Физика – моя профессия

Пришло время, когда лабораторией физика стал весь земной шар. И опыты в этой лаборатории иногда связаны с такими экзотическими путешествиями, которым могут позавидовать знаменитые первооткрыватели. Пожалуй, морская геофизика в этом отношении вне конкуренции.

На гребнях океанских волн показалось маленькое деревянное судно под парусами! Нет, это не остатки пиратской флотилии XIX века. Чтобы изучить магнитное поле нашей планеты, физики на антимагнитной шхуне «Заря» бороздят Мировой океан. Физика, проплававшего на «Заре», не удивишь никакими рассказами о диковинках заморских стран, о тропических ливнях и тропической жаре, о нравах туземцев на островах Полинезии.

А не заманчивы ли кругосветные путешествия «Витязя» – этой огромной плавучей лаборатории? Физики являются обычно не только участниками походов «Витязя», но диктуют капитану маршруты в соответствии со своими научными планами. Планы же эти многообразны и увлекательны.

Ограничусь лишь одним примером.

Океанские глубины «достигают» высот Эвереста. Покоится или движется вода на дне океана, отдаленном на многие километры от земной поверхности? Может ли частица воды из таких глубин подняться на поверхность или нет? А если может, то сколько времени на это ей понадобится?

«Что за странные вопросы? – спросит читатель. – Кому это нужно знать?»

Еще в сороковых годах отходы атомной промышленности было предложено сбрасывать в глубины океана. Но что, если воды вынесут эту радиоактивную отраву с глубин на поверхность? Что случится с рыбой? А с человеком, съевшим эту рыбу?

Очевидно, вопрос о времени, нужном на такой подъем с глубины на поверхность, является решающим. Если это время оказалось бы значительно больше времени распада радиоактивных атомов, то отходы, достигшие поверхности, были бы уже безвредными. А если нет? Кто отважится тогда сбрасывать радиоактивные отходы в океан?

Так родился интерес к проблеме глубинной циркуляции вод в океанах. Потрудиться пришлось как физикам-экспериментаторам, так и теоретикам.

Экспериментаторам надо было учиться измерению скорости течений на глубинах в несколько тысяч метров да к тому же заранее учитывать, что эти скорости очень невелики – всего лишь несколько сантиметров в секунду. Так как точные измерения трудны, а то и невозможны, сотрудничество теоретиков в расчетах тех же скоростей глубинных вод необходимо. Ответы физиков на поставленный вопрос были жизненно важны для судьбы океана.

Экспериментаторы изобрели поплавки нейтральной плавучести, которые опускались на большие глубины. По их перемещению в течение длительного периода времени удалось определить, что на больших глубинах возможны интенсивные движения вод. Так был впервые зажжен красный свет сбросу радиоактивных отходов в глубь океана. Теоретики хотя и не пришли к вполне согласующимся между собой результатам, однако получили следующий наиболее важный вывод: частицы воды могут подняться с глубин океана на его поверхность за время, сравнимое с временем распада наиболее активных элементов в продуктах отходов.

Итак, теоретики и экспериментаторы установили такой неоспоримый факт: опасность заражения океана в случае использования его как кладбища для радиоактивных отходов существует.

Вот видите, какими важными проблемами занимаются путешествующие физики.

Но для профессии физика не заказана и земная бродячая профессия – геологическая разведка.

В геофизике есть раздел – гравиметрия. Это учение об измерении тяжести. В разных местах земного шара одна и та же граммовая гирька весит (то есть притягивается землей) по-разному. Различия обнаруживаются с помощью на редкость точных приборов, скажем, кварцевыми крутильными весами. Устроены и работают они так. Горизонтально натягивается кварцевая нить, к ней приваривается рычаг. Взвешиваемый груз заставляет рычаг слегка закрутить нить. Силы в миллионные доли грамма измеряются подобными весами.

Со своими приборами физики отправляются в далекие путешествия и там наблюдают за поведением гравитаций. Изменение силы тяжести против «нормы данного места» говорит о том, что под землей есть руда. Местные аномалии (отклонения) силы тяжести служат физику так, как маленькому Муку из сказки Гауфа служила волшебная палочка, стучавшая о землю там, где находилось золото или серебро.

Практическое значение подобные методы разведки имеют для поисков нефти. Гравитационные методы легко обнаруживают подземные соляные купола (сила тяжести понижается в этих местах), а очень часто в местах, где есть соль, оказывается и нефть. Так было открыто «черное золото» в Казахстане.

Конечно, интересно быть геофизиком и иметь возможность много путешествовать. Но ведь в конце концов может надоесть разъезжать по белу свету. Что же тогда? Менять профессию? Нет, геофизик может трудиться и в лаборатории.

Возможно, сочетание слов «геофизик» и «лаборатория» покажется странным. Ведь геофизик исследует природу, его инструменты должны быть установлены на воле и улавливать закономерности в течениях рек, в порывах ветров, в сверкании молний, а это не установишь, работая в четырех стенах. И все же это не совсем верно. Не говоря уже об изготовлении и изучении действия сложной аппаратуры, геофизик может посвятить свою жизнь изучению вселенной путем моделирования природных процессов. Более того, в некоторых случаях такой путь является основным. Конечно, интересно ловить приборами настоящую молнию в грозовых районах. Но грозы бывают не так часто, да и природа предоставляет в наше распоряжение не «чистое» явление, а осложненное массой побочных случайных факторов, затемняющих главное. Поэтому в законах молний не разобраться, если не изучать в лабораторных условиях искусственную молнию. На модельной установке можно по очереди испытать роль разных факторов и лишь потом попытаться проверить установленные правила, изучая природное явление, в котором все факторы действуют одновременно.

Сверхвысокие температуры, царящие на солнце, сверхвысокие давления, которые действуют в сердцевине земного шара, высокий вакуум, сильно ионизированный воздух можно осуществить в лабораторных условиях, изучить особенности этих необычных условий и таким образом подобраться к важным выводам для науки о Земле.

Глава 15

Физики и лирики

…в которой автор не счел возможным остаться в стороне от дискуссии об отношении физиков к искусству и поэтов и художников к физике. Под названием «физики и лирики» обсуждались эти вопросы в нашей печати. За рубежом их знают «как проблему двух культур».

Доказывать человеку, который ежедневно слушает радио, смотрит телевизионные передачи, отправляется в отпуск на реактивном самолете, рассматривает в газете фотографии скрытой от нас стороны Луны, одевается в капроновые и нейлоновые изделия, что достижения физики вошли в его жизнь, – значит ломиться в открытую дверь. Мы и не станем этого делать. Но нашествие физики на современника не ограничивается внедрением в быт новой продукции. Физика «производит» не только вещи, но и идеи. Физическое мышление незаметно, но настойчиво, все более завоевывает области духовной жизни. Как нам кажется, это «нашествие идей» представляет не меньший, а может быть, и больший интерес, чем «нашествие вещей».

Подходить к событиям в мире людей с тех же позиций, что и к явлениям мира атомов, молекул или клеток, – это значит, как мы поясняли на предыдущих страницах, искать объективные закономерности повторяющихся явлений.

Объяснить явление – значит показать, что оно представляет собой следствие общего закона природы. Физический метод рассмотрения событий оставляет за пределами внимания все, что не поддается измерению и вычислению. Для физики нет бога, потому что нет способа доказать его существование путем измерений или вычислений. В этом смысле понятия траектория электрона, одновременность события и бог являются родственными: они не имеют смысла.

Научное мышление отбрасывает бездоказательные утверждения. Всякое утверждение должно быть либо доказано на опыте, либо логически выведено из несомненных положений.