Глеб Анфилов - Бегство от удивлений

Значит, любое тело подобно разрывной пуле. Даже в покое оно заключает-таки в себе энергию. Причем фантастически огромную. Камень, капля воды, песчинка способны взорваться. И леденец. И космонавтки Алла и Элла. Впрочем, взрываться им совсем не обязательно. Отдать свою внутреннюю энергию они в принципе могут и спокойно. Если бы можно было сделать «леденец Эйнштейна», обсасывая который вы слизывали бы с него всю энергию-массу (каждый день — 3000 калорий), то он заменил бы вам пищу на сто тысяч лет!

Для нас с вами это не неожиданность. Но ценно то, что вывод обошелся без всяких допущений о внутренних движениях в веществе. Что бы ни происходило в недрах тела, раз уж масса его m граммов, то запас его внутренней энергии E = mс2 эргов. Граммы массы надо дважды помножить на скорость света — так они переводятся в единицы энергии — эрги!

Сделав расчет по уравнению Эйнштейна, мы убеждаемся, что грамм любого вещества — это 9·1020 эргов энергии. Или 25 миллионов киловатт-часов. По государственным расценкам (четыре копейки киловатт-час) цена энергии, если ее продавать на вес, — миллион рублей за грамм!

Какой-нибудь запасливый богач, убедившись, что обсчета нет, решит, быть может, приобрести на черный день граммов сто такой «законсервированной» энергии. Торговцем будет все тот- же бандит Клио, отбывший срок в тюрьме, но, увы, не исправившийся.

Дрожа от жадности, Клио пересчитает деньги (миллион сторублевок) и подаст покупателю полстакана воды.

Потому что сто граммов массы — это и есть сто граммов энергии. Никакого обмана!

С таким же правом он мог отвесить покупателю стограммовую горсточку земли или вручить стограммовый камешек. В ста граммах любого вещества — на сто миллионов рублей энергии. По миллиону за грамм.

Однако в разгар сделки должен явиться вездесущий детектив-релятивист майор Прошкин. Со спокойной усмешкой в серых проницательных глазах он заставит Клио вернуть глупому богачу покупателю его громадные деньги. Потому что даже при блестящем знании современной физики Клио не сможет приложить к покупке инструкцию, где было бы сказано, как превратить всю проданную на вес энергию неподвижного вещества в работу. Этого наука пока не знает. Вручить массу-энергию в виде вещества — все равно что выдать зарплату в сейфе, который невозможно открыть.

Итак, вещество — это сейф. Вернее, бессчетные мириады крошечных сейфиков, битком набитых огромной энергией.

Я разгуливаю по планете — и груды энергетических кладов дуют на меня ветром. Другие хрустят под ногами снегом и песком. Третьи плещутся в морских волнах. Четвертые шелестят в листьях. Энергетические клады летают птицами, рыщут зверями. И каждый человек — тоже дремлющий заряд колоссальной энергии. И каждый муравей, и паутинка в лесу... Всюду скрыто обещание к гигантской, уму непостижимой работе.

Но на обещание наложен запрет. Сейфы закрыты.

Правда, не наглухо.

Во многих таких сейфах есть тоненькие щелочки, через которые вырывается наружу энергия, способная работать. Потому-то ползут муравьи, летят птицы, трудится, мыслит человек. И костры горят, и плавится чугун в доменных печах. И действуют ядерные реакторы, и жарко светит солнце...

Первая — очень узенькая — щелочка пробивается химическими реакциями. Как это происходит — разговор особый, касающийся микроскопической структуры вещества, связей между атомами и молекулами. Формула Эйнштейна утверждает главное: через «химическую щель» едва проникают стомиллиардные доли процента сокровища, спрятанного в сейфе вещества. Тем не менее, именно эта ничтожная часть энергии питает величайшее многообразие химических, электрохимических, биологических процессов, окружающих нас повсюду.

Я чиркнул спичку, зажег костер — проделал щелочку в сейфе-хворосте. Горит костер. Я греюсь энергией, освобождающейся в ходе химической реакции между топливом и кислородом. Энергия уходит, а с ней и масса. Поэтому продукты сгорания (угли, зола, дым, отходящие газы) должны весить меньше, чем исходные продукты (хворост и кислород). Разница, однако, настолько мала, что зафиксировать приборами ее невозможно. На каждый килограмм она составит меньше, чем 0,000 000 000 5 грамма! Так, старый, испытанный в поколениях химиков закон сохранения веса веществ до и после реакции соблюдается с высочайшей степенью точности, хоть, строго говоря, в нем нет абсолютной справедливости. Теория относительности вносит поправку: если при реакции выделяется (или поглощается) энергия, вес веществ после реакции становится чуть-чуть меньше (или, соответственно, больше).

Это «чуть-чуть» в обычной химии практически не играет никакой роли. Зато в ядерной химии и физике оно превращается в величину заметную и существенную, которую вполне можно обнаружить. Еще в 1905 году, в первой своей работе о теории относительности, Эйнштейн сделал на этот счет дальнее предсказание: он посоветовал проверить свою формулу на явлении радиоактивности, в котором, как он отметил, «содержание энергии может меняться в сильной степени».

Кусочек соли радия — это, пользуясь нашим сравнением, дырявый сейф. Из него непрерывно сочится энергия. И радий тает, распадается, превращается в другие химические элементы, теряет в весе. Довольно тонкий опыт позволил определить, какая доля массы уходит вместе с энергией, — получилось точное согласие с предсказанием Эйнштейна.

Нашлись в природе ядерные «сейфы», которые, подобно хворосту костра, поджигаемому спичкой, дают «трещину» по приказу извне, но довольно солидную, пропускающую несколько процентов энергии-массы. Прежде всего — знаменитое горючее атомной бомбы, некоторые разновидности металла урана. Роль запала поручена частице под названием нейтрон. Нейтрон разрушает ядро урана на осколки, а заодно освобождает значительную энергию, которая их сцепляла. Освобождается и соответствующая масса. Поэтому осколки весят на один-два процента меньше, чем ядро до деления. Один- два процента энергии-массы получают свободу — и следует катастрофический атомный взрыв.

Узнав о трагедии Хиросимы, Эйнштейн с отчаянием воскликнул: «О, горе!» Он считал себя причастным к мученической гибели японского города, ибо возможность ядерного взрыва была им предсказана за сорок лет.

Однажды ученый с печальной иронией назвал себя «дедушкой атомной бомбы».

А за несколько месяцев до смерти Эйнштейна в СССР открылась первая в мире атомная электростанция.

Ньютон совершил научный подвиг, открыв солнечное тяготение, разгадав, почему планеты движутся вокруг Солнца. Но вопрос «Почему Солнце светит?» для классической науки оказался непосильным. Множество гипотез провалилось. Солнце горело своим могучим огнем и одаривало Землю жизнью вопреки недоумениям механики и запретам химии. Будь оно сделано из первосортного угля, бензина, пороха — все равно энергии катастрофически не хватило бы. Не помогали предположения о бомбардировке Солнца метеоритами, о сжатии солнечного шара под действием собственной тяжести (тогда он должен был бы разогреться подобно тому, как греется воздух под поршнем насоса) и т. д. Это было удивление, от которого никто не видел путей бегства. По всем данным науки XIX века, Солнце обязано было давным-давно сгореть, погаснуть и застыть.

Формула Эйнштейна разрешила Солнцу светить так, как оно светит сегодня, миллиарды лет в прошлом и миллиарды лет в будущем. Взвешенное Ньютоном, оно получило из рук Эйнштейна право на гигантскую энергетическую жизнь.

Солнце — тоже «сейф». В нем тоже есть «щели». Проделаны «щели» термоядерными реакциями: при температуре в миллионы градусов и колоссальном давлении атомные ядра водорода в цепочке последовательных превращений соединяются и образуют ядра гелия. Природа микромира такова, что одно ядро гелия весит на несколько процентов меньше, чем четыре ядра водорода, из которых оно возникает в солнечных глубинах. Вот она, «щель» — ядерный синтез. Освобожденная из вещества масса, а с нею и энергия вырываются из Солнца могучим лучистым потоком.

Ежесекундно Солнце «худеет» на четыре тысячи тонн. Много? Для Солнца — не очень. При массе 2·1027 тонн за миллион лет оно теряет лишь миллиардную долю своего энергетического запаса!

Если вы читаете газеты, то знаете, что термоядерный взрыв люди научились осуществлять и на Земле. Это водородная бомба, еще более разрушительная, чем атомная.

Если вы читаете газеты, то знаете и другое: во всем мире ученые ищут пути возбуждения спокойной, не взрывной термоядерной реакции. Решить эту проблему, труднейшую в современной прикладной физике, — значит приоткрыть сейфы с безбрежными богатствами энергии ядерного синтеза. Изотопы (разновидности) водорода, этого солнечного топлива, на Земле есть. Один из них — тяжелый водород — содержится в простой воде, другой, особенно эффективный, — сверхтяжелый водород—можно добывать из металла лития. Тяжелый водород, находящийся в одной кружке водопроводной, дождевой, речной, болотной, морской — какой угодно! — воды, способен дать в термоядерной реакции столько энергии, сколько мы получаем, сжигая бочку первосортной нефти. Мировой океан воды обещает обернуться пятьюстами такими же огромными океанами нефти. И, кстати, вода после извлечения тяжелого водорода ничуть не пострадает — останется такой же мокрой, жидкой, освежающей, вкусной водой, вы даже не заметите в ней никаких перемен.