Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества

Полинг сказал нам, что планирует опубликовать новую статью в Proceedings of the National Academy of Sciences, описав в ней свою пересмотренную модель множественного двойникования для идеального квазикристалла Цая. В качестве жеста профессионального уважения он предложил нам сделать сопутствующую публикацию о том, почему квазикристаллическая модель объясняет эти результаты проще. При поддержке Полинга обе статьи появились рядом в одном из выпусков следующего года.

Моя переписка с Полингом продолжалась еще не один год, а тем временем в лабораториях обнаруживались все новые и новые сочетания элементов, дающие безупречные квазикристаллы. С годами Полинг лучше ознакомился с квазикристаллической концепцией и, казалось, признал ее преимущества. Мне думается, он понял, что будущее за теорией квазикристаллов, но был не готов отказаться от своей любимой идеи. Я уважал его позицию. Я наслаждался нашими нескончаемыми дружескими дебатами и был глубоко опечален, когда в 1994 году прочел новость о том, что он покинул нас в возрасте девяноста трех лет.

К тому времени было уже совершенно ясно, что на пути синтеза идеальных стабильных квазикристаллов в лаборатории не осталось никаких препятствий. Тема достигла такого уровня признания, что уже проводились ежегодные международные конференции по квазикристаллам с сотнями участников – от широкого круга экспериментаторов и теоретиков до чистых математиков.

Я гордился своей ролью во всем происходящем, но вместе с тем чувствовал, что тема становится слишком многолюдной и зрелой, на мой вкус. Для продолжения работы над квазикристаллами мне требовался вопрос, которым больше никто не занимался.

Я повторял себе, что выращивание идеальных квазикристаллов в лаборатории оказалось проще, чем кто-либо мог подумать.

А могут ли идеальные квазикристаллы расти сами, без всякого человеческого вмешательства?

Эта мысль напоминала вопрос, который я коротко исследовал в 1984 году вскоре после того, как мы опубликовали нашу первую статью: если синтетические квазикристаллы возможны и их легко создать, то как насчет природных квазикристаллов?

До сих пор квазикристаллы создавались только в тщательно контролируемых лабораторных условиях, настолько безупречных, что они вряд ли могли быть воспроизведены в природе. Поэтому я был совершенно уверен, что другие ученые сочтут разговор о природных квазикристаллах полной ерундой. Объявят это невозможным. И для меня это было достаточной причиной, чтобы начать разрабатывать такую идею.

Часть II Поиски начинаются

Глава 7 Превзошла ли нас природа?

Принстон, 1999 год

“Кто-нибудь когда-нибудь находил природный квазикристалл?”

Жизнерадостный седоволосый сотрудник поспешил к кафедре со своим вопросом, как только я закончил лекцию. Я тогда только приступил к работе на физическом факультете в Принстоне и решил посвятить свой первый доклад истории квазикристаллов. На тот момент прошло уже пятнадцать лет с тех пор, как мы с Довом Левином ввели это понятие.

Я не мог припомнить задававшего вопрос человека по факультетским собраниям и вскоре понял почему. Он представился как Кен Деффайес с факультета геолого-геофизических наук. Я был удивлен, что он пришел на мой доклад. Как правило, еженедельные коллоквиумы посещали только физики и астрофизики.

Вопрос мне понравился, поскольку демонстрировал понимание сути моей лекции. Я представил ряд новых теоретических аргументов в пользу того, что квазикристаллы могут быть такими же стабильными и легко растущими, как обычные кристаллы. Поэтому было естественно, что как геолог он захотел узнать, известно ли что-то об их существовании в природе.

– Нет, – ответил я. – Я раньше пытался наугад искать их в музейных коллекциях, но безуспешно. Однако, – добавил я с улыбкой, – у меня есть одна идея для их систематического поиска.

Глаза Кена расширились, и он попросил меня описать эту идею.

Я ответил ему, что она включает автоматизированный поиск по компьютерной базе данных, содержащей десятки тысяч дифракционных картин. Часть из них получена для синтетических материалов. Но почти десять тысяч – для природных минералов. Несколькими годами ранее я привлек аспиранта, чтобы тот снимок за снимком прочесал эту базу данных в поисках потенциальных квазикристаллов, однако его энтузиазм быстро угас. Позже я понял, что процесс проверки, вероятно, можно полностью автоматизировать. Можно сузить поиск с помощью компьютерной программы, получить образцы наиболее перспективных кандидатов и проверить их в лаборатории.