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.
Если верить в теорию большого взрыва, а сейчас все большее и большее число ученых становятся приверженцами этой теории, то вообще оказывается, что, начиная с «момента нуль», когда вся Вселенная состояла из одних излучений, качество энергии имеет тенденцию к повышению. Так что не будем бояться тепловой смерти Вселенной, да и вообще, наверное, имеет смысл прекратить о ней разговоры, вычеркнуть эту проблему как неудачно сформулированную.
Рассуждая о качестве энергии, мы пришли к выводу, гораздо более важному, чем разговор о тепловой смерти. Оказывается, окружающая нас материя, кроме многих своих свойств, известных из курса физики, обладает еще одним весьма интересным свойством — свойством организации. Как раз это свойство определяет очень многое, в том числе и качество энергии. К сожалению, в пределах этой книги мы лишены возможности даже очень поверхностно коснуться организации материи. Для этого потребовалась бы целая книга, и может быть, не одна. Намекнем лишь, что степень организованности материи измеряют сейчас величиной, которая может иметь чис-