Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества - Пол Стейнхардт

гидротермальные источники, столкновения тектонических плит, обломки ракет или самолетов и, конечно, глубинные земные процессы и метеориты. Он считал метеоритное объяснение маловероятным и склонялся к другим теориям из числа тех, что мы рассматривали.

Пока я слушал Эда, моя затаенная тревога постепенно улетучивалась. Мне всегда трудно объяснять студентам университета, как тяжело ученому, даже признанному, вроде меня, бросать вызов общепринятым взглядам. В ретроспективе это всегда кажется таким простым. Они упускают из виду тот факт, что достижение научного прогресса – это всегда борьба, требующая большой личной выдержки. Со стороны коллег всегда испытываешь огромное давление, побуждающее соответствовать принятым представлениям. Например, когда мы с Лукой предположили естественное происхождение нашего образца металлического алюминия, что тогда считалось невозможным, мы более года сталкивались со скептицизмом и резкой критикой со стороны некоторых специалистов, в том числе наших собственных коллег из красной команды. Это было нелегко. Негативные комментарии иногда были настолько резкими, что мы оба приходили в уныние. Но работа – отличный защитный механизм. Мы продолжали двигаться вперед, постепенно собирая новые доказательства в пользу нашего тезиса. Через четырнадцать месяцев напряженного труда я испытал глубокое удовлетворение, когда Эд одобрил нашу работу.

Под конец встречи, когда я благодарил его за уделенное мне время, Эд дал мне последний и, как выяснилось, очень важный совет. Он предложил проанализировать содержание в нашем образце редких изотопов кислорода. Это было новое направление исследования, о котором мы с Лукой никогда не задумывались, и Эд считал, что оно позволит нам сократить оставшийся список возможных объяснений.

После того как Эд отправился к себе в кабинет, я еще некоторое время сидел за столом один и радовался тому, что только что произошло. Я собрал разбросанные по столу листы из своей тетради и написал подробный отчет о встрече, чтобы поделиться с Лукой.

Эд буквально засы́пал меня глубокими вопросами. Раз за разом я залезал в свой толстый блокнот и находил рисунки и таблицы, дававшие точный и однозначный ответ. Возможность настолько полно ответить на все вопросы Эда заставила меня по-новому оценить собранную нами с Лукой совокупность доказательств. Наш внешне беспорядочный всеохватный подход с погоней за любыми возможными зацепками и проведением всех возможных проверок окупился. Теперь благодаря Эду Столперу представителям научного сообщества придется отнестись к обнаружению природного квазикристалла серьезно.

Наше расследование определенно заслужило право на существование, сказал я себе.

Следующие несколько часов я провел в одиночестве, гуляя по кампусу и окрестностям. Я наслаждался чудесной весной и вспоминал Фейнмана, гадая, что бы тот сказал.

Принстон, конец марта 2010 года

Несколько дней спустя я вернулся домой в холодные объятия зимы. Линкольн и Гленн были впечатлены, когда я рассказал им об анализе Эда Столпера и о его в целом положительной реакции. Они признали, что это дает определенные надежды, однако продолжали ворчать, что у нас все еще нет решающего доказательства природного происхождения нашего образца.

Флоренция, 17 мая 2010 года

Шесть недель спустя синяя команда наконец была готова предоставить то, чего так требовала красная.

С тех пор как пятнадцатью месяцами ранее был обнаружен первый природный квазикристалл, мы с Лукой трудились в поте лица каждый в своей лаборатории в поисках новых зацепок для сокращающегося числа все более мелких зерен из флорентийского образца. Через месяц после моего разговора с Эдом Лука приступил к изучению зерна размером всего 70 нанометров – это примерно в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса – и обнаружил нечто весьма примечательное. Вместо того чтобы послать мне электронное письмо с описанием находки, он назначил на следующий день встречу в “Скайпе”, пообещав продемонстрировать “кое-какие новости”.

Когда мы установили соединение, Лука написал в чате:

– Пожалуйста, дай мне пять минут, чтобы подготовить файл… У меня потрясающие новости…

Я сразу же ответил:

– Хорошо!!! Но я всю ночь покоя себе не находил!

Лука был не из тех, кто преувеличивает результаты тестов, поэтому я ожидал серьезного прорыва.

– Это будет превосходный сюрприз, – написал Лука. – Поверь мне.

Мне показалось, что прошла целая вечность, пока я сидел перед экраном в нетерпеливом ожидании. Наконец из Флоренции поступил большой файл. Я открыл его, и, когда появилось изображение, глаза у меня расширились, а дыхание перехватило. Я не мог поверить в то, что видел. Лука обнаружил крупицу стишовита.

Я чувствовал, как в моей голове начали проноситься потенциальные следствия этого открытия.

– Потрясающе! – написал я. – Насколько точно идентифицирован стишовит?

– На все сто процентов, – ответил он.

Стишовит – знаменитый минерал, названный в честь советского физика Сергея Стишова, который впервые синтезировал его в своей лаборатории в 1961 году. Он образуется только при очень высоких давлениях, примерно в 100 000 раз превышающих атмосферное давление на уровне моря. Вскоре после открытия в лаборатории природный образец стишовита был обнаружен в Аризонском метеоритном кратере. При дальнейшем исследовании ученые доказали, что он образовался в результате сверхскоростного столкновения метеорита с Землей.

Открытие стишовита во флорентийском образце хатыркита подтвердило нашу гипотезу о его естественной природе. Давление, необходимое для его создания, не достигается ни в одном промышленном процессе. Стишовит хорошо известен как индикатор сверхвысокого давления, далеко выходящего за рамки любых обычных геологических процессов на поверхности Земли.

По химическому составу стишовит совершенно непримечателен – это диоксид кремния, SiO2. Один атом кремния на два атома кислорода. Эта же химическая формула соответствует обычному песку или оконному стеклу. Отличительной чертой стишовита является расположение атомов. Тут все аналогично ситуации с атомами углерода, которые на поверхности Земли образуют одну кристаллическую решетку, соответствующую графиту, а при высоких подземных давлениях – другую, дающую алмаз. Молекулы диоксида кремния также образуют различные кристаллические решетки в зависимости от условий формирования: при обычном давлении получается песок, а при сверхвысоком – стишовит.

Различие между стишовитом и песком однозначно выявляется по расположению четких брэгговских пиков и расстояниям между ними на электронной дифракционной картине. Лука уже провел эти проверки и прислал мне серию дифракционных картин, которые не оставляли сомнений относительно образца.

Несколько дней спустя Лука прислал мне по электронной почте увеличенное изображение крошечной области стишовитового зерна, которое таило в себе еще более потрясающие новости.

Размытое черно-белое изображение, представленное ниже, может показаться невзрачным. Но с научной точки зрения фотография поистине удивительна.

На снимке нечто очень редкое окружает нечто невозможное. Стишовит, серебристый материал, – редкий минерал. На изображении видно, что он окружает черное пятно – икосаэдрический квазикристалл, который когда-то считался невозможным. На самом деле “дважды невозможным” – вот более точное описание этого квазикристалла. Во-первых, он невозможен из-за запрещенной симметрии пятого порядка. А во-вторых, невозможен из-за химического состава, включающего металлический алюминий, который никогда прежде не встречался в природе.

Мы знали, что стишовит образуется лишь под воздействием высокого давления, которое достижимо только при определенных