Физика – моя профессия - Александр Китайгородский

Вторая линия связи – это общность предмета при разных методах изучения явления. Например, естествоиспытатели занимаются изучением структуры органических молекул, но один оптическим, а другой – рентгенографическим методами. И эта связь слабеет теперь уже из-за специфических различий в инструментах исследования.

На этом проблема связей не кончается. Интересы в области теории могут привести исследователя в чужой стан. Часто встречаются теории, имеющие совсем различные применения, но чрезвычайно близкие по математическим методам представления и вычисления явления. Такие теории также могут стать линиями связи, если ими заинтересуются представители различных групп исследователей.

Словом, соприкосновения современного естествоиспытателя с другими учеными можно представить себе сложным многогранником, к сторонам которого подходят разные фигуры, не имеющие уже между собой совершенно ничего общего. Действительно, исследователь, профессия которого рентгенография органических веществ, водит знакомство как с рентгенографами-металловедами, так и с оптиками, изучающими органические соединения. А эти две группы людей и не слыхали никогда друг о друге.

Как видите, опять и опять приходится возвращаться к проблеме непрерывности и сложного взаимодействия всех участков научного фронта. Успех металловедения может сказаться на достижениях молекулярной биологии. Отставание в области спектроскопии может затормозить развитие рентгенографии.

Для расцвета любой области науки важен общий фон научного подъема.

Широка твоя дорога

Глава 14

…повествует о том, что к физикам относятся благосклонно не только лица, любящие науку, но и директора фабрик и заводов, озабоченные выполнением производственных планов. Выясняется также, что занятие физикой превосходно совмещается с участием в экспедициях.

Нам не удастся рассказать читателям о физиках, возглавляющих разработку прикладных проблем первой государственной важности и взваливших огромную ответственность на свои плечи. Чтобы успешно работать, этой группе ученых надо обладать всеми свойствами лучших физиков и, плюс к этому, выдающимися организаторскими способностями. Когда-нибудь будет написана книга, посвященная исследователям такого склада характера и рабочего стиля, как у Курчатова и Вавилова, рассказывающая о роли физиков в укреплении военной мощи нашего государства. Большой и важный разговор о деятельности этих исследователей – за пределами нашего повествования. Но было бы несправедливо не посвятить хотя бы одну главу тем девяти десятым, а то и девяноста девяти сотым физиков, которые работают в отраслевых лабораториях.

Не надо думать, что мы обнаружим резкие различия в таланте и знаниях физиков-прикладников и тех, кто занимается естественными науками.

При желании и их можно поделить на теоретиков, экспериментаторов и аппаратурщиков. Правда, специалисты по измерениям в оркестре прикладников играют первую скрипку: очень значительная доля прикладных исследований направлена на создание новой аппаратуры, усовершенствование существующих приборов, придумывание новых способов измерения самых различных физических величин.

Многие физики-прикладники не занимаются исследованием. Они управляют сложными приборами и выполняют с их помощью каждодневную аналитическую или контрольную работу.

Бурный рост прикладной физики приводит к отпочкованию от нее отдельных дисциплин. И электроника, и автоматика, и энергетика, по сути дела, разделы прикладной физики. Но эти области разрослись так широко, что подготовку специалистов в них взяли на себя отраслевые вузы. И тем не менее четкую линию раздела провести между ними крайне затруднительно. Сплошь и рядом над одной проблемой работают как выпускники физического факультета университета, так и факультета электроники технического вуза. Поэтому я надеюсь, что читатель, пробегая глазами эти страницы, не станет пререкаться с автором на тему – прикладная это физика или какая другая наука?

Итак, о физиках, которые находятся на службе…

…промышленности. Представим себе современный завод авиационных моторов. Это гигант, тысяч на двадцать рабочих. В нем цехи по производству картеров, коленчатых валов, вкладышей, шатунов… К центру завода – сборочному цеху – стекаются потоки деталей, которые, соединяясь вместе, превращаются в двигатель. Готовый мотор испытывается на стенде, подписывается акт, свидетельствующий о безупречном качестве, и мотор можно монтировать на самолет.

Конечно, успешные стендовые испытания двигателя не плохая гарантия. Но не сто процентов. А ведь речь идет об авиационном моторе, поломка которого может стоить многих человеческих жизней. Чтобы это было так же невероятно, как землетрясение в Москве, гарантию качества должен дать каждый цех, а не только сборочный. Тот, кто делает шатуны, обязан поручиться за каждый из них; немыслим дефектный вкладыш; недопустимы царапины на коленчатых валах и внутренние пустоты в картерах.

Чтобы с полной ответственностью объявить абсолютную бездефектность детали, нужен контроль. Самые различные физические методы приходят контролю на помощь. Просвечивание рентгеновыми лучами позволяет найти в металле неоднородности любого сорта. Самые маленькие трещины и включения будут обнаружены придирчивым взором физика, рассматривающего рентгеновскую пленку или наблюдающего за светящимся экраном, на котором четко обрисовывается тень детали.

Рядом со станком, на котором точат коленчатые валы, расположен прибор для нахождения мельчайших поверхностных трещин методом магнитной дефектоскопии. Вал намагничивается и в этом состоянии обливается жидким маслом, в котором взвешены магнитные частицы. Масло стекает, а частицы прилипают к тем местам металлической поверхности, где есть не видимые глазом трещинки.

Магнитные приборы имеются и в других цехах. Неправильная термическая обработка, неверная толщина напаиваемого слоя – эти ненормальности сказываются на свойстве, называемом магнитной восприимчивостью. Задача физика – разработать разные способы измерения этой величины, и чтобы они были быстрыми, удобными, точными и сочетались с формой детали, с материалами, из которых она изготовлена. А новая деталь – новая проблема.

За хорошую работу рентгеновских аппаратов, за разработку новой методики просвечивания отвечает рентгеновская лаборатория завода. За налаживание во всех цехах магнитных измерений несет ответственность магнитная лаборатория.

Металлургический завод немыслим и без спектральной лаборатории. Наиболее эффектным является применение спектрального анализа для непрерывного контроля состава сплава, который готовит литейный цех. Сплав должен удовлетворять строгим требованиям. В технических условиях перечислены все нужные добавки, содержание которых должно укладываться в заданные рамки, например не больше 3, но и не меньше 2.5 процента. Указаны также допустимые пределы содержания нежелательных примесей: допустим, не больше 0.01 процента.

Наверное, некоторым читателям представляется такая картина: мастер держит в руках технические условия, перед ним точнейшие весы.

– Отвесить 25.17 килограмма меди, – командует мастер, – а теперь 3.25 килограмма кремния.

Оказывается, такая картина не имеет и отдаленного сходства с действительностью. В плавильную печь загружается различное смешанное сырье и бракованные детали так, что заранее состав не может быть точно известен. Как только шихта расплавилась – немедленно нужны сведения о составе. Пневматической почтой направляется проба в лабораторию. Считанные секунды – и образец зажат в держателях спектрографа. Поворотом ручки подано напряжение, кончик образца нагрет выше температуры Солнца. Металл начинает испаряться. В пламени дуги светятся атомы – каждый сорт атомов по своему неповторимому закону. Свет, излучаемый атомами, падает на стеклянную призму, а она развертывает в спектр заключенное в нем богатство цветов. На экране, на фотопластинке или на телевизионном экране вспыхивают линии.

Своих характерных представителей имеет среди частокола спектральных линий каждый сорт атомов.

– Линия железа слишком сильна! Процент железа надо уменьшить! – командует спектральная лаборатория и сообщает результат анализа по телефону.

Мы описали работу трех лабораторий, в которых успешно трудятся физики. Их может быть и больше. На многих предприятиях физический отдел составляет что-нибудь около половины или трети центральной заводской лаборатории.

Работа в физическом отделе крупного завода с разнообразным и меняющимся ассортиментом продукции требует большой изобретательности, остроумия, широкого образования. И, кроме того, – это уже подчеркивалось в другом месте – надо знать не только физику, но и ту область, которой физика служит.