На пороге XXI века человечество столкнулось с острейшими проблемами в области окружающей среды. Сегодня над их решением бьются и молодые российские ученые, работы которых были представлены на конференции. Среди них – современные биотехнологии по переработке отходов, новые конструкции экологически безопасных двигателей, а также кажущиеся пока экзотическими исследования по изменению пола у рыб, по особенностям кровососущих комаров, по изучению роста папоротников.
Социально-экономические проблемы привели к появлению работ, исследующих молодежный рынок труда, феминистские тенденции в российском обществе, предполагающие новую технологию социальной реабилитации детей с ограниченными возможностями. Разнообразны исследования по истории и этнографии: гражданская война в России, русские монастыри и русская деревня, символические представления нижневолжских калмыков и домовая резьба Псковщины, особенности русской и марийской свадьбы.
Очень высоким оказался уровень литературоведческих исследований, в которых рассматривались темы от русской печи в быту и фольклоре до проблем отечественной научной фантастики и анализа музыкальных ритмов в литературных произведениях.
Первое место на выставке «Шаг в будущее» заняли выпускники челябинского ли* цел Алексей Кузнецов и Максим Рахчеев. С помощью математического моделирования они решили серьезную техническую задачу – устранения мертвых точек в многозвенных шарнирных механизмах.
Еще несколько лет назад профессор Южно-Уральского государственного университета В.И. Важнее заметил и поддержал интерес ребят к физике и математике, предоставив им возможность участвовать в региональных научных соревнованиях. Спустя два года они уже стали их призерами и получили право участвовать в Российской выставке. Ребята не ожидали такого размаха этого научного смотра, такого разнообразия исследований. Однако изменять своей склонности к техническим наукам Алексей, судя по его словам, не собирается: «Эта наверное, в Москве в почете гуманитарии, а у нас более актуальны технические проблемы. Это, по-моему, более серьезно».
Ученице якутской школы-гимназии Кристине Егоровой предстоит теперь участвовать в Международной молодежной научной и инженерной выставке Intel Jsef, которая будет проходить в Америке. Вот уже три года, как в Якутске нет моста через реку /leна. Хотели построить либо мост, либо подземный туннель, однако для осуществления этих проектов не хватает средств. В результате до появления прочного ледового покрова и после его оттаивания весной Якутск, по существу, отрезан от железнодорожной станции. А вертолеты и самолеты, как известно, зависят от погоды и не всегда способны доставить по назначению жизненно необходимые грузы – топливо, продукты, медикаменты, эвакуировать пострадавших. Идея, которую предложила Кристина, – канатная подвесная дорога – не требует больших затрат. Школьница не только представила ее техническое решение, но и провела все расчеты,* сделала экономический график эксплуатации дороги. Администрация Якутска заинтересована этой идеей. Участие Кристины в выставке «Шаг в будущее» определенно дает ей новый стимул для дальнейшей работы.
Татьяна Панюкова из Южно-Уральского государственного университета решила одну из задач создания высокоэффективных технологий в социальной сфере, связанную с проблемами раскроя одежды. Для создания оптимальных технологических процедур пришлось решать сложную математическую задачу в области эйлеровых циклов. Для самых маленьких модниц, желающих спроектировать и сшить одежду для своих кукол, Татьяна разработала уникальную программу. «Дети должны не только потреблять, но и создавать» – считает Татьяна. Ее работа-пример того, как научные достижения могут оказывать влияние на социальные установки в обществе, в данном случае расставляя в общественной психологии созидательные акценты в противовес потребительским.
Наш журнал, ведущий серьезный, профессиональный разговор о проблемах науки, в том числе молодежной, и перспективах ее развития, тоже принял участие в этой конференции. В качестве призов победителям научных соревнований – Дмитрию Викторовичу Алашкевичу, Анастасии Юрьевне Ефименко и Юрию Алексеевичу Паутову – была вручена подписка на журнал «Знание – сила».
Скоро для всего человечества предстоит волнующий момент – переход в другое тысячелетие. Хочется верить, что эти «шаги в будущее» помогут России войти в XXI век уверенной и надежной поступью.
Рафаил Нудельман
Ну о-о-очень медленный свет…
«Мы, – говорит Лени Вестергаард Хау, – добились такого замедления света, что успевали выйти из лаборатории, выпить чашечку кофе и вернуться, а луч все еще продолжал свое движение внутри установки».
Один комментатор выразил то же самое другими словами. «Группа Лени Хау, – написал он, – заставила свет двигаться медленнее пешехода».
И то и другое, конечно, преувеличение, но не такое уж большое. Упомянутая группа в составе голландской исследовательницы и трех ее коллег сумела уменьшить скорость света в 20 миллионов раз! В их установке он двигался со скоростью 17 метров в секунду, что примерно равняется скорости автобуса, взбирающегося на изрядную горку.
Все мы знаем, что скорость света в вакууме – 300 тысяч километров в секунду – максимальная из возможных, и никакой сигнал, никакое движущееся тело не может ее превзойти. Но в любой среде, отличной от вакуума, имеются атомы с их электронами. Световая волна, омывая такие атомы, поглощается ими; ее энергия расходуется на возбуждение электронов, которые затем успокаиваются и отдают эту энергию в виде переизлученного света. Этот процесс занимает хоть и малое, но ненулевое время, и в результате свет в среде движется чуть медленней, чем в вакууме. Его скорость там зависит от плотности атомов, точнее – не просто от плотности, а от электромагнитных свойств этой совокупности атомов. Так что в принципе замедлить свет- пара пустяков: нужно просто создать очень плотную, но еще прозрачную среду, но замедлить его в 20 миллионов раз-это своего рода экспериментальный рекорд. И, как всякий рекорд, он немедленно вызывает два вопроса: как и зачем?
Ответим сначала на второй. Если выяснится, что полученный результат можно воспроизводить достаточно простыми и дешевыми методами, это может, как утверждают специалисты, открыть пути к созданию ряда новых квантово-оптических приборов – суперочков мощного ночного видения, лазерных прожекторов большой яркости, быстродействующих оптических переключателей, а на основе последних – даже, может быть, нового поколения компьютеров, использующих световые сигналы вместо электрических. Значит, вопрос теперь в том, удастся ли действительно воспроизвести этот результат более просто и более дешево. Может быть, это станет яснее, если внимательней присмотреться к тому, каким способом был получен это г феноменальный результат в нынешнем эксперименте.
В своей статье в журнале «Nature», где авторы сообщили об этом результате, они указывают, что в качестве сверхплотной среды была использована совокупность атомов натрия, переведенная в состояние так называемого конденсата Бозе- Эйнштейна. Такой конденсат представляет собой сверхконденсированное состояние вещества, которое иногда называют также «пятым» его состоянием (после твердого, жидкого, газообразного и плазменного). Хотя возможность перевода вещества в такое состояние была предсказана Бозе и Эйнштейном еще в первые десятилетия нашего века, реализовать такой переход на практике удалось лишь четыре года назад, и этот экспериментальный успех стал тогда сенсацией научного сезона. Главная особенность конденсата Бозе – Эйнштейна состоит в том, что все его атомы ведут себя предельно согласованно, словно составляют один гигантский атом. Поэтому и все свойства вещества в таком состоянии резко меняются, и, в частности, его плотность становится очень высокой. А это, как мы уже говорили, должно вести к замедлению скорости света при прохождении через такой конденсат.
На первой стадии своего эксперимента группа Лени Вестергаард Хау занялась созданием необходимого ей конденсата. Для этого в небольшой магнитной «ловушке» было образовано (с помощью электрического разряда) облако, состоящее примерно из 100 миллионов атомов натрия, – нечто вроде тех сгустков газа, что излучают свет в современных светящихся трубках. Облако в ловушке Хау тоже поначалу светилось ярким оранжевым светом. Затем оно было подвергнуто освещению лучом низкоэнергетичного лазера. При этом энергия (то есть длина волны) световых частиц этого луча * была выбрана намного меньше энергии натриевых атомов, и поэтому при каждом соударении какого-то атома со световой частицей этот атом немного замедлялся. Когда все атомы облака были достаточно замедленны, то есть снизили свою энергию, а с ней и температуру, на охлажденное облако атомов было добавочно наложено магнитное поле особой формы. Его силовые линии были расположены таким образом, что атомы, куда бы они ни пытались двигаться, тотчас наталкивались на отбрасывавшую их назад магнитную «стенку» и еще более замедлялись. Прорваться через эти «стенки» могли только самые энергичные атомы, а в результате их ухода («испарения» через «стенки») в облаке оставались только самые-самые медленные, так что средняя скорость атомов в облаке становилась еще меньше, то есть соответствовала совсем уж низкой температуре.