Приключение великих уравнений

Но в эксперименте достигнуть температуры, равной абсолютному нулю, невозможно, и поэтому ученые следили за ходом кривой электрического сопротивления при снижении температуры. Все измерения, проделанные на меди, серебре и других хороших проводниках электричества, полностью подтверждали вышеизложенную точку зрения. И вот тут-то замерзшая, отвердевшая ртуть "выкинула номер". Пока сопротивление измерялось в диапазоне 15, 10, 5 градусов Кельвина, все шло нормально, как и в других исследованных металлах. Оннес снизил температуру до 4,1° К, взглянул на прибор, с помощью которого измерялось сопротивление, и поразился: стрелка вольтметра указывала, что сопротивление образца равно нулю, хотя до температурного нуля оставалось еще больше четырех градусов!

Это было поразительно. Для физика исчезновение электрического сопротивления было равносильно исчезновению земли из-под ног. Под сомнение ставились такие ясные вещи, как закон Ома и уравнения Максвелла.

Оннес подумал, что прибор испортился, и включил вместо него запасной. Опыт повторили. Когда температура вновь была снижена до отметки 4,1°К, исследователи увидели, как стрелка прибора "прыгнула" к нулю. Это означало полное отсутствие электрического сопротивления у ртутного столбика.

Оннес и ассистировавший ему Хольст изготовили новый образец затвердевшей ртути - залили ртуть в тончайший стеклянный капилляр и затем заморозили его, получив, таким образом, необычайно тонкий и длинный ртутный столбик. Из электротехники известно, что такой образец должен иметь большое сопротивление. В новом опыте экспериментаторы решили использовать для измерений сверхчувствительный зеркальный гальванометр. Гальванометр в сочетании со специально изготовленным образцом должен был обнаружить хотя бы следы сопротивления.

Но не тут-то было. Вновь при температуре 4,1 градуса выше абсолютного нуля исследователи замечают внезапное "убегание" зайчика гальванометра. Несмотря на все предосторожности, сопротивление не появлялось - оно было равно нулю. Все говорило за то, что Камерлинг-Оннес и Хольст открыли неожиданное для них и для всех физиков мира явление.

И вот теперь Оннес опубликовал в "Сообщениях из Лейденской лаборатории" статью о своем открытии. Статья наделала много шуму. За ней последовали десятки новых сообщений, которые дополняли, подкрепляли и доказывали открытие Оннеса.

Выяснилось, что ртуть вовсе не является монопольной обладательницей свойства "сверхпроводимости". Некоторые другие металлы, такие, например, как свинец, олово, также становятся сверхпроводниками. Вопреки всеобщим ожиданиям, лучшие известные проводники электричества - медь и серебро, оказалось, вовсе не обладают таким свойством. Долгое время ни один физик не мог дать удивительному явлению теоретическое обоснование.

Факты были чрезвычайно интересны не только с точки зрения "чистой физики". Открытие сверхпроводимости сразу же вызвало к жизни множество заманчивых проектов, относящихся в первую очередь к области электротехники.

В 1911 - 1913 годах, о которых идет речь в нашем рассказе, электродвигатели, электрогенераторы были известны уже более полувека, а трансформаторы (их изобрели позже) - не один десяток лет. Срок достаточен для того, чтобы техническая идея воплотилась в довольно совершенные конструкции. Другими словами, электрооборудование было сделано по последнему слову техники того времени, и, как и в наши дни, стояла проблема его дальнейшего совершенствования, на какой-то принципиально новой основе.

И теперь, и тем более в те времена электрические машины, трансформаторы, линии электропередач имели и имеют один существенный недостаток - они нагреваются, причем это ненужное для нас тепло возникает за счет электрической энергии вследствие неумолимого закона Джоуля - Ленца, гласящего, что любой ток, проходящий по проводнику с некоторым электрическим сопротивлением, отдает в этом сопротивлении часть своей энергии в виде тепла.

Иногда эта энергия используется, например, в электрических обогревателях, плитках, грелках. Однако в большинстве случаев тепловое нагревание электрических проводов является напрасной потерей электроэнергии, что было хорошо известно и Камерлинг-Оннесу.