В океане энергии

Наверное, таков и должен быть ответ на вопрос о главном свойстве лазера. На сегодня это возможность создания сверхвысоких плотностей энергии. Одна из областей применения лазеров — запуск термоядерных реакций. Мы уже говорили, что для этого нужна температура не менее 10 млн. градусов. При подобных температурах для лазерного луча не существует препятствий. Поэтому открываютсяГ широчайшие возможности использования лазеров дляобработки всевозможных материалов.

С помощью лазера ничего не стоит просверлить отверстие в алмазе. Благодаря свойству лазерного луча не расходиться, такое отверстие получается очень тонким, несколько'микрометров. Лазерный луч без всякого труда разрезает толстую Чугунную или бетонную плиту. Нет вещества, естественного или искусственного, способного противостоять лазеру. Лазерные установки позволяют производить обработку (не только сверление и резание, но также пайку и сварку) с поистине оптической точностью. Рентгеновские лазеры излучают фотоны с очень высокими энергиями. Поэтому оказывается возможнцм, например, передать по лазерному лучу энергию термоядерного взрыва.

И наконец, солнечный зайчик, с которого мы начали эту главу: лазерные лучи используют для передачи информации (телефонных разговоров, радио- и телевизионных передач) на любые расстояния, в том числе на Луну. А если на пути встречается препятствие, его можно обойти. Для этого лазерный луч пропускают внутри тонкого стеклянного волокна — световода.

Перечислили ли мы хотя бы основные области применения лазеров? Нет, мы даже не делали такой попытки, мы лишь дали некоторое представление о том, к чему могут привести исследования, первоначально имевшие весьма скромную цель — сделать точные атомные часы.

Пятое состояние

Принято считать, что научно-технический прогресс идет по пути увеличения сложности. Вряд ли кто-нибудь станет возражать против того, что современный радиоприемник сложнее колокола или барабана, с помощью которого передавали информацию наши далекие предки, а шагающий экскаватор сложнее лопаты. А что сложнее, лазер или костер, послуживший, по всей вероятности, первым источником лучистой энергии, созданным человеком? В костре так же, как и в лазере, при переходах атомов из одних энергетических состояний в другие излучаются фотоны. Только в костре эти переходы спонтанные, иначе говоря, самопроизвольные, хаотичные. Более того, излучению фотона атомом топлива, сгорающего в костре, предшествует длинная цепь физических и химических преобразований. С этой точки зрения костер гораздо сложнее лазера.

Топливом, сгорающим в лазере, может в принципе служить любое вещество, в котором создана инверсия населенностей (так называемое активное вещество). До самого последнего времени в физике было принято различать сначала три, а потом четыре основных агрегатных состояния вещества. Первые три известны каждому: твердое, жидкое, газообразное. В начале нашего века стало известно четвертое состояние — плазма.

Сейчас есть все основания ввести понятие пятого состояния — состояния с инверсией населенностей. Если удастся перевести вещество в пятое состояние, получим самый универсальный и самый простой или, если угодно, самый естественный источник энергии. Простота здесь важна не только ради простоты. У некоторых типов лазеров коэффициент полезного действия приближается к 100%.

Почему такое огромное расстояние во времени отделяет костер от лазера? Причина простая. Пятое состояние вещества — состояние с инверсией населенностей — не свойственно природе. Оно противоречит извечному и всеобъемлющему стремлению природы к лени, наименьшему действию, стремлению любой системы принять состояние, в котором она обладает наименьшей собственной энергией. Вывести систему из этого состояния можно только повышением уровня организации материи. Пятое состояние вещества — это состояние с высокой организацией. Поэтому, не боясь показаться претенциозными, мы можем назвать пятое состояние вещества умным состоянием, а энергию лазерного луча — энергией повышенного качества, и на этом закончить книгу, посвященную различным видам энергии.

Заключение

Так грозит ли Вселенной тепловая смерть? На страницах этой книги мы пытались показать, что запасов энергии во Вселенной предостаточно и, более того, в силу закона сохранения даже самая малая ее часть не может никуда исчезнуть. Происходят процессы преобразования энергии более высокого качества в энергию более низкого качества. Собственно, то, что понималось под тепловой смертью, и было опасение, что постепенно вся энергия Вселенной превратится в энергию самого низкого качества, т. е. тепловую. Однако оснований для таких опасений нет. Мы повсеместно наблюдаем как процессы ухудшения, так и процессы улучшения качества энергии.