сверхпроводимости  и  особенно  успехи   в   ее   теоретическом
объяснении бросили грозный вызов максвелловой теории да и основанной на  ней
лоренцевой.
   Поскольку   родилось   предположение   о   том,   что   сверхпроводимость
обусловливается специальными,  "сверх-проводящими"  электронами,  необходимо
было  скорректировать  уравнения  и  ввести  в  них  новый   член   -   ток,
обусловленный уже не нормальными, а сверхпроводящи-ми электронами. Уравнения
Максвелла как бы "раздваивались", их необходимо было отдельно применять  для
"нормальных" и "сверхпроводящих" электронов.
   "Раздвоение" не  было  механическим.  Ток  "нормальных"  электронов,  как
известно, подчиняется закону  Ома;  однако  "сверхпроводящие"  электроны  не
встречают сопротивления, и,  стало  быть  (по  закону  Ома  ),  измерить  на
сверхпроводнике падение напряжения на постоянном  токе  невозможно,  и  само
понятие напряжения теряет смысл. Закон Ома  для  сверхпроводящих  электронов
необходимо было заменить какой-то иной зависимостью. Но какой?
 
 
   П. Л. Капица и Л. Д. Ландау.
 
   Обычно говорят,  что  основное  свойство  сверхпроводников  -  отсутствие
сопротивления. Такая точка зрения сильно поколебалась,  когда  а  1933  году
немецкие физики Мейснер и Оксенфельд открыли совершенно неожиданную  вещь  -
сверхпроводники оказались непроницаемыми для магнитных  силовых  линий!  Они
были для магнитных силовых линий абсолютно непробиваемым щитом.
   Такое  свойство  сверхпроводников  позволило  советскому  физику  В.   К.
Аркадьеву проделать чрезвычайно  интересный  эксперимент,  называемый  среди
физиков "гробом Магомета" (вы, вероятно, помните,  что,  по  преданию,  гроб
пророка Магомета висел в воздухе без каких-либо видимых опор).
   Опыт Аркадьева был внешне очень прост:  в  дьюаре  с  жидким  гелием  при
температуре всего на несколько градусов выше  абсолютного  нуля  размещается
свинцовая  плита  (свинец  -  сверхпроводник),  сверху  осторожно   спускают
постоянный  магнит.  Силовые  линии  магнитика   не   могут   проникнуть   в
сверхпроводник, они отражаются от него, как  солнечные  лучи  от  зеркальной
поверхности. В свинцовом "зеркале" образуется магнитное отражение, магнитный
двойник магнита.
   Под  северным  полюсом  магнитика  появляется   "магнитное   изображение"
северного полюса, под южным  полюсом  -  южного.  Настоящий  полюс  и  полюс
"изображения" начинают отталкиваться. Сила отталкивания  возрастает  до  тех
пор, пока не станет  равной  весу  магнитика;  и  тогда  магнитик  повиснет.
Повиснет безо всяких опор.
   Упомянем к слову, что принцип "магнитного зеркала"  начал  сейчас  широко
использоваться  в  приборостроении.  Очевидно,  что  таким  образом,  можно,
например, подвесить вращающиеся или перемещающиеся друг  относительно  друга
части прибора - это сразу же наводит на мысль о "магнитных  подшипниках",  в
которых отсутствует трение. Подшипники без трения  могут  сослужить  большую
службу, например, в прецизионных гироскопах. Образцы  таких  гироскопов  уже
построены и испытаны.
 
 
   "Гроб Магомета" - магнитик, парящий над сверхпроводящей чашей.
 
   Так вот особенность сверхпроводников  -  "эффект  Мейснера"  -  заставила
подумать  о  том,  каким  правилам  должны  подчиняться   "сверхпрово-дящие"
электроны, если уж они не подчиняются закону Ома.
   Стала ясна и недостаточность  определения  сверхпроводников  как  обычных
проводников, но с нулевым сопротивлением.
   Из уравнений Максвелла, если их решить для случая нулевого сопротивления,
эффект Мейснера  никак  не  получался.  С  другой  стороны,  если  учесть  в
уравнениях Максвелла нулевое магнитное поле внутри сверхпроводников  (эффект
Мейснера), то не получается нулевое сопротивление...
   В 1935 году, через два года после открытия  эффекта  Мейснера,  в  печати
появилась статья английских физиков Ф. и Г. Лондонов, предложивших дополнить
уравнения Максвелла еще двумя уравнениями, которые учитывали бы наличие двух
сортов электронов и одновременно - эффект Мейснера.
 
 
   А. А. Абрикосов.
 
   Новые уравнения получили название  уравнений  Лондонов.  Их  до  сих  пор
широко используют для анализа процессов в сверхпроводниках.
   Конечно,  уравнения  Максвелла  не   отменились   уравнениями   Лондонов.
Последние,  если  можно  так  выразиться,  "ответвились"   от   максвелловых
уравнений для анализа явлений  в  конкретной  области  -  сверхпроводимости,
точно так  же,  как  ответвилась  от  уравнений  квантовая  электродинамика,
призванная изучать процессы в микромире.
   А уравнения Максвелла пока что остаются незыблемым языком физиков на  все
времена.
   Следующий шаг  в  развитии  теории  сверхпроводимости  был  сделан  почти
одновременно советским физиком лауреатом Ленинской премии академиком  Н.  Н.
Боголюбовым и американскими учеными Бардином, Купером и Шриффером.
   Теория, разработанная ими, необычайно сложна даже для физиков.  Например,
в работах Николая Николаевича Боголюбова, посвященных  теории,  на  печатной
странице можно прочесть лишь два-три "человеческих" слова, да  и  то  таких,
как "известно, что..." "следовательно", "итак, имеем",  "что  и  требовалось
доказать", а остальное  -  роторы,  дивергенции,  дифференциалы,  интегралы,
лапласианы, якобианы и прочий высший пилотаж абстрактной математики.
   Теория Н. Н. Боголюбова и теория Бардина, Купера и Шриффера (теория  БКШ)
сводятся,  грубо  говоря,  к  предположению  о  том,   что   сверхпроводящие
электроны, в противовес обычным, объединены в пары,  тесно  связанные  между
собой. Разорвать пару и разобщить электроны трудно.  Такие  связи  позволяют
электронам  двигаться  в  материале,  помогая  друг  другу  и  не   встречая
электрического сопротивления.
   И, наконец, последним достижением в разработке  теории  сверхпроводимости
являются  работы  члена-корреспондента  АН  СССР  А.   А.   Абрикосова.   Он
теоретически подтвердил давнюю  догадку  Л.  В.  Шубникова  о  преимуществах
сверхпроводящих сплавов перед  сверх-проводящими  металлами.  За  разработку
теории А. А. Абрикосов удостоен в 1965 году Ленинской премии, а теория  ГЛАГ
- (Гинзбург - Ландау - Абрикосов - Горьков) получила мировое признание.
   Итак,  теория  разработана,  она  утверждает,  что   в   металлургических
лабораториях  со  дня  на  день  должны  родиться  сплавы  с  предсказанными
Абрикосовым чудесными свойствами...
   И вот в 1961 году американский физик Кунцлер,  исследуя  сплав  ниобия  с
оловом,  обнаруживает  совершенно  фантастические  сверхпроводящие  свойства
этого соединения. Оказалось, что даже самое  сильное  магнитное  поле  в  88
тысяч эрстед, имевшееся тогда в Соединенных Штатах,  не  в  силах  разрушить
сверхпроводимость сплава.
   Путь  к  сверхпроводящим  магнитам,  сверхпроводящим   электротехническим
устройствам был открыт...
   Уже через несколько лет были созданы магниты, о  которых  Камерлинг-Оннес
мог  только  мечтать:  сверхпроводящие,  легкие,   дешевые,   небольшие   по
габаритам, поистине "волшебные" магниты с полем сначала 102, а затем 120,  а
потом и 170 тысяч эрстед.
   Мест приложения  силачам  сколько  угодно.  Возьмем  для  примера  мощную
электрическую машину. Она тем мощнее,  чем  сильнее  у  нее  магниты  -  при
сверхпроводящих магнитах можно резко сократить размеры  электрооборудования.
То же, в принципе, относится и к трансформаторам, ведь  их  обмотки  -  тоже
магниты, только переменного тока.
   Расчеты советских и американских  ученых  показали,  что  сверхпроводники
выгодно использовать в дальних  линиях  электропередач.  Оказалось,  что  по
сверхпроводящему кабелю всего лишь с руку толщиной можно было бы передавать,
например, всю  электроэнергию,  потребляемую  такой  индустриально  развитой
страной, как Соединенные Штаты Америки.
   Уже созданы  и  испытаны  первые  сверхпроводящие  линии  электропередач,
электрические машины, трансформаторы, плазменные генераторы,  вычислительные
машины, измерительные приборы. Сверхпроводники верно служат человеку, где бы
он ни находился, - на земле, в воздухе, в космосе или под водой.
   Кто сделал все это? Кто совершил открытие? Кого благодарить за  еще  одно
благо,  поставленное  на  службу  людям?  Гейке  Камерлинг-Оннеса?   Ландау?
Лондонов? Шубникова? Абрикосова? Кунцлера? Все они внесли свой вклад  в  это
открытие. И предтечи их - Фарадей,  Максвелл,  Кальете,  Пикте,  Ольшевский,
Дьюар - тоже должны быть названы здесь... А  лаборанты,  рабочие,  инженеры,
научные сотрудники? Многие тысячи, десятки тысяч людей долгое время работали
в низкотемпературном колодце, прежде чем он принес людям первую пользу.
   Но особо следует оказать здесь о Гейке  Камерлинг-Оннесе,  и  не  столько
непосредственно о факте открытия им сверхпроводимости, сколько  о  том,  что
был он, быть может, одним из первых  ученых,  понявших  новый,  коллективный
характер  научного  творчества  в  двадцатом  веке.  Он  создал   крупнейшую
лабораторию, оснастил ее самым современным оборудованием, больше похожим  на
оборудование завода, чем на лабораторные  приборы,  организовал  специальные
школы и журналы.
   И все это привело к открытию.
   Когда-то Ньютону потребовалось только яблоко...
 
   Новые открытия, новые трудности
 
   Ни квантовые снаряды Планка, ни буря относительности Эйнштейна не  смогли
сокрушить бастионы  максвелловых  уравнений.  До  сегодняшнего  дня  ученый,
прикидывающий  прохождение  радиосигнала  к  Венере  или   решающий   задачу
"передвижения на одноколесном  велосипеде  по  канату"  -  задачу  удержания
плазмы в "магнитной бутылке", - все они пользуются в своей  работе  старыми,
заслуженными уравнениями Максвелла.
   Но сомнения остались. Они нарастают буквально с каждым днем. Это  уже  не
"легкие облачка", омрачавшие чистое небо физики начала  века.  На  горизонте
ясно собираются свинцовые тяжелые тучи.
   Собирающаяся гроза  обязана  своим  происхождением  самой,  казалось  бы,
невинной причине -  поискам  красоты,  полного  совершенства.  Недаром  один
великий физик не уставал говорить, что всякая физическая теория должна  быть
математически элегантна.
   Теперь поиски  элегантности  нависают  мрачной  тучей  над  элегантнейшей
теорией Максвелла, которая некоторым исследователям уже кажется элегантной в
недостаточной степени.
   И дело здесь прежде всего в том, что  уравнения  Максвелла,  как  говорят
математики и физики, несимметричны.
   Действительно, посмотрим еще раз на уравнения Максвелла, вернее,  на  два
из них:
   ;
   .
   Смысл  каждого  из  них  таков:  если  мы  возьмем  ограниченную  область
пространства,   то   число   электрических   силовых   линий   (определяющее
электрическое поле, ), вышедших из этой области, зависит  от  электрического
заряда , располагающегося внутри нее. Чем больше заряд, тем  больше  .  Если
повести рассуждение в отношении магнитных силовых линий,  то  окажется,  как
следует из второго уравнения, что общее количество магнитных силовых  линий,
выходящих из произвольной области пространства, всегда равно  нулю!  Другими
словами, сколько магнитных силовых  линий  в  данный  объем  вошло,  столько
оттуда и вышло.
   Запишем следствия вышеприведенных уравнений следующим образом:
   Электрические силовые линии начинаются и кончаются на зарядах.
   Магнитные силовые линии нигде не начинаются и не кончаются.
   Такая несимметрия, несправедливость, если хотите,  может  легко  поранить
чью-нибудь чувствительную душу. Кроме того, если  вникнуть  глубже  в  смысл
уравнений Максвелла, получится, что электричество вполне может обойтись  без
магнетизма, а магнетизм без электричества - нет!
   Фактически   уравнения   Максвелла   полностью   сводят    магнетизм    к
электричеству. После того как Ампер продемонстрировал две спирали  с  током,
"притягивающиеся как магниты", магнетизм  как  таковой,  казалось,  перестал
существовать.
   Две  великие  силы  природы  оказались  одной   -   электричеством.   Вся
тысячелетняя история этих двух явлений, казалось,  восставала  против  такой
несправедливости.
   Именно отсутствие магнетизма как самостоятельного явления и  утверждается
уравнениями Максвелла. Магнетизма нет, есть одно электричество.
   Электричество имеет источник - электрический заряд.
   Магнетизм имеет источником лишь электричество.
   Это смущает.
   Это наводит на крамольные мысли.
   К тому же - явная  математическая  несимметрия  уравнений,  которые,  как
говорил Герц, живут самостоятельной  жизнью  и  иногда  кажутся  даже  умнее
человека, создавшего их.
   Но  классическая  теория  электромагнетизма  не  содержит   ничего,   что
оправдывало бы, по существу, такое "неравенство" электричества и магнетизма.
   В 1931 году кембриджский профессор Поль Адриен  Морис  Дирак,  знаменитый
физик-теоретик,  много  сил  отдавший  созданию  квантовой  электродинамики,
увлекся  задачей,  не  содержит  ли  квантовая  теория  нечто  оправдывающее
преимущество электричества перед магнетизмом?
   Такого преимущества не  оказалось.  Как  классическая,  так  и  квантовая
электродинамика "не возражали" против введения в уравнения, для того,  чтобы
сделать их полностью симметричными, "магнитных зарядов",  еще  не  известных
науке.
   Такие магнитные заряды, или, как их назвал Дирак, "монополи", должны были
быть полным магнитным эквивалентом зарядов электрических.
   Они могли быть отделены друг от друга, другими словами, могли бы  порознь
существовать "северные" и "южные"  магнитные  заряды.  Эта  "безумная"  идея
странным образом воскрешала воззрения XIII века,  опровергнутые  Гильбертом,
доказавшим, что нельзя получить в магните отдельно северный и южный полюсы.
   Как магнитные явления возникают при движении электрических зарядов, так и
электрические явления могли бы стать следствием движения зарядов магнитных.
   Как и электроны, монополи могли бы испускать и поглощать электромагнитное
излучение, например свет. И наоборот, если  очень  энергичные  фотоны  могут
создавать пару: отрицательно заряженный электрон и  положительно  заряженный
позитрон (кстати говоря, тоже предсказанный Дираком и вскоре  обнаруженный),
они же могут рождать и пару: северный и южный монополи.
   Как мы упомянули, идея магнитных монополей была высказана Дираком  вместе
с идеей о существовании "положительного  электрона"  -  позитрона.  И  то  и
другое предположения были одинаково дики для физиков. Взять хотя бы  идею  о
положительном  электроне.  Ясно,  что  когда-нибудь  положительный  электрон
встретится  с  "настоящим",  отрицательным  электроном,  в  результате  чего
произойдет  аннигиляция  -  превращение  в  электромагнитную  энергию   двух
элементарных частиц. В конце концов такие процессы должны были бы привести к
уничтожению и мира, и физиков, изобретающих подобные теории.
   Однако и одно и другое продолжают благополучно существовать. Стало  быть,
позитронов не бывает?
   Такая или примерно такая точка зрения существовала до того момента, когда
американский физик К. Д. Андерсон в 1932 году заметил в камере Вильсона след
частицы,  по  всем  данным  идентичной  электрону,  однако  отклоняющейся  в
магнитном поле в "неправильную" сторону.
   Это был предсказанный Дираком позитрон.
   Многие физики были раздосадованы - не один видел уже такие следы у  себя,
в камере Вильсона, но не смог по той или иной причине отождествить  частицу,
оставившую его, с  позитроном.  В  числе  таких,  к  сожалению,  оказался  и
известный  советский  физик  Д.  В.   Скобельцын,   первым   применивший   к
исследованию космических лучей камеру Вильсона, помещенную в магнитное поле.
Именно метод Скобельцына использовал Андерсон, когда открыл позитрон.
   После такого триумфа предсказаний Дирака доверие к  его  монополям  резко
возросло. Исследователи ринулись на поиски новых  частиц.  Раз  монополи  не
противоречат ни классической,  ни  квантовой  электродинамике,  раз  уж  они
предсказаны, раз они могут существовать, значит, они существовать должны.
   Но где? И как?
   И вообще, что известно о монополе?
   Что искать?
   Как ни странно, Дирак из  самых  общих  соображений  смог  предсказать  и
основные свойства монополя. Прежде всего, оказалось, что заряд  монополя  не
может принимать любое значение - он должен быть квантованным, точно так  же,
как и электрический заряд.
   Величина  этого  заряда  оказалась  опять-таки  связанной  с  "магическим
числом" 137 (в квантовой физике есть два "магических числа" - 137 и 208;  их
происхождения и физического смысла никто не знает, но числа с  поразительным
упорством, снова и снова всплывают в  уравнениях  и  расчетах).  Если  заряд
электрона равен , то заряд монополя должен быть равен .
   Отсюда можно вычислить  и  силу  взаимодействия  между  двумя  магнитными
зарядами - она в раза больше, чем сила взаимодействия электронов.
   Можно вычислить и массу монополя - он довольно тяжел - по крайней мере  в
три раза тяжелее протона, причем число "сортов" монололей может  быть  очень
велико - точно так же, как и число электрически заряженных  частиц.  Другими
словами, мир магнитных частиц должен быть не  менее  разнообразен,  чем  мир
электрически заряженных частиц.
   Как могут создаться монополи? Логично предположить,  что  они  образуются
примерно так же, как  пара  электрон  -  позитрон,  например,  в  результате
сильных столкновений между другими частицами1. Таким образом, монополи могут
быть найдены в продуктах взаимодействия разгоняемых  в  ускорителях  частиц.
Как их выделить? Очевидно, рядом с камерой,  регистрирующей  взаимодействия,
нужно поставить очень мощный магнит, который смог бы "вытянуть" монополи  из
области взаимодействия. По расчетам, поле магнита должно быть около 60 тысяч
гаусс, примерно в 120 тысяч раз больше магнитного поля Земли.
   В  1962  году  эксперимент  по  обнаружению  монополей  был  проведен   в
Брукхейвене, США, где был построен самый крупный тогда в мире ускоритель  на
30 Бэв (30 миллиардов электрон-вольт!), на выходе  которого  был  установлен
мощный магнит с полем, превышающим 60 тысяч эрстед.
   Шесть миллионов миллиардов протонов было  послано  в  мишень.  Ни  одного
монополя. Хотя теоретически должны были бы быть по крайней  мере  те,  масса
которых не превышает трех протонных.
   Или - их нет вовсе.
   Или - их масса больше.  Последние  данные  -  монополь  не  легче  десяти
протонов.
   С пуском в СССР крупнейшего в мире синхротрона на 70  Бэв  надежды  найти
монополи в продуктах реакций ускоренных частиц резко возросли.  Создаются  и
очень мощные  магниты,  много  мощнее  тех,  что  были  уже  использованы  в
Брукхейвене. В физическом институте Академии  наук  СССР  (ФИАН  им.  П.  Н.
Лебедева) под руководством академика Прохорова пущен  магнит  на  200  тысяч
эрстед.
   А красноярские  физики  замахнулись  построить  магнит  с  полем  миллион
эрстед. Невообразимая цифра! Этот магнит  будет  потреблять  более  половины
электроэнергии, которую намечалось иметь  во  всей  Советской  России  после
выполнения плана ГОЭЛРО.
   Итак, построены сверхмощные ускорители. Построены и строятся  сверхмощные
магниты. Что ж, будем ждать вестей об открытии (или "закрытии") монополей.
   А пока их ищут в космосе научные космические спутники-лаборатории. Дело в
том, что среди космических частиц встречаются частицы со  столь  грандиозной
энергией, что получить ее на Земле в ускорителях физики не предполагают даже
в самых голубых своих планах.
   Интересный способ поимки  монополей  придумал  японский  физик  Гото.  Он
утверждает, что наиболее легко извлечь их из... метеоритов.
   Метеориты   пролетают   миллионы   километров   в   космосе.    Метеориты
бомбардируются там космическими  лучами.  В  метеоритах  могут  образоваться
монополи. Раз  разъединенные,  они  уже  не  могут  аннигилировать.  Поэтому
монополи в метеоритах будут сохраняться практически вечно.
   Одна из богатейших коллекций метеори