Все вы, наверное, помните повесть об этом болотном чудовище... Оно до смерти пугало людей леденящим душу ночным воем и загадочным свечением. Знаменитый сыщик Шерлок Холмс, обезвредивший зверюгу и ее хозяина, хитроумного преступника, установил: лапы и пасть собаки были намазаны составом, содержащим фосфор.
О том, что белый фосфор светится в темноте, знали давным-давно, а вот почему он светится и как получается, что иногда он вдруг гаснет, узнали гораздо позже, чем Конан Дойл написал «Собаку Баскервилей». И это стало одним из величайших открытий нашего века.
Дело было в 1924 году. 28-летний ленинградский физик Николай Николаевич Семенов и его еще более молодые ученики, откачивая воздух из колбы, в которой сияли пары фосфора, заметили, что этот холодный свет внезапно гаснет. И вовсе не потому, что в сосуде не осталось кислорода. Нет, воздуха было еще не так мало и фосфора в достатке. А вот реакция между ними — причина свечения — вдруг полностью прекращалась.
Равнодушный человек, может быть, на такую причуду природы не обратил бы внимания. Но эта история о людях совсем иного склада: по-мальчишески любопытных, азартных. Они начали со своим открытием «играть», меняя условия опыта на тысячу ладов. Загасят реакцию, потом снова подпустят в колбу чуточку воздуха — и любуются, как она вспыхивает. Опять загасят, еще подпустят, но не воздух, а инертный газ, который с фосфором никак не реагирует. И что же оказывается? Кислорода ничуть не прибыло, но, едва давление в колбе поднялось, реакция снова запускается!
Начали менять сосуды. Вместо шарообразной колбы брать трубки разной ширины. И опять причуды. Реакция гаснет каждый раз при разном давлении воздуха. Чертовщина какая-то! По всем теориям, известным в то время, форма сосуда на ход реакции никак влиять не могла. Этак рассуждать, то помести фосфор в трубочку диаметром с игольное ушко, он, может, и вовсе не засветится?
Совершенно верно! Именно такой ответ дал Семенов на этот каверзный вопрос, который успел задать сам себе раньше, чем его задали другие. Дальнейшие опыты подтвердили и все другие прогнозы теории разветвленных цепных реакций—так ее тогда назвал первооткрыватель, академик Семенов.
Почему же так получается? В химические реакции вступают не какие попало атомы и молекулы, а богатые энергией, возбужденные. Холодное свечение фосфора оказалось подобным горной лавине: каждая частица порождает не только молекулу конечного продукта горения, но и две-три подобные себе активные частицы, наделенные избытком энергии. Как первый камешек, покатившийся с обрыва... Он толкает два-три других, те, в свою очередь, еще по нескольку— и, оглянуться не успеешь, гремит, катится под гору целая каменная река...
Когда Семенов описал развитие «молекулярной лавины» с помощью математических уравнений, то сразу стало ясно, что все наблюдаемое в колбах с фосфором в точности соответствует такой картине. Лавина не стронется с места, пока не покатится первый «камешек». А его не будет, пока давление воздуха ниже определенного «порога». Лавина не разгонится, если первые десятки или сотни камней застрянут в ямках, зацепятся за выступы. А в реакции роль «ямок» и «выступов» играют атомы материала, из которого изготовлены стенки сосуда. Чем больше поверхность сосуда при постоянном объеме, тем сильнее она будет тормозить лавину. Значит, чем более вытянута трубка, тем труднее разгоняться «обвалу»...
Теория Семенова скоро стала общепризнанной. Но ее создатель не получил бы такую известность, если бы она объясняла лишь свечение состава, которым мазали собаку Баскервилей. В том-то и могущество научной теории, что она помогает людям разобраться в причинах не одного, а сразу множества явлений. Так получилось и с теорией разветвленных цепных реакций.
А началось-то все с чего? С удивления, отчего фосфор вдруг перестал светиться. С небольшого чуда в колбе, за которым зоркий глаз ученого разглядел важнейший закон природы.
