ВСЕ ЛИ ВЕЩЕСТВА УЖЕ ОТКРЫТЫ?

"Шел в комнату, попал в другую..." — говорил один из персонажей комедии А. Грибоедова "Горе от ума". Так бывает и с исследователями: ищут одно, а находят порой совсем иное, но, как выясняется, вовсе не бесполезное. Об этом — две истории, связанные с обнаружением необыкновенных веществ.

Обрести материалы, не оказывающие сопротивления электрическому току, так называемые сверхпроводники — "голубая мечта" электротехников, энергетиков, конструкторов вычислительных машин. Какие заманчивые перспективы открываются, одна передача энергии по проводам без потерь чего стоит!

Но беда в том, что это явление наблюдается только при очень низких, не встречающихся на Земле температурах. Провода и приборы нужно сильно охлаждать, а это дорого, порой невыполнимо. Вспомните, ведь и ваш домашний холодильник для поддержания низкой температуры сам потребляет электрическую энергию. Выходит, выгоды-то и нет?

Будет, если найти сверхпроводники при более высоких температурах. Или... создать? Пытались, но ни металлы, ни близкие к ним вещества необходимых свойств не проявляли. И вот как-то группа исследователей, ищущая материалы для датчиков радиации, на всякий случай проверила на сверхпроводимость некую керамическую смесь. Произошло чудо: она демонстрировала рекордные параметры!

Вот вам парадокс природы — считавшиеся изоляторами "винегреты" веществ опередили по проводимости признанных "чистых" лидеров. И хотя многое еще не ясно, и достигнутые температуры еще не дотягивают даже до антарктических, произошел, как говорят, технологический прорыв. И тысячи ученых и изобретателей примериваются к завтрашнему дню, когда сверхпроводимость буквально перевернет традиционные области техники.

Другая же группа ученых исследовала происхождение межзвездной пыли, состоящей, как считалось, из частиц углерода. Процессы, идущие где-то в далеком космосе, пытались воспроизвести в земных условиях, испаряя и осаждая углерод всеми возможными способами. И во время этих опытов выяснилось, что углерод может существовать не только в виде сплошной "упаковки" графита и алмаза, а образовывать пространственные уединенные структуры, внешне напоминающие поверхность футбольного мяча!

Удивительно, но существование таких полых структур уже предсказывалось учеными лет за двадцать до их обнаружения. Более того, их можно было бы, если знать, выделить из угольной сажи, образуемой при горении дуги между графитовыми электродами. Оказалось, что подобные конструкции природа "использует" в простейших организмах — радиоляриях — и вирусах. И уж совсем поразительно, что такие ячеистые формы применял для своих знаменитых куполов архитектор Р. Бакминстер Фуллер. В его честь ученые дали новой модификации углерода название "фуллерены".

Все это здорово, скажете вы, но что пользы от этих фантазий природы?

За несколько последних лет выявлено множество их механических, химических, магнитных и электрических свойств, обещающих огромное поле применения вплоть до той же... сверхпроводимости при высоких температурах. Воистину непочатое поле деятельности для изобретателей!

А недавно японские ученые обнаружили еще одно свойство фуллеренов: они способны образовывать трубчатые волокна, обладающие сверхпрочностью. Такие волокна, окрещенные бакитьюбами, умеют при повреждениях самовосстанавливаться!

Вот какие сюрпризы запасла нам природа, и вряд ли они исчерпаны. Добавим лишь, что ученые — герои обеих рассказанных историй были удостоены высших научных наград — Нобелевских премий.

КАК СПРОЕКТИРОВАТЬ ВЕЩЕСТВО?

Задумайтесь о веренице преобразований вещества. Огромные экскаваторы вынимают из карьера руду". Самосвалы, а затем поезда везут ее на обогатительные фабрики. Потом ее плавят, обрабатывают, вытачивают детали, собирают их в... огромные экскаваторы и самосвалы, которые отвозят для работы в тот же карьер. Какой-то бессмысленный круговорот с гигантскими затратами энергии и растущим загрязнением природы! Где же полезный результат?

Люди давно уже осознают и нелепость многих процессов получения необходимых нам веществ, и их вредность. Казавшаяся когда-то фантастичной возможность перейти к полностью безотходным технологиям начинает обретать реальные черты. Открытия полезных свойств у самых неожиданных материалов — по образному выражению исследователей, порой буквально у грязи под ногами! — постепенно меняют наше отношение к тому, каким должно быть производство вообще.

Человек сегодня настолько глубоко проник в тайны строения вещества, настолько ясно понял, как самые малые изменения в его структуре могут менять его свойства, что в принципе готов конструировать нужные материалы, собирая их из самых мельчайших крупинок — атомов. Огромное количество возникающих комбинаций можно поручить перебирать компьютеру. А как узнать, отвечают они заданным требованиям или нет? До сих пор некоторые действия металлурга или кузнеца напоминают "колдовство" повара на кухне. Тот пробует "на вкус", готово блюдо или нет, не стоит ли в него чего-нибудь добавить. А на заводе "на глазок" определяют, сварена ли сталь или докована заготовка. Спору нет, искусством мастеров можно лишь гордиться, но всегда ли оно способно выручить?

К услугам контролеров качества материала сегодня десятки приборов. Они и просветят детали рентгеном, как, наверное, и вас проверяли в поликлинике, и просмотрят их под микроскопом — и обычным, и электронным, — и по малюсенькой крошечке вещества определят его состав, как это сделали с лунным грунтом.

Так что узнать, что же мы собрали на компьютерном конструкторе, можно многими методами, более того, получаемые данные будут обработаны на ЭВМ. Не удивительная разве задача — строить, как дом, вещество, да еще управлять его свойствами? Надеемся, те, кто преуспел, работая с конструктором "Лего", легко освоятся в будущем и с таким компьютерным изобретательством. Вас ждут!

Вернуться в раздел: Энциклопедия Науки и техники

Обсудить эту статью на нашем форуме >>>

§ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ - НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ, ДОСТИЖЕНИЯ

Ключевые слова этой страницы: энциклопедия, научные, открытия, изобретения, достижения.

Скачать zip-архив: Энциклопедия - Научные открытия, изобретения, достижения - zip. Скачать mp3: Энциклопедия - Научные открытия, изобретения, достижения - mp3.