Справка №2

Традиционное мышление современного хорошо образованного человека – в первую очередь гуманитария, но не только – то ли в силу инерции мышления, присущей человеку вообще, то ли из-за особенностей содержания еще школьного курса физики связывает наличие квантовых свойств явлений исключительно с объектами микромира – электронами и другими. Конечно, в обязательную школьную программу входит знакомство с таким явлением, как «сверхпроводимость», открытым в 1911 году упоминавшимся чуть ранее Камерлинг-Оннесом и заключающимся в падении сопротивления металлов почти до нуля в области почти столь же низких температур, за счет чего сила тока увеличивается в миллионы раз, но и только. В действительности же и сверхпроводимость, и обнаруженная П.Капицей сверхтекучесть – самые настоящие квантовые явления. То есть они макро скопические, но тем не менее квантовые. Поэтому, когда говорят, что в нашем «обычном» (то есть макроскопическом, «ньютоновском») мире причудливые свойства элементарных частиц исчезают, это в лучшем случае не совсем правда. Капица не объяснил открытое им явление (это сделал Ландау), но в любом случае за его открытие история науки и техники будет всегда ему благодарна, ведь не может не восхищать ситуация, когда и ведро жидкого гелия, и сосуд размером с дом опорожняются через отверстие с игольное ушко со скоростью свиста (вязкость жидкого гелия становится фактически нулевой). Тем более не могут не восхищать экспериментально наблюдаемые ситуации, когда из резервуара вытекает, но никогда не кончается при этом (!) гелий, или когда его вязкость при одном техническом способе измерения нулевая, а при другом – вполне нормальная для жидких систем.

Ландау объяснил явление сверхтекучести следующим образом. Гелий-2 как бы состоит из двух компонент – «сверхтекучей» и «нормальной», а «нормальная», в свою очередь, состоит из квазичастиц – звуковых квантов «фононов». Слово «квази»-частиц используется потому, что на самом деле никаких частиц нет, а весь объем гелия ведет себя как единая система. При абсолютном нуле этих квазичастиц нет совсем, и поэтому весь гелий - лишь одна сверхтекучая масса, а появляются квазичастицы при каждом очередном повышении температуры вплоть до 2,2 К, когда явление сверхтекучести исчезает. То есть при повышении температуры постоянно меняется соотношение между «сверхтекучей» и «нормальной» компонентами. И вот каково собственно объяснение невиданных ранее экспериментальных чудес. Когда измеряется вязкость гелия, проходящего через отверстия капилляра (первый способ измерения), фактически измеряется сверхтекучая компонента, а при измерении с помощью вращающегося диска (второй способ) проявляется «нормальная» компонента с нормальной вязкостью. В опытах же по вытекающему и не кончающемуся при этом гелию дело заключается в том, что в одно и то же время через вытекающую часть гелия «втекает», как бы проходит сквозь нее встречный поток.

Все это было бы вполне убедительно и даже почти понятно, если бы не одно «но»: на самом деле нет никаких двух компонент жидкости. Это одна и та же масса совершает два прямо противоположных процесса в одно и то же время. Как замечает А. Ливанова, это похоже на то, как если бы один и тот же человек или паровоз в одно и то же время и двигался, и стоял [3] (!). Поэтому авторы любой литературы – от научной до популярной – не устают повторять, что наши привычные описания для квантового мира не подходят. «Две компоненты» гелия-2 – это всего лишь способ говорить. Слова не отражают сути, а представить себе, как может одна и та же вещь «и бежать, и лежать», уже нельзя – можно только дать математическое описание этому. Позднее другой великий отечественный ученый, Н. Н. Боголюбов, сумел доказать, что сверхпроводимость – частный случай сверхтекучести Л. Ландау в связи с этим любил с восхищением отзываться о мощи человеческого разума, говоря, что представить такое мы уже не можем, но понять – можем. Правда, с ним вряд ли согласился бы другой Нобелевский лауреат, Р. Фейнман, как-то раз бросивший ставшую крылатой фразу, что квантовую механику никто не понимает.