Свистопляска закончилась так же внезапно, как началась. Снова появился бензин, в котором была нехватка из-за забастовок, возникших через несколько недель после начала беспорядков, и парижане разъехались на каникулы. У нас в Отделении физики, в полном контрасте со столпотворением в университетских лабораториях и в НЦНИ, ничего особенного не произошло. Весь мой народ продолжал работать, как ни в чем не бывало. Было несколько митингов и пламенных речей, которые никого не воспламенили. Самые "революционные" из ораторов скоро оказались самыми усердными карьеристами. Я созвал собрание всех сотрудников моей собственной лаборатории и попросил высказаться всех желающих. Были недовольные распределением жидкого гелия или квартальных премий, но были они и до "революции" и наверное существуют по сей день. Было, однако, на собрании предложено одно нововведение, которое я приветствовал. Это было создание на уровне каждого отделения, департамента, лаборатории, секции советов, избираемых служащими и заседающих под председательством начальника соответствующего отделения. Эти советы отличались от профсоюзов тем, что не занимались защитой таких интересов служащих, как зарплата, продвижение по службе, часы работы, отпуска и т. д. Советы следили исключительно за улучшением организации, качества и производительности работы. Именно с помощью советов я смог, наконец, успешно решить наболевшую проблему, связанную с "автономной лабораторией прикладной физики", которую я раньше уподобил туманности, к сожалению, никакими яркими созвездиями не блиставшей. Частью ее программы были работы по магнитогидродинамике. Мне лично было не совсем ясно, куда они вели, но было очевидно, что они стоили 11 миллионов франков в год. Вся их важность заключалась в том, что ими очень интересовалось "Электрисите де Франс" (Electricitй de France), которое снабжает страну электричеством. Мы сговорились позавтракать вместе с начальником исследований "Электрисите де Франс", чтобы поговорить об этом. За завтраком он мне подтвердил, что его учреждение действительно очень заинтересовано работами по магнитогидродинамике, которые велись в Сакле. "Я страшно рад это слышать. Как будем делить бюджет? Пополам?" — "Шутите, профессор Абрагам?" — "Нет, серьезно, сколько вы готовы платить?" — "Дорогой профессор Абрагам, бюджетную статью по магнитогидродинамике мы давно закрыли; я не могу вам заплатить ни одного сантима." Мне оставалась только закрыть и нашу статью. Но, кроме магнитогидродинамики, была еще одна проблема — посерьезнее — с этой злополучной лабораторией. Они там проводили исследования по ядерному синтезу, которые дублировали работы департамента, чьей ответственностью это являлось. Я принял трудное решение, что "Карфаген должен быть разрушен", т. е. лаборатория упразднена. Это оказалось сложной операцией, которую было бы трудно довести до успешного конца без сочувствия и содействия советов. Я назначил ответственным по операции Жана Комбрисона, и он справился со сложной задачей перетасовки персонала исчезающей лаборатории по разным местам в отделении, терпеливо, умно и гуманно. С каждым служащим он имел отдельный разговор в присутствии представителей советов, чтобы выяснить его желания, способности и квалификацию. Всех удалось устроить. Хоть этим пресловутый май 1968 года оказал пользу. Однако с самого начала профсоюзы отнеслись враждебно к созданию советов, в которых они видели соперников своему влиянию и всячески старались уменьшить их значение; это им в конце концов удалось, советы не были формально упразднены, но роль их постепенно сошла на ноль. В конце сентября 1970 года (за несколько месяцев до прекращения моей директорской деятельности, о чем я еще тогда не знал) я задумал план свободы перемещений в моем отделении и изложил его в подробном письме всем руководителям отделения (полный текст его находится в моей книке: "Reflexions d'un physicien" она же "Reflections of a physicist"). Здесь я кратко изложу его суть. Каждому физику КАЭ, желающему изменить направление своих работ, должна была быть дана возможность сделать это эффективно и без риска. Я предлагал назначить в каждом подразделении ответственного за "гостеприимство", У которого кандидат, желающий переменить работу, мог бы получить конкретные сведения о деятельности этого отделения. Эта информация должна была делаться на нескольких уровнях: быть краткой при первом контакте, затем более подробной по мере того, как новый предмет привлекал кандидата. Наконец, следовало "посвящение", где у каждого пришельца из другого подразделения был свой "крестный", который вводил его в курс дела. В течение года каждый пришелец мог при желании вернуться, домой" без ущерба своему служебному положению или остаться и тогда через год официально становился членом нового подразделения. Я желал возбудить во всем отделении широкую дискуссию вокруг этой затеи; главное ее преимущество я видел в разнообразии исследований внутри отделения и в возможности предложить сотрудникам выбор нового занятия, оставаясь под его крылышком. В начале октября я уехал в США читать лекции в Гарварде и Ейле (Yale), а вернувшись, нашел совершенно новую обстановку в КАЭ. Сняли наших ГА Робера Гирша и ВК Перрена. Новым ГА был назначен Андре Жиро (Andre Giraud) — высокопоставленный чиновник, сравнительно молодой человек (лет сорока пяти), энергичный и честолюбивый, — с заданием перестроить КАЭ и, между прочим, увеличить вес прикладных исследований за счет фундаментальных, что мне мало улыбалось. Новым ВК был назначен наш Жак Ивон, который оставил свою кафедру в Сорбонне за два года до пенсии. Новый государственный декрет широко расширил полномочия ГА за счет ВК. К тому же Ивон не имел ни престижа, ни опыта Перрена, пробывшего на посту почти двадцать лет, и не мог бы ни в коем случае служить противовесом новому ГА. Мне необходимо было спешно определить свое поведение по отношению к этим переменам, и во всяком случае уже не время было проводить реформы в моем отделении. Отказаться от должности директора я помышлял давно. Неумолимо мои служебные обязанности захватывали все большую часть времени и, что того хуже, становились все более и более бюджетными и все менее и менее научными. Однажды, когда мне особенно надоело торговаться с нашими властями по поводу бюджета, будучи в упадке духа, я заявил своим добрым друзьям Комбрисону и Пельрену: "Зачем я не банкир; делал бы то же самое и загребал бы деньги!" Мне оставалось все меньше времени для моей лаборатории и для лекций в Коллеже, не оставляли меня и печальные воспоминания о поздних лекциях Жолио и Перрена. Не лучше ли было бы мне уйти раньше? Трудное решение! Мне стукнуло пятьдесят пять лет. Сохранилась ли еще у меня способность посвятить все свое время науке, не сваливая ответственность за неуспех на административные обязанности? Или, выражаясь более легкомысленно, отделавшись от сварливой жены (т. е. администрации) и посвящая все свое время прелестной любовнице (т. е. науке), был ли я еще способен в своем преклонном возрасте удовлетворить ее желания? Но все же я считал, что перед уходом надо постараться провести реформу по внутренним перемещениям. Приход Жиро положил конец моим колебаниям, несмотря на то, что новый хозяин КАЭ обошелся со мной гораздо лучше, чем с большинством начальников. Я думаю, он согласился бы с моим определением его личности: "Умен, энергичен, груб". У него был свой план перестройки КАЭ, и с его приходом начался вальс директоров: одних он снял, других — переместил. В его плане высшие начальники делились на две категории: "Staff and line", т. е. "штаб и ряд". В первой категории так называемые "делегаты" вырабатывали программы и бюджеты, во второй — "директора" командовали крупными отделениями и претворяли в жизнь инструкции, выработанные делегатами. Мне он предложил должность делегата по основным исследованиям, что было скорее повышением по службе. Кроме физики, это включало области, в которых я ничего не смыслил — химию, биологию, геологию и т. д. Я мог также, если хотел, остаться директором Отделения физики, но программу и бюджет теперь определял бы не я, а делегат по основным исследованиям. Это мне тоже не подходило, я был знаком с пословицей: "Кто платит, тот и музыку заказывает" ("Who pays the piper calls the tune"). Но были у меня основания и посильнее. Я видел, как Жиро обращался с некоторыми из моих братьев-директоров, чего лично я не был намерен переносить. Поэтому я решил уйти подальше от греха сегодня вместо того, чтобы быть вынужденным уйти завтра, хлопнув дверью. В ночь после свидания с Жиро я написал прошение об отставке, в котором тщательно взвесил каждое слово, мотивируя свой уход желанием посвятить все свое время лаборатории и кафедре (текст прошения я поместил в той же книге, что и проект о внутренних перемещениях), и записался у него на прием. Когда он меня принял, я положил перед ним прошение, прибавив: "Ваш предшественник научил меня, что желательно представлять предложения письменно, и я следую его совету." Он прочитал прошение внимательно, перечитал еще раз, и сказал: "Я все-таки не понимаю, что у вас на уме". — "Да то, что написано в прошении, господин генеральный администратор, ничего больше".Жиро попросил меня остаться на посту еще несколько месяцев и предложить ему преемника на должность директора физики (с новым определением его полномочий). Я предложил талантливого "мушкетера" Клода Блоха, чем вряд ли обрадовал Альбера Мессиа. К сожалению, Клод Блох скончался от инфаркта несколько месяцев спустя, так что Мессиа все-таки унаследовал директорскую должность. Несколько лет спустя, когда Ивон ушел на пенсию, Жиро предложил мне должность Верховного Комиссара. Я ответил: "Наши теперешние отношения являются несуществующими и поэтому превосходными. Мне лично хотелось бы, чтобы они оставались таковыми". Он нисколько не обиделся. Думаю, он меня уважал, потому что я его не боялся и ему не льстил. Так как я оставался членом КАЭ, он создал для меня чисто почетное звание" Директора Исследований" (Directeur de Recherches), под прикрытием которого я продолжал руководить своей лабораторией.1971 год был последним, когда я мог составить себе общее впечатление об основных работах по физике в КАЭ. Смело скажу, что впечатление было хорошим. Не раз говорили, что исследования в КАЭ обходились дороже, чем вне его. Я не согласен. Кто-то, кажется Пьер Эгрен (Pierre Aigrain), ввел понятие о "стоимости научного сотрудника". Эта стоимость определялась как частное от деления бюджета лаборатории (без жалования) на число сотрудников. Предполагалось, что чем меньше это частное, тем эффективнее работает лаборатория. И когда оказалось, что это число выше в лабораториях КАЭ, чем в университетских, пытались критиковать КАЭ за расточительность. Аргументация была нелепой: в университетских лабораториях, чтобы увеличить знаменатель, записывали в научные работники молодых студентов и старых профессоров, из которых ни те, ни другие научными работами не занимались, и вообще получалось, что эксперимент, сделанный десятью сотрудниками, выглядел дешевле, чем тот же эксперимент, сделанный пятью. Был ли я хорошим директором? Когда я ушел в 1971 году, мой добровольный уход прошел почти незамеченным среди многих вынужденных, и не было речей, прославлявших мои заслуги. Единственным показателем было то, что после безвременной кончины Клода Блоха ко мне пришла делегация физиков, настойчиво просивших вернуться. Когда, глядя назад, я стараюсь составить свое мнение, не могу отрицать, что в лучшем случае я был директором на полставки, сочетавшим директорские обязанности с обязанностями профессора и руководителя небольшой лаборатории; у меня никогда не хватало времени самому следить за всеми проблемами. С самого начала я оставлял многое в руках моих помощников и начальников департаментов. Не уверен, что это имело только отрицательные последствия. Я употреблял свой авторитет не часто и только в важных случаях. Мне кажется, что я добивался не худших результатов, чем мои коллеги, которые вмешивались во все и сами все решали. Добавлю, что авторитет — это умение сказать "нет", авторитаризм — это удовольствие говорить "нет".Следующие десять лет, т. е. до 1980 года, когда мне исполнилось шестьдесят пять лет, я прожил припеваючи между своей кафедрой в Коллеже и своей лабораторией в КАЭ. Но на горизонте угрожающе обрисовывалась проблема: по уставу КАЭ в шестьдесят пять лет я должен был покинуть это учреждение, а значит, и лабораторию, в то время как на кафедре Коллежа я мог оставаться до семидесяти. Кафедра без лаборатории меня мало привлекала. Надо было искать выход. Я собирался поговорить об этом с директором Отделения физики, но он как раз тогда выпустил инструкцию, которая показала мне всю бесплодность подобного разговора. Инструкция гласила: "Мы все чаще встречаемся с проблемой особ (notables), которые, достигнув пенсионного возраста, желают сохранить связь с нашими лабораториями. Какова бы ни была респектабельность этих лиц, между ними и КАЭ не может быть официальной связи. Они должны возвратить свой пропуск и приходить к нам в гости только по приглашению".Кроме слова "особа", которое, я признаюсь, вызвало у меня скрежет зубовный, ничто в этой директорской инструкции не противоречило официальной политике КАЭ, но в ней можно было прочесть отказ от какого-либо полюбовного соглашения. Позже мне передавали, что инструкция была направлена совсем не против меня, хотя кто в нашем отделении был более "респектабельной особой", чем я? Надо было действовать на другом уровне. Я записался на прием к Главному Администратору Мишелю Пекеру (Michel Pecqeur), заменившему Жиро, когда последний сделался министром промышленности (и впоследствии министром обороны). Я знал, что Пекер откажет мне в продлении моей должности, чтобы не создавать прецедента, и выбрал иной подход. Я предложил ему заключить договор между двумя учреждениями, КАЭ и Коллежем, для совместного изучения ядерного магнетизма. Вкладом Коллежа в сотрудничество являлись услуги двух видных личностей — профессора Анатоля Абрагама, заведующего в Коллеже кафедрой ядерного магнетизма, и его заместителя доктора Мориса Гольдмана (я добился этого назначения для Гольдмана за несколько лет до того) — и символический денежный взнос 25 ООО франков. (Конечно, я заручился согласием Алена Горо, администратора Коллежа.) КАЭ вносил в договор свою лабораторию, расположенную в Орм де Меризье, с ее оборудованием, персоналом и бюджетом, который превышал взнос Коллежа более, чем в сто раз, т. е. это соответствовало пропорциям в паштете из куропатки: "одна куропатка, одна лошадь", хотя надо признать, что меня можно было считать довольно упитанной куропаткой. Никто не мог бы придраться, что нарушалось незыблемое правило КАЭ об уходе с работы в шестьдесят пять лет, и обе стороны подписали договор, который дал мне еще пять безмятежных лет в лаборатории, до 1985 года, когда, как у нас говорится, я стал почетным профессором Коллежа, т. е. ушел на пенсию. Перечитывая эту главу, я испытываю некоторою неловкость. Я все время описываю здесь себя самым разумным, тем, за которым всегда остается последнее слово и который всегда принимает правильное решение. Не могу не спросить себя, так ли оно было на самом деле? Не умолчал ли я про обстоятельства, при которых, исполняя свои директорские обязанности, я наделал грубых ошибок и вынужден был идти на попятный или просто попадал впросак, как не раз бывало в моем прошлом? Когда я роюсь в своей памяти, у меня нет такого впечатления, но что это доказывает? В течение долгой жизни разум приучается процеживать воспоминания, чтобы сохранить умственное и душевное равновесие. Может быть, на диване психоаналитика или в кабинете опытного следователя я бы оказался совсем иным. Может быть. Но мне моя верная, послушная память повторяет то, что я рассказал в этой главе. Ядерный магнитный порядок"… порядок новый учредить" Чем я занимался. — *Порядок внутренний и внешний. — (Ватикан и Лондон). — * Ключи к задаче. — ** Вращающаяся система и лампа в холодильнике. — Старт. — *Первые шаги и первые результаты. — **Микроскопические зонды. — **Нейтроны на подмогу. — *На стыке двух наук. — *Взяв быка за рога. — **Упорядоченные вращающиеся фазы. — **Ядерный псевдомаг-нитизм. — * Псевдоядерный магнетизм. — Действующие лица. — Трутни. — *fiSR — поздний ребенокЗа тридцать лет, которые я провел в своей лаборатории, мы, конечно, брались не за одну проблему. Мы их подбирали и решали с некоторым пристрастием к изяществу, которое наперекор великому Больцману, мы не считали исключительной привилегией портных. Мои личные вкусы влекли меня к решающим — "да или нет" — экспериментам и к оригинальным и специфическим методам, применяемым, к сожалению, обыкновенно лишь к тем проблемам, для которых они были придуманы. Мне не хватало терпения для длительных, тщательных и точных измерений (которого, к счастью, хватало моим сотрудникам). Меня могли бы обвинить вполне справедливо в недостатке настойчивости, если бы исследование, протянувшееся на два десятилетия через удачи и неудачи, которое дало заглавие этой главе, не составляло бы доказательства обратного. Перед тем, как обратиться к этой задаче, было бы неприлично не напомнить о двух областях ЯМР, в которых работают более девяноста процентов исследователей и почти сто процентов фабрикантов и в которых моя лаборатория совсем не принимала участия. Первой областью является, так называемый "ЯМР высокого разрешения", посвященный наблюдению и истолкованию очень сложных спектров ЯМР органических и биологических молекул. Изощренное (и дорогое) оборудование, включающее усовершенствованные компьютеры в сочетании с остроумными, постоянно обновляемыми методами ЯМР, позволяет глубоко проникнуть в структуру биологических молекул. Это, безусловно, увлекательная область науки и можно, конечно, спросить, почему моя лаборатория осталась в стороне от столь интересных и важных исследований. На это легко ответить: физик, специалист по ЯМР, — будь он семи пядей во лбу, — который предлагает свои услуги биохимии или биологии, никогда не станет выше инженера-техника в этой области, если не решится радикально изменить свое направление и стать наполовину, а пожалуй на все сто процентов, биологом или биохимиком. Если бы я встретился с хорошим специалистом, способным увлечь меня за собой, я, может быть, перешагнул бы через этот порог, так как долго хранил некоторую гибкость и способность менять направление. Но такого специалиста я не встретил. Вторая область, более знакомая широкой публике, это изображение (томография) человеческих органов с помощью ЯМР. Назову ее для краткости ЯМР-томография. Эта техника, которая широко развернулась в течение последнего десятилетия, делает возможным наблюдение человеческих органов с более высоким разрешением, чем рентгеновская томография. И здесь моя лаборатория осталась в стороне, но по другой причине. В этом методе каждая малая часть изучаемого органа дает по очереди ЯМР сигнал от протонов, которые она содержит. С помощью специально выработанной техники сигналы от разных частей наблюдаются и регистрируются один за другим, и компьютерный алгоритм превращает временную последовательность этих сигналов в пространственную карту плотности протонов в органе, точно так же, как рентгеновский сканнер дает пространственную карту электронной плотности. Контраст может быть подчеркнут благодаря неоднородности скоростей ядерной релаксации в образце. ЯМР-томография — это на 95 % компьютеры, и именно их фантастические успехи за последние пятнадцать лет выдвинули ее на первый план. Предвидение и настойчивость пионеров, которые в начале семидесятых годов предпринимали первые исследования с довольно примитивными средствами, вызывают восхищение, но нельзя не признать, что без компьютерного взрыва, который про-изошел за последние годы, их усилия вряд ли увенчались бы успехом. Успехи ЯМР-томографии ставят меня иногда в неловкое положение. Ввиду успеха, которым пользовалась моя книга "Принципы ядерного магнетизма", многие воображают, что я принимал участие в развитии томографии и некоторые врачи-радиологи, желающие ознакомиться с нею, покупают мою книгу и, конечно, страшно бывают разочарованы. Эта неловкость приняла особенно острую форму, когда французское Общество радиологов присудило мне в 1986 году свою медаль за услуги, оказанные томографии. Чтобы предотвратить незаслуженную награду, я написал президенту общества, что я не только ничего не принес томографии, но вначале просто не верил в ее будущее. В ответ они возразили, что Резер-форд тоже не верил в будущее атомной энергии. Тот факт, что Резерфорд открыл атомное ядро, в то время как ЯМР открывал не я, по-видимому, их не смущал. Не желая их обидеть, я принял незаслуженную медаль и отблагодарил лекцией о ядерном дальнем порядке, который их интересовал как прошлогодний снег. Но довольно о том, чего я не сделал.*Порядок внутренний и внешнийМне помнится, что я услышал в первый раз про ядерный ферромагнетизм от Парселла, когда встретился с ним на Амстердамской конференции в 1950 году. Он считал, что это очень интересное явление, но ненаблюдаемое при тогдашних криогенных возможностях. С тех пор я задумывался об этом время от времени, но только после того, как открыл динамическую ядерную поляризацию (ДЯП), догадался, как это сделать. Чтобы понять суть ядерного ферромагнетизма или вообще любого дальнего ядерного порядка, неплохо сначала вспомнить природу так называемого внешнего или зеемановского (Zeeman) порядка, который создает в системе ядерных спинов внешнее магнитное поле. Таков порядок, который существует при всех ЯМР-экспериментах. Ядерный спин, погруженный в магнитное поле, стремится направить связанный с ним магнитный момент параллельно полю, чтобы уменьшить его магнитную энергию. Однако в веществе ядерные спины постоянно меняют ориентацию из-за теплового движения. Между ориентацией, навязанной внешним полем Я, и дезориентацией, производимой тепловым движением, возникает компромисс, при котором ядерная поляризация вдоль поля равняется приблизительно отношению (?Н/kТ) между магнитной энергией ядерного момента ?Н и тепловой энергией kТ. </p> <p>Мы видели в главе "Ядерный магнетизм и я", что для протонов при комнатной температуре это отношение равняется нескольким миллионным долям в поле 1 Тесла. Но мы также видели, что при температуре жидкого гелия, пользуясь ДЯП, можно произвести поляризации, близкие к единице. А каковы условия для возникновения дальнего ядерного порядка, скажем ферромагнитного, при отсутствии внешнего поля? Он может появиться, когда энергия единичного спина, возникающая за счет его взаимодействия с соседями, не мала по сравнению с тепловой энергией кТ. Грубую оценку температуры можно произвести следующим образом: можно считать, что каждый спин находится в локальном поле Hi, создаваемом его соседями. Для локального поля порядка нескольких гауссов и для магнитного момента протона это соответствует температуре ниже микрокельвина. Неудивительно, что Парселл считал это пределом криогенных возможностей того времени.*Возможности достичь этой цели будут рассмотрены дальше, но сперва я хотел бы пояснить разницу между зеемановским порядком, который создает внешнее поле, и внутренним порядком, который создают спиновые взаимодействия, с помощью образа, который мне подсказывает моя одновременная принадлежность к Британскому Королевскому Обществу и к Ватиканской Папской Академии. Представьте себе римскую толпу, собравшуюся на площади Святого Петра, к которой обращается Святой Отец из окна Ватикана. В толпе все взоры обращены к этому окну и, конечно, неизбежно все носы, которые мы примем за векторные модели спинов. Все носы параллельны друг другу (если пренебречь малым параллаксом). Мы имеем здесь зеемановский порядок носов, производимый внешним "папским полем".Теперь представим себе ту же толпу, но за час до того, как папа должен появиться в окне. Нет необходимости обращать свои взоры (и носы) к этому окну, поэтому можно считать, что ориентация римских носов совершенно беспорядочна. Чтобы увидеть, как мог бы появиться внутренний порядок расположения носов, мы должны сделать кое-какие предположения насчет их взаимодействия. Мы предположим (гипотеза отнюдь не абсурдная), что все эти римляне охотно употребляют в пищу в немалом количестве чеснок, но что они ценят вкус чеснока более, чем его запах от дыхания своих ближайших соседей. Каждый римский нос будет отворачиваться от лица ближайшего соседа и ориентироваться на его спину, что сделает эти носы параллельными друг другу. Возникает своего рода "ферромагнитная" связь между их ориентациями. Означает ли это, что все носы на площади будут параллельны друг другу? Ничуть. Я уже сказал, что это — римская толпа, оживленная и разгоряченная. Люди обмениваются замечаниями и шутками, толкают друг друга, и не один нос не сохраняет долго одно и то же направление. Кроме того, их неприязнь к запаху чеснока не так уж сильна. Иными словами, мы имеем дело со слабым взаимодействием j "с высокой температурой. В результате будет иметь место ближний порядок, где два соседние носа будут параллельны, но этот порядок не распространяется на большое расстояние, и между двумя носами, отдаленными друг от друга, скажем на десять шагов, никакой корреляции не будет. Представьте себе теперь толпу британских джентльменов (вымирающая порода, как я понимаю), которые незнакомы друг с другом и которым, конечно, никогда в голову не приходило есть чеснок. Зато они смертельно боятся, чтобы с ними заговорил сосед, который не был им представлен. Поэтому они испытывают сильную потребность уставиться в спину соседа, подозреваемого в подобном намерении. Это тоже ведет к ферромагнитному упорядочению носов, причем с гораздо более сильным взаимодействием, чем у римлян. Кроме того, это толпа "холодная". Люди не толкаются и не вертятся на месте, и каждый британский нос сохраняет ориентацию в течение долгого промежутка времени. Здесь мы имеем сильное взаимодействие и низкую температуру и, значит, дальний порядок; все британские носы будут параллельны друг другу. Ферромагнетизм не единственный дальний порядок, который может существовать среди спинов: с электронными спинами наблюдался уже более полувека тому назад антиферромагнитный порядок, при котором два ближайших соседа антипараллельны друг другу (читатель сможет сообразить сам, какого рода пища могла бы произвести такого рода порядок в модели римской толпы). Легкомысленную аналогию между системой спинов и римской толпой можно провести немного дальше. Внешнее "папское поле" действует на взоры, а не на носы римлян и ориентирует носы лишь косвенно, ввиду их вынужденного анатомического параллелизма со взорами. Внутренний порядок в "чесноковой модели", наоборот, обусловливают сами носы. Нечто подобное происходит в электронном ферромагнетизме. Там каждый спин является носителем параллельного ему магнитного момента, напоминая параллелизм между носом и взглядом римлян. Внешнее магнитное поле ориентирует не спины, а магнитные моменты, за которыми спины следуют из-за своего вынужденного параллелизма с ними. За внутренний порядок ферромагнитного вещества отвечают сами спины благодаря немагнитному квантовому обменному механизму связи, как было объяснено раньше в другой главе, а магнитные моменты лишь послушно следуют за ними. В ядерном порядке обменная связь между спинами не встречается (за исключением 3Не, к которому я еще вернусь). Между ними существует лишь магнитная связь, которая, по крайней мере для легких ядер, имеет вполне определенную математическую форму так называемого дипольного взаимодействия и силу, обусловленную величиной магнитных моментов и междуатомных расстояний, — все вещи хорошо известные. В дипольном магнитном упорядочении все может быть подсчитано из первых принципов: это "чистая" задача. Именно эти два свойства — чистота и трудность (нечто вроде недоступной белизны Гималайской вершины) — влекли меня к ядерному магнитному порядку в течение двадцати лет, меня и тех, которые согласились проделать со мной хоть часть этого пути. Хорошо, но "Как и Кто, и Когда", — сказал Киплинг. "Вот вопрос", — сказал некто другой.* Ключи к задачеКлючи к задаче были в моих руках: это динамическая ядерная поляризация (ДЯП) и спиновая температура. Первая создает почти совершенный зеемановский порядок спинов; вторая — "охлаждение" спинов до температур, потребных для появления дальнего ядерного порядка (до микрокельвина или меньше), при которых зеемановский порядок переходит во внутренний, дипольный. На самом деле вместо понятия спиновой температуры удобно пользоваться понятием энтропии, о которой здесь достаточно напомнить, что она является количественной мерой беспорядка, царствующего в системе. Энтропия равняется нулю при совершенном порядке и принимает максимальное значение при полном хаосе. Создавая почти совершенный зеемановский порядок, мы приводим энтропию почти к нулю или, по крайней мере, к значению, которое ниже критической энтропии, соответствующей дальнему порядку. Следующий шаг заключается в том, чтобы снять внешнее поле, но очень медленно, почти адиабатически, т. е. увеличивая при этом энтропию как можно меньше. Во время этого адиабатического размагничивания внешний зеемановский порядок постепенно переходит во внутренний, дипольный. (Римской аналогией здесь являлось бы медленное исчезновение папы из своего окна, подобно исчезновению чеширского (Cheshire) кота в "Алисе в стране чудес".)В 1960 году я предал бумаге свои мысли о ядерном магнитном порядке с некоторыми подробностями о возможности их осуществления в письме в "Physical Review" под заглавием "О возможности наблюдать кооперативные явления в ядерном магнетизме."10 А. АбрагамОно ко мне вернулось от рецензента с двумя замечаниями, одним лестным, другим не столь. В первом говорилось, что раз автор руководит лабораторией с международной репутацией, почему бы ему не поставить сначала опыт, а потом писать о нем. Во втором говорилось, что эта идея приходила в голову многим физикам. Первое замечание не было лишено здравого смысла, а насчет второго можно теперь спросить, почему ни один из физиков, к 0 торому эта идея приходила в голову, ничего с ней не сделал. Я не стал спорить и опубликовал свои размышления в "Докла-Дах (Compte Rendus) нашей академии, журнале гостеприимном и мало читаемом за границей, что иногда позволяет публиковать промежуточные результаты, не возбуждая внимания соперников. С экспериментальной точки зрения было одно затруднение, к о торое от меня не ускользнуло. Ввиду малости ядерных магнитных моментов ЯМР был тогда и, пожалуй, остался (почти) теперь единственным методом для наблюдения поведения ядерных спинов. Но ЯМР наблюдают в сильном поле. Если мы снизим его до нуля через адиабатическое размагничивание, мы, может быть, создадим упорядоченное состояние спинов, но тем самым лишим себя возможности убедиться в его существовании.