Главная    Конференция     Постепенность.

Размещено на сайте 19.11.2007.

Постепенность.

В.В. Митрофанов



«Даже гений - творенья венец и краса-
Путь земной совершает за четверть часа.
Но в кармане земли и в подоле у неба
Живы люди - покуда стоят небеса!

Старость - дерево, корень которого сгнил,
Возраст алые щеки посинил,
Крыша, дверь и четыре стены моей жизни
Обветшали и рухнуть грозят со стропил».

Омар Хайям.

Вчера посмотрел фильм «Серенада солнечной долины» и в глаза бросился интересный факт. Я видел этот фильм во время войны где - то в 1944 году. В этой картине впервые увидел фигурное катание девушки. И теперь, наблюдая одиночное катание женщин, можно сделать вывод о том, что фигурное катание сделало огромный бросок вперед. Тогда не было ни одного прыжка - ни в один оборот, ни в два и т.д. Потребовалось 50 лет, чтобы постепенно придти к тому, что мы видим сейчас. Можно попытаться ответить на вопрос – почему так долго протекала эволюция этого вида спорта? Кто-то не хотел развивать, не было талантливых спортсменов, не было тренеров, не было потребности и т.д.? А может так и должно быть - происходит постепенное развитие - взросление, старение и т.д. Посмотрим, а как обстоят дела в других областях деятельности людей, например, в науке. Недавно, в журнале «Знание - Сила», появилась статья А.Рабиновича «Все ли ясно в мире электричества», в которой он приводит целый перечень загадок, которые не имеют ответа. А ведь в этой области науки работают сотни ученых всего мира, а электричество известно пару сотен лет. Перечислю некоторые загадки - загадка магнетизма земли, феномен шаровой молнии, проблема атмосферного электричества, загадки слоев атмосферы и т.д. Автор статьи пишет: «Все эти загадки подталкивают к поиску некоторого нелинейного обобщения классической теории электромагнетизма. Но как к нему придти, на каком фундаменте можно было бы осуществить его построение?

Оказывается, все не так уж безнадежно и такой фундамент есть. Возник он чуть полувека назад (опять 50 лет!). Это теория Ч.Янга (нобелевского лауреата по физике) и Р.Миллса, опубликованная в 1954 году. Предложенная ими система исключительно красивых уравнений имеет ряд общих черт с уравнениями Максвелла, но при этом уравнения Янга-Миллса являются нелинейными и обладают более богатой группой симметрий. В течение ряда лет теория Янга-Миллса считалась бесперспективной, хотя и очень интересной, так как не было видно каких либо ее физических приложений. Но затем идеи Янга-Миллса пережили второе рождение. Они удачно вписались в современные теории электрослабых и сильных взаимодействий. А через 20 лет после их создания, в 1974 году, произошло знаменательное событие. На основе уравнений Янга - Миллс была предсказана особая микрочастица - монополь Хофта-Полякова. Как известно, любой магнит имеет два полюса - северный и южный. А найденное решение – монополь - вопреки этому имело только один полюс. Были предприняты значительные усилия экспериментаторов для обнаружения этих экзотических микрочастиц. Пока они не принесли удачи, но поиски продолжаются. Если в микромире существование монополей вопрос открытый, то в макромире они все - таки найдены. Ими, судя по всему, становятся на некоторое время многие звезды. Во всяком случае, наше Солнце является ярким тому примером, Как уже говорилось, примерно каждые 11 лет северный и южный магнитные полюса Солнца меняются местами. Но происходит это довольно своеобразно. В периоды переполюсовки магнитное поле в северном и южном полушариях Солнца меняют знак неодновременно. За несколько месяцев, а иногда и год, Солнце превращается в магнитный монополь». Желающие могут прочесть эту интересную статью в журнале или в ИНТЕРНЕТЕ. Главное на что я хотел обратить внимание-это то, что в такой «старинной» области физики - как электричество, многие загадки не разгаданы и отгадки приходят медленно и постепенно. Почему? Может потому, как и в фигурном катании - нет потребности, нет тренеров и т.д. А ведь очень может быть, что все эти загадки лежат в области закона перехода количества в качество. Приведу еще один пример из области науки о долголетии человека.

Буквально несколько дней тому назад мне, мой друг подарил книгу. Автор книги "Как продлить быстротечную жизнь" академик Одесской региональной академии наук Николай Друзьяк поставил перед собой задачу - добиться того, чтобы человеческая жизнь стала длинной и без болезней. До сего времени мы знали, что на ухудшение здоровья влияют загрязненная среда, снижение активности иммунной системы, курение и т.д.

Но, как выяснил Николай Друзьяк, главную роль в возникновении заболеваний играет ощелачивание крови. Именно оно приводит к развитию разнообразных болезней.

Какие же из заболеваний излечиваются по методу академика Н.Г. Друзьяка?

Фактически все. И это сенсация! Кого интересует вопрос долголетия - посмотрите - очень интересно, особенно история о том, как ученые всего мира много лет изучали и искали причину долгожителей и сколько было брака в их работе. Может по закону так и должно быть – тысячи работ и исследований перешли в новое качество, но для этого потребовался очень талантливый человек.

Чтобы продолжить дальше мне необходимо сделать небольшое отступление. «Много лет тому назад в Государственном комитете Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий зарегистрировано открытие в области физики твёрдого тела. Его авторы – академик И.М. Лившиц, доктора физико-математических наук М.И. Елинсон, А.М. Косевич, В.Н. Луцкий, В.Б. Сандомирский и кандидат физико-математических наук Ю.Ф. Огрин. Теоретические и экспериментальные исследования были выполнены в Институтах физических проблем и радиотехники и электроники АН СССР, а также Физико-техническом институте низких температур АН УССР.

До этих работ советских физиков предполагалось, что уменьшение размеров кристаллического твёрдого вещества, пока оно ещё остаётся кристаллом, либо не меняет его свойств, либо вызывает их плавное и монотонное изменение. В результате дополнительных исследований оказалось, что всё происходит иначе. Если довести толщину плёнки твёрдого тела до размеров в несколько сот атомных слоёв, то резко изменяются все электронные свойства исследуемого объекта.»

Конечно, Вы дорогой читатель знаете, что Альбер Фер и Петер Грюнберг удостоены Нобелевской премии за открытие эффекта гигантского магнетосопротивления. Физики, удостоенные этой премии, «ОТВОРИЛИ ДВЕРЬ В НОВУЮ ЭРУ МАГНИТНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ. НАМ ТОЛЬКО ПРЕДСТОИТ ЗА НЕЕ ЗАГЛЯНУТЬ.» Эта фраза предваряет статью Сергея Комарова «СПИНОГРЫЗЫ» в «ИТОГИ» №44-07г от 29октября.стр78.

«Альбер Фер и Петр Грюнберг научили человечество управлять электрическим сопротивлением веществ с помощью магнитного поля». Когда я прочел фразу по поводу «отворили дверь в новую эру…», я ей не придал большого значения, но после прочтения всей статьи, и, начав писать свои размышления, пришел к выводу, что эту фразу надо выделить крупным шрифтом. Заголовок статьи не очень понятен, пока не поймешь, что речь идет о спине электрона. Суть эффекта в том, что в тонкопленочном «бутерброде», состоящем из многих слоев железа и хрома, «если прослойка хрома тонка, меньше одного нанометра, всего в три-четыре атома толщиной, то намагниченность слоев железа направлена в противоположные стороны. Электроны, переходя из слоя в слой, легко движутся, где намагниченность совпадает с их спином, поэтому в среднем сопротивление получается высоким. Под действием магнитного поля направление намагниченности всех слоев железа становится одинаковым. Электроны, спин которых совпадает с этим направлением, теперь легко проходят в любом слое. Сопротивление падает». На рис.1 приведена схема, показывающая прохождение тока, без воздействия и после воздействия магнитного поля на трехслойный «бутерброд»

рис.1
рис.1

Мне представляется, что можно по аналогии с полупроводниковым диодом понять принцип работы «бутерброда» Действительно, если взять, например, пластинку окисленного кремния n-типа проводимости, поставить на нее зонд и подать напряжение, чтобы пробить оксид кремния, то после пробоя в кремнии образуется диод - две области проводимости - одна р-типа проводимости, а другая n-типа. На границе этих областей формируется область пространственного заряда. За счет внешнего напряжения можно менять сопротивление этого слоя, практически от нуля, до больших сопротивлении. Диод, как бы «бутерброд». Диод был открыт давно, а потом медленно, медленно мы двигались к транзистору, который состоит из двух диодов, и был открыт, изобретен в 1949году. Потом дело пошло веселее, изобрели тиристор, потом интегральную схему и т.д. Теперь можно предположить, что физики, «ОТВОРИЛИ ДВЕРЬ В НОВУЮ ЭРУ МАГНИТНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ». Возможно, имея опыт в полупроводниках, ученые более быстро смогут сделать открытия по двойному, тройному «бутербродам». А возможно произойдет объединение полупроводниковой и магнитной электроник.

Я уже несколько раз обращал Ваше внимание на то обстоятельство, что необходимо не доверять своей уверенности, а проводить измерение в своих экспериментах. «Так, Чак Майкржак из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) в 1985году (спустя два года после работы в том же институте, что и Гронберг) заметил в пироге, построенном из двух элементов - ферромагнитного гадолиния и немагнитного иттрия, - интересное явление. Когда слой иттрия был толстым, то у всех прослоек гадолиния «магнитные стрелки» выстраивались в одну и ту же сторону, то есть были параллельны. А в «пирогах», где прослойки иттрия были тонкими, направление намагниченности гадолиния чередовались - были антипараллельны. Исследователь опубликовал свою статью в 1986 году. Если бы Майкржаку пришла в голову мысль проверить электрические свойства такой структуры, то самая престижная научная премия сегодня могла достаться ему». Вспомните, нашего врача, который бросил проводить работу, зная точно, что в желудке есть соляная кислота через которую бактерии не пройдут. А оказалось, что они проходят и привели к премии австралийских врачей.

И, заканчивая рассказ об эффекте, приведу небольшой абзац, как мне представляется очень важный. «Спустя несколько лет после открытия инженеры создали жесткий диск высокой плотности записи, которую обеспечивала головка с гигантским магнетосопротивлением. С тех пор этот эффект воплотился в миллионах головок жестких дисков, без которых невозможно себе представить ни один современный компьютер, плеер, видеокамеру и многие другие устройства информационной эры. Впрочем, по мнению Фера, главный результат открытия состоит вовсе не в упомянутых миллионах. Он, претендует на большее, - на первенство в новой области научного знания. Поверим ему: однажды он уже оказался прав».

И еще буквально несколько слов о законе перехода количества в качество. Мне представляется, хотя возможно я не прав, этот закон применяется, используется не так широко, как он того заслуживает. Например, громадное количество автомашин, которые ввезены в страну, должны были изменить структуру дорожного движения, скорость машин, - образование пробок. Зная закон, это можно было предусмотреть. Несколько раз я встречался с такой ситуацией, когда мгновенно увеличивают план, при сохранении всех остальных параметров - численности работниц, итр, и т.д. Это кончалось плохо - план проваливался, процент выход годных уменьшался, страдало качество. После этого вызывали к начальству и спрашивали, что вам надо, чтобы восстановить положение? Набирали новых работниц, их обучали и восстанавливали положение.

Обычно этот закон рассматривают с точки зрения увеличения количества. Последний пример, на который я обратил внимание - это изучение учеными мух дрозофил, число которых было, по - видимому, миллионы Результаты работ оказались внушительными. Как я привел выше открытие И.М. Лифшица с соавторами, в котором они обнаружили, что при уменьшении толщины кристалла все его свойства резко изменяется, то есть проходят через границу качества. А вспомните, как изменяется структура льда при понижении температуры и увеличении давления. Я, уже не помню, но вроде существуют около девяти разных структур льда. Я думаю, что с этим законам нам всем придется еще не раз встретиться и хорошо бы его глубоко понять. Видимо и этот закон мы постигаем медленно и постепенно.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    Конференция     Постепенность.