События и люди - [128]
Допустим на минуту, что мы правы, тогда можно задать вопрос: не означает ли все это, что безопасность ядерной энергетики под угрозой? Ведь если все это верно, то эффект не зависит от типа реактора. Ответ будет очень простым. Если бы мы не знали о существовании сил Кориолиса, и это вдруг случайно обнаружилось, то стали бы мы отказываться от железнодорожного сообщения? Конечно, нет, мы приподняли одну рельсу относительно другой и решили бы проблему. Так и здесь: если в конце концов окажется, что мы нигде не ошиблись, то мы просто поставили бы ловушки для магнитных монополей и решили проблему. Более того, если магнитные монополи существуют, то можно сделать реактор, в котором магнитные монополи будут играть главную роль в управлении. Такой реактор будет изначально подкритичным, работая по принципу чайника на газовой плите.
А. А. Власов и Н. Н. Боголюбов — предтечи квантовой электродинамики[64]
Рухадзе А. А.
Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Москва
В начале 1940-х годов, после знаменитой работы А. А. Власова (ЖЭТФ, 1938), а скорее всего, после ее изучения Н. Н. Боголюбовым, последний зачастил из Киева в Москву и многие часы проводил на физическом факультете МГУ в жарких дискуссиях с А. А. Власовым. Н. Н. Боголюбова интересовала сущность кинетического уравнения Власова (или, как еще принято его называть, уравнения с самосогласованным полем), его обоснование. Ведь А. А. Власов, можно сказать, гениально предугадал это уравнение, а приведенные им аргументы, кроме как объяснение большого цикла экспериментов великого И. Ленгмюра и его сотрудников, Н. Н. Боголюбова не удовлетворяли. Ведь до А. А. Власова в кинетической теории газов было известно только кинетическое уравнение Больцмана, написанное еще в конце XIX века и долгое время не признаваемое научной общественностью, в частности великим А. Пуанкаре. Пуанкаре прекрасно понимал, что означает наличие введенного Больцманом малого параметра
где a>0 — размер атома (молекулы) газа, n>0 — его плотность (число частиц в единице объема). Это условие, получившее название условия газовости, гласит, что среднее расстояние между атомами в газе значительно больше размера атома, а потому атомы основное время проводят в свободном (тепловом) полете и лишь малую долю времени находятся в процессе столкновений, или
где vT = √T/m — средняя тепловая скорость атома, m — его масса а T — температура газа, измеряемая в энергетических единицах. Вместе с тем А. Пуанкаре категорически не мог понять, как из гамильтоновой системы, сохраняющей энергию, можно получить уравнение, описывающее диссипацию. По-видимому, Н. Н. Боголюбов имел ответ на вопрос А. Пуанкаре еще до начала дискуссий с А. А. Власовым. В начале 1940-х он уже разрабатывал временную иерархию корреляционных функций для газа из короткодействующих частиц (знаменитые боголюбовские цепочки) и понимал, что при условии (1) (или, что тоже самое, (2)) эту цепочку можно оборвать и получить замкнутую конечную систему уравнений. При этом в нулевом приближении по параметру (1) получается уравнение Лиувилля, описывающее газ из невзаимодействующих между собой частиц (идеальный газ). В первом приближении по параметру (1) учитываются только парные корреляционные функции, а тройные и высшие корреляции отбрасываются). В результате получается кинетическое уравнение, описывающее газ с учетом только парных столкновений частиц, известное как уравнение Больцмана.
Но как быть с газом с кулоновским взаимодействием частиц? Такой газ с благословения И. Ленгмюра в 1929 году получил название плазмы. Ленгмюр не только придумал название ионизованному газу (состоящему из подавляюще большого числа заряженных частиц), но и провел фундаментальные экспериментальные и теоретические исследования плазмы, за что был в 1932 году удостоен Нобелевской премии. Высокая награда свидетельствовала о важности исследуемого объекта — плазмы. Слишком уж широко распространена плазма в природе — это и молния, т. е. разряд в атмосфере, и лабораторно изучаемые разряды в газах, это ионосфера Земли и межпланетный газ, звезды и туманности и, наконец, твердотельная плазма (в металлах и полупроводниках). Не случайно Д. А. Франк-Каменецкий, написавший один из первых учебников по физике плазмы, назвал плазму четвертым агрегатным состоянием вещества. Между тем простая гидродинамическая модель плазмы, предложенная И. Ленгмюром для объяснения его экспериментов, работала в каких-то случаях блестяще, а в каких-то, что называется, «ни в какие ворота».
Первым, кто понял необходимость описания плазмы с помощью кинетического уравнения, был Л. Д. Ландау. В 1937 году (ЖЭТФ, 1937) он обратил внимание, что условие газовости (1) в случае плазмы не выполняется, поскольку характерный радиус взаимодействия между частицами в плазме — радиус Дебая — намного больше среднего расстояния между частицами, т. е. имеет место обратное (1) неравенство
Здесь e — заряд частицы, а T — температура плазмы. Но условие (2) гласит, что средняя потенциальная энергия взаимодействия между заряженными частицами намного меньше средней кинетической (тепловой) их энергии, т. е.
