Отстаем на пять лет. Но некритично
Олег Крохин о сакральном числе в физике, лазерах и загадках науки
Визит во Владивосток Олега Николаевича Крохина, одного из самых известных на сегодняшний день российских ученых-физиков, совпал с приездом балерины Волочковой. Но в отличие от последнего прошел практически незаметно для публичного пространства. Для научного сообщества Приморья это стало большим событием. Академики с мировым именем не так часто, как хотелось бы, выбираются в наш город. С Олегом Николаевичем встретился и побеседовал корреспондент «В».От ядер к лазерам– Хотелось бы поговорить с вами о многом: о жизни, о научной романтике, о лазерном термоядерном синтезе…
– Значит, это надолго, – смеется академик. – В науку я пошел после учебы в МГУ на физическом фа-культете, который выбрал по совету друзей. Еще в школе играл в волейбол и, когда переходил в 9-й класс, попал в компанию молодых людей, занимающихся спортом. Там в основном были ребята из Московского авиационного института (МАИ). Один из них тогда поинтересовался: куда хочешь пойти? Я ответил – в МАИ. Он и посоветовал: иди на физический факультет, будешь потом работать хоть в авиации, хоть в любой другой области – главное, получить фундаментальные знания. И вот я окончил университет. Мне было 22 года. Молодой, неподготовленный к жизни ученый. В то время в стране существовала система распределения. На три года меня направили на Урал, в маленький городишко – на одно предприятие, принадлежавшее ядерному оружейному комплексу. Там я работал, стал самостоятельным человеком и в науке, и в прикладных делах, связанных с научной деятельностью.– Из ядерной области как перешли к лазерам?– Тут, как и во многом другом, все определил случай. 59-й год. Один из моих друзей по университе-ту был хорошо знаком с Николаем Геннадьевичем Басовым, в то время уже нобелевским лауреатом. Басов работал в Физическом институте имени Лебедева. Стал одним из создателей мазера (1955 год) – первого прибора, в котором использовался другой принцип электромагнитного излучения, нежели в классических генераторах электромагнитных волн. Это принцип так называемых квантовых пере-ходов, то есть высокочастотных переходов с длиной волны порядка миллиметра, где проявляются квантовые эффекты. И Басов в то время как раз собирал группу специалистов, чтобы продолжать работать в этом направлении. Пригласил меня. – Лазеры в то время – абсолютное новшество. Какие были ожидания? – Лазер впервые был реализован в 1960 году в Америке. Излучение лазера – это электромагнитная волна, очень похожая на радиочастоты, на которых ведутся радио- и ТВ-вещание. Только у этого из-лучения длина волны очень короткая – один микрон, то есть одна стотысячная сантиметра. Для сравнения: в ТВ-вещании длина волны достигает порядка десятков метров. Иными словами, в лазере она выше в сто тысяч раз. И когда вы поднимаете частоту электромагнитной волны – увеличивается скорость передачи информации, что является наиболее важным аспектом разработок в области связи, коммуникации. В то время принципиально было ясно, что если вы сможете создать похожее на радиоволну излучение, только с очень большой частотой (что и произошло), то вы можете количество информации, передаваемой, скажем, в секунду времени, увеличить во столько же раз, во сколько вы увеличили частоту. Уже в 60-е годы Николай Басов говорил о том, что с помощью такого излучения можно между кон-тинентами одновременно передавать по сто тысяч телевизионных программ. По одной волне. Тогда это было за пределами воображения. Сейчас это реальность – оптоволоконная связь, Интернет и т.д. Электричество из дейтерия– Помимо этого стало ясно, что лазер способен накапливать энергию, а потом за миллиардную долю секунды ее выпускать, – продолжает Олег Николаевич. – Как при ударе молотком – можно гвоздь пальцем пытаться затолкнуть, а можно ударить раз и вбить. Если провести сравнение, то мгновенная мощность первых лазеров была примерно равна мощности всех электростанций в мире. – В одной из передач в 2012 году вы сообщили, что американцы создали установку, где 192 лазерных пучка соединяются в одной точке и дают энергию, примерно равную некоему сакральному числу. Можете объяснить, что значит это сакральное число и зачем нужна такая установка?– Последние данные по этой установке относятся к сентябрю прошлого года. Я присутствовал на конференции в Варшаве. И там был руководитель этой американской программы, который выступил с последними результатами. Пока они не достигли порога зажигания – одного из сакральных чисел физики. Другими словами, порог зажигания заключается в том, чтобы сжать и на некоторое время удержать очень высокую плотность ионов дейтерия – не дать им разлететься. Когда вы что-то нагреваете, вы берете энергию извне. В данном случае – из лазера. И вот вы этот дейтерий нагреваете, сжимаете до порога зажигания, а дальше должна начаться термоядерная реак-ция. Тут важно создать такие параметры, чтобы скорость реакции обгоняла скорость распада самой системы. Как в автомобильном двигателе. Когда вы сжали топливо и подожгли, оно должно прого-реть полностью, иначе вы будете бензин выбрасывать в атмосферу. Так и здесь – должна прогореть основная масса вещества. – А что потом делать с образовавшейся энергией, на какую пользу направить?– Энергию получают от нейтронов, пучки которых симметрично разлетаются в разные стороны. На их пути ставится бланкет – блок из легкого вещества, в котором они будут замедляться. При этом, естественно, нагревая сам блок. В нем проделываются отверстия, по которым будут гонять теплоно-ситель. В итоге нейтроны нагревают бланкет, бланкет – теплоноситель, а тот – воду. Вода доводится до температуры 250 градусов. Образуется пар, который имеет колоссальное давление. Струю пуска-ют на лопатки турбины. А турбина крутит генератор. Так же, как и в атомном реакторе.– В чем достоинство термоядерного реактора?– На сегодняшний день на Земле достаточно много урана. Но он не вечен – его все время сжигают в этих атомных котлах. Считается, что при нынешней энергетике урана хватит на сто лет. Дальше начнется разработка очень дорогого урана. То есть там, где его очень мало в руде – и все это может стать просто экономически нерентабельно. А термоядерного топлива полно. Это тяжелая вода, кото-рой хватит на весь век человечества.– Америка находится буквально в полушаге от термоядерной электростанции. А что в России?– Начиная с 90-х годов резко сократилось внимание к этим работам. Программа, конечно, есть. Но объемы финанси-рования таковы, что потребуется гораздо больше времени. Американцы же способны выделить большое количество денег за короткий промежуток времени.– Своеобразный долларовый лазер.– Уровень отставания составляет около пяти лет. Это некритично. Пока мы можем жить без термо-ядерной энергии. Это работа на будущее. Страшно, если финансирование вообще прекратят. Потому что мы начнем отставать технологически. Атомную бомбу в Америке создали в 1945-м. Мы – в 1949-м. Четыре года прошло, но это никакой роли не сыграло. Арсенал ядерных снарядов, по крайней мере в 1972 году, был примерно одинаков. В 1985 году, при Горбачеве, я был в специальной экспертной комиссии – каждая из сторон обладала запасом ядерного оружия, способного взаимно и многократно уничтожить друг друга. Что абсолютно бессмысленно.– Сейчас Америка снова предлагает России сократить ядерный арсенал.– Этот вопрос политики решают. Понятно, что нельзя совсем без оружия сидеть. Но я считаю, что можно сократить его раз в десять без всякого ущерба. О сколько нам открытий чудных…– Среди ученых, в том числе и нобелевских лауреатов, бытует мнение, что в ближайшие 30-40 лет в науке ожидать ярких, фундаментальных открытий не стоит.– Если говорить о фундаментальной науке – мы до сих пор не знаем, как устроен наш мир. Все время открываются новые элементарные частицы. Зачем тогда существует CERN с этим огромным коллайдером, по которому гоняют протоны? Это и есть инструмент познания природы. Мы не знаем, как устроен квантовый мир, где на малых расстояниях существуют огромные энергии. Мобильный телефон – считать это за открытие или нет? Для жизни – это фундаментальное открытие. Для науки – лишь развитие имеющихся технологий. Сегодня один телефон, завтра другой – компактнее, современнее. А потом, может, и вовсе не нужен будет. Есть планковская длина – 10 в минус 22-й сантиметра, насколько помню. Вот в этом масштабе как время движется – непрерывно или скачком? Наука этого пока не знает. Есть некий минимальный промежуток времени, внутри которого мы не можем сказать, что произошло раньше или позже. Там время просто не идет. Становится дискретным – неделимым. В часах, когда стрелка отсчитывает од-ну секунду, в этой секунде вы не можете сказать, как там время течет. Надо построить новые часы, которые отсчитывают десятые доли секунды. А потом еще одни – для десятых, сотых, тысячных до-лей. Где-то вы приходите к пределу, когда природа говорит: нет, таких часов быть не может. Она не разрешает построить часы, которые могут измерить промежуток времени меньше, чем вот такой-то. Это тоже большая загадка.А область астрофизики? Если говорить о космосе – открыты черные дыры, что совершенно удиви-тельно. Они для нас недоступны. Мы знаем их размеры, можем высчитать массу. Но что внутри них – загадка. Физика изучает явления. А этих явлений в области очень далекого космоса и очень больших энергий очень много. Например, почему масса есть у электрона, протона. Ведь с точки зрения квантовой теории поля массы у них быть не должно. Свет – там тоже нет никакой массы. Хотя он тоже проявляет двойственную природу: и волна, и частица. И вот недавно, кстати, появилось сообщение, что открыт бозон Хиггса, который якобы объясняет, что элементарные частицы могут иметь массу.Справка ВОлег Николаевич Крохин — один из самых известных и авторитетных российских ученых, руково-дитель отделения квантовой радиофизики Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, академик РАН, профессор, доктор физико-математических наук. Лауреат Демидовской премии 2005 года. Лауреат Ленинской премии, Государственной премии СССР, премии Президента РФ.
Автор: Сергей ПЕТРАЧКОВ
