Творческие автобиографии обычно пишут известные ученые, к каковым, конечно, меня никто не причисляет. По социальному положению я рядовой научный работник, один из многих тысяч в нашей стране. За свою жизнь мне удалось провести несколько интересных исследований и почти все из этого опубликовать. Тем не менее мои труды мало кто знает, что, естественно, вызывает чувство неудовлетворенности у автора. Поэтому я здесь попытаюсь выговориться, "отвести душу", провести обзор того, что я сделал, к чему стремился и к чему пришел. Ведь в принципе никому не запрещается написать книгу о своей жизни, главное, чтобы это было интересно и автору, и его возможным читателям. Может быть, мои старые и не очень старые идеи попадут кому-то на глаза, особенно студентам и ученым, затронут их души и заживут новой жизнью. А, может быть, в этой книге читатели увидят еще один пример того, как не надо жить, что в общем тоже интересно узнать и полезно учитывать.
Автор предполагает, что читатель достаточно образованный человек и хотя бы в общих чертах знает, что такое теория относительности, рентгенография, геохронометрия и другие области науки, в которых поработал автор (перечень приведен на титульном листе). Для тех, кто мечтает построить собственный самолет и полетать, особый интерес представит четвертая глава этой книги. Что касается последней, философской главы, то ее чтение лучше оставить "на потом", до появления у читателя жгучего интереса к главному философскому вопросу: " А зачем все это?"
Глава I
Томск
В 1963 году я поступил учиться в Томский институт радиоэлектроники и электронной техники - ТИРИЭТ. Причина такого поступка - мое радиолюбительство в старших классах школы - я тогда построил несколько ламповых и транзисторных приемников. Однако я поступил не на радиотехнический факультет, т.к. в основном увлекался физикой и всегда был отличником по этому предмету. Факультет диэлектриков и полупроводников - это было ближе к физике и вместе с тем недалеко от радиотехники.
В ТИРИЭТе мое обучение проходило трудно, я посредственно учился. Особенно мне не давалась начертательная геометрия, не знаю почему. Я все время пытался как-то по своему все понять, приспособить к тому, что усвоил раньше. Я сопротивлялся науке, когда ее не понимал, но и жадно воспринимал то, что сразу было понятным или казалось очень интересным.
В период краткого пребывания В ТИРИЭТе я самостоятельно нашел объяснение причины гравитационного притяжения макроскопических тел. Я много времени проводил В библиотеках, читал разные книги, особенно по философским вопросам физики и по теории электричества, в которой искал объяснение гравитации. Как-то в читальном зале я рисовал в тетради многочисленные картинки силовых линий электрического поля между зарядами, из которых, как известно, построены все макроскопические тела, в том числе и мы сами. И тут как бы сама собой пришла догадка: а ведь силы электрического притяжения зарядов должны быть чуть-чуть больше сил электрического отталкивания! И если эту весьма малую разность сил просуммировать по всем многочисленным зарядам, то мы получим ощутимое притяжение электронейтральных макротел друг к другу, причем по закону обратных квадратов расстояния. А это и есть гравитация!
Меня это так потрясло, что несколько дней я затем пребывал в возбужденном состоянии, ничего вокруг нормально не воспринимал, ходил как в тумане - ведь я объяснил гравитацию! Лишь через три года, когда я уже перешел на физический факультет Томского университета, я прочитал в одной статье /1/, что такая же гипотеза задолго до меня высказывалась знаменитым физиком Г.А. Лоренцом. Потом она была забыта, видимо под давлением геометрической теории гравитации, построенной Эйнштейном и названной им общей теорией относительности. Над электрическим объяснением гравитации я периодически думал еще много лет, и позднее мне удалось добавить к гипотезе Лоренц (и моей тоже - ведь я вышел на нее самостоятельно !) кое-что новое, нащупать причину того, почему силы электического притяжения чуть больше сил электрического отталкивания, и расчетным путем найти значение гравитационной постоянной, на что принципиально не способна теория гравитации Эйнштейна (подробнее см. в конце третьей главы).
В середине третьего курса я прекратил ходить в ТИРИЭТ, просто бросил институт - меня стало угнетать все большее погружение в дисциплины, которые казались не нужными для меня. Теоретическая физика и диалектическая логика - вот что я считал тогда самым важным. Тем самым я утвердился в мысли, что журавль в небе - это намного лучше, чем синица в руке. В начале я попытался пойти в философию, со специализацией по философским вопросам физики, но в Томских ВУЗах не нашлось такой специальности. Летом 1966 года я перевелся на второй курс физического факультета Томского гос. университета, "потеряв" на этом два года . На последнее мне было наплевать - я не спешил, как многие вокруг, поскорее закончить обучение.
В ТГУ опять продолжилась старая история - я многое не воспринимал, "как надо", и вместо серьезного изучения учебных предметов занялся разработкой своих идей. В частности, я увлекся диалектической логикой и попытался создать прикладную диалектику. Ведь сложилась странная ситуация: все торжественно тарабанили о законах диалектики, но сразу же о них забывали, как только уходили с философских семинаров. В этом чувствовалось какое-то лицемерие, а точнее - игра по обывательски умных людей, быстро смекнувших, что к чему. Но я в такие игры не играл и подходил к вопросу серьезно: диалектика - это религиозный фетиш, которому лишь отвешивают поклоны, или это что-то по настоящему серьезное, способное решать практические задачи? Почему философы в своих книгах и статьях лишь повторяют известные примеры диалектики и не способны ее применять для предсказания и вывода чего-то нового, подобно тому, как это делают физики на основании своих законов?
Меня в этот период особенно восхитила книга И.Лакатоса "Доказательства и опровержения", где без всякого упоминания о философии, без нудных общих деклараций, на живой конкретной дискуссии показана диалектика научного творчества. Я стал догадываться, что практическому применению диалектической логики мешают многие неясности в ее изложении, почти не изменившемся с Х1Х века. Например, весьма туманным выглядит диалектическое утверждение: данный предмет является одновременно и своей противоположностью. Нет, подумал я, об этом не так надо говорить, это слишком лаконичное утверждение и потому не полное и не ясное. И как совместить этот диалектический пассаж с обычной ("формальной") логикой, с точки зрения которой он выглядит нелепицей? Ответ, к которому я пришел, прост: надо развернуть диалектическую формулу, уточнить, что там имеется в виду, т.е. в каких условиях предмет один, а в каких другой, противоположный. Утверждение: данный человек - и хороший, и плохой - всегда требует пояснения, в каких условиях, отношениях он хороший, а в каких плохой. И тогда диалектическая логика превращается в обычную, понятную. Поняв это, я сразу разрешил одну диалектическую "несуразность", мелькавшую во всех книгах по философии квантовой физики: любой микрообъект - это и волна, и частица. В буквальном (лаконичном) изложении это не понять, это какая-то нелепость. Но если указать условия, то все становится понятным. И я легко нашел эти условия, т.к. физику уже знал довольно хорошо. Оказывается, как волна микрообъект ведет себя только тогда, когда он не меняет свою энергию, а как частица - когда он ее изменяет. Действительно, такой объект, как электромагнитное излучение, ведет себя как волна в явлениях дифракции и интерференции, т.к его энергия (частота, длина волны) при этом не изменяется. И наоборот излучение ведет себя как частица (фотон) в процессах, изменяющих его энергию - в явлениях испускания и поглощения излучения, в комптон-эффекте (соударение с электроном). То же самое и с электроном: в свободном движении, в явлениях огибания дифракционных щелей, в движении по стационарной орбите в атоме - это волна (энергия не изменяется), а при ускорении электрическим полем, при соударении с фотоном в комптон-эффекте, в фотоэффекте - это частица (энергия изменяется).
Известно диалектическое положение: если некоторое утверждение истинно, то противоположное ему также должно быть истинным. Для расшифровки этой "нелепости" мы опять же должны найти условия, в которых проявляются эти две истинности. Одна из них обычно явная, лежит на поверхности, про другую же часто вообще не подозревают, т.к. соответствующие условия глубоко скрыты от познавателя. Например, эксперименты утверждают, что силы электрических ("кулоновских") притяжений и отталкиваний при прочих равных условиях симметричны, точнее - антисимметричны (меняется только знак силы). Но если мы верим в диалектическую логику, то должны признать правильным и противоположное утверждение: силы электрических притяжений и отталкиваний хотя бы немного, но несимметричны - при переходе от одних к другим меняется не только знак силы, но и ее величина. Ведь симметричность была доказана только в достаточно грубых опытах. А если эти опыты провести с высочайшей точностью? По диалектике тут и должна проявится искомая несимметричность. Хотя эти высокоточные опыты даже не надо делать - зримым проявлением этой асимметрии является "гравитационное" притяжение электронейтральных макротел, построенных из очень большого количества элементарных электрических зарядов. Лоренц был прав в своей гипотезе!
В период пребывания в ТГУ мое "уклонение" от официальных учебных наук проявлялось в том, что курсовые и дипломную работы я в основном делал на своих идеях, за что, конечно, был морально бит, подвергался насмешкам и получал низкие оценки. Однако мне как-то удавалось переходить с курса на курс. В одной из своих курсовых работ я предложил модификацию релятивистской динамики заряженной частицы в электрическом поле, нашел новые выражения для кинетической и потенциальной энергии, для импульса частицы и ее лагранжиана. Я исходил из того, что известное релятивистское уравнение движения электрона в электрическом поле допускает разные интерпретации -об этом говорил еще Эйнштейн в своей первой работе 1905 года. Сохранив это уравнение, я предложил в согласии с ним новую формулу для кинетической энергии - она не становится бесконечно большой при приближении к скорости света, а имеет своим пределом собственную энергию покоя частицы. Соответственно изменилась и формула для потенциальной знергии частицы в электрическом поле. Если в обычной теории эта энергия пропорциональна электрическому потенциалу и может стать бесконечно большой, то по моей формуле она даже при бесконечно большом потенциале не превышает энергии покоя частицы. А при малых скоростях и потенциалах мои формулы переходят в обычные, известные из классической механики. Преподаватели восприняли это как курьезное, несерьезное сочинительство, хотя и полезное для тренировки мозгов студента.
Драматичной оказалась история с защитой дипломной работы /2/, где я привел обоснование того, что в специальной теории относительности (СТО) под массой тела следует понимать только массу покоя, т.е. ошибочно утверждать, что масса тела возрастает с увеличением скорости его движения - это лишь одна из интерпретаций релятивистских уравнений движения, которая необязательна, бездоказательна и приводит к внутренним противоречиям. У фотона же вообще нет массы - ни массы покоя (это было известно и до меня), и никакой другой. Бессмысленно говорить, например, о наличии у фотона инертной массы - ведь фотон невозможно ускорить или замедлить. У фотона нет и гравитационной массы, т.к. известные эффекты с участием фотона - гравитационное красное смещение частоты и отклонение от прямой луча света при его прохождении у края Солнца - объясняются иными причинами : зависимостью хода времени от гравитационного потенциала и искажением евклидовости пространства вблизи источника гравитации (эти объяснения вытекают из теории гравитации Эйнштейна). Неправильно говорить, что луч света от далекой звезды "притягивается" к Солнцу и потому "искривляется". Искривляется координатная сетка пространства, относительно которой наблюдается (или расчитывается) траектория луча. Эйнштейновский закон пропорциональности между массой тела и его энергией следует понимать только как пропорциональность между массой покоя и энергией покоя, и на фотон этот закон не распространяется, хотя он и обладает энергией. В частности, если пустой ящик с зеркальными стенками заполнить электромагнитным излучением (фотонами), то масса покоя ящика возрастет не потому, что у фотонов есть масса, а потому, что они оказывают давление на стенки ящика, там возникают напряжения, что и приводит к увеличению энергии и массы покоя стенок ящика ( пропорционально давлению, а значит и энергии фотонного газа в ящике).
Такими заявлениями я посягнул на давно устоявшиеся интерпретации и представления, и на защите меня в основном спасла положительная рецензия на мою работу В.А.Угарова, автора учебника /3/. Меня также поддержал формальный руководитель диплома Чалдышев (не помню имя-отчество), который не видел в моем труде ничего крамольного и, видимо, относил его к вопросам уточнения терминологии. Оппонентом же оказался сам председатель государственной комиссии, который воспринял мой труд как безграмотную чушь и недоумевал, как вообще меня могли допустить к защите. Интересно, что заведующий моей кафедры предварительно не познакомился с моим трудом и после моего доклада сказал: "Я (т.е. он) ничего не понял". Тем не менее в результате какого-то компромисса (меня при этом попросили выйти из аудитории) работу оценили на "удовлетворительно" и решили выдать мне диплом.
Дипломная работа, которую перепечатала на машинке моя будущая жена, ушла в архив университета, я из нее ничего не смог опубликовать, Но изложенные в ней мысли бродили в умах и других физиков: через 19 лет появилась статья известного теоретика Л.Б.Окуня /4/, который задался теми же вопросами и пришел к тем же выводам, что и я. Еще через несколько лет стали появляться новые учебники по общей физике для ВУЗов, где в разделе "релятивистская физика" стали кратко говорить тоже самое, что я написал, но не опубликовал еще в 1970 году.
Цитированная литература
1. Хьюз В. Мир Литтлтона-Бонди и возможное неравенство зарядов.
/В книге "Гравитация и относительность". М., Мир, 1965, с.410-434.
2. Калеганов Б.А. О понятии массы в теории относительности.
/Дипломная работа. г.Томск, ТГУ, кафедра теоретической физики, 1970.
3. Угаров В.А. Специальная теория относительности. М., Наука, 1969.
4. Окунь Л.Б. Понятие массы (масса, энергия, относительность).
//Успехи фихических наук. 1989, т.158, вып.3, с.511-550.
Глава 2
Березовский
После окончания университета я некоторое время поработал учителем физики в сельской школе, откуда со скандалом уволился, не выработав положенного срока. После этого я оказался в г.Сысерть Свердловской области, на родине жены, где поступил на работу в местный гидронасосный НИИ в качестве младшего инженера. Навалились житейские проблемы - рождение детей, отсутствие своей квартиры, низкая зарплата. Из-за этих проблем я даже попытался стать начальником котельной в одном из поселков - только потому, что там давали квартиру и приличный оклад. К счастью, меня не приняли. Обычным моим душевным состоянием тогда были подавленность и униженность, с редкими всплесками ярких и разнузданных мечтаний, не имевших ничего общего с обычными у людей мечтами о квартире, машине и больших деньгах. Вино я не пил, не курил, друзей-приятелей не имел, с женой отношения были специфическими, не гревшими душу. Меня нередко посещали суицидные мысли.
Этот тяжелый период кончился тем, что я совершил дикий поступок, который, однако, спас меня от гибели. Сотрудников НИИ и меня в том числе вывезли летом в местный колхоз на прополку - тогда это было обычным делом. Тоска и отвращение ко всему овладело мной. В обеденный перерыв я тихо отошел в лес и больше не вернулся - пошел куда глаза глядят. Ночь я провел в какой-то копне сена, а утром двинулся дальше в лесные дебри. Как не странно, мне становилось все лучше и лучше, я повеселел, стал с удовольствием наблюдать природу, при этом ничего не ел и не испытывал голода. Меня совершенно не волновало, что меня потеряли и сейчас, видимо, уже начали поиски. Я уходил все дальше на юг, иногда даже бежал - не из-за страха, а от радости свободы (почти как Мцыри у Лермонтова).
Так продолжалось трое или четверо суток. Когда я вышел на Челябинский тракт к автобусной остановке, я уже был обновленным человеком - депрессия исчезла, мне захотелось еще пожить. Я приехал домой, никому ничего не стал объяснять, да меня особенно и не допытывали, видимо решив, что я ненормальный или просто больной. Из НИИ я тут же уволился и стал искать работу в другом городе.
В одной из газет я прочитал объявление, что в г.Березовском, рядом со Свердловском, в институте ЦНИИПП требуется физик для исследования смачиваемости пыли (ЦНИИПП занимался вопросами охраны труда горнорабочих, и в частности борьбой с рудничной пылью). Объявление было несколько странным - обычно для исследовательской работы объвляют конкурс на замещение вакантной должности научного сотрудника. Но я поехал в Березовский и был принят в институт на должность инженера. Поселили меня в общежитии, жена с детьми пока остались на старом месте.
Очень быстро я убедился, что мой новый начальник не является специалистом в той задаче, на которую меня нанял, а сама эта задача никого практического значения не имеет. Возник конфликт. Я дошел до замдиректора по науке, доказал свою правоту и в обоснование опубликовал в институтских "Трудах" свою первую статью /1/. Надо было заниматься чем-то другим.
В лаборатории имелся рентгеновский дифрактометр УРС-50 ИМ, и зав. лабораторией поставил мне новую задачу: попытаться создать рентгеновскую методику количественного определения минерального состава рудничной пыли. Я тогда особенно не задумывался, зачем это нужно и насколько ново, и энергично принялся за новое для меня дело. Набрав коллекцию часто встречающихся (породообразующих) минералов, приготовил из них порошки, а из последних - разнообразные смеси с известным содержанием компонентов. Выбрал самые интенсивные, аналитические пики дифракции для каждого минерала, а из рентгеносъемки смесей определил коэффициенты, позволявшие найти содержание какого-либо компонента по известному содержанию минерала - внутреннего стандарта и по измеренным интенсивностям дифракционных пиков. Для меня как физика задача показалась элементарной.
Мою методику шеф проверил с помощью контрольных образцов и пришел в восторг, когда увидел, что мои анализы совпадают с контрольными цифрами или близки к ним. Он даже заявил, что я создал революционную методику, ценную не только для контроля рудничной пыли, но и для геологических наук (сам он был по образованию геологом). Я же снова убедился в его безграмотности: ведь количественный рентгенофазовый анализ давно применялся в минералогии и геологии, я не создал ничего принципиально нового. Более того, я уже знал, что для гигиенического пылевого контроля нет необходимости определять полный минеральный состав пыли - основной интерес представляет содержание кварца как причины силикоза у горнорабочих.
Я занялся рентгеновской методикой определения кварца в пробах пыли на аналитических аэрозольных фильтрах. Здесь задача была поинтересней, т.к. навески пыли на фильтрах были небольшими, а пыль к тому же распределена по глубине фильтра по определенному закону, и все это надо было как-то учесть. Соответствующие исследования были мной проведены и опубликованы /2/. Однако потребность в созданной мной методике оказалась небольшой, т.к. рядом, в химической группе, кварц давно определяли химическим способом и все заказы и договора шли через эту группу, мне доставались лишь случайные заявки. Положение не изменилось и после утверждения моей методики в министерстве, которому подчинялся институт.
От нечего делать я стал размышлять, что еще можно "выжать" из моего дифрактометра. Оказалось, довольно много. Во первых, я придумал, как с помощью рентгеносъемки пыли на фильтре определить эффективность задержки пыли этим фильтром. Эффективность фильтра обычно определяют в специальных аэрозольных опытах - по соотношению концентраций пыли, поступающей на фильтр и выходящей из него. У меня же есть только запыленный фильтр. Идея состояла в том, что пыль распределена по глубине фильтра по экспоненциальному закону с параметром, входящим, с одной стороны, в теоретическую формулу для эффективности фильтра, а с другой стороны - в полученную мной формулу для интенсивности дифракции от какого-то компонента пыли на фильтре. Проведя рентгеносъемку пыли при облучении фильтра с запыленной и с тыльной стороны, можно по этим данным определить искомый параметр и тем самым вычислить эффективность фильтра.
Я проделал необходимые измерения на запыленных кварцем фильтрах с известной эффективностью, убедился в правильности моего способа и позднее его опубликовал /3/.
Другие мои идеи касались определения дисперсного состава пыли. Хотя в нормах дисперность тогда не контролировалась, но было очевидно, что она должна иметь важное гигиеническое значение: чем меньше размер пылинок, тем больше их общая поверхность (при той же массе пыли) и тем соответственно больше должна быть опасность пыли при ее попадании в легкие. На дифрактометре размер частиц порошкообразного образца обычно оценивают по уширению дифракционного пика, но этот способ применим для очень тонких частиц, размером порядка 0,1 мкм и менее. А рудничная пыль была грубее. Я обратил внимание на книгу А.Гинье "Рентгенография кристаллов" где, в частности, излагалась теория определения размера частиц по малоугловому рассеянию рентгеновских лучей (МУР). Я быстро определил оптимальный угол измерения МУР - около 20 угловых минут, и на разных образцах убедился, что интенсивность МУР на этом угле пропорциональна удельной поверхности, т.е. возрастает с уменьшением среднего размера частиц. В результате получилась новая методика определения удельной поверхности пылей и порошков /4/.
Кроме удельной поверхности, иногда требуется знать распределение частиц полидисперсного образца по размерам. За рубежом давно был создан рентгеновский седиграф, в котором образец в виде суспензии помещался в стакан-кювету и через кювету в горизонтальном направлении пропускалось рентгеновское излучение. По закону Стокса частицы образца в поле тяжести постепенно оседали на дно кюветы, причем с разной скоростью, зависевшей от их размера. Интенсивность прошедшего через кювету излучения при этом закономерно увеличилась, давая тем самым информацию о распределении частиц по размерам. В нашей стране такой прибор не выпускался, но его легко можно было скопировать на имеющемся у меня дифрактометре, используя его просто как источник и приемник рентгеновского излучения, и подобрав к нему соответствующую кювету и жидкость для диспергирования. Все это было мной проделано, а результаты опубликованы /5/.
Интересно, что после этого я случайно обнаружил, что в другой лаборатории института двое изобретателей также занялись созданием седиграфа, но с использованием радиоактивного источника гамма-излучения. Дело у них не шло, т.к. жесткое гамма-излучение плохо реагировало на изменение концентрации пылевой суспензии в кювете. Они также не знали, как по изменению интенсивности излучения вычислить распределение частиц пыли по размерам. Я подарил им свою статью /5/, где были приведены соответствующие формулы, посоветовал воспользоваться моей разработкой, но самолюбие людей было выше разума и они еще долго продолжали изобретать свой "велосипед".
У меня опять появилось свободное время и я решил заняться исследованием так называемого метода внешнего стандарта в рентгенофазовом анализе рентгенотолстых порошкообразных образцов. В этом методе в качестве внешнего стандарта используется образец, состоящий на 100% из фазы, которую нужно определить в анализируемом образце. Согласно известной теории, искомое содержание фазы должно быть пропорционально произведению интенсивности дифракционного пика фазы (J) на коэффициент ослабления излучения (M) анализируемым образцом. Но некоторые аналитики обнаружили, что на практике работает иная формула, в которой M фигурирует в некоторой степени "к", меньшей 1 (к=0,5 - 0,9). Интересно было выяснить, в чем тут дело.
Я занялся измерением (по известной методике) коэффициентов М для чистых мономинеральных фаз с известными из справочников коэффициентами фотоэлектрического поглощения излучения (Т). Во всех книгах по рентгенофазовому анализу писали, что если на выбранном излучении Т существенно больше 20 кв.см/г, то должно быть М=Т, т.е. вклад расеяния излучения в коэффициент М должен быть пренебрежимо мал. Но мои измерения показали, что, как правило, М больше Т, иногда и весьма значительно. При этом измеряемые значения М сильно зависели от условий измерений - размера щелей, наличия или отсутствия монохроматора, фильтров и ослабителей излучения (для его детектирования я давно перешел от счетчики Гейгера к сцинтилляционному счетчику СРС-1-0 с соответствующей электроникой). Найденная мной эмпирическая зависимость М от Т оказалась не линейной, а логарифмической, а причиной отклонени М от Т было, скорее всего, сильное малоугловой рассение излучения мелкодисперсными образцами. После этого нетрудно было догадаться, что измеренное значение М может отличаться не только от Т, но и от того значения М, которое подразумевается в теоретической формуле для вычисления содержания определяемой фазы в образце. Эти интересные результаты я изложил в трех статьях /6,7,8/.
Нужно сказать, что свой рентгеновские исследования я в основном публиковал в московском журнале "Заводская лаборатория. Диагностика материалов", отличавшемся большой демократичностью - в нем печатались и инженеры-аналитики с провинциальных заводов, и ученые из МГУ и других научных центров. Рецензентом многих моих рукописей был, как я потом узнал, Д.Хейкер, автор монографии "Рентгеновская дифрактометрия". Но в моем ЦНИИПП этот журнал мало кто читал, я тут был единственным рентгенщиком, мои статьи никакого местного эффекта не производили, я "варился в собственном соку". Начальство в общем-то было безралично к тому, чем я занимаюсь. Пора было увольняться и подыскать более подходящее место работы, но я со своим семейством стоял в очереди на квартиру и надо было еще потерпеть.
Мой начальник как-то обратил мое внимание на статью немецкого ученого Клауса Робока, где было показано, что силикозоопасность (фиброгенность) карцевой пыли сильно зависит от свойств поверхности кварца. Там были изложены начала новой, каталитической теории силикоза, в которой эта профессиональная болезнь горнорабочих рассматривалась как катализ какой-то, пока неизвестной биохимической реакции на поверхности кварцевых частиц, попавших в легкие, и приводящей к разростанию там соединительной ткани, т.е. к силикозу. Я заинтересовался этой статьей, а также проштудировал электронную теорию катализа на полупроводниках Ф.Ф.Волькенштейна (природный кварц обычно является полупроводником из-за наличия в его решетке и на поверхности микропримесей). Кроме того, я познакомился с публикациями Б.Т.Величковского с сотрудниками, где также была замечена связь фиброгенности кварца с состоянием поверхности кварцевых частиц, в частности с концентрацией гидроксильных групп. Обдумав все это, я написал и опубликовал большую обобщающую статью /9/, где объяснил все эти разрозненные факты с с позиций электронной теории катализа и предложил для оценки силикозоопасности кварцевой пыли измерять ее электрохимический потенциал - уровень Ферми. (Разумеется, ни в каких санитарных нормах по пыли об уровне Ферми тогда не было и намека).
Далее я стал думать над тем, каким путем можно подавить каталитическую активность кварцевых частиц, т.е снизить их силикозоопасность. В одной из физики-химических статей я прочитал, что при облучении кварца ультрафиолетом гидроксильные группы на его поверхности замещаются кислородом. Я решил узнать, изменяется ли при этом уровень Ферми. Измерительный прибор я собрал сам (метод вибрирующего конденсатора). Облучение кварцевой пыли слабым УФ-излучением также провел сам, собрав соответствующую установку. Измерения показали, что действительно УФ-излучение сильно изменяет электрохимический потенциал и, следовательно, можно было ожидать и снижение силикозоопасности УФ-облученной пыли. Но все это следовало проверить в опытах на животных.
Моя статья /9/, опубликованная в известном всем и авторитетном журнале "Гигиена труда и профессиональные заболевания", произвела большое впечатление в институте. Некоторые сотрудники не могли поверить, что именно я написал эту статью, и специально приходили, чтобы спросить об этом. Как говорится, было грустно и смешно. Причиной такой недоверчивости был мой низкий имидж в институте, представление обо мне как узком специалисте-рентгенщике и в общем ограниченном, недалеком и необщительном человеке.
Обратившись к замдиректора по науке, я легко получил "добро" на опыты на животных. Были подключены медики, которые и провели соответствующие опыты на крысах в институтском виварии. Опыты убедительно показали эффект резкого снижения фиброгенности УФ-облученной кварцевой пыли по сравнению с такой же, но не облученной. Когда был получен этот результат, то меня неприятно удивило агрессивное поведение женщин-медиков, возомнивших себя главными героями события и пожелавшими оттеснить меня на задний план. Но зам. по науке отстоял мой идеологический приоритет. Я оформил и послал заявку на изобретение "Способа снижения силикозоопасности пыли", и написал статью с изложением идеи и результатов опытов. Статья вскоре была опубликована /10/, а авторское свидетельство на изобретение получено (Љ 739245). В соавторах, конечно, оказались и медики, и зам. по науке.
К сожалению, все эти интересные вещи так и остались в сфере чисто научных достижений. На производстве и не собирались внедрять УФ-облучение пыли для профилактики силикоза, все по-прежнему ориентировались только на снижение содержания пыли в воздухе. Я же предлагал что-то весьма необычное, требовавшее существенным образом изменить систему пылевого контроля и мероприятия по профилактике силикоза, а на это никто не рашался пойти.
Опять появилось свободное время, и я решил заняться своей диссертацией. Я сразу решил, что по УФ-облучению пыли защищаться не буду - это увело бы меня в медицинские науки, формально сделало бы медиком-гигиенистом, что для меня, физика, звучало дико и нелепо. Оставалась рентгеновская тематика, тем более что публикаций было много, имелось и авторское свидетельство на изобретение (Љ 857817). Проблема была в том, по каким наукам защищаться. Мои работы более всего соответствовали прикладной рентгенофизике, но такая специальность официально нигде не значилась. Я стал зондировать более или менее близкие к моей тематике советы по защите диссертаций, от Иркутска до Москвы. Но руководителя и влиятельных знакомых у меня не было, на мои запросы и просьбы приходили отказы или неопределенно-туманные ответы.
Наконец, на одной из рентгеновских конференций я встретился с В.А.Франк-Каменецким, заведующим кафедрой красталлографии в Ленинградском гос. университете. Здесь же присутствовал и его коллега Н.В.Котов, председатель совета по защите диссертаций на геологическом факультете ЛГУ. Я кратко рассказал о своих работах, В.А. посоветовался с Н.В., и они решили, что в общем меня можно будет принять к защите, но мне придется сделать акцент на возможность использования моих разработок в геолого-минералогических науках. С этим я более-менее справился, пришлось также сдать дополнительный экзамен по общей геологии. Через год состоялась успешная защита, и с 1982 года я получил право называться кандидатом геолого-минералогических наук по специальности "кристаллография и кристаллофизика".
После получения кандидатского диплома мое положение в институте отнюдь не улучшилось, кроме, конечно, значительного повышения оклада. Мои разработки здесь по-прежнему особо не были нужны. Меня стали переводить из одной лаборатории в другую, стали давать чуждые моему профилю задания, вплоть до слесарной помощи инженерам по сборке пылеулавливающей установки. Пора было увольняться, тем более что квартира была получена.
И я снова, как и 11 лет назад, стал просматривать газеты на предмет поиска нового места работы.
Цитированные публикации автора
1. О практическом значении исследования смачиваемости водой витающей рудничной пыли.
//Труды ЦНИИПП, вып.10, Свердловск, 1974.
2. К рентгенофазовому анализу пыли на фильтре типа АФА. //Заводская лаборатория, 1976, Љ4.
3. Определение эффективности волокнистого фильтра с помощью рентгеновских лучей.
//Заводская лаборатория,1980, Љ7.
4. Рентгеновский способ определения удельной поверхности малой массы порошка.
//Заводская лаборатория, 1979, Љ1.
5. Использование рентгеновского дифрактометра в качестве седиграфа пылей и порошков.
//Заводская лаборатория, 1981, Љ7.
6. О методе внешнего стандарта в рентгенофазовом анализе порошков.
//Заводская лаборатория, 1978, Љ4.
7. К анализу эффективного коэффициента ослабления рентгеновского излучения в порошкообразном образце.
//Заводская лаборатория, 1980, Љ9.
8. Влияние малоуглового рассеяния рентгеновского излучения на коэффициент ослабления излучения.
//Заводская лаборатория, 1983, Љ4.
9. Электрохимический потенциал как критерий фиброгенности кварцевых пылей.
//Гигиена труда и проф. заболевания, 1978, Љ2.
10. Влияние УФ-излучения на электрохимический потенциал и фиброгенные свойства кварцевой пыли.
//Гигиена труда и проф. заболевания, 1982, Љ3.
Глава 3
Екатеринбург
В 1984 году меня по конкурсу приняли на должность старшего научного сотрудника в лабораторию радиогеологии института геологии и геохимии Уральского отделения АН СССР в Свердловске. Лаборатория в основном занималась определением возраста минералов и горных пород различными изотопными методами.
Моего нового шефа не смутило, что он нанимает незнакомого ему человека "с улицы", к тому же рентгенщика, а не изотописта. Как я понял, ему нужен был технарь, или, как он выразился, методист, который бы наладил работу группы калий-аргонового (К-Аг) метода датирования. Работа группы остановилась из-за технических проблем в определении содержания в геологических образцах радиогенного аргона.
Наверное, тут нужно пояснить, что К-Аг-метод датирования основан на давно открытом радиоактивном распаде изотопа калий-40, присутствующего вместе с другими изотопами калия во многих минералах. При распаде калия-40 часть его атомов превращается в аргон-40, который со временем накапливается в минерале, и мерой возраста служит отношение атомных содержаний радиогенного аргона-40 к калию-40. В отношении последнего особых аналитических проблем тогда не было, т.к. доля калия-40 в смеси изотопов калия одна и таже у любых образцов, независимо от их возраста и происхождения, поэтому достаточно определить общий калий, и этим занимались "мокрые" химики. Иное дело - радиогенный аргон: его содержание даже в очень древних и богатых калием минералах чрезвычайно мало, обычными являются цифры от 1 нг/г до 1000 нг/г ( 1 нг=0,001 мкг). Аналитику приходится работать даже не с микрограммами, а с нано- и пикограммами аргона. В качестве измерительного прибора здесь используется высокочувствительный газовый масс-спектрометр.
Проблема, однако, состояла не в измерении аргона, а в создании высокопроизводительной и низкофоновой технологии выделения его из минералов (очищенный аргон затем напускался в масс-спектрометр). Я застал период, когда в лаборатории затеяли переход от устаревшего объемного метода измерения аргона к новому, более совершенному методу изотопного разбавления. Мой предшественник, инженер, затратил много труда и времени на создание новой аргоновой выделительной установки, но, как это иногда бывает, основное внимание уделил второстепенным вещам, а главную часть установки - "реактор", т.е. вакуумную злектропечь для плавки минералов - оставил "на потом". Его реактор не обеспечивал температуры плавления, к тому же нагреватель часто перегорал, приходилось все разбирать, ремонтировать, затем собирать, запаивать стеклянные трубки, снова производить высоковакуумную откачку с температурной дегазацией и т.д. На все это уходило громадное время. В "портфеле" лаборатории уже скопилось много образцов, геологи надоедали шефу со своими заявками на датирование, так что на мое появление в лаборатории возлагались определенные надежды и я наконец-то стал очень нужным человеком.
Внвчале я попытался наладить этот самодельный аргоновый монстр, или, как я его назвал, "гроб" (установка занимала треть комнаты), но намаявшись с бесконечными ремонтами, бросил это занятие. Надо было коренным образом улучшать конструкцию, и не только реактора - вся установка мне не нравилась, главным образом из-за несуразно большого объема. Но тут я сильно рисковал - все-таки что-то уже имелось и кое-как, с сомнительным качеством, с простоями и ремонтами, но как-то работало, а я задумал все это ликвидировать. Ясно было, что если я старое сломаю, а новое не создам, то меня с треском выгонят с работы. Однако мое физическое чутье подсказывало, что дело в общем-то простое, надо только решиться и начинать.
Местная техническая публика от моего решения пришла в веселое настроение, т.к. люди живо представили, как я, новичок в аргоновом деле и высоковакуумной технике, неизбежно сяду в лужу и сам себя накажу за "неуважение" к труду своего предшественника. Но шеф сказал, что я могу делать все, что считаю нужным, и я начал творить.
Пока я разбирал "гроб", я обдумал конструкцию нового реактора. Главной причиной малой службы нагревателея была его коррозия химически активными газами, и я решил сделать реактор, в котором, кроме нагревателя и тигля, были бы стандартные поглотители химически активных газов, а также тепловые экраны. Все это можно собрать в корпусе стандартного высоковакуумного вентиля из нержавеющей стали. А остальные детали установки следовало сделать с меньшим рабочим объемом.
За два месяца новая установка была создана. Конечно, вначале она сильно фонила, т.к. ее детали долго пребывали в контакте с воздухом (где много так называемого воздушного аргона), а также подвергались аргоновой сварке, но постепенно, после многочасовых термодегазаций с высоковакуумной откачкой, аргоновый фон пришел в норму. Я провел анализ контрольных образцов, все получалось прекрасно, точность анализов была хорошей, нагреватель реактора выдерживал много десятков плавок, работать стало легко и приятно. Если раньше, на "гробе", за день с грехом пополам удавалось сделать 1 - 3 образца, с последующим длительным простоем, то теперь я легко и с хорошим качеством делал 8 образцов в день и в следующие дни продолжал тоже самое, пока не кончались образцы в прободержателе.
Я оформил заявку на изобретение реактора и вскоре получил авторское свидетельство (Љ 1377692). Лишних людей из группы я отпустил, оставил только одну пожилую женщину для взвешивания образцов и утреннего разгона аппаратуры. Анализ аргона стал делать сам, т.к. другой работы у меня не было, а сидеть и "руководить" я не умел.
С удивлением я обнаружил, что, оказывается, руководителем К-Аг-группы неофициально считался другой старший научный сотрудник, который лишь изредка, да и то как экскурсант, заходил в мою комнату. Видимо, он считал ниже своего достоинства заниматься техническими проблемами, а на меня смотрел как на временного инженера-наладчика. Шеф понимал двусмысленность этой ситуации и разрешил ее тем, что постепенно выжал этого псевдоруководителя из лаборатории и института, т.е. окончательно сделал ставку на меня.
Кроме изобретения реактора, мне удалось добавить в методологию К-Аг-датирования еще кое-что новое. Например, я обнаружил небольшую ошибку в использовавшейся до меня формуле расчета калий-аргонового изотопного отношения (по измеренным содержаниям радиогенного аргона и калия) и вывел правильную формулу /1/. Кроме того, я обосновал необходимость поддерживать стабильной температуру деталей системы дозировки трассера, напускаемого в реактор перед плавкой образца /2/.
За год я "разгреб" накопившиеся заказы. Начались публикации результатов датирования, где я не стремился быть первым соавтором, хотя геологи из уважения к сложным изотопным методам датирования иногда это предлагали, а я из уважения к геологам иногда соглашался. Я приобрел некоторую популярность в институте, т.к. добрая половина его научных сотрудников оказались моими заказчиками и потенциальными соавторами.
Следует отметить, что ко времени моего появления в институте все "сливки" по изотопно -геохронологическому изучению Урала уже были собраны, возраст разнообразных уральских образования был "прощупан" и в основном стал известен, белых пятен почти не осталось. Началась рутинная в общем-то работа по уточнению разными методами ранее полученных цифр. Принципиальной новизны здесь трудно было ожидать.
Тем не менее заказов на датирование было много. Вначале, как новичок, я подумал, что это может иметь какое-то практическое значение, например для поиска рудных месторождений, но это было не так. Речь шла об уточнении представлений о древних геологических процессов, о совершенствовании "легенд" для конкретных комплексов и массивов. Меня, как физика, это, естественно, не воодушевляло. У меня сложилось ощущение, что современная теоретическая геология похожа на недоразвитую физику времен Архимеда, т.е. она намного ближе к искусству построения всяких труднопроверяемых гипотез, к субъективному философствованию и даже религии, чем к точным наукам.
Тем не менее возраст требовалось определять точно и правильно, и не только в смысле приборной аналитики . В К-Аг-геохронометрии давно появился термин "кажущийся возраст", т.к. было замечено, что измеренный возраст может сильно отличаться от действительного возраста минерала, отсчитываемого с момента его красталлизации. Конечно, были выработаны кое-какие приемы для максимального приближения к действительному возрасту, использовались наиболее надежные минералы-геохронометры, но все же до поры до времени измеренный возраст следовало считать "кажущимся", пока не доказано обратное. Обычно искажение измеренного возраста происходило в сторону занижения из-за природной потери минералом части радиогенного аргона под влиянием тех или иных посткристаллизационных процессов, и К-Аг-возраст тогда указывал на время окончания этих процессов.
Я задумался над тем, может ли в минералах-геохронометрах оставаться память о потеренном аргоне. Тогда у меня и возникла гипотеза об аргоновых вакансиях - пустотах в кристаллической решетке, могущих оставаться после ухода аргона. Если такие вакансии сохраняются, то их концентрацию можно как-то померить и тем самым определить количество потерянного аргона и выйти на действительный возраст минерала. Но как это сделать? В дефектоскопии минералов применяли некоторые методы, вроде ЭПР, люминесценции и др., но они были слишком грубы для обнаружения весьма малочисленных аргоновых вакансий. Кроме того, было совершенно неясно, по какому сигналу или параметру можно отличить аргоновые вакансии от прочих разнообразных дефектов кристаллической решетки.
Я предположил, что если аргон путем диффузии может уходить из решетки, то он в принципе тем же способом может заходить и обратно, из аргонсодержащей среды, например из воздуха, и занимать в решетке свои "законные" места, т.е. аргоновые вакансии. Значит, если померить, сколько в опыте зашло воздушного аргона в образец, то мы тем самым узнаем количество ранее потерянного им радиогенного аргона.Для обепечения захода воздушного аргона в минерал последний надо прогревать, причем отдельно на разных температурах (каждый раз измеряя количество абсорбированного воздушного аргона ) и, конечно, учесть происходящие при этом "лабораторные" потери радиогенного аргона. (Воздушный аргон содержит, кроме аргона-40 , еще два изотопа:аргон-36 и аргон-38, что и позволяет его отличить от моноизотопного радиогенного).
Казалось бы, идея проста и даже очевидна, но тут существовали некоторые вопросы. В других институтах ранее уже проводили опыты по термоактивационному поглощению аргона минералами, в связи с проблемой так называемого избыточного аргона. Использовали высокое давление аргона - от 1 до 5000 атм, и обнаруживали значительное его поглощение, возраставшее с давлением. Если эти данные проэкстраполировать на низкое парциальное давление воздушного аргона в комнатных условиях, порядка 0,01 атм, то получалось, что поглощение аргона в этой области должно быть чрезвычайно малым. Кроме того, сам факт возрастания поглощения с увеличением давления показывал, что высокобарическое поглощение не может иметь связи с аргоновыми вакансиями, количество которых по своему смыслу не может возрастать от внешнего давления (конечно, с учетом лабораторных потерь радиогенного аргона). Таким образом, надежд на подтверждение моей идеи было мало.
Но первые же мои опыты показали, что я со своей идеей был прав, и что нельзя слепо доверять экстраполяциям данных из высокобарических опытов: термоактивацинное поглощение аргона из воздуха в комнатных условиях оказалось весьма заметным, существенным, и главное, своеобразным для каждого образца, оно коррелировало не только с лабораторными, но и известными для некоторых образцов долабораторными (природными) потерями радиогенного аргона. В моих опытах максимальное количество поглощенного аргона никогда не превышало суммы долабораторных и лабораторных потерь радиогенного аргона, а равнялось или было меньше этих потерь. Последнее легко объяснялось тем, что, как известно, дефекты в кристаллах при достаточно жестких условиях могут разрушаться (отжигаться).
Работал я в этот период весьма интенсивно и с большим воодушевлением - я почувствовал, что "напал на жилу", обнаружил совершенно новую, никем еще не изученную область явлений. Конечно, я бы никогда не смог провести тот громадный объем измерений на многочисленных образцах, который был необходим для проверки моей идеи, если бы до этого не создал высокопроизводительную технологию анализа аргона.
Полученные результаты я изложил в небольшой книжке - препринте /3/. Реакция шефа на мое творчество была уклончиво-отрицательной: он не поверил, что поглощение аргона в моих опытах происходит на аргоновых вакансиях, мол мало ли что там в минералах имеется. Мои ссылки на количественные закономерности и корреляции он игнорировал, аргоновые вакансии отказывался признавать, для него я не был авторитет, а в литературе ничего об этих вакансиях не писали. К тому же он понимал, что если я начну подправлять по моему методу ранее измеренные возрасты, то это может привести к ненужным ему осложнениям отношений с геологами.
Местные ученые-геологи восприняли мою работу в общем индифферентно, если не сказать равнодушно. Либо мой язык слишком отличался от привычного им, либо они просто не осознали важности моего метода - ведь даже обычное рутинное К-Аг-датирование многим казалось высоконаучным, фундаментальным достижением, я же теперь предлагал нечто на порядок более сложное (в этом просматривается аналогия с восприятием моей "Березовской" идеи об УФ-облучении пыли для борьбы с силикозом). Вне института также не было реакции на мою публикацию /3/, никто не спешил повторять или проверять мои опыты. Мои неоднократные попытки опубликоваться в московском журнале "Геохимия" окончились неудачей, анонимные рецензенты не воспринимали аргоновые вакансии, в упор игнорировали их подтверждение моими опытами, хотя и признавали новизну последних. Я съездил с докладом в Ленинградский институт геологии и геохронологии докембрия, меня с интересом выслушали, пообещали опубликовать в их сборнике статей, но затем чего-то стали опасаться и отказали в этом. С другой стороны, меня письменно поздравил с интересной работой председатель совета по защите моей рентгеновской диссертации Н.В.Котов, который сам когда-то проводил опыты по поглощению аргона минералами, правда только в высокобарической области.
По своей инициативе я стал публиковать в институтском "Ежегоднике" результаты исследования моим методом разнообразных геологических образцов, скорее в рекламных целях, для демонстрации возможностей метода (см., например, /4/), но затем это прекратил - заинтересованности геологов не было, а навязываться и многократно повторять одно и тоже я не любил.
Обычное К-Аг-датирование оставляло у меня много свободного времени (я развил такую производительность, что геологи не успевали готовить образцы), и от нечего делать я провел одну небольшую, но довольно скандальную по результатам методическую работу, касавшуюся представлений о микроклине как К-Аг-геохронометре. Во многих лабораториях ранее было обнаружено, что измеренный К-Аг-методом возраст микроклина систематически ниже К-Аг-возраста сосуществовавших с ним в той же породе слюд - биотита и мусковита. Объяснили это тем, что, видимо, микроклин плохо сохраняет радиогенный аргон, и на этом успокоились. У меня был образец микроклина "Черная Салма", который когда-то в СССР сделали межлабораторным сверочным образцом. Я решил просто так, для себя, померить содержание радиогенного аргона в этом образце при разных температурах расплава образца в тигле. Считалось, что если минерал расплавить в вакууме, то это гарантирует полное выделение из него аргона и дальнейшее повышение температуры уже ничего не даст. Со слюдами так и было, но микроклин, как я обнаружил, проявил себя иначе: при температуре расплава 1500 градусов измеренное содержание радиогенного аргона составило 1660 нг/г, а при температуре 1680 град. - намного больше, 1836 нг/г. Погрешность неоднократных измерений не превышала 1,5 %, и была, естественно, сделана поправка на присутствие фонового аргона "воздушного" изотопного состава. Аттестованным же содержанием была первая цифра, 1660 нг/г. Таким образом, хотя микроклин и плавится при 1400 град., но дальнейшее повышение температуры расплава приводит к дополнительному выделению из него радиогенного аргона!
Я исследовал под микроскопом застывший в вакууме расплав микроклина и обнаружил в нем многочисленные микропузырьки, в которых, очевидно, и оставалась невыделенная часть аргона. Ясно было, что они не лопались из-за высокой вязкости расплава. С повышением же температуры вязкость уменьшалась, пузырки начинали вскрываться и дополнительно выделяли аргон. Значит, если еще выше поднять температуру расплава, то в принципе можно выделить весь аргон, и тогда К-Аг-возраст микроклина сравняется с К-Аг- возрастом сосуществоваших с ним в горной породе слюд. Иными словами, микроклин как "плохой" геохронометр придется реабилитировать.
Эти факты и соображения я доложил на одной из конференций в своем докладе /5/. Реакция присутствующих была либо молчаливо-настороженной, либо агрессивно-враждебной, с намеками на мою неспособность правильно измерять радиогенный аргон и на мое незнание того, что "всем давно известно": занижение К-Аг-возраста микроклина обусловлено плохой сохранностью им радиогенного аргона, и ничем иным. Я был поражен и возмущен: ведь, по моим понятиям, реакция настоящих ученых должна быть иной: "То, что вы доложили, очень интересно и неожиданно, но нам самим надо в этом убедиться, повторить ваши опыты". На деле же получилась догматическая реакция:"Этого не может быть". Возможно, причиной такой реакции было и то, что мое сообщение носило довольно скандальный характер, т.к. речь шла о стандартном образце микроклина, аттестованного ранее трудами нескольких лабораторий.
Тем не менее среди конференцменов нашелся один человек, молодой аргонщик из Новосибирска (А.В.Травин), который сказал, что хотел бы повторить мои опыты. Я передал ему "Черную Салму", и через несколько месяцев он прислал мне письмо со своим результатом: дело обстоит именно так, как я докладывал. Кроме того, после конференции я нашел одну иностранную публикацию (автор Макдовелл), где также говорилось о неполном выделении аргона из расплава калиевых полевых шпатов, к классу которых относится и микроклин. Все это было приятно узнать, но консервативно-молчаливое большинство навряд ли когда согласится с этими фактами, и на микроклине еще долго будет висеть клеймо "плохой геохронометр", а на мне - подозрение в непрофессионализме.
Время шло дальше, и все эти события уходили в историю, покрывались дымкой забвения. Мои идеи, как и раньше в ЦНИИПП, в общем-то никому не были нужны, шеф желал от меня обычной рутинной геохронометрии и проявлял раздражение, когда я возникал с чем-то необычным. Передо мной замаячила перспектива превратиться в наукообразного ремесленника, каких под видом научных сотрудников и инженеров полным полно в научных учреждениях, а вся их деятельность состоит в однообразном повторении изо дня в день одних и тех же операций для проверки и исполнения чужих идей, в основном идей начальника. По-прежнему шли мои с геологами совместные публикации результатов датирования, иногда и в московских академических журналах, но это было не то, что желала моя творческая душа.
Может, покажется странным, если я скажу, определение К-Аг-возраста различных образцов весьма похоже на колку дров. С одной стороны, никто еще не заглядывал в сердцевину данного чурбака и тут как бы есть элемент новизны. А с другой стороны, все чурбаки в общем-то одинаковы (хотя и могут отличаться сортом дерево, сучками, трещинами, трухлятиной и т.п.) и дровокола никто не считает научным работником, хотя он при желании и мог бы написать свою "чурбанологию". Меня же, однако, считали научным работником, если я на своей аппаратуре "колол дрова", и, наоборот, считали каким-то странным субъектом, когда я вдруг занимался чем-то другим. Но у меня уже сложилось убеждение, что по настоящему научной является та работа, которая приводит к коренному изменению ранее устоявшихся представлений о каких-то вещах, явлениях или процессах. И я подспудно, часто методом "тыка" всегда стремился выйти на такую работу, пусть это и отплачивалось неблагодарностью и отчужденностью от коллектива.
К счастью, в этот "застойный" период я случайно обнаружил недавно опубликованную статью Л.Б.Окуня, о которой упомянул в конце первой главы этой книги. Л.Б.Окунь писал о том же, о чем я говорил в своей дипломной работе 20 лет назад. Его статья явилась для меня моральным допингом - я получил солидное подтверждение правильности моих студенческих размышлений. Я написал письмо Л.Б.Окуню, рассказал о дипломной работе, а также послал еме свою старую рукопись, где проводил анализ не только понятия массы, но и понятия энергии. Он ответил, что не знал про мою дипломную работу и потому не мог на нее сослаться в своей статье. Что же касается рукописи, то он не согласен с моей трактовкой понятия энергии. На этом мое с ним общение закончилпсь, но я уже был морально настроен на разработку некоторых моих старых идей по теории относительности, которые оставлял "на потом". Теперь появилось время, и главное - желание этим заняться.
Меня давно интересовала одна особенность преобразований Лоренца - основы специальной теории относительности (СТО): эти преобразования не обладают свойством группы, если их проводить между тремя и более системами отсчета, движущимися с непараллельными скоростями. Об этом кратко сказано, например, в книге Ландау и Лифшица "Теория поля". Как не странно, это обстоятельство ни у кого не вызывало беспокойства, просто игнорировалось. Физики привыкли пользоваться "группой преобразований Лоренца", и не задумывались или игнорировали, что они являются группой только при параллельных движениях, а в общем случае могут приводить к некорректным результатам. Например, рассмотрим следующую задачу. Имеются три инерциальные системы отсчета А, В, С. Известно , что В движется относительно А с одной скоростью, а С относительно В - с другой скоростью, не параллельной первой. Спрашивается, с какой при этом скоростью система С движется относительно А ? Если мы попытаемся ответить на этот вопрос с помощью преобразований Лоренца, то, рассматривая три разных варианта (пути) преоразований между А, В и С, получим три разные формулы для скорости движения С относительно А. Правильная же теория преобразований должна, очевидно, давать только одну формулу, одно значение скорости, иначе это не теория. Классические преобразования Галилея, например, всегда приводят к однозначному результату, они образуют группу при любых напрвлениях относительных движений нескольких систем отсчета. Но при больших скоростях эти преобразования оказались неточными, их заменили на преобразования Лоренца, но эти последние в свою очередь оказались некорректными при рассмотрении непараллельных движений. Отсюда я сделал вывод, что в случае непараллельных движений пребразования Лоренца следует дополнить некоторыми, пока никому неизвестными поправками.
И вот я начал искать эти поправки. Условием их нахождения было требование однозначности результатов сложных преобразований, с соблюдением, конечно, принципов относительности и инвариантности скорости света. Трудность заключалось в том, что искомые выражения для поправок нельзя было найти путем решения системы уравнений, т.к. число неизвестных было больше числа уравнений. Приходилось действовать методом проб и ошибок - брать с "потолка" какое-либо выражение и вычислениями проверять его правильность или ошибочность. Я исписал кучу бумаги, проверяя и отбрасывая все новые и новые выражения. Вычисления проводил на языке векторной алгебры, это намного ускоряло вычисления. Иногда какое-то очередное выражение, казалось бы, вполне подходило, т.к. оно удовлетворяло двум уравнениям, но потом оказывалось, что оно не удовлетворяет третьему. И опять все сначала, опять предположения и проверки.
Наконец , в один поистине прекрасный день одно из очередных выражений при подстановке во все урвнения дало сходящийся результат преобразований. Я повторил вычисления - все сходилось! Еще и еше раз проверил - сходится! Это был счастливый момент, один из тех кратких мигов торжества, котоыми так дорожат ученые и о которых потом долго еще вспоминают. Наконец-то я нашел то, что было нужно. Правда, я решил задачу в упрощенном виде, в приближении не очень больших скоростей, но и это было большим достижением. В общем виде задача оказалась очень трудной, и я сознательно пошел на ее упрощение.
Итак, результат получен. Спрашивается, зачем же я к нему стремился, зачем добровольно и бескорыстно проделал эту адскую работу? Неужели только из желания получить эстетической удовольствие от устранения неоднозначности преобразований Лоренца? Конечно, нет. Дело в том, что установление какого-то нового вида преобразований в физике имеет громадное эвристическое значение, открывает совершенно новые горизонты. Так было при переходе от преобразований Галилея к преобразованиям Лоренца - результатом явилась новая, релятивистская физика. Подобное же (чем черт не шутит) может произойти и с найденным мной обобщением преобразований Лоренца на случай непараллельных скоростей. В частности, интересной особенностью найденных мной формул было появление дробных коэффициентов 1/3 и 2/3, что, возможно, может иметь какую-то связь с теорией кварков, имеющих дробные электрические заряды.
Все это захотелось поскорее опубликовать. Но в редакции известных физических журналов обращаться было бессмысленно - ведь в СТО все считалось давно проверенным и перепроверенным, отглаженным до лоска, а тут какой-то субъект вдруг возникает со своими поправками к труду величайших ученых. Меня бы просто зачислили в полуграмотные ниспровергатели основ (каких много развелось), сделали бы мальчиком для битья рецензентами. Нет, подумал я, надо опубликоваться где-то в другом месте, поставить ученую публику перед фактом моей работы, и пусть они ее потом критикуют как хотят - джин уже будет выпущен из бутылки.
Я обратился в издательство Уральского гос. университета, заключил договор и за свои деньги опубликовал очень небольшим тиражем брошюру /6/, которую сам же разослал во многие научные библиотеки. В реферативном журнале "Физика" появилось сообщение о моей работе. Таким образом она стала известна по меньшей мере тем, кто просматривает библиотечные каталоги и реферативные журналы.
Имея некоторый опыт, я не стал ждать быстрой реакции на свою работу. Нужно некоторое время, чтобы она попала на глаза заинтересованным людям, чтобы они осознали постановку задачи, необходимость поправок к преобразованиям Лоренца, повторили бы мои вычисления, почувствовали, что "в этом что-то есть", и наконец, вышли бы с собственной публикацией на ту же тему. А это - годы и годы.
Теперь можно было приступать к поиску поправок к преобразованиям Лоренца для самого общего случая, без каких-либо упрощений и приближений. Но вначале надо было еще раз убедиться в необходимости введения этих поправок, теперь уже для этого общего случая. Я снова рассмотрел задачу о релятивистском сложении скоростей в рамках преобразований Лоренца. Опять получались три разные формулы, совпадавшие только в случае параллельных (коллинеарных) скоростей. Одна из этих формул была общеизвестна, приводилась в учебниках, но две другие были новыми. Их не знали потому, что считалось излишним рассматривать еще два пути преобразования скоростей, т.к. бытовало мнение, что преобразования Лоренца всегда дают однозначный результат.
Таким образом, и в самом общнм случае преобразования Лоренца нуждались в "неколлинеарных" поправках. Их поиск опять пришлось вести методом проб и ошибок, другого способа я не видел. Опять пошли проверки и вычисления, причем намного более сложные и трудоемкие. До конца я эту адскую работу так и не довел. Мне, конечно, удалось кое-что нащупать, найденные выражения, с одной стороны, переходили в ранее полученные для случая не очень больших скоростей, а с другой стороны, удовлетворяли по меньшей мере двум уравнениям. С третьим уравнением возникли математические трудности. Я попытался их устранить введением математического условия, выглядившего почти очевидным, но строго доказать его мне не удавалось.
В это время в Москве появился новый научный журнал "Физическая мысль России". Издавался он в основном силами сотрудников кафедры теоретической физики МГУ. В этом журнале у меня приняли (без оплаты с моей стороны) и быстро опубликовали первую часть задуманной мной большой статьи "Неколлинеарная теория относительности" /7/. Вторая часть статьи застряла в редакции и не была опубликована. Видимо, в редакции также почувствовали, что предложенные мной для общего случая выражения для поправок недостаточно обоснованы и надо еще поработать. Что же касается третьей из обещанных мной частей статьи, о следствиях из новых преобразованиях, то я ее так и не написал. Я засомневался в том, что предложил во второй части статьи, и дальше уже двигаться не мог. К тому же, кажется, я дошел до нервного истощения - меня стало подташнивать от одного только вида всех этих громоздких формул. Наслаждение от работы пропало и я забросил эту тему.
Отдыхом мне служила "колка дров", т.е. рутинное К-Аг-датирование геологических образцов, по-прежнему поступавших в лабораторию. Это, конечно, не значит, что к датированию я стал относится небрежно. Анализ на радиогенный аргон требует высокой технологической дисциплины, расслабляться нельзя, иначе наделаешь ошибок. И тем не менее это как работа станочника - творческая часть мозга безлействует. По своей инициативе я также стал делать анализы на содержание калия, для чего разработал специальную рентгеноспектральную методику /8/. Химики меня перестали удовлетворять не только из-за низкой производительности, но и резкого ухудшения качества анализа. Последнее я установил с помощью контрольных образцов, которые под видом обычных добавлял в каждую новую партию. Помощников у меня уже не было, я остался в группе в единственном числе. Но помощники и не требовались, я вполне справлялся один и еще оставалось свободное время.
За служебное рвение меня отблагодарили максимальным для моей должности тарифным разрядом. Но зарплата все равно была небольшой, на уровне уборщиц в коммерческих фирмах. (Это была эпоха Ельцина, середина 1990-х годов). Я не жалуюсь, ведь сам выбрал такую денежно-скудную жизнь и могу дать этому философское обоснование: деньги - это вода, т.е. как вода они жизненно необходимы (в современном обществе), если их не хватает, но и как вода вредны, когда их очень много. Прав был один дореволюционный академик, просивший царя не увеличивать оклады ученым, иначе научные должности захватывают ловкие проходимцы, всякая околонаучная шпана. Научным творчеством занимаются не из-за больших окладов, а ради отвлеченной идеи, не сулящей быстрого обогащения. Но ученые не такие уж дурачки, как может показаться - в научном творчестве обнаруживается столь мощный кайф, что приходится пожалеть богатых деньгами людей, не знающих этого вида удовольствия. Но это приводит к проблемам в личной жизни ученых, не занимающих высокие должности. Жена и семья требуют денег, а ученый может обещать только минимум. Пьер и Мария Кюри - это идеал личной жизни ученых, но как редко случается такое единство душ.
Основная проблема в научной работе - поиск новой захватывающей темы. Во всяком.случае, для меня самым страшным является вопрос: что делать дальше? Иногда мне начинает казаться, что я уже иссяк - душа мается без творческой работы, дни проходят однообразно и, по моим понятиям, бесплодно. Но проходит несколько таких "застойных" месяцев, и новая тема вдруг откуда-то появляется. Так, я заинтересовался теорией рубидий-стронциевого изохронного метода датирования горных пород, и критически проанализировал общепринятую тогда интерпретацию получаемого в этом методе значения "первичного" стронциевого изотопного отношения. Как я показал /9/, эта интерпретация плохо обоснована и не может служить доказательством правильности того или иного вывода о генезисе горной породы. Я также критически проанализировал методические приемы по учету фонового и нерадиогенного свинца в уран-свинцовой геохронометрии, и предложил в этой области кое-что новое /10/.
Но главное, у меня возобновился интерес к электрическому объяснению гравитации на основе гипотезы Лоренца, о которой я упомянул в первой главе этой повести. Толчком послужило ознакомление со статьей о гравитации, опубликованной в конце 90-х годов в одном солидном научно-популярном журнале Российской академии наук. То, что статья написана каким-то кандидатом сельскохозяйственных (?!) наук, еще ничего не значило - оригинальные идеи могут быть и у не специалистов. Но статья оказалась на удивление пустой - ни одной новой, пусть и плохо обоснованной идеи там не было, шло переливание из пустого в порожнее и констатация того, что мы якобы ничего о гравитации не знаем, кроме закона тяготения Ньютона, да и в принципе никогда не узнает. Это меня, естественно, возмутило и спровоцировало на то, что надо срочно заняться гипотезой Лоренца. Обидно, что столь мощная идея забыта, а без нее люди продолжают "толочь воду в ступе".
Но просто написать о гипотезе Лоренца сейчас было бы уже недостаточно. Если она верна, то можно ли на ее основе объяснить известное из опыта значение гравитационной постоянной G , фигурирующей в законе тяготения Ньютона? Это было бы замечательно - ведь ни одна из известных теорий гравитации, включая Эйнштейновскую, не смогла это сделать. Более того, теоретики особенно и не стремились это сделать а ведь тут есть над чем подумать. Почему гравитационная постоянная имеет именно то значение, которое показывает эксперимент? Надо это объяснить, а для этого нужна теория гравитации, детализирующая ее механизм. И мне удалось это сделать на основе гипотезы Лоренца.
Напомню, что согласно этой гипотезе силы кулоновских взаимодействий электрических зарядов должны быть немного несимметричными: при прочих равных условиях сила притяжения двух разноименных зарядов должна быть чуть больше, чем сила отталкивания двух одноименных зарядов. Относительная разность этих сил должна быть чрезвычайно малой, ее нельзя обнаружить в современных опытах. Однако если эту малую разность сил просуммировать по очень большому количеству зарядов, из которых построены электронейтральные макротела, то получится немалая сила их взаимного притяжения, причем, как и в законе Ньютона, обратно пропорциональная квадрату расстояния между телами. Но почему силы электрических притяжений и отталкиваний должны быть несимметричными? "Диалектическое" объяснение этому я нашел еще студентом (см. первую главу). Теперь надо было найти физическое объяснение.
Я вспомнил, что согласно современной космологии, основанной на теории гравитации Эйнштейна, Вселенная не является бесконечно большим образованием. Общее количество нуклонов в ней должно быть порядка десять в 82-ой степени. Но сами нуклоны не являются элементарными и состоят из более элементарных частиц - положительных и отрицательных зарядов. Если еще учесть электроны (а у антиматерии - позитроны) на атомных орбитах, а также заряды в звездных плазмах и в "темной" материи, то общее количество элементарных зарядов обоего знака во Вселенной можно грубо оценить числом N, равным примерно десятке в 86-ой степени.
Каждый заряд, очевидно, кулоновски взаимодействует во Вселенной со всеми другими ее зарядами - притягивается к одним, и отталкивается от других. Но если общее число зарядов не бесконечно большое, а равно N, и Вселенная в целом электронейтральна, то возникает асимметрия: данный заряд может притягиваться к N/2 противоположных ему по знаку зарядам, а вот отталкиваться только от (N/2) - 1 зарядов одноименного с ним знака. Конечно, при очень большом N эта ассимметрия ничтожно мала, и тем не менее она существет.
Отсюда вытекает, что общая потенциальная энергия взаимных электрических притяжений во Вселенной по абсолютной величине немного больше, чем общая потенциальная энергия взаимных электрических отталкиваний зарядов. А это соответственно отразится и на неравенстве сил электрических притяжений и отталкиваний, т.к. сила - это просто производная от потенциальной энергии по расстоянию ( но при этом следует учитывать всю энергию взаимодействия данного заряда со всеми зарядами во Вселенной).
Проведя и далее подобные выкладки, я пришел к следующей формуле для гравитационной постоянной G, фигурирующей в законе тяготения Ньютона: она прямо пропорциональна произведению постоянной Кулона (обычно выражаемой через диэлектрическую проницаемость вакуума) на квадрат заряда электрона (позитрона), и обратно пропорциональна квадрату массы электрона (позитрона) и корню квадратному из числа N.
Подстановка в эту формулу известных чисел приводит к значению G, очень близкому к измеренному в экспериментах. Полного совпадения, конечно было трудно ожидать из-за весьма приблизительной оценки числа N.
Таким образом, если бы Вселенная была бы бесконечно большой, то гравитация в ней бы отсутствовала, т.к. асимметрия электрических сил притяжения и отталкивания при этом бы исчезла. Но наша "Вселенная" - не бесконечно большая, и более того, число N в ней может меняться со временем, а значит может меняться и гравитационная "постоянная" , что предполагал еще Дирак.
Эти соображения удалось быстро, за три месяца, опубликовать в известном научно-популярном журнале "Техника - молодежи" /11/. Появилась надежда, что о гипотезе Лоренца узнают все думающие о гравитации люди, как любители, так и специалисты. Последние, однако, народ скрупулезный и педантичный, и для возможной дискуссии с ними я нашел дополнительные аргументы в пользу моей теории.
1.Каждый элементарный акт гравитации заключается в проявлении небольшой разницы электрических сил притяжения и отталкивания данного заряда к другим зарядам. Согласно же квантовой электродинамике, электрическое кулоновское взаимодействие заключается в обмене виртуальными фотонами. Отсюда следует, что "гравитон" - это просто композиция из двух фотонов, один из которых осуществляет акт электрического притяжения, а другой - акт электрического отталкивания. Т.к. спин фотона равен 1, то спин гравитона получается равным 2 (в единицах постоянной Плпнка). Этот вывод совпадает с известным результатом квантовой теории гравитации.
2. В случае статики из гипотезы Лоренца вытекает объяснение закона тяготения Ньютона и известного из опыта значения гравитационной постоянной. Если же теперь рассмотреть движение электронейтральной системы зарядов, то, пользуясь уравнениями Максвелла и добавляя к ним гипотезу Лоренца, мы приходим к уравнениям гравитации, по форме совпадающим с уравнениями Максвелла. Это согласуется с теорией гравитации Эйнштейна, уравнения которой в случае не очень сильного поля также можно представить в форме уравнений Максвелла (см. работы Н.В.Мицкевича и др.).
3. В старых учебниках по физике можно встретить утверждение, что природа гравитации должна коренным образом отличаться от природы электрических взаимодействий, т.к. "масса тела (источника гравитации) зависит от скорости его движения, а вот электрический заряд остается постоянным, не зависит от его скорости". Но такие представления устарели - см. конец первой главы в связи со статьей Л.Б.Окуня и моей дипломной работой. Согласно современным представлениям, и масса, и электрический заряд - это инварианты преобразований Лоренца.
4. В нашей теории понятие инертной массы становится эквивалентным понятию "индуктивность", известному в электродинамике и радиотехнике, и становится понятной давно обнаруженная "электромеханическая" аналогия между механическими и электромагнитными процессами, описываемыми одинаковыми по форме уравнениями.
Таким образом, есть основание полагать, что предложенная электрическая теория гравитации весьма близка к действительной природе этого явления. Хотелось бы надеяться, что читатели заинтересуются этой теорией и продолжат ее разработку и практическую проверку.
Цитированные публикации автора
1. О расчете калий-аргонового изотопного отношения в аргоновом методе определения возраста.
// Ежегодник-1986. ИГиГ УНЦ АН СССР, Свердловск, 1987.
2. Улучшение воспроизводимости количественного масс-спектрометрического анализа газов.
// Приборы и техника зксперимента, 1986, Љ4.
3. О потере и поглощении аргона калий-содержащими минералами.
г.Свердловск, изд. УрО АН СССР, 1989.
4. Выявление природной потери радиогенного аргона по термоактивационному поглощению воздушного аргона: проверка метода на монокристалле флогопита.
11. Гипотеза Лоренца: электричество и гравитация. // Техника - молодежи, 1999, Љ8.
Глава 4
Шиловское поле
( Эта глава ранее была опубликована в журнале "Уральский следопыт", 2000 г., Љ5-6.)
Возле города Березовского находится поселок Шиловка, где базировался одноименный совхоз. Дорога из Березовского через Шиловку идет на Белоярское водохранилище. Сразу после Шиловки по этой дороге стоит небольшая гора. Поднявшись на нее, справа увидим поле размером примерно 0,5 х 1 км, засаженное многолетней травой.
На это поле я "вышел" далеко не сразу. Еще в 1990 году я начал заниматься так называемой СЛА - сверхлегкой авиацией, а точнее сказать - самодельной легкой авиацией. Дело в том, что очень захотелось полетать, а до открытия антигравитации было еще далеко. Душа и тело жаждали полетать в буквальном смысле, причем на индивидуальном аппарате, а не в салоне ТУ-154 (разница - как между небом и землей). У меня имелся пустой капитальный гараж, имелось время (большой отпуск), не было лишь нужных материалов и большой суммы денег. Но я поскреб в карманах и смог купить старый мотоцикл "Восход", с которого снял мотор мощностью 10 л.с. Закупил также дюралевые трубки и тентовую ткань, заготовил деревянные рейки системы "жердь".
Моя первая аэромототележка весила примерно 60 кг, имела тягу винта 20 кг, неплохо бегала по ровной дороге, но с трудом вывозила меня даже на небольшую горку. Тем не менее я решил оснастить ее простейшим прямоугольным крылом, похожим на длинные носилки с поперечными распорками, и с таким аппаратом выехал на летные испытания. Естественно, получился конфуз: даже пробег по полю был медленным и вялым, о взлете не могло быть и речи, тяговооруженность моей самоделки была явно недостаточной.
На следующий год я решил сделать более мощную силовую установку и опять купил старый мотоцикл, теперь уже ИЖ-Ю-2, с которого снял мотор мощностью 19 л.с. Правда, из-за сильной иношенности мощность мотора оказалась значительно ниже паспортной, видимо не более 15 л.с. У мотора, как и раньше, я снова обрезал ненужную коробку передач, и ввел редуктор, понижавший обороты винта по сравнению с оборотами коленчатого вала. Я сделал несколько вариантов винтов, добиваясь максимальной тяги. Тяга достигла 45 кг при диаметре винта 1,4 м (ранее, на восходовском моторе, был винт диаметром 0,95 м и не было редуктора). Я придумал свою технологию изготовления винтов - не из цельного деревянного бруса, а из отдельных лопастей из досок, которые затем по специально рассчитанным пазам соединялись в ступицу на эпоксидном клее. Несмотря на большую центробежнцю силу, до 500 кг, винты при вращении не разрушались и были как монолитные.
В качестве "планера" я теперь создал биплан с хвостовым оперением. Рама была деревянной, крылья - прямоугольной формы, из тентовой ткани на деревянном каркасе. Мотор с винтом располагался за креслом пилота. Вес аппарата получился довольно большой, около 160 кг. Крылья могли складываться, и в таком виде я мог ехать по дорогам, пользуясь тягой винта. Это было очень удобно, т.к. отпадала необходимость в буксировщике.
Первые испытания этого аппарата провел на одной из проселочных дорого за городом. Но дорога оказалась неровной, при разбеге меня стало подбрасывать на ухабах, и в результате сломалась ось одного из задних колес. Пришлось долго ждать, пока мне кто-то окажет помощь перевезти аппарат обратно в гараж. Помощь пришла в виде молодого бородатого мужика, поехавшего на телеге накосить травы. Мы с ним потом еще долго поддерживали знакомство, т.к. он тоже интересовался сомодельной авиацией.
После ремонта я провел второе испытание, теперь уже на асфальтовом шоссе в районе Ново-Свердловской ТЭЦ. Тут ухабов не было, но сколько я не делал пробежек, взлета не получалось.
Неудача задела мое самолюбие. Как же так - другие ведь тоже делают СЛА и при этом успешно летают, а у меня ничего не получается. Теорию СЛА я, конечно, знал, но одно дело теория, и совсе другое - как ее реализовать. Не было мощного мотора и хороших материалов, и главное - не было денег на все это. Из статистики построенных другими и летавших аппаратов я знал, что для обеспечения полета тяговооруженность должна быть не менее 0,25 (отношение силы тяги к общему взлетному весу). А удельную нагрузку на крыло желательно иметь не более 20 кг на кв.метр - тогда взлетная скорость будет не больше 50 км/час. Я решил приблизиться к этим параметрам, переделав биплан в мотодельтаплан с той же силовой установкой. У биплана я обрезал хвост, упростил и облегчил оставшуюся мототележку. Дельтаплановое крыло сделал из той же прорезиненной тентовой ткани, каркас - деревянный. Обшивка крыла была одинарной, так что его аэродинамическое качество получилось низким, видимо не более 4. Зато площадь крыла я увеличил до 14 кв.метров - против прежних 10 на биплане.
На этом аппарате я впервые поднялся в воздух на высоту до 1 метра и на этой высоте пролетел около 300 метров. Затем боковой ветер снес меня с дороги, над которой я летел, я врезался в придорожный куст и там перевернулся на нос. Ушибов не было - сработал ремень безопасности, да и скорость была небольшой. Очевидно, я летел на воздушной подушке и выше при моих технических параметрах подняться не смог бы.
Этот успех меня ободриля. и после небольшого ремонта я снова провел испытания на той же дороге. Все опять повторилось: пролетев на полуметровой высоте несколько сотен метров, я на воздушной подушке плавно свалился в сторону кювета, там край крыла задел за землю и аппарат перевернулся. Ушибов опять не было, но стало очевидно, что нужна более мощная силовая установка.
Зимой я приобрел моторную головку от лодочного мотора "Москва - 30" мощностью 30 л.с. Мотор был рассчитан на водяное охлаждение, что мне не понравилось. Я переделал его на воздушное охлаждение - забил водяные каналы мягким алюминием, поставил ребра охлаждения, сделал вентилятор с использованием маховика магнето. В результате этих "усовершенствований" мотор оказался испорченным - на полном газе он работал не более 20 секунд, затем перегревался, снижал обороты и глох. Его иногда и заклинивало, приходилось разбирать, подчищать цилиндры и поршни, это, конечно, снижало компрессию и мощность. Однако тяга винта с этим мотором достигла 55 кг (диаметр винта 1,5 м).
Эту силовую установку я поставил на ту же тележку, с тем же (отремонтированным) дельта-крылом. Испытания провел летом, теперь уже на поле, чтобы избежать тех аварий, которые у меня были на дороге. Но поле оказалось очень мягким, колеса проваливались в мягкую торфянистую почву, взлета не получалось, хотя я сделал не менее 5 пробежек. В довершение этой неудачи моя левая рука попала под винт, когда я занялся регулировкой карбюратора. Винт, правда, крутился на малых оборотах, но все равно - мне перебило средний палец, попортило и другие. Боль была ошеломляющая. Я почти полчаса пролежал, отходя от шока. Вокруг не было ни души, только летали насекомые и одуряюще пахло травой.
Собрав силы, я снял крыло, привел его в транспортабельное состояние, снова поставил на тележку, привязал веревку и потащил все это обратно в гараж. В голове была одна тоска, рука ныла от боли ...
Затолкав свой горе-аппарат в гараж, пришел в поликлинику, где мне зашили перебитый палец. Начались тоскливые депрессивные дни. Но к осени я душевно оправился и решил начать все с начала.
* * *
Я дешево купил новый мотоциклетный мотор ИЖ-Ю-5 мощностью 24 л.с. Опять обрезал ненужную коробку передач, сделал редуктор и несколько вариантов новых винтов. Мотор был хорош - легко заводился, не перегревался, устойчиво работал, и главное - тяга винта с ним достигла 75 кг (диаметр винта 1,56 м). Мототележку я теперь сделал из больших дюралевых труб, колеса взял от карта. Далее, я сделал новое дельта-крыло, теперь уже с двойной объемной обшивкой. Передняя часть крыла вдоль обоих лонжеронов была жесткой, из тонкого дюралевого листа, а задняя часть - из той же тнтовой ткани. Внутри крыла были деревянные нервюры. Вместо поперечной балки натяжка крыла производилась тросиком - от лонжеронов к переднему длинному выступу килевой балки. Был также тросик вдоль задней тканевой кромки крыла.
К сожалению, из-за кустарного изготовления крыло получилось немного несимметричным, и это "боком" обошлось мне на испытаниях. При пробежке, на скорости около 30 км/час, крыло начало создавать ощутимую подъемную силу - переднее колесо приподнялось, задние начали "плавать", но крыло при этом наклонилось направо. Я сбросил газ, остановился, но особенно размышлять не стал - мало ли что было, может боковой ветер. Снова стал разгоняться, теперь в противоположном направлении и с большей скоростью, и снова наклон направо повторился, да такой, что конец крыла коснулся земли. Аппарат мгновенно заворотило и перевернуло на нос. Со мной физически ничего не произошло, да и привязной ремень действовал надежно, но морально я был угнетен - опять труды прошли напрасно!
Притащив со своими случайными помощниками-зеваками остатки аппарата в гараж, я две недели туда не заходил. Что же делать дальше? Опять начинать с начала? А не пора ли прекратить эти жалкие потуги? Ведь смешно повторять на себе печальный опыт пионеров авиации, умные люди так не поступают. Коли же бросит это дело, то чем тогда заниматься в свободное время? Есть, конечно, садовый участок, где я пашу почти в одиночку и получаю неплохие урожаи, есть велосипед, на котором я накручиваю за сезон до 2 тысяч километров. Но все это так себе, "семечки". Заниматься же своими теориями я долго не могу, особенно в летнее время - начинает просто мутить от этого. Хочется материальной практической деятельности, "синицы в руках", но так, чтобы это одновременно было и "журавлем в небе".
Итак, сейчас проблема только в крыле. Но хорошее, стандартное дельта-крыло я сам явно не смогу сделать, хотя у меня есть его чертежи. Для этого нужно еще многое другое - дюралевые трубы разного диаметра, специальная легкая ткань на обшивку, специальная швейная машинка, большое помещение длиной до 12 метров, и др. Ничего этого нет. Купить же готовое крыло тоже не могу - очень дорого, не по карману.
А что - подумал я, если сделать автожир? Ведь у автожира роль крыла выполняет свободно, без мотора вращающийся винт большого диаметра. А винты, слава богу, я научился делать. Мототележку надо будет, конечно, немного переделать - добавить хвост с рулем направления. А в остальном тоже самое, что и на дельталете - та же силовая установка с маршевым винтом, и управление автожирным винтом почти такое же, как дельта-крылом - балансирное, с помощью специальной втулки и ручки.
Все, решено - делаю автожир. Зимой закупил сосновые доски толщиной 50 мм, просушил их, а в начале следующего лета сделал автожирный двухлопастной винт диаметром 6,6 м (едва входил в гараж, и только по диагонале). Зимой, конечно, я почитал нужную литературу, узнал и профили сечений винта, и углы их установки относительно плоскости вращения.
Где-то в середине лета, ранним утром, выехал своим ходом на испытания. Взлетной полосой служило новенькое шоссе в окрестностях Березовского, еще не пущенное в эксплуатацию. При пробежке по шоссе автожирный винт легко раскручивался от встречного потока воздуха (для этого плоскость вращения винта должна быть наклонена, как при взлете наклоняют крыло у дельталета). Однако взлета не получалось, лишь переднее колесо слегка приподнималось, а задние колеса начинало "водить". Еще и еще раз повторяю пробежки - взлета нет. Скорость при этом была не меньше 50 км/час, несущий винт вращался со скоростью не менее 4 оборотов в секунду, но взлет не получался.
Вернувшись в гараж, я подумал, что, может быть, следует увеличить диаметр несущего винта - это эквивалентно увеличению площади крыла и может уменьшить взлетную скорость. Доски еще имелись, и я за месяц сделал новый винт диаметром 8 метров. Винт состоял из двух лопастей, соединявшихся в районе оси вращения через горизонтальные шарниры. Опять провел испытания, и опять неудача - взлета не было.
* * *
К тому времени я уже был знаком с двумя группами "самодельщиков" в Екатеринбурге. В микрорайоне "Копрессорный" работали двое "самолетчиков", причем на очень высоком, профессиональном уровне, а на Шарташе, в техническом клубе РОСТО, располагались дельталетчики, у них имелось несколько облетанных дельталетов. Я уже сделал выбор в пользу последних и стал сближаться с ребятами на Шарташе. Вначале они меня встретили сухо и настороженно - я им не был знаком, да к тому же был намного старше по возрасту. Но я не отставал, побывал на их полетах, даже покупал вино и выпивал с ними. Проситься полетать, хотя бы в качестве пассажира, я не решился, боясь получить прямой отказ, а они сами этого не предлагали. Так и тянулось это ненужное им знакомство. Я восхищался их богатством - много аппаратов с мощными "Бурановскими" моторами, много крыльев - вот бы мне заполучить одно такое. Моя мототележка вполне подходила по весу и силе тяги для одноместного дельталета, не хватало лишь крыла. Цена, которую они мне сообщили, намного превышала мои финансовые возможности.
Однако когда позднее я показал им фотографии своего автожира, рассказал поподробнее о своих неудачах, то моя мечта о хорошем крыле стала осуществлятся. Дело тут, видимо, было не в жалости ко мне, неудачнику, а в том, что люди очень нуждались в деньгах. Договорились о цене, которая оказалась намного ниже прежней, к тому же деньги можно было отдавать постепенно, в рассрочку. После первого взноса я упаковал крыло и на рейсовом автобусе перевез к себе в гараж. Возле гаража собрал каркас, натянул обшивку - впечатление было великолепное. Это был настоящий, хотя и самодельный дельтаплан площадью около 17 кв. метров, с каркасом из дюралевых труб, с двойной объемной обшивкой - "парусом" из синтетической плотной и легкой материи, с нервюрами - "латами" из дюралевых трубок, с "плавающей" поперечной балкой, с антипикерами, и др. Вес был великоват, около 40 кг, но крыло было рассчитано на двухместный аппарат и имело большой запас прочности.
Свою мототележку я уже довел до довольно высокого уровня - весила она около 90 кг, имела дюралевый каркас, а по шоссе развивала скорость до 100 км/час. Я иногда отводил на ней душу и по утрам гонял до Ново-Свердловской ТЭЦ и обратно. Один раз меня остановил молодой автоинспектор, но, видимо удивленный странным видом моего транспорта, с миром отпустил домой.
К весне я полностью расплатился за крыло и стал искать место для испытаний. Шоссейные дороги теперь не подходили из-за интенсивного движения автотранспорта, даже ранним утром. Я нашел на дальнем поле, в 5 км от города, очень ровную щебеночно-грунтовую дорогу длиной метров 500, и решил выехать туда. К сожалению, у меня так и не появился постоянный помощник, хотя у меня в гараже перебывало много заинтересованных людей. Многие вспоминали, что они когда-то тоже занимались подобным творчеством, в основном аэросанями, но затем это бросали, становились "серьезными". Я познакомился с одним умельцем, который в одиночку сделал оригинальный автомобиль, в том числе и самодельный мотор к нему. Наконец, я нашел в Березовском одного пожилого человека, руководителя авиамодельного кружка, который заканчивал постройку легкого одноместного самолета классической аэросхемы. Но дальше знакомств и общих разговоров дело не заходило.
И вот, 5 июля 1998 года я впервые совершил настоящий полет. Вначале сделал несколько пробежек, на среднем газе. Меня бил "мандраж", страх перед возможной аварией. Подмывало вернуться назад в гараж - так хорошо и безопасно было там, и так плохо, противно от страха, здесь, на поле. Но я себя преодолел, подал ручку трапеции вперед, дал полный газ и решил: будь что будет!
Примерно через 100 метров разбега я перестал ощущать землю и посмотрев вниз, с удивлением обнаружил, что земля далеко внизу и я уже лечу на приличной высоте. Это были не те прежние жалкие 0,5 - 1 метр, это было не меньше 10 метров. Я подал ручку трапеции чуть вперед, и аппарат легко пошел еще выше. Я был в восторге - получилось!
Но тут забарахлил мотор, обороты и тяга винта снизились, началась потеря высоты (потом я выяснил, что в одной из свечей между электродами застрял кусочек нагара). Для опытного дельталетчика это никаких бы проблем не составило, но я был совершенно "зеленым". Я тупо начал размышлять, что случилось с мотором, равнодушно наблюдал, как постепенно приближается земля, и ничего не предпринимал. Кончилось это тем, что под углом примерно 20 градусов я передним колесом врезался в мягкую перепаханную землю. Аппарат перевернуло на нос, затем по инерции на крыло и далее на задние колеса. Получился почти полный кувырок, но при этом я не получил ни ушибов, ни царапин - привязной ремень действовал надежно. Я быстро пришел в себя, выбрался из под обломков крыла и на радостях пробежался по полю. Наконец-то я заимел отлично летающий аппарат! Сбылась, так сказать, мечта идиота. Ну, а умение пилотировать придет со временем.
Я осмотрел то, что осталось от дельталета. Разрушения в основном были у крыла - сломались мачта, трапеция, консоль левого лонжерона, обшивка порвалась в нескольких местах. Вилка переднего колеса была смята, колесо прижато к раме тележки. С корнем вырвало нижнее крепление стойки мотора. Сломались также передний пилон и винт. Предстоял большой ремонт, но это уже было в удовольствие.
* * *
Осенью, после ремонта, я снова выехал на ту же дорогу, теперь уже не на испытания, а, как я гордо себе сказал, на полеты. Меня отбуксировал на машине мой старый знакомый Виктор, тот самый мужик, который несколько лет назад помог мне со своей телегой увезти с поля биплан. К сожалению, он так и не стал моим деловым партнером, хотя любил порассуждать о своем желании заиметь собственный самолет. Помечтать, конечно, хорошо, но надо когда-то и начинать работать, а он от этого отлынивал.
В этот пасмурный октябрьский день на поле дул довольно сильный ветер. По отношению к дороге, с которой надо было взлетать, ветер был боковым. В прошлый раз, летом, тоже дул боковой ветер, но гораздо слабее, однако этого было достаточно, чтобы меня при взлете снесло в сторону от дороги, и я тогда летел над полем. Подумав об этом, я теперь решил принять меры против сноса с дороги и во время разбега наклонил крыло в сторону бокового ветра. Это была ошибка: разворачивающий момент от наклона крыла оказался большим, и как только переднее колесо приподнялось, аппарат резко потянуло направо, против ветра, задние колеса налетели на земляной валик вдоль дороги, меня подкинуло и перевернуло на нос, причем килевая балка крыла уткнулась в землю. При этом ручка трапеции сильно ударила в живот, в район нижних ребер. Это был шок - я не мог ни вздохнуть, не выдохнуть, только мычал. К счастью, дыхание быстро восстановилось.
Разрушения у аппарата были небольшими. Мы с Виктором, чертыхаясь, разобрали его и отвезли в гараж. Ремонт я быстро закончил, наступила долгая зима.
Зимой , чтобы не скучать, я за несколько выходных дней сделал из фанеры и досок специальные широкие лыжи, поставил их на мототележку вместо колес - получились аэросани. Скорость на заснеженном поле оказалась на удивление большой, до 60 км/час. Осадка лыж на глубоком февральском снегу не превышала 10 см. Я получил великолепное ощущение скорости и свободы, когда промчался по огромному полю в окрестностях города. Это было похоже на воздушный полет - я мог двигаться в любом направлении, все поле было мое. При этом я комфортно полулежал в кресле, все управление было на ногах, руки свободны.От ветра я закрывался фартуком из тентовой ткани, открытыми были только глаза с очками.
* * *
Весной я начал искать новую взлетную полосу. На предыдущей дороге я больше не хотел взлетать из-за боязни очередной аварии. Шоссейные дороги не подходили из-за движения автотранспорта, а все ближайшие поля были торфянистыми или распаханными. Разъезжая на велосипеде в окрестностях Шиловки, я и обнаружил то поле, с которого начал этот рассказ. Конечно, оно и раньше было мне известно, но не с точки зрения взлетов и посадок. Поле давно не пахалось, было сухим и сравнительно ровным, а также имело уклон на юг, что могло бы существенно сократить путь разбега. Я выбрал подходящий для взлета участок, многократно его проехал на предмет обнаружения ухабов, все было хорошо. Вообще поле обладало какой-то необычной аурой, уютным и умиротворенным видом, гревшим душу.
Я снова стал искать автомобилиста-буксировщика. У Виктора уже не было машины, а своим ходом, на тяге винта, я не рискнул выбираться - пришлось бы ехать через полгорода и через Шиловку, а это чревато неприятной встречей с автоинспекцией. Мне согласился помочь мой сосед по гаражу Василий, водитель служебного автобуса. Я также пригласил на полеты моего нового знакомого Георгия, молодого военного пенсионера, бывшего летчика. 13 августа, в пятницу (для суеверных - опасный день) меня вывезли за город.
На мототележке я обкатал взлетную полосу, привыкая к ней и психологически убеждая себя в том, что на взлете неприятностей не случится. На поле дул южный ветерок, однако вершины деревьев на дальнем краю поля сильно наклонялись от ветра, чему я тогда не придал серьезного значения.
Взлет прошел великолепно: через 5 секунд разбега я оторвался от земли, а еще через 6 - 7 секунд поднялся на высоту деревьев. И тут начались страшные события. Ветер над лесом оказался очень сильным и к тому же боковым, и меня автоматически стало разворачивать направо, против ветра. Попытка сохранить прежний южный курс не удалась. Пытаясь понять, что же происходит, я забыл про дальнейший набор высоты, и передо мной как бы неожиданно выросли высокие сосны, росшие на краю поля. Я не растерялся, подал ручку трапеции вперед и легко перелетел сосны. Но во время этой операции аппарат еще сильнее развернуло направо, и я уже полетел в направлении, почти обратном взлетному. Я снизил высоту, разворачивание прекратилось, но тут передо мной стали вырастать постройки животноводческого комплекса, расположенного на склоне горы. Я решил отвернуть от них влево, это удалось, но тут передо мной появилась линия электропередач, причем я летел на уровне проводов. Надо было быстро решать, что делать - пролетать над проводами или нырнуть под ними. До проводов оставалось метров 70. Я решил "нырнуть", это удалось, но психологически я уже был сломлен. Чудовищный стресс навалился на меня за эти краткие 3 минуты. Навалилась апатия, появилось желание поскорее прекратить эти опасные эксперименты. И вот, не выключая мотора, на низком угле атаки, на непогашенной скорости я по касательной влетел в какой-то овражек.
Удар аппарата о твердую каменистую землю оказался очень сильным, произошла почти мгновенная остановка.
Привязной ремень врезался мне в живот, и в довершение ручка трапеции сильно ударила в грудь, дыхание остановилось. Я выл и мычал, пытался ухватить ртом воздух, дыхание восстанавливалось очень медленно. К тому же появилась боль в пояснице. С большим трудом удалось расстегнуть ремень и выползти на землю. Попытка встать на ноги не удалась, тело было как тряпка, поясница не держала туловище.
Сила удара была такой, что у тележки сломался передний пилон и поручни кресла. Моторная балка стала складываться и прижимать меня к нижней балке. Спасло лишь то, что носок крыла уткнулся в склон оврага, иначе бы меня просто расплющило.
Ко мне подбежали люди, косившие недалеко траву. Я их попросил позвать Георгия, который оставался на взлетной полосе и не мог из-за леса видеть, что произошло. Пришел Георгий, позднее приехал и Василий, появился и третий помощник. Они разобрали аппарат и погрузили его. В автобус я забрался сам с помощью палки. Ощущения были как при приступе радикулита. Разумеется, я дал себе клятву, что летать больше не буду.
* * *
От больницы я отказался, стал отлеживаться дома. Через несколько дней смог пройтись с помощью палки, еще через неделю стал выходить на улицу, а еще через две недели смог проехать на велосипеде. Ничего катострофичного со мной не произошло, только ныла поясница и было больно кашлять. По мере улучшения самочувствия я стал забывать о своей клятве, пришел в гараж, оценил, что сломано, что нуждается в ремонте. Аппарат в общем-то можно было легко восстановить.
Но меня постоянно тянуло на то поле. Я стал приезжать на это поле, садился с краю в редком лесочке и долго наблюдал протекавшую на нем жизнь. Стояло бабье лето. Трава давно была скошена, но уже заметно подросла новая. Солнце мягко светило, ветерок шевелил листву деревьев, с поля доносились еще не умершие, дурманящие запахи. Суетились насекомые, а высоко в небе над полем летали необычно крупные птицы, каких никогда не увидишь над городом. Летали они почему-то парами, наверное, тренировались перед осенним перелетом. К вечеру в конце поля проходило стадо коров.
Я наблюдаю все это и передо мной, как в тумане, проходят воспоминания о моей в общем-то неудавшейся жизни. Что такое я и какой ничтожной кажется моя жизнь по сравнению с этим спокойным великолепием! Тут все заведено как часы, и через много лет поле будет жить такой же жизнью, что и сейчас. Я тут промелькнул как случайность, как недоразумение, как идиот, вдруг пожелавший полетать. А птицы летают, чтобы найти пищу, чтобы выжить, и, может, только иногда расслабляются и начинают играть в воздухе.
Буду ли я еще летать? Не знаю. Аппарат есть, но дело уже не в нем, а во мне. Зачем мне это надо? Неужели это только временный наркотик, позволявший задавить скуку жизни, прочувствовать что-то необычное, погонять адреналин в крови? Наверное, так оно и есть, и ничего более.
Глава 5
К вопросу о смысле жизни, или жизнь как наркомания