Павел Ощепков - Жизнь и мечта

Энергию, как известно, невозможно создать, но ее нельзя и уничтожить. Сжигая уголь, мы не уничтожаем бесследно заложенную в нем энергию, а только рассеиваем ее в окружающем пространстве. Найти способ нового сосредоточения рассеянной энергии — благороднейшая и величайшая задача нашего времени..

Свидетельством космических процессов концентрации энергии помимо создания самих миров являются гигантские протуберанцы на Солнце и многочисленные землетрясения на Земле.

Подсчитано, например, что энергия только одного землетрясения, происшедшего на Памире в 1911 г., равна выработке электроэнергии электростанцией мощностью 2 млн. кВт в течение 100 лет. А бывают и еще более крупные землетрясения. Наблюдаемое на Солнце возникновение сверхвысоких температур также служит доказательством концентрации энергии.

Современные физики, изучающие процессы термоядерных реакций, обнаружили пока еще загадочное явление накопления энергии ускоренными частицами.

Установлено, что при взаимодействии частиц с магнитным полем среди них появляются такие, энергия которых в несколько раз превышает максимальное напряжение в установке. Были обнаружены, например, частицы с энергией в полмиллиона электрон-вольт, тогда как максимальное напряжение в установке не превышало десятка киловольт. Надо полагать, что это явление будет подробно изучено и оно прольет свет на образование частиц со сверхвысокими скоростями в космическом пространстве.

257

Ливни Оже, например, до сих пор еще остаются загадкой.

Мы до сих пор еще не знаем, каким образом в мировом пространстве появляются частицы с такими невероятно большими скоростями. Но факт есть факт, и мы не можем не считаться с тем, что в природе непрерывно что-то разрушается и непрерывно что-то создается. Процесс же созидания есть процесс концентрации, процесс накопления массы и энергии.

Постановка задачи о возможности целенаправленного овладения процессами концентрации энергии на нашей Земле многими воспринимается пока как задача алхимиков о целенаправленном превращении одного вещества в другое. Но кто будет отрицать, что современная наука эту задачу блестяще разрешила! Ядерные реакции и радиоактивные процессы теперь позволяют не только принципиально, но и практически превратить одно вещество в другое, в том числе и свинец в золото. А это значит, что задача, которую в свое время ставили перед собой алхимики, в основе своей была правильной, неправильными же были пути и средства ее решения.

Оставим в стороне тех, кто пытался заработать себе капитал на невежестве других — такие тоже были среди алхимиков, — возьмем в расчет лишь тех, кто был действительным тружеником в области бесчисленных экспериментов по отысканию философского камня. Разве труд их пропал даром? Нет, конечно, нет! Он составил основу для многих других наук, дал возможность накопить результаты огромного количества химических опытов, на которых потом выросло стройное учение — органическая и неорганическая химия. Не будь этих тружеников-алхимиков, пусть даже ослепленных своей идеей, в нашем распоряжении не было бы многих разделов современной науки. Только тот, кто сам не был одержим научным поиском, может отрицать роль гипотезы в науке.

А разве борьба за атомизм в химии не происходила на фоне борьбы за гипотезы? Смелая гипотеза итальянского физика и химика А. Авогадро о том, что в равных объемах газов при одинаковых условиях содержится равное количество молекул, выдвинутая в 1811 г., первоначально не встретила поддержки. Не встретила поддержки и гипотеза французского химика Г.-Ш.-Ф. Жерара об определении истинных атомных весов на основе предположений Авогадро.

258

Вспоминая о Международном конгрессе химиков, состоявшемся в Карлсруэ в 1860 г., Д. И. Менделеев не раз отмечал, как велики были на этом конгрессе разногласия по поводу определения истинных значений атомных весов и с какой ревностью корифеи науки давали условное согласие на них. В конце концов, практика заставила даже самых ярых консерваторов пойти по пути последователей гипотезы Авогадро — Жерара. Их гипотеза одержала верх.

Размышляя о роли гипотез в науке, Д. И. Менделеев писал:

«Таково свойство гипотез. Они науке и особенно ее изучению необходимы. Они дают стройность и простоту, каких без их допущения достичь трудно. Вся история наук это показывает. А потому можно смело сказать: лучше держаться такой гипотезы, которая может оказаться со временем неверною, чем никакой. Гипотезы облегчают и делают правильной научную работу — отыскание истины, как плуг земледельца облегчает выращивание полезных растений».

ЭЛЕКТРОН ТАК ЖЕ НЕИСЧЕРПАЕМ, КАК И АТОМ

Как же нам поступить? Где искать наиболее правильное решение задачи об обращении тепловой энергии в электричество?

Если бы можно было одновременно с постановкой задачи дать и окончательное ее решение, то, очевидно, это была бы уже не задача, а пройденный путь. Нам же предстоит еще только развернуть свое движение по пути к решению этой проблемы. Значит, надо прежде всего выбрать, а точнее, выработать руководящую гипотезу. Без нее невозможно начать движение.

Анализируя многие известные в настоящее время явления природы, можно сделать заключение, что основой будущей энергетики будет не столько атомная, не столько ядерная энергетика, сколько энергетика электронная.

«Электрон так же неисчерпаем, как и атом», — писал Владимир Ильич Ленин в своей знаменитой работе «Материализм и эмпириокритицизм». Мы еще слишком мало знаем об электроне, хотя учение о нем считаем иногда пройденным этапом в науке. Значение электрона в окружающей природе необычайно велико.

259

Все химические связи в бесчисленных реакциях определяются, как известно, силами связи электронных оболочек, и в первую очередь их валентными электронами.

Это они, валентные электроны ответственны за многообразные превращения химических веществ. Они же ответственны и за биохимические связи, поскольку синтез и ресинтез есть также результат взаимодействия электронных оболочек атомов. Твердость и ковкость металлов определяется электронными взаимосвязями атомов и молекул, входящих в состав кристаллической решетки металлов. Электропроводность и теплопроводность также зависят от атомарных электронов. Электроны определяют собой подавляющее большинство физических и химических свойств окружающих нас тел.

С другой стороны, электроны интересны еще и тем, что из всех известных нам пока элементарных частиц только они продолжают движение даже при абсолютном нуле температуры, когда всякое другое движение атомов и молекул в кристаллической решетке, согласно общим законам термодинамики, практически прекращается.

В этих условиях только электроны сохраняют свою кинетическую энергию и приобретают даже более правильный порядок распределения по своим энергетическим уровням.

Уже сказанное дает повод проявлять значительно больший интерес к электрону. Однако у него есть и другие свойства, которые, как нам кажется, должны вызвать особый интерес в свете поставленной нами проблемы;

Чтобы решить задачу об организованном перераспределении тепловой энергии в окружающем нас пространстве, о таком распределении, при котором доминирующим было бы не выравнивание температуры (следовательно, и энергии) в нем, а повышение ее в одном месте. и понижение в другом, на первых порах надо ответить на два вопроса. Первый вопрос: возможно ли прямое и непосредственное преобразование тепловой энергии окружающего пространства без перепада температуры в электрическую или какую-либо иную форму энергии?

Второй вопрос: возможно ли перемещать тепловую энергию из одной зоны в другую настолько быстро, чтобы естественная теплопередача за тот же промежуток времени не привела к заметному выравниванию температур?

260

Независимо от конкретного способа решения главной задачи мы обязаны будем ответить на эти два вопроса, ибо в окружающем нас пространстве при полном рассеянии энергии действительно нет никаких существенных перепадов температур и, кроме того, в силу теплопроводности среды и всех известных материалов есть опасение, что перемещенное из одной зоны пространства в другую какое-то количество тепловой энергии тут же вновь рассеется.

Электрон поможет положительно ответить и на эти два вопроса. В самом деле, известно, что в каждом атоме электроны строго распределены по энергетическим уровням, соответствующим данной химической природе вещества и его температуре. Нет и не может быть в атоме (а следовательно, в сложном веществе) электронов с произвольными скоростями движения, с произвольными уровнями энергии. Следовательно, при переходе электрона из проводника одной химической природы в проводник другой химической природы (а при наличии тока такой переход обязательно совершается) должен существовать процесс взаимного обмена энергиями между движущимся электроном и кристаллической решеткой вещества. Не может, например, электрон, пришедший из меди в алюминий, оставаться с той же средней энергией, какую он имел в меди, ибо средняя скорость кинетического движения электронов в алюминии значительно ниже, чем в меди. При переходе электрона через границу алюминий — медь в обратном направлении имело бы место обратное явление, так как средняя энергия электронов проводимости в меди значительно выше, чем в алюминии.