7. Сущность открытия

В одну из весенних сред 1940 года лаборатории обежал Писаржевский.

– Джентльмены! – обращался он ко всем. – Шеф проводит сегодняшний семинар не у себя в кабинете, а в конференц‑ зале!

– Почему? А что случилось особенного? – спрашивали джентльмены, впрочем, понимая уже, что бутербродов сегодня не будет и надо успеть сбегать куда‑ нибудь перекусить.

Действительно, в 19. 00 зал до отказа был набит посторонними лицами, не имевшими никакого отношения к институту. Было много академиков, членов‑ корреспондентов. Были математики, физики, химики.

Гости спрашивали, о чём будет рассказывать Капица, но никто из нас не знал не только темы доклада, но даже и того, что докладчиком будет сам Капица. Для нас это было сюрпризом, еще бó льшим, чем для посторонних людей.

В переполненном зале Капица начал свой рассказ об исследованиях, которые он предпринял с целью выяснения новых законов, управляющих сверхтекучестью.

«Многие из вас, наверное, помнят, что Кеезом обнаружил у жидкого гелия‑ II необычайно высокую теплопроводность. После того как мною была открыта сверхтекучесть, я предположил, что большинство необычных свойств гелия‑ II объясняется отсутствием у него в некоторых условиях вязкости.

Если гелий‑ II обладает истинной теплопроводностью, то скорость распространения тепла должна только увеличиться у жидкости, когда мы ее начнем перемешивать. Если же механизм теплопередачи иной, то перемешивание могло бы значительно уменьшить скорость, с которой тепло распространяется по жидкому гелию‑ II.

Прежде всего я поставил эксперимент, в котором тепло от нагревателя протекало вдоль тонкой стеклянной трубочки, в эту трубочку была вставлена стеклянная палочка, которая могла либо находиться в покое, либо вращаться со скоростью от 0 до 900 оборотов в минуту. Скорость теплопередачи определялась мною по разности температур, возникавшей на концах трубочки. Оказалось, что разность температур резко возрастает, если стеклянная палочка вращается. Это означало, что механизм теплопередачи внутри гелия‑ II связан не с истинной теплопроводностью, а с каким‑ то особым конвекционным механизмом, который нарушается при перемешивании…»

Аудитория была захвачена.

В следующем опыте Капицы скорость теплопередачи измерялась в гелии, текущем по капилляру. И каждый раз в движущемся гелии механизм теплопередачи нарушался.

Установив этот факт, Капица перешел к опытам, в которых он задавался целью выяснить, не связана ли теплопередача в капиллярах с движением каких‑ то струй, разрушающихся, когда жидкость перемешивается или течет. Внутри дьюара, заполненного жидким гелием, на вращающемся коромысле прикреплялась та самая бульбочка с нагревателем внутри, которая отклонялась, как только включали нагреватель. Это означало, что из нее действительно бьет струя. Зная массу бульбочки и отклонение крутильных весов, на которых она подвешивалась, можно было определить количество жидкости, вытекавшей из сопла.

Эксперименты с бульбочкой легли в основу демонстрационного опыта с паучком, вращавшимся, когда на него падал луч света.

Во всех этих опытах оставалось непонятным только одно: почему бульбочка и паучок, из которых все время вытекала струя жидкого гелия‑ II, никогда не пустели? Каким образом туда проникал жидкий гелий?

Для того чтобы объяснить это, Капица предположил, что навстречу струе по стенкам капиллярчиков вползает тонкая пристенная пленка гелия‑ II, обладающая совершенно другими тепловыми свойствами.

Доклад окончен. Посыпались вопросы. Никто не решался оспаривать результаты опытов: они были поставлены так просто, что не допускали двоякого толкования. Никто не решился оспаривать и гипотезы о существовании пристенного противотока гелия‑ II: объяснить опыты Капицы как‑ нибудь иначе в ту пору никто не мог. Пристенная пленка вползает в бульбочку навстречу выделяющемуся теплу; струя жидкого гелия‑ II бьет из сопла, унося тепло, генерируемое нагревателем.

Единственная трудность заключалась в том, что скорость вползания пристенной пленки должна была быть очень велика. И это казалось неправдоподобным.

Сообщение о своих новых парадоксальных открытиях Капица сделал и на общем собрании Академии наук СССР.

Мне запомнились его слова, которые я потом слышал от него много раз:

«Если вы хотите глубоко исследовать какие‑ то свойства вещества или открыть в нем новые явления, то вы должны поставить его в крайние условия, то есть в такие условия, при который все мешающие вам явления были бы или исключены, или подавлены.

Например, вы хотите изучить магнитные свойства вещества. Но вам, как это часто бывает, мешает тепловое движение в кристаллической решетке твердого тела. В таком случае вы вынуждены применить магнитные поля такой большой напряженности, чтобы эффекты, связанные с тепловым движением, стали играть второстепенную роль по сравнению с магнитными явлениями, которые вы как раз и хотите изучить. Так поступил в свое время я, построив источник импульсного магнитного поля огромной напряженности.

Другую возможность изучать явления в крайних условиях предоставляют нам низкие температуры. Здесь тепловое движение внутри вещества исключено вовсе, и явление предстает перед вами, так сказать, в чистом виде…»

После доклада Капицы к дьюару с паучком нельзя было пробиться. Престарелые академики буквально стукались лбами, не защищенными шевелюрой, нагибаясь над столом и стараясь заглянуть внутрь дьюара. Над дьюаром нависла серьезная угроза, – пришлось вмешаться в эти смотрины и установить очередь.