АТОМ, КОТОРЫЙ ПОСТРОИЛ БОР
Вольный перевод В. Турчина.
Вот атом, который построил Бор.
Это - протон,
Который в центр помещен
Атома,
который построил Бор.
А вот электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещен Атома, который построил Бор.
Вот мю-мезон,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещен Атома,
который построил Бор.
А вот пи-мезон,
Который, распавшись, дал мю-мезон,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещен Атома,
который построил Бор.
Вот быстрый протон,
Который в ударе родил пи-мезон,
Который, распавшись, дал мю-мезон,
Который распался на-электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещен Атома,
который построил Бор.
А вот беватрон,
В котором ускорился тот протон,
Который в ударе родил пи-мезон,
Который, распавшись, дал мю-мезон,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещен Атома,
который построил Бор.
А вот дополнительность.
Это закон,
Который Бором провозглашен.
Закон всех народов,
Закон всех времен,
Успешно описывающий с двух сторон
Не только - протон
И электрон,
Но также нейтрон,*
Фотон,
Позитрон,
Фонон,
Магнон,
Экситон,
Полярон,
Бетатрон,»
Синхротрон,
Фазотрон,
Циклотрон,
Циклон,
Цейлон,
Нейлон,
Перлон,
Одеколон,
Декамерон.
И, несомненно, каждый нейрон Мозга, которым изобретен Тот замечательный беватрон,
В котором ускорился тот протон,
Который в ударе родил пи-мезон,
Который, распавшись, дал мю-мезон,
Который распался на электрон,
Который стремглав облетает протон,
Который в центр помещен Атома,
который также построил Нильс Бор!
|
|
|
Когда группа ученых в Америке получила 2 миллиграмма гидроокиси плутония, то от любопытных, жаждавших увидеть новый элемент, не было отбоя. Но рисковать драгоценными кристаллами было нельзя, и ученые, насыпав в пробирку кристаллики гидроокиси алюминия и подкрасив их зелеными чернилами, выставили их для всеобщего обозрения, «Содержимое пробирки представляет собой гидроокись плутония», - невозмутимо заявляли они посетителям. Те уходили удовлетворенные.
КЛЮЧ К СИСТЕМЕ КЛЮЧЕЙ
(Длинное письмо в редакцию)
Paнee было высказано мнение, что система дверных ключей в нашем институте сложнее, чем теория поля. Это явное извращение фактов, и чтобы его опровергнуть, в настоящем сообщении мы излагаем упрощенную теоретическую схему, на основе которой создавалась эта система.
Начнем с определений.
Ключ состоит из стержня, на котором укреплены штифты.
Замок состоит из щели с отверстиями, расположенными соответственно позициям штифтов на стержне ключа. Кроме того, в замке имеется система рычажков, находящихся позади отверстий (см. рисунок).
Введем теперь следующие три аксиомы:
1. Штифты поворачивают рычажки; для того чтобы замок открылся, все рычажки в замке должны быть повернуты.
2. Если в данной позиции нет штифта, отверстия или рычажка, мы будем говорить в дальнейшем о наличии в данной позиции антиштифта, антиотверстия или антирычажка соответственно.
3. Ни в одном замке нет рычажков за антиотверстиями, ибо такой замок нельзя было бы открыть.
Пусть штифты, отверстия и рычажки описываются значением 1 переменных аi-, Ьi и сi соответственно. Индекс i - номер позиции. Антиштифты, антиотверстия и антирычажки соответствуют значению 0 тех же переменных. Определим теперь матричное умножение следующим способом:
|
|
где символическое произведение аbс = а, если одновременно cс, в противном случае abc = 1 - a. Отсюда следует, что если (а1, а2… a в степени k) есть собственный вектор оператора
|
|
то ключ может отпереть замок.
Используя этот формализм, легко найти полное число ключей, которые открывают данный замок (b/c) . Оно равно
|
|
а число замков, которые могут быть открыты данным ключом (а), равно
|
|
При получении этих выражений учитывался тот факт, что замок (O/O) есть тривиальный антизамок. В уравнениях (2) и (3) k есть сумма коэффициентов Клебша-Гордана, равная единице.
Развитый выше формализм позволил решить следующую задачу. Пусть некто хочет пройти из некоторой комнаты Л через несколько дверей в произвольную комнату В. Число ключей, необходимое для этого, максимизировалось при произвольном выборе комнат А и В . (Проблема минимизации не решалась, поскольку ее решение тривиально - одинаковые замки.) Затем сотрудники института были разбиты на ряд подгрупп, и система ключей строилась таким образом, чтобы одновременно выполнялись два условия::
1) ни одна подгруппа не в состоянии открыть все те замки, которые могут быть открыты любой другой подгруппой;
2) трансформационные свойства групп соответствуют возможности одалживания ключей.
Создатели системы ключей надеялись, что она является единственно возможной и полной, и до известной степени это справедливо. Однако оказалось, что ключи, которые не должны были бы открывать некоторые двери, открывают их, если их вставлять в замок не до конца. Например, ключ (11111) может открыть замок (10000/ 11111) в п = 5 различных положениях. Число n было названо странностью системы. ключ - замок. Экспериментальными исследованиями было найдено, что наша система ключей является весьма странной. Однако этот недостаток можно исправить, если потребовать для последней позиции соблюдения равенств ak = bk = Ck = 1. Будем надеяться, что при ближайшем пересмотре системы ключей в нее будет внесено это исправление.
На отмычки настоящее исследование не распространяется.
Автор выражает благодарность сотрудникам, работающим в разных группах, за горячее обсуждение затронутых проблем.
|
|
|
Номограмма распределения времени на разных стадиях научной карьеры |
Пример применения: отрезки горизонтальной пунктирной линии показывают, что молодые специалисты тратят время в основном на работу; на конференции и лекции времени остается мало.
О ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА УГЛЕ
О. Фриш
ОТ РЕДАКТОРА. Приводимая ниже статья перепечатана ежегодника Королевского института по использованию энергетических ресурсов за 40905 год, стр. 1001.
В связи с острым кризисом, вызванным угрозой истощением урановых и ториевых залежей на Земле и Луне, редакция считает полезным призвать к самому широкому распространению информации, содержащейся в этой статье.
ВВЕДЕНИЕ.
Недавно найденный сразу в нескольких местах уголь (черные, окаменевшие остатки древних растений) открывает интересные возможности «для создания неядерной энергетики. Некоторые месторождения несут следы эксплуатации их доисторическими людьми, которые, по-видимому, употребляли уголь для изготовления ювелирных изделий и чернили им лица во время погребальных церемоний.
Возможность использования угля в энергетике связана с тем фактом, что он легко окисляется, причем создается высокая температура с выделением удельной энергии, близкой к 0,0000001 мегаватт-дня на грамм. Это, конечно, очень мало, но запасы угля, по-видимому, велики и, возможно, исчисляются I мил л ионами тонн.
Главным преимуществом угля следует считать его очень маленькую по сравнению с делящимися материалами критическую массу. Атомные электростанции, как известно, становятся неэкономичными при мощности ниже 50 мегаватт, и угольные электростанции могут оказаться вполне эффективными в маленьких населенных пунктах с ограниченными энергетическими потребностями.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УГОЛЬНЫХ РЕАКТОРОВ. Главная трудность заключается в создании самоподдерживающейся и контролируемой реакции окисления топливных элементов. Кинетика этой реакции значительно сложнее, чем кинетика ядерного деления, и изучена еще слабо. Правда, дифференциальное уравнение, приближенно описывающее этот процесс, уже получено, но решение его возможно лишь в простейших частных случаях. Поэтому корпус угольного реактора предлагается изготовить в виде цилиндра с перфорированными стенками. Через эти отверстия будут удаляться продукты горения. Внутренний цилиндр, коаксиальный с первым и также перфорированный, служит для подачи кислорода, а тепловыделяющие элементы помещаются в зазоре между цилиндрами. Необходимость закрывать цилиндры на концах торцовыми плитами создает трудную, хотя и разрешимую математическую проблему.
ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Изготовление их, по-видимому, обойдется дешевле, чем в случае ядерных реакторов, так как нет необходимости заключать горючее в оболочку, которая в этом случае даже нежелательна, поскольку она затрудняет доступ кислорода. Были рассчитаны различные типы решеток, и уже самая простая из них - плотноупакованные сферы, - по-видимому, вполне удовлетворительна.
Расчеты оптимального размера этих сфер и соответствующих допусков находятся сейчас в стадии завершения. Уголь легко обрабатывается, и изготовление таких сфер, очевидно, не представит серьезных трудностей.
ОКИСЛИТЕЛЬ.ЧИСТЫЙ кислород идеально подходит для этой цели, но он дорог, и самым дешевым заменителем является воздух. Однако воздух на 78% состоит из азота. Если даже часть азота прореагирует с углеродом, образуя ядовитый газ циан, то и она будет источником серьезной опасности для здоровья обслуживающего персонала (см. ниже).
УПРАВЛЕНИЕ и КОНТРОЛЬ .Реакция начинает идти лишь при довольно высокой температуре (988° по Фаренгейту). Такую температуру легче всего получить, пропуская между внешним и внутренним цилиндрами реактора электрический ток в несколько тысяч ампер при напряжении не ниже 30 вольт. Торцовые пластины в этом случае необходимо изготовлять из изолирующей керамики, и это вместе с громоздкой батареей аккумуляторов значительно увеличит стоимость установки. Для запуска можно использовать также какую-либо реакцию с самовозгоранием, например между фосфором и перекисью водорода, и такую возможность не следует упускать из виду.
Течение реакции после запуска можно контролировать, регулируя подачу кислорода, что почти столь же просто, как управление обычным ядерным реактором с помощью регулирующих стержней.
КОРРОЗИЯ. Стенки реактора должны выдерживать температуру выше 1000°К в атмосфере, содержащей кислород, азот, окись и двуокись углерода, двуокись серы и различные примеси, многие из которых еще неизвестны. Немногие металлы и специальная керамика могут выдержать такие условия. Привлекательной возможностью является никелированный ниобий, но, возможно, придется использовать чистый никель.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Выделение ядовитых газов из реактора представляет серьезную угрозу для обслуживающего персонала. В состав этих газообразных продуктов, помимо исключительно токсичных окиси углерода и двуокиси серы, входят также некоторые канцерогенные соединения, такие, как фенантрен. Выбрасывание их непосредственно в атмосферу недопустимо, поскольку приведет к заражению воздуха в радиусе нескольких миль. Эти газы необходимо собирать в контейнеры и подвергать химической детоксификации. При обращении как с газообразными, так и с твердыми продуктами реакции необходимо использовать стандартные методы дистанционного управления. После обеззараживания эти продукты лучше всего топить в море.
Существует возможность, хотя и весьма маловероятная, что подача окислителя выйдет из-под контроля. Это приведет к расплавлению всего реактора и выделению огромного количества ядовитых газов. Последнее обстоятельство является главным аргументом против угля и в пользу ядерных реакторов, которые за последние несколько тысяч лет доказали свою безопасность. Пройдут, возможно, десятилетия, прежде чем будут разработаны достаточно надежные методы управления угольными реакторами.
(О. ФРИШ - известный физик-теоретик, профессор Тринити-колледжа Кембридж, Англия, член Королевского общества.)
К 50-летию РУДОЛЬФА ПАЙЕРЛСА
«Вначале был нейтрон»
Рудольф Пайерлс родился в 1907 году, и этот факт имеет первостепенное значение, по крайней мере с точки зрения издания настоящего сборника. Если в детстве он и был гениальным ребенком, то об этом никто не помнит/Поэтому мы не будем интересоваться его до профессорской жизнью, заметим только, что сперва он учился у Зоммерфельда, а затем был переброшен к Гейзенбергу. Большинство своих открытий того времени он сделал в поездах. Путешествия заносили его далеко, например в Россию, и никто из знающих его жену не обвинит Пайерлса в том, что он вернулся оттуда с пустыми руками.
Некоторое время он работал ассистентом Паули. Паули, очевидно, был им очень доволен, потому что впоследствии с любовью вспоминал, что «Der Peierls hat immer Quatsch gerechnet»*.
В это время он внес свой крупный вклад в квантовую теорию излучения, и тут они с Ландау заварили такую кашу, что Бор и Розенфельд расхлебывали ее несколько месяцев. За время, прошедшее с тех пор, он, по-видимому, высказал больше неверных гипотез, чем любой другой физик за любой отрезок времени, что целиком подтверждает известную поговорку: «Добро, содеянное человеком, живет и после него, а зло… покрывают его ученики». По электронной теории металлов у него тоже были работы. И хотя они и не остались неопубликованными, в удобочитаемой форме их можно найти лишь в книге «Квантовая теория твердого тела». Не следует забывать и его вклад в ядерную физику. Его старому учителю приписывают высказывание, что критические замечания Пайерлса всегда были лучше, чем его работы, во всяком случае они гораздо эффективнее опровергали разные хорошие идеи. (Похоже, что этому он научился у своего учителя.) Кроме того, он внес свою лепту в теорию относительности, теорию поля, теорию отопления жилых помещений, в создание паровых котлов с автоматической углеподачей, в воспитание молодого поколения и т. д. и т. п. Но, пожалуй, больше всего он сделал в качестве педагога. Термин «пайерлсизация» в физике означает умение набить 30 человек в помещение, рассчитанное на 15, не пользуясь ни оливковым маслом, ни томатным соусом…
Этот Пайерлс всегда вычислял какую-нибудь ерунду.
Я не знаю
П.А.У.Л.И. И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
(Получено в июле 1932 года, частично рассекречено в июле 1951 года)
В. Вайскопф
Эта работа в течение 25 лет была засекречена Швейцарской комиссией по атомной энергии. Недавно получено сообщение, что в СССР создана такая же [машина, но с радиусом в полтора раза больше, и ШКАЭ разрешила частичную публикацию работы.
Швейцарский федеральный технологический институт недавно приобрел прибор, обладающий уникальными возможностями. Этот сложный механизм предназначен для проверки физических теорий, а также для производства новых теорий и идей. Из-за необычайно тонкой и чувствительной конструкции этой машины обращение с нею и успешное использование оказались довольно затруднительными. Автор настоящей заметки имел редкую возможность изучать и использовать этот механизм в течение длительного промежутка времени и хочет поделиться здесь приобретенным опытом.
Сокращенное название машины - П.А.У.Л.И. - расшифровывается как «Производство Антисимметричных Унитарных Лоренц-Инвариантных (теорий)». При умелом, как указывалось выше, обращении машина не только создает новые правильные теории, но и исключительно бурно реагирует на теории, созданные другими физиками, если они не обладают характеристиками, перечисленными в названии машины, и (или) другими необходимыми свойствами.
Машина имеет почти сферическую форму. Очень важны ее динамические характеристики. Аппарат обладает основной частотой осцилляции Wо, которая возбуждена постоянно, даже если аппаратом не пользуются. Величина частоты не является строго постоянной, но ограничена пределами 0,8
К несчастью, устройство довольно громоздко и работа его сильно зависит от регулярного снабжения специальным горючим, которое не всегда легко достать в других странах. По этой причине мы не советовали бы заводить дубликат машины, скажем, в Англии. Еще не совсем понятно почему, но никто никогда не мог заставить эту машину работать до полудня. Даже в ранние послеобеденные часы она работает с перебоями и часто отвергает даже безукоризненно инвариантные теории.
Сначала мы обсудим использование машины для проверки теорий, созданных потребителями. Нужно соблюдать специальные меры предосторожности во всем, что касается формы, в которой теория вводится в машину. Но даже если использована самая выигрышная форма, машина не всегда будет работать как следует. Управлять ею должен специалист. С первой попытки машина, как правило, не отвергает теорию и не подтверждает ее, а остается в инертном состоянии, совершенно неожиданном для конструкций такого типа. Иногда после того как теория излагается механизму в течение получаса, появляется первая реакция, но настолько слабая, что неискушенный человек склонен заподозрить какую-нибудь неполадку. Однако вскоре обнаруживаются первые признаки работы в виде издаваемых машиной слабых звуков, отдаленно напоминающих немецкие словосочетания вроде "Ganz dumm", "Sind Sie noch immer da?" *, которые иногда сопровождаются нерегулярными флуктуациями частоты и амплитуды упомянутого выше основного колебания.
После многократного введения теории в машину (иногда это приходится повторять до пятидесяти раз) удается наконец добиться положительной реакции- машина скрипит и произносит: "Ach so, warum haben Sie das nicht gleich gesagt!"**. Это показывает, что колесики наконец пришли в зацепление и процесс начался. Результаты работы машины сообщаются следующим кодом: периодически повторяющиеся звуки "Ganz falsch", "Sie sind schon wieder so bdumm", "Naturlich, wieder falsch"***-означают, что теория неверна. Но если раздается: "Hab ich nur auch schon uberkgt?", "Das kann man besser machen"****,- то это служит указанием, что теория справедлива, Интересно также поместить машину в аудиторию во время семинара. При планировании такой операции необходимо предусмотреть некоторое пространство для основных колебаний, амплитуда которых обнаруживает тенденцию к увеличению во время таких экспериментов.
__________
* Очень глупо. Вы все еще здесь?
** Ах так? Так почему же вы мне это сразу не сказали!
*** Полностью неверно. Вы опять несете чепуху. Конечно, снова неверно.
**** Разве я не говорил об этом раньше? Это можно сделать лучше.
___________
Результаты, как правило, бывают не слишком успешными. Из-за исключительной чувствительности устройства в некоторых случаях наблюдается положительная обратная связь, которая временами приводит к пробою. Пробой представляет обычно заметную опасность для докладчика, но на машине серьезно не отражается. В отдельных случаях такие разряды на непродолжительное время даже улучшали показатели машины.
Теперь мы перейдем к рассмотрению второго назначения машины П.А.У.Л.И., а именно для производства новых теорий. Хотя можно было опасаться, что эта задача будет более сложной, для обслуживающего персонала она как раз оказалась намного проще. Фактически необходимо лишь изолировать машину от внешних возмущений. Пока аппарат снабжается достаточным количеством белой бумаги, заправляется подходящим горючим (показано, что для последней цели лучше всего использовать 5 фунтов смеси углеводов с растительными белками, предварительно нагретой до 700°К, которая затем охлаждается и вводится в машину маленькими порциями по 20-
Показатели машины могут быть существенно улучшены добавлением к горючему определенных химических соединений, таких, как… (Окончание статьи до сих пор не рассекречено.)
(В. ВАЙСКОПФ - известный американский физик-теоретик, в настоящее время генеральный директор ЦЕРН, автор вышедших в русском переводе нескольких книг по теории ядра.)
