Шам физика заңдарына қайшы жанады

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Шамдардың жұмыс істеу принциптері бізге соншалықты айқын және айқын болып көрінеді, олардың жұмысының механикасы туралы ешкім дерлік ойламайды. Дегенмен, бұл құбылыс әлі толық шешілмеген үлкен құпияны жасырады.

Алдымен, бұл мақаланың қалай пайда болғаны туралы алғы сөз.

Шамамен бес жыл бұрын мен студенттік форумға тіркелдім және сол жерде біздің академиялық ғылым көптеген негізгі ережелерді түсіндіруде қандай қателіктер жібереді, бұл қателерді балама ғылым қалай түзетеді және академиялық ғылым баламамен қалай күресетіні туралы мақала жарияладым. оған «жалған ғылым» және оны барлық өлім күнәлары үшін айыптау. Менің мақалам қоғамдық доменде 10 минуттай ілулі тұрды, содан кейін ол шұңқырға лақтырылды. Мені бірден мерзімсіз тыйымға жіберіп, олармен бірге жүруге тыйым салды. Бірнеше күннен кейін мен осы мақаланы жариялау арқылы тағы да әрекет ету үшін басқа студенттік сайттарға тіркелуді шештім. Бірақ мен бұл сайттардың барлығында қара тізімге еніп, тіркеуден бас тартқаным белгілі болды. Менің түсінуімше, студенттік форумдар арасында қалаусыз адамдар туралы ақпарат алмасу бар және бір сайтта қара тізімге ену барлық басқалардан автоматты түрде ұшуды білдіреді.

Содан кейін мен мектеп оқушылары мен университет студенттеріне арналған ғылыми-көпшілік мақалаларға арналған «Квант» журналына баруды жөн көрдім. Бірақ іс жүзінде бұл журнал мектеп аудиториясына көбірек бағытталғандықтан, мақаланы айтарлықтай жеңілдетуге тура келді. Мен псевдоғылым туралы бәрін сол жерден лақтырып тастадым және тек бір физикалық құбылыстың сипаттамасын қалдырып, оған жаңа түсінік бердім. Яғни, мақала техникалық журналистикадан таза техникалық мақалаға айналды. Бірақ өтінішіме редакциядан жауап күткен жоқпын. Ал бұрын редакция мақаламды қабылдамай тастаса да, журналдардың редакцияларынан жауап үнемі маған келетін. Бұдан редакцияда мен де қара тізімде екенмін деген қорытындыға келдім. Сондықтан менің мақалам ешқашан жарық көрмеді.

Бес жыл өтті. «Квант» редакциясына тағы хабарласуды жөн көрдім. Бірақ бес жыл өтсе де өтінішіме жауап болмады. Бұл менің әлі де олардың қара тізімінде екенімді білдіреді. Сондықтан мен бұдан былай жел диірмендерімен соғыспай, сайтта мақала жариялауды шештім. Әрине, мұны мектеп оқушыларының басым көпшілігі көре алмайтыны өкінішті. Бірақ бұл жерде мен ештеңе істей алмаймын. Сонымен, мақаланың өзі …

Жарық неге жанып тұр?

Біздің планетамызда электр шамдары болмайтын елді мекен жоқ шығар. Үлкенді-кішілі, флуоресцентті және галогенді, қалта шамдары мен қуатты әскери прожекторларға арналған – олар біздің өмірімізге берік орныққандығы соншалық, олар біз дем алатын ауадай таныс болды. Шамдардың жұмыс істеу принциптері бізге соншалықты айқын және айқын болып көрінеді, олардың жұмысының механикасы туралы ешкім дерлік ойламайды. Дегенмен, бұл құбылыс әлі толық шешілмеген үлкен құпияны жасырады. Оны өзіміз шешуге тырысайық.

Бізге екі құбыры бар бассейн алайық, оның біреуі арқылы су бассейнге ағады, екіншісі арқылы ол одан төгіледі. Бассейнге секунд сайын 10 келі су түседі делік, ал бассейннің өзінде осы он килограмның 2-і сиқырлы түрде электромагниттік сәулеге айналып, сыртқа лақтырылады. Сұрақ: бассейннен басқа құбыр арқылы қанша су шығады? Бірінші сынып оқушысы да секундына 8 келі су кетеді деп жауап беретін шығар.

Мысалды сәл өзгертейік. Құбырдың орнына электр сымдары, бассейннің орнына электр шамы болсын. Жағдайды қайта қарастырыңыз. Шамның бір сымында секундына 1 миллион электрон болады. Егер бұл миллионның бір бөлігі жарық сәулеленуіне айналады және шамнан қоршаған кеңістікке шығарылады деп есептесек, онда басқа сым арқылы шамды азырақ электрондар қалдырады. Өлшемдер нені көрсетеді? Олар тізбектегі электр тогы өзгермейтінін көрсетеді. Ток – электрондар ағыны. Ал егер электр тогы екі сымда бірдей болса, бұл шамдан шығатын электрондар саны шамға түсетін электрондар санына тең екенін білдіреді. Ал жарық радиациясы - бұл тамаша қуыстан пайда болмайтын, тек басқа түрден пайда болатын материяның бір түрі. Ал егер бұл жағдайда электрондардан жарық сәулеленуі пайда бола алмаса, онда жарық сәулелену түріндегі зат қайдан пайда болады?

Электр шамының жарқырауының бұл құбылысы элементар бөлшектер физикасының өте маңызды бір заңына – лептон зарядының сақталу заңына да қайшы келеді. Бұл заңға сәйкес электрон өзінің антибөлшегі позитронмен аннигиляция реакциясында ғана гамма квантының сәулеленуімен жойылуы мүмкін. Бірақ электр шамында антиматерия тасымалдаушысы ретінде позитрондар болуы мүмкін емес. Содан кейін біз сөзбе-сөз апатты жағдайға тап боламыз: шамға бір сым арқылы кіретін барлық электрондар басқа сым арқылы ешқандай аннигиляция реакцияларынсыз шығады, бірақ сонымен бірге шамның өзінде жарық сәулесі түрінде жаңа зат пайда болады.

Міне, сымдар мен шамдармен байланысты тағы бір қызықты әсер. Көп жылдар бұрын атақты физик Никола Тесла энергияны бір сым арқылы беру бойынша жұмбақ эксперимент жасады, оны біздің заманымызда орыс физигі Авраменко қайталады. Эксперименттің мәні келесідей болды. Біз ең қарапайым трансформаторды аламыз және оны бастапқы ораммен электр генераторына немесе желіге қосамыз. Екінші реттік орама сымының бір ұшы жай ғана ауада салбырап тұрады, біз екінші ұшын келесі бөлмеге тартамыз және сол жерде біз оны ортасында электр шамы бар төрт диодтың көпіріне қосамыз. Трансформаторға кернеу береміз, шам жанды. Бірақ, ақыр соңында, оған бір ғана сым созылады, ал электр тізбегі жұмыс істеуі үшін екі сым қажет. Сонымен бірге, бұл құбылысты зерттеп жүрген ғалымдардың айтуынша, шамға баратын сым мүлдем қызбайды. Ол соншалықты ыстық емес, мыс немесе алюминийдің орнына өте жоғары кедергісі бар кез келген металды қолдануға болады және ол әлі де суық болып қалады. Сонымен қатар, сымның қалыңдығын адам шашының қалыңдығына дейін азайтуға болады, және бәрібір орнату сымда жылуды тудырмай және проблемаларсыз жұмыс істейді. Осы уақытқа дейін бір сым арқылы энергияның жоғалусыз берілу құбылысын ешкім түсіндіре алмады. Ал енді мен бұл құбылысқа өзімнің түсініктеме беруге тырысамын.

Физикада мұндай ұғым бар – физикалық вакуум. Оны техникалық вакууммен шатастырмау керек. Техникалық вакуум бос сөздің синонимі болып табылады. Біз ыдыстан барлық ауа молекулаларын алып тастағанда, біз техникалық вакуум жасаймыз. Физикалық вакуум мүлде басқаша, ол жан-жақты таралған материяның немесе қоршаған ортаның аналогының бір түрі. Осы салада жұмыс істейтін барлық ғалымдар физикалық вакуумның бар екеніне күмәнданбайды, өйткені оның шындығы көптеген белгілі фактілер мен құбылыстармен расталады. Олар ондағы энергияның болуы туралы дауласады. Біреу энергияның өте аз мөлшері туралы айтады, ал басқалары энергияның өте үлкен мөлшері туралы ойлауға бейім. Физикалық вакуумға нақты анықтама беру мүмкін емес. Бірақ оның сипаттамалары арқылы шамамен анықтама беруге болады. Мысалы, бұл: физикалық вакуум - бұл Ғалам кеңістігін құрайтын, материя мен уақытты тудыратын, көптеген процестерге қатысатын, орасан зор энергияға ие, бірақ қажетті заттардың болмауына байланысты бізге көрінбейтін ерекше жан-жақты орта. сезім мүшелері, сондықтан бізге бос болып көрінеді. Мұны ерекше атап өту керек: физикалық вакуум бос емес, ол тек бостық сияқты. Ал егер сіз осы ұстанымды алсаңыз, онда көптеген жұмбақтарды оңай шешуге болады. Мысалы, инерция жұмбағы.

Инерция деген не екені әлі анық емес. Оның үстіне инерция құбылысы тіпті механиканың үшінші заңына қайшы келеді: әрекет реакцияға тең. Осы себепті, инерциялық күштер кейде тіпті иллюзорлық және жалған деп жариялануға тырысады. Бірақ егер біз күрт тежелген автобуста инерциялық күштердің әсеріне түсіп, маңдайымызға соқпақ алсақ, бұл соққы қаншалықты елес және жалған болады? Шындығында, инерция физикалық вакуумның біздің қозғалысымызға реакциясы ретінде пайда болады.

Біз машинаға отырып, газды басқан кезде, біз біркелкі емес (жылдамдатылған) қозғала бастаймыз және денеміздің гравитациялық өрісінің бұл қозғалысы арқылы біз бізді қоршап тұрған физикалық вакуумның құрылымын деформациялаймыз, оған біраз қуат береді. Ал вакуум бұған бізді тыныштықта қалдыру және сол арқылы одан енгізілген деформацияны жою үшін бізді кері тартатын инерциялық күштерді жасау арқылы әрекет етеді. Инерциялық күштерді жеңу үшін көп энергия қажет, бұл үдеу үшін жоғары отын шығынын білдіреді. Әрі қарай біркелкі қозғалыс физикалық вакуумға ешқандай әсер етпейді, сондықтан ол инерциялық күштерді тудырмайды, сондықтан біркелкі қозғалыс үшін отын шығыны аз болады. Ал біз баяулай бастағанда, біз қайтадан біркелкі емес (баяу) қозғаламыз және оның біркелкі қозғалысымен физикалық вакуумды қайтадан деформациялаймыз және ол бізді бірқалыпты түзу сызықты қозғалыс жағдайында қалдыру үшін бізді алға тартатын инерциялық күштерді жасау арқылы қайтадан әрекет етеді. вакуумдық деформация болмаған кезде. Бірақ қазір біз энергияны вакуумға бермейміз, бірақ ол бізге береді және бұл энергия автомобильдің тежегіш алаңдарында жылу түрінде шығарылады.

Автомобильдің мұндай жеделдетілген-бірқалыпты-баяулаулы қозғалысы төмен жиілікті және үлкен амплитудалық тербелмелі қозғалыстың бір циклынан басқа ештеңе емес. Үдеу сатысында вакуумға энергия енгізіледі, баяулау кезеңінде вакуум энергияны береді. Ең қызығы, вакуум бізден бұрын алған энергиядан көбірек энергия бере алады, өйткені оның өзі энергияның орасан қорына ие. Бұл жағдайда энергияның сақталу заңының бұзылуы орын алмайды: вакуум бізге қанша энергия береді, біз одан аламыз. Бірақ физикалық вакуум бізге бос болып көрінетіндіктен, энергия жоқ жерден пайда болатындай көрінеді. Энергия босдықтан пайда болған кездегі энергияның сақталу заңының айқын бұзылуының мұндай фактілері физикада бұрыннан белгілі (мысалы, кез келген резонанс кезінде резонанс тудыратын объект тіпті құлап кетуі мүмкін соншалықты үлкен энергия бөлінеді).

Айналмалы қозғалыс та біркелкі емес қозғалыстың бір түрі, тіпті тұрақты жылдамдықта, өйткені бұл жағдайда жылдамдық векторының кеңістіктегі орны өзгереді. Демек, мұндай қозғалыс қоршаған физикалық вакуумды деформациялайды, ол оған центрден тепкіш күштер түріндегі қарсылық күштерін жасау арқылы әрекет етеді: олар әрқашан қозғалыс траекториясын түзететін және вакуум болмаған кезде оны түзу сызықты ететіндей етіп бағытталған. деформация. Ал орталықтан тепкіш күштерді жеңу үшін (немесе айналу нәтижесінде пайда болатын вакуумды сақтау үшін) вакуумның өзіне түсетін энергияны жұмсау керек.

Енді шамның жарқырауы құбылысына оралуға болады. Оның жұмыс істеуі үшін электр тізбегінде электр генераторы болуы керек (тіпті батарея бар болса да, ол генератордан бір рет зарядталған). Электр генераторының роторының айналуы көрші физикалық вакуумның құрылымын деформациялайды, роторда орталықтан тепкіш күштер пайда болады, ал бұл күштерді жеңу энергиясы бастапқы турбинаны немесе басқа айналу көзін физикалық вакуумға қалдырады. Электр тізбегіндегі электрондардың қозғалысына келетін болсақ, бұл қозғалыс айналмалы ротордағы вакуум әсерінен пайда болған центрден тепкіш күштердің әсерінен болады. Электрондар электр шамының жіпіне енгенде, олар кристалдық тордың иондарын қарқынды түрде бомбалайды және олар күрт тербеле бастайды. Осындай тербелістердің барысында физикалық вакуумның құрылымы қайтадан деформацияланып, вакуум бұған жарық кванттарын шығару арқылы әрекет етеді. Вакуумның өзі материяның бір түрі болғандықтан, материяның жоқ жерден пайда болуының бұрын айтылған қайшылықтары жойылады: материяның бір түрі (жарық сәулеленуі) оның басқа түрінен (физикалық вакуум) пайда болады. Мұндай процесте электрондардың өздері жойылмайды және басқа нәрсеге айналмайды. Демек, бір сым арқылы электр шамына қанша электрон кірсе, екіншісі арқылы дәл сол шама шығады. Әрине, кванттардың энергиясы жіпке түсетін электрондардан емес, физикалық вакуумнан алынады. Тізбектегі электр тогының энергиясы өзгермейді және тұрақты болып қалады.

Осылайша, шамның люминесценциясы үшін электрондардың өзі емес, металдың кристалдық торының иондарының өткір тербелісі қажет. Электрондар иондарды дірілдететін құрал ғана. Бірақ құралды ауыстыруға болады. Ал бір сыммен тәжірибеде дәл осылай болады. Никола Тесланың бір сым арқылы энергияны беру бойынша атақты тәжірибесінде мұндай құрал сымның ішкі айнымалы электр өрісі болды, ол оның күшін үнемі өзгертіп, сол арқылы иондарды дірілдетеді. Сондықтан, бұл жағдайда «энергияны бір сым арқылы беру» өрнегі сәтті емес, тіпті қате. Сым арқылы энергия берілмеді, энергия қоршаған физикалық вакуумнан шамның өзінде шығарылды. Осы себепті сымның өзі қызбады: егер оған энергия берілмесе, объектіні қыздыру мүмкін емес.

Нәтижесінде электр желілерін салу құнының күрт төмендеуінің өте қызықты перспективасы бар. Біріншіден, сіз екі сымның орнына бір сыммен жұмыс істей аласыз, бұл күрделі шығындарды бірден азайтады. Екіншіден, салыстырмалы түрде қымбат мыс орнына кез келген ең арзан металды, тіпті тот басқан темірді қолдануға болады. Үшіншіден, сымның өзін адам шашының қалыңдығына дейін азайтып, сымның беріктігін өзгеріссіз қалдыра аласыз немесе оны ұзақ және арзан пластиктен жасалған қабықпен қоршау арқылы арттыра аласыз (айтпақшы, бұл сымды да қорғайды. атмосфералық жауын-шашыннан). Төртіншіден, сымның жалпы салмағының төмендеуіне байланысты тіректер арасындағы қашықтықты ұлғайтуға және сол арқылы бүкіл желіге арналған тіректердің санын азайтуға болады. Мұны істеу шынайы ма? Әрине бұл шынайы. Еліміздің басшылығының саяси ерік-жігері болар еді, ғалымдар сізді жерге қаратпайды.