Прокрутил страницу ниже. Там было ещё одно: различие масс атомов одного элемента.

Химически атомы оставались тем же элементом, электронная структура почти не менялась, а масса ядра была другой. Этого хватало, чтобы колебания решётки рассеивались иначе.

— Подожди.

Веста замолчала. Я вернулся выше, потом ещё выше.

Изотопный состав раньше существовал у меня в голове в основном рядом с ядерной физикой, радиацией и вещами, к теплообменникам отношения почти не имевшими. Теперь имел.

В упрощённой картинке всё складывалось просто: если в одинаковой решётке атомы одного элемента различаются массой, эта неоднородность сильнее рассеивает колебания. При прочих равных свободный пробег становится короче, а теплопроводность — ниже.

Я открыл данные к учебному примеру. Два образца одного кристалла, одинаковая геометрия и одинаковая химическая чистота в обычном смысле. В первом разброс масс из-за смеси изотопов был меньше, во втором — больше. Второй проводил тепло хуже, и разница явно не укладывалась в погрешность.

Таблицу закрыл.

— Веста, не показывай результат для третьего образца.

— Данные скрыты.

— Оставь состав и температуру.

На экране осталось условие. По степени изотопной неоднородности третий образец находился между первыми двумя; температура была той же.

Если моя картинка верна хотя бы в первом приближении, его теплопроводность тоже должна была оказаться между ними. Точной цифры я получить не мог — не хватало параметров и полноценной модели рассеяния, — но направление изменения предсказать мог.

Через пару минут выяснилось, что начал слишком просто. Изотопная неоднородность была только одним механизмом рассеяния; даже если её влияние ослабевало, оставались другие, а их вклад менялся с температурой. Пришлось вернуться к графикам температурной зависимости, сравнить участки и один раз пересчитать всё заново после того, как взял не тот температурный диапазон.

В конце записал диапазон.

— Показывай.

Веста вернула экспериментальные данные. Реальное значение оказалось у самой границы записанного диапазона. Попал я неважно, но направление изменения и примерный интервал уже не взял с потолка.

На цифру смотрел дольше, чем она заслуживала. Потом попытался вспомнить, знал ли это Артём. Не забыл ли? Не встречал ли где-нибудь в институте?

Нет.

Я не знал.

Эту мысль пришлось проверить почти так же тщательно, как расчёт. О теплопроводности я знал больше, чем большинство людей, с которыми учился, и двенадцать лет зарабатывал на ней деньги. Мог по расходу и температурам заметить, что теплообменник начал зарастать раньше, чем это становилось очевидно из обычного осмотра. Мог объяснить молодому технологу, почему красивый расчёт не переживёт грязный цех.

Но вот этого я не знал. Утром — точно не знал. Теперь знал.

Снова открыл третий образец и начал разбираться, почему промахнулся к нижней границе.

После этого стало хуже.

До сих пор я хотя бы мог обманывать себя, что прохожу программу ради серой пластины.

Теперь мне стало интересно без неё.

Почему один дефект сильнее влияет на перенос при одной температуре и почти исчезает на фоне другого механизма при другой? Почему в одном кристалле теплопроводность растёт при охлаждении, а потом снова начинает падать? Когда классического описания ещё достаточно, а где без квантовой модели уже ничего не собрать?

Вопросы размножались быстрее ответов. Веста не уставала, и в этом было опасное преимущество: человек на двадцатом «почему» начинает смотреть на тебя с ненавистью, учебник вообще не отвечает, если вопрос возник не там, где его предусмотрел автор, а преподаватель может сказать «это позже» и иногда будет совершенно прав.

Веста просто продолжала, хотя не всегда так, как мне хотелось.