Приведенное нами деление физики на три области ни в коей мере не нарушает ее единства. Плавные переходы от одного раздела к другому, корреляция результатов в предельных случаях и, главное, наличие фундаментальных законов (например, симметрии и законов сохранения), справедливых для физики в целом, свидетельствуют об общности и взаимопереходах ее частей.
Полное описание истории наиболее интересных и важных физических открытий, сделанных во второй половине XX в., в рамках учебника невозможно. Поэтому мы, вслед за В. Л. Гинзбургом, выделим около 20 главных проблем физики, включив в их число также некоторые направления научного приборостроения. Это позволит обсудить в историческом плане не только фундаментальные вопросы, но и многочисленные связи физики с техникой и другими науками.
Управляемый термоядерный синтез. Эти исследования, начало которым положено еще в 40—50-е гг. XX в., имеют несомненное общечеловеческое значение, так как осуществление управляемого термоядерного синтеза навсегда решит энергетическую и многие экологические проблемы Земли. Каждый культурный человек обязан быть хотя бы в малой степени знаком с этой проблемой и с возможными путями ее решения. Что же касается учителей, то их знания в этом вопросе должны быть достаточно обширными, для того чтобы удовлетворить интерес любознательных школьников.
В середине XX в. стало совершенно ясно, что при слиянии легчайших атомных ядер — водорода, дейтерия, трития — может выделиться огромная энергия. Чтобы это реализовать, необходимо нагреть водородную смесь до температуры свыше 107 К — иначе ядра не смогут сблизиться до расстояний, на которых начинают действовать ядерные силы. По этой причине подобные реакции называют термоядерными. В водородной бомбе такие температуры получаются при взрыве атомной бомбы, играющей роль взрывателя. А нельзя ли сделать термоядерный синтез управляемым!
Управляемым термоядерным синтезом наука занимается с 50-х гг. прошлого века. В Советском Союзе эти исследования велись под руководством И. В. Курчатова. В 1950 г. И. Е. Тамм в СССР и Л. Спи-цер в США высказали идею удержания высокотемпературной плазмы магнитным полем. Первый из них предложил конструкцию токомака (рис. 84), а второй — стелларатора. И те, и другие устройства сейчас широко используются.
Тем не менее проблема управляемого термоядерного синтеза все еще не решена, хотя ряд принципиальных задач завершен. В России создана установка, в которой удалось получить темпера220
Рис. 84. Токамак туру 1,5 • 107 К. Уже несколько лет разрабатывается международный проект ITER (International Termonuclear Experimental Reactor). Этот гигантский токамак стоимостью около 10 млрд долларов предполагается запустить в 2005 г. в качестве прообраза термоядерного реактора будущего. Кроме того, физики считают целесообразным работать над альтернативными конструкциями и проектами меньшего масштаба. Ведутся, например, исследования лазерного термоядерного синтеза. Надежды на осуществление «холодного термояда» сейчас уже оставлены.
Высокотемпературная сверхпроводимость. Когерентные эффекты в жидкостях и твердых телах — сверхпроводимость, сверхтекучесть — принадлежат к самым «модным» областям физики, демонстрируя высокие достижения науки и обоснованность делавшихся прогнозов. Возникновение этой области науки относится к 1911 г., когда Г. Каммерлинг-Оннес открыл сверхпроводимость у ртути. С этого времени теоретическая и экспериментальная физика сверхпроводников развивается очень активно.
В историческом плане можно выделить несколько этапов развития этой области физики. Первый из них, начавшийся с открытия эффекта сверхпроводимости, длился 50—60 лет и характеризовался экспериментами, направленными на изучение сверхпроводников с наивысшей температурой Тс сверхпроводящего перехода. В результате этих исследований были открыты сверхпроводники с Тс около 20 К.
Теоретическое объяснение эффектов сверхпроводимости существенно отставало от эксперимента, несмотря на то что созданием теории занимались выдающиеся ученые-теоретики — Л.Д.Ландау
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.