Живой кристалл

Annotation

Замечательный учёный и не менее талантливый популяризатор науки Яков Евсеевич Гегузин в этой брошюре сумел совместить невозможное - легко и просто объяснить что происходит в кристаллах - ярких представителях "твёрдой" формы окружающей нас материи, и как можно изменять их свойства, влиять на прочность и жёсткость, увеличивать полезные качества - и всё это в интересной форме, когда приводимые математические и физические формулы не отталкивают неискушённого читателя, а наоборот в доступной форме показывают всё величие человеческой мысли и научного подхода, и именно из этих исследований родился тот технический и электронный прогресс, плодами которого мы сейчас пользуемся (начиная от компьютеров и кончая сотовым телефоном, полностью "построенными" на технологии "выращивания" специальных кристаллов!)Книга содержит научно-популярное изложение современных представлений о физических явлениях и процессах, которые происходят в реальных кристаллах и определяют их физические свойства и эксплуатационные характеристики. Рассказано о движении атомов, составляющих решетку, о характеристиках и свойствах различных дефектов строения реальных кристаллов, о том, как кристалл хранит воспоминания о своем прошлом, повлиявшем на его структуру. Используемые в книге формулы вполне доступны овладевшему лишь начальными сведениями из алгебры.

Книга рассчитана на всех лиц, интересующихся современным естествознанием.

ВВЕДЕНИЕ

О НАЗВАНИИ КНИГИ

СЛОВО О МОДЕЛИРОВАНИИ

ГЛАВА I

НЕПРЕМЕННЫЕ ПРИЗНАКИ ЖИЗНИ КРИСТАЛЛА

МОДЕЛЬ: АНСАМБЛЬ ПУЗЫРЬКОВ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ АТОМАМИ

ОТКРЫТИЕ ДЮЛОНГА И ПТИ

ТЕОРИИ ЭЙНШТЕЙНА И ДЕБАЯ

НУЛЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ

ЕСТЬ ЛИ ПРОК В БЕСПОРЯДКЕ?

ПАРА ФРЕНКЕЛЯ

ЗАМОРОЖЕННАЯ ПУСТОТА

ОБЫЧНАЯ КЛАССИЧЕСКАЯ САМОДИФФУЗИЯ

МИГАЮЩИЕ ВАКАНСИИ

ЭЛЕКТРОНЫ — КВАНТОВЫЙ ГАЗ

ЭЛЕКТРОНЫ ДВИЖУТСЯ В МЕТАЛЛЕ

ВЕТРЫ В КРИСТАЛЛЕ

Г Л А В А II

ЗАСЕЛЕНИЕ КРИСТАЛЛА ДЕФЕКТАМИ

У ИСТОКОВ ИДЕИ

СДВИГ ОСУЩЕСТВИТЬ ТРУДНО

МОДЕЛИ: ДВИЖЕНИЕ ГУСЕНИЦЫ, ПЕРЕДВИЖЕНИЕ КОВРА

ВОСХОЖДЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ

ТРУДНОСТИ ТЕОРИИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

дислокационные розетки

МОДЕЛЬ: РЕЗИНОВАЯ ТРУБКА

ДИСЛОКАЦИИ. ОБЛАКО, ПАУТИНА И РОСА

ЕЩЕ РАЗ ОБ ЭЛЕКТРОННОМ ВЕТРЕ

РАЗМНОЖЕНИЕ И ГИБЕЛЬ ДИСЛОКАЦИЙ

ЗВУЧАНИЕ КРИСТАЛЛА

В КРИСТАЛЛЕ ВОЗНИКАЕТ ТРЕЩИНА

ГДЕ ТОНКО — ТАМ НЕ РВЕТСЯ

ЭФФЕКТ ИОФФЕ

ЭФФЕКТ РЕБИНДЕРА

«МОЗАИЧНЫЙ» КРИСТАЛЛ

ОПЫТЫ ПРОФЕССОРА ЛУКИРСКОГО

МОДЕЛЬ: ЛУННАЯ ДОРОЖКА

ЗАПОТЕВАНИЕ КРИСТАЛЛА

О ПУЗЫРЬКАХ ГАЗА В КРИСТАЛЛЕ

ДВЕ ФОТОГРАФИИ

СТРОЧКИ ВЫДЕЛЕНИЙ В КРИСТАЛЛЕ

КРИСТАЛЛ ПОД ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ

АТОМНЫЙ ВЗРЫВ В КРИСТАЛЛЕ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЕ ДЕФЕКТОВ

Г Л А В А III

КРИСТАЛЛ РАССКАЗЫВАЕТ О СЕБЕ

В КРИСТАЛЛЕ БЫЛА ТРЕЩИНА

ПУЗЫРЬКОВЕДЕНИЕ

ОТВЕТ НА ПРЯМО ЗАДАННЫЙ ВОПРОС

КОГДА ПОГАС КОСТЕР?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

notes

1

ЖИВОЙ КРИСТАЛЛ

МОСКВА «НАУКА»

ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1981

Сетевое издание библиотеки VIVOS VOCO

Подготовлено учениками Московской гимназии №1543 Федором Волковым, Антоном Лапицким и Андреем Лунёвым

Июнь 2006 г.

Не то, что мните вы, природа.

Не слепок, не бездушный лик.

В ней есть душа, в ней есть свобода.

В ней есть любовь, в ней есть язык.

Ф. И. Тютчев

ВВЕДЕНИЕ

О НАЗВАНИИ КНИГИ

Я великолепно отдаю себе отчет в том, что словосочетание «живой кристалл», вынесенное в заглавие книги, ни свежестью, ни неожиданностью не отличается. Не бог весть какая удача автора, придумавшего такое название. И все же оно, видимо, правильно передает замысел книги.

Люди, посвящающие свою жизнь кристаллу, часто воспринимают его живым. Во всяком случае говорят о нем, как о живом существе. Вспомните поэтическую прозу поэта камня академика А. Е. Ферсмана, разговаривающего с обломком минерала, как с живым существом, которое умеет прятаться от зоркого глаза искателя, а в ответ на обиду или несправедливость менять окраску — розовую на черную.

Послушайте разговор двух металловедов. Они говорят об усталости металлического кристалла, о его старении, способности отдыхать, издавать звуки, видимо, выражая недовольство тяжестью приложенной нагрузки. Или еще: послушайте разговор геологов. Они говорят о памяти минерала, о его способности разумно приспосабливаться к внешним условиям. Или разговор тех, кто в лаборатории или цехе искусственно создает кристаллы. Их кристаллы растут, захватывают примеси, нечто передают по наследству.

Сочетание слов «живой кристалл» многим покажется сродни той юношеской романтике, которую следует числить по департаменту молодых восторженных поэтов. Наука требует холодной рассудительности, бесстрастной строгости, независимости от эмоций, которые исподволь могут увести от правды, и никакой «голос кристалла» не направит заблудшего ученого на путь истинный. Они, эти «многие», конечно же, правы: для поисков правды необходим критически настроенный ум, способный трезво анализировать факты. И все же привкус романтики в научном исследовании иным оказывается необходимым, как атмосфера радостной приподнятости, сопутствующей поиску. Они, разумеется, не заблуждаются по поводу умения кристалла толково рассказывать свою биографию или обнаруживать эмоции, но атмосфера личного общения с природой придает поиску необходимую для них романтическую окраску. Для ученых такого склада потеря ощущения непосредственного общения с природой часто попросту означает потерю интереса и вкуса, а с ними и способности к исследовательской деятельности.

Реальный кристалл заселен множеством различных дефектов. Хорошо ли это, плохо ли — об этом разговор впереди. А здесь уместно сказать о том, что дефекты как бы оживляют кристалл. Благодаря наличию дефектов кристалл обнаруживает «память» о событиях, участником которых он когда-то был, дефекты помогают кристаллу «приспосабливаться» к окружающей его среде, определяют его «чувствительность» по отношению к внешним воздействиям...

В этой книге я хочу рассказать о живом кристалле, каким он видится физику, вложить физическое содержание в многочисленные антропоморфические образы, соседствующие со словом «кристалл».

Главным образом книга посвящена физике реального кристалла. Рассказывая о ней, я не буду стремиться занять какую-то избранную точку зрения — экспериментатора, теоретика, технолога или историка. Как и всякая иная, научная проблема «живой кристалл» многопланова и не терпит узкого взгляда. А если читатель обнаружит, что какой-то из аспектов проблемы в книге представлен хуже иных, он, надеюсь, правильно это истолкует особенностями личного опыта автора.

Работая над очерками этой книги, я старался не упустить удобный случай обратить внимание читателя на конфликтные ситуации, которые в развивающейся науке непременно возникают между теорией и экспериментом. Речь идет не о противоречиях между заведомо ошибочным экспериментом и теорией или о несоответствиях между очевидно нелепой теорией и экспериментом. Такие ситуации скорее следует относить к разряду скандальных историй, а не к тем истинным, плодотворным противоречиям, которые непременно и сопутствуют, и способствуют развитию настоящей науки.