Лампочка физика мыйзамдарына каршы күйөт

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

Электр лампаларынын иштөө принциптери бизге ушунчалык айкын жана айкын көрүнгөндүктөн, алардын ишинин механикасы жөнүндө дээрлик эч ким ойлонбойт. Ошого карабастан, бул көрүнүш али толук чечиле элек чоң сырды жашырат.

Биринчиден, бул макаланын кантип пайда болгондугу жөнүндө кириш сөз.

Беш жылдай мурун мен кайсы бир студенттик форумга катталып, ал жерде биздин академиялык илим көптөгөн негизги жоболорду чечмелөөдө кандай каталарды кетирет, ал каталар альтернативдик илим менен кантип оңдолот жана академиялык илим альтернатива менен кантип күрөшүп, энбелги жабышаары тууралуу макала жарыяладым. ага "псевдо-илим" жана аны бардык өлүмгө дуушар болгон күнөөлөр үчүн айыптоо. Менин макалам коомдук доменде 10 мүнөттөй илинип турду, андан кийин ал сууга ыргытылды. Мени ошол замат мөөнөтсүз тыюу салып, алар менен чыгууга тыюу салышты. Бир нече күндөн кийин, мен бул макаланы жарыялоо менен дагы бир жолу аракет кылуу үчүн башка студенттик сайттарга катталууну чечтим. Бирок бул сайттардын баарында мен буга чейин кара тизмеде экенмин жана менин каттоомдон баш тартышкан экен. Менин түшүнүшүм боюнча, студенттик форумдардын ортосунда керексиз адамдар тууралуу маалымат алмашуу болуп, бир сайтта кара тизмеге түшүп калуу бардык башкалардан автоматтык түрдө учуу дегенди билдирет.

Анан мектеп окуучулары жана жогорку окуу жайларынын студенттери үчүн илимий-популярдуу макалаларга адистешкен «Квант» журналына барууну чечтим. Бирок иш жүзүндө бул журнал дагы эле мектеп аудиториясына багытталган болгондуктан, макала абдан жөнөкөйлөштүрүлүшү керек болчу. Мен псевдо-илим жөнүндө баарын ошол жерден ыргытып жибердим жана бир физикалык кубулуштун сыпаттамасын гана калтырып, ага жаңы түшүндүрмө бердим. Башкача айтканда, макала техникалык журналистикадан таза техникалык чөйрөгө айланды. Бирок менин өтүнүчмө редакциядан эч кандай жооп күткөн жокмун. Ал эми буга чейин журналдардын редакцияларынан жооп дайыма мага келип турчу, редакция менин макаламды четке какса да. Ушундан улам редакцияда мен дагы кара тизмедемин деген жыйынтыкка келдим. Ошентип, менин макалам эч качан жарык көргөн эмес.

Беш жыл өттү. «Кванттын» редакциясына кайрадан кайрылууну чечтим. Бирок беш жыл өтсө да менин өтүнүчүмө жооп болгон жок. Бул мен дагы алардын кара тизмесинде экенимди билдирет. Ошондуктан, мен мындан ары жел тегирмендер менен күрөшпөй, сайтка бул жерде макала жарыялоону чечтим. Албетте, мектеп окуучуларынын басымдуу көпчүлүгү муну көрбөй жатканы өкүнүчтүү. Бирок бул жерде мен эч нерсе кыла албайм. Ошентип, бул жерде макаланын өзү ….

Эмне үчүн жарык күйүп турат?

Балким, биздин планетада электр лампалары болбой турган мындай конуш жок болсо керек. Чоң жана кичине, флуоресценттүү жана галогендүү, чөнтөк фонарлары жана кубаттуу аскердик прожекторлор үчүн - алар биздин жашообузга ушунчалык бекем орношуп калгандыктан, алар биз дем алган абадай эле тааныш болуп калышты. Электр лампаларынын иштөө принциптери бизге ушунчалык айкын жана айкын көрүнгөндүктөн, алардын ишинин механикасы жөнүндө дээрлик эч ким ойлонбойт. Ошого карабастан, бул көрүнүш али толук чечиле элек чоң сырды жашырат. Аны өзүбүз чечкенге аракет кылалы.

Бизге эки түтүктүү бассейн болсун, анын бири аркылуу суу бассейнге агып, экинчиси аркылуу андан куюлат. Секунда сайын бассейнге 10 килограмм суу кирет деп коёлу, ал эми бассейндин өзүндө бул он килограммдын 2си сыйкырдуу түрдө электромагниттик нурланууга айланып, сыртка ыргытылат. Суроо: бассейнден башка түтүк аркылуу канча суу чыгат? Балким, биринчи класстын окуучусу да секундасына 8 килограмм суу кетет деп жооп берет.

Мисалды бир аз өзгөртөлү. Түтүктөрдүн ордуна электр зымдары, бассейндин ордуна электр лампалары болсун. Кырдаалды дагы бир жолу карап көрөлү. Лампанын бир зымы секундасына 1 миллион электронду камтыйт. Эгерде бул миллиондун бир бөлүгү жарык нуруна айланып, лампадан курчап турган мейкиндикке чыгарылат деп ойлосок, анда башка зым аркылуу лампадан азыраак электрондор чыгат. Өлчөөлөр эмнени көрсөтөт? Алар чынжырдагы электр тогу өзгөрбөй турганын көрсөтүшөт. Ток – бул электрондордун агымы. Ал эми электр тогу эки зымдарда бирдей болсо, бул лампадан чыккан электрондордун саны лампага кирген электрондордун санына барабар экенин билдирет. Ал эми жарык радиациясы кемчиликсиз бир боштуктан чыга албаган, башка бир түрдөн гана келе турган бир заттын бир түрү. Ал эми бул учурда электрондордон жарык нурлануусу пайда боло албаса, анда жарык нурлануусу түрүндө материя кайдан келет?

Электр лампасынын жаркырашынын бул кубулушу да элементардык бөлүкчөлөр физикасынын өтө маанилүү мыйзамына – лептондук заряд деп аталган нерсенин сакталуу мыйзамына карама-каршы келет. Бул мыйзамга ылайык, электрон өзүнүн антибөлүкчөсү позитрон менен аннигиляция реакциясында гана гамма кванттын эмиссиясы менен жок болушу мүмкүн. Бирок лампочкада антиматерияны алып жүрүүчү катары позитрондор болушу мүмкүн эмес. Анан биз түз маанисинде катастрофалык абалга келебиз: лампочканын ичине бир зым аркылуу кирген электрондордун баары аннигиляциялык реакцияларсыз башка зым аркылуу лампадан чыгып кетишет, бирок ошол эле учурда лампочканын өзүндө жарык нурлануусу түрүндө жаңы зат пайда болот.

Бул жерде зымдар жана лампалар менен байланышкан дагы бир кызыктуу эффект бар. Мындан бир топ жыл мурун атактуу физик Никола Тесла энергияны бир зым аркылуу өткөрүү боюнча сырдуу эксперимент жасаган, аны орус физиги Авраменко биздин убакта кайталаган. Эксперименттин маңызы төмөнкүдөй болду. Биз эң жөнөкөй трансформаторду алып, аны баштапкы орам менен электр генераторуна же тармакка туташтырабыз. Экинчи орогуч зымдын бир учу жөн эле абада салбырап турат, экинчи учун кийинки бөлмөгө тартабыз жана ал жерден ортодо электр лампасы бар төрт диоддон турган көпүрөгө туташтырабыз. Трансформаторго чыңалуу берип, жарык күйдү. Бирок ага бир гана зым созулуп, электр чынжырынын иштеши үчүн эки зым керектелет. Ошол эле учурда бул кубулушту изилдеген окумуштуулардын айтымында, лампочкага баруучу зым такыр ысыбайт. Ал ушунчалык ысып кетпейт, жездин же алюминийдин ордуна каршылыгы өтө жогору болгон каалаган металлды колдонууга болот жана ал дагы эле муздак бойдон кала берет. Мындан тышкары, зымдын калыңдыгын адамдын чачынын калыңдыгына чейин азайтууга болот, жана дагы эле орнотуу көйгөйсүз жана зымда жылуулукту пайда кылбастан иштейт. Энергияны бир зым аркылуу өткөрүүнүн бул көрүнүшүн ушул убакка чейин эч ким коромжусуз түшүндүрө алган эмес. Эми мен бул көрүнүш боюнча түшүндүрмө берүүгө аракет кылам.

Физикада мындай түшүнүк бар - физикалык вакуум. Аны техникалык вакуум менен чаташтырбоо керек. Техникалык вакуум боштуктун синоними болуп саналат. Идиштен бардык аба молекулаларын чыгарганда техникалык вакуум түзөбүз. Физикалык вакуум такыр башкача, ал бүт нерсенин же айлана-чөйрөнүн аналогунун бир түрү. Бул тармакта иштеген бардык илимпоздор физикалык вакуумдун бар экендигинен шек санашпайт, анткени анын чындыгы көптөгөн белгилүү фактылар жана кубулуштар менен тастыкталат. Алар андагы энергиянын бар-жоктугун талашышат. Кимдир-бирөө өтө аз энергия жөнүндө айтса, башкалары өтө чоң энергия жөнүндө ойлонууга жакын. Физикалык вакуумга так аныктама берүү мүмкүн эмес. Бирок анын мүнөздөмөлөрү аркылуу болжолдуу аныктама бере аласыз. Мисалы, бул: физикалык вакуум – бул Аалам мейкиндигин түзгөн, материя менен убакытты пайда кылган, көптөгөн процесстерге катышкан, эбегейсиз энергияга ээ, бирок керектүү нерселердин жетишсиздигинен бизге көрүнбөй турган өзгөчө бир чөйрө. сезүү органдары, ошондуктан бизге боштук көрүнөт. Өзгөчө баса белгилей кетүү керек: физикалык вакуум боштук эмес, ал боштук сыяктуу көрүнөт. Ал эми бул позицияны кармансаң, анда көптөгөн табышмактарды оңой эле чечсе болот. Мисалы, инерция табышмак.

Инерция деген эмне дагы эле түшүнүксүз. Анын үстүнө инерция кубулушу механиканын үчүнчү мыйзамына да карама-каршы келет: аракет реакцияга барабар. Ушул себептен улам, инерциялык күчтөр кээде элес жана ойдон чыгарылган деп жарыялоого аракет кылышат. Бирок биз катуу тормоздолгон автобуста инерциялык күчтөрдүн таасирине түшүп, маңдайыбызга дөмпөйүп калсак, бул дөңсөө канчалык элес жана ойдон чыгарылган болот? Чындыгында, инерция биздин кыймылга физикалык вакуумдун реакциясы катары пайда болот.

Машинада отуруп газды басканда, биз бир калыпта эмес (тездетилген) кыймылдай баштайбыз жана денебиздин гравитациялык талаасынын мындай кыймылы менен бизди курчап турган физикалык вакуумдун структурасын деформациялап, ага кандайдыр бир энергия берип жатабыз. Ал эми вакуум буга реакция кылып, бизди тынч абалда калтыруу үчүн бизди артка тартып турган инерциялык күчтөрдү жаратып, андан келип чыккан деформацияны жок кылат. Инерциялык күчтөрдү жеңүү үчүн көп энергия талап кылынат, бул ылдамдануу үчүн күйүүчү майдын көп чыгымдалышына алып келет. Андан ары бир калыпта кыймыл физикалык вакуумга эч кандай таасир этпейт, демек ал инерциялык күчтөрдү жаратпайт, демек, бир калыпта кыймыл үчүн отундун чыгымы азыраак болот. Ал эми биз жайлай баштаганда, биз кайрадан бир калыпта эмес (жайыраак) кыймылдайбыз жана анын тегиз эмес кыймылы менен физикалык вакуумду кайрадан деформациялайбыз жана ал бизди бир калыпта түз сызыктуу кыймыл абалында калтыруу үчүн бизди алдыга тарткан инерциялык күчтөрдү жаратып, кайра ага реакция кылат. вакуумдук деформация болбогондо. Бирок азыр биз энергияны вакуумга өткөрбөйбүз, ал бизге берет жана бул энергия машинанын тормоздук колодкаларында жылуулук түрүндө бөлүнүп чыгат.

Машинанын мындай тездетилген-бир калыпта-басаңдаган кыймылы аз жыштыктагы жана эбегейсиз амплитудалуу термелүүчү кыймылдын бир циклинен башка эч нерсе эмес. Ылдамдануу стадиясында вакуумга энергия киргизилет, басаңдоо стадиясында вакуум энергияны берет. Эң кызыгы, вакуум бизден мурда алганга караганда көбүрөөк энергияны чыгара алат, анткени ал энергиянын эбегейсиз запастарына ээ. Бул учурда энергиянын сакталуу мыйзамын бузуу болбойт: вакуум бизге канча энергия берсе, биз андан дал ошондой энергия алабыз. Бирок физикалык вакуум бизге боштук сыяктуу көрүнгөндүктөн, энергия жок жерден пайда болуп жаткандай сезилет. Ал эми энергиянын боштуктан түз маанисинде пайда болгон энергиянын сакталуу мыйзамынын ачыктан-ачык бузулушунун мындай фактылары физикада эчак эле белгилүү болгон (мисалы, ар кандай резонанс учурунда ушунчалык чоң энергия бөлүнүп чыгат, ал тургай резонаншкан объект кулап калышы мүмкүн)..

Айланма кыймыл да туруктуу ылдамдыкта да, текши эмес кыймылдын бир түрү, анткени бул учурда ылдамдык векторунун мейкиндиктеги орду өзгөрөт. Демек, мындай кыймыл курчап турган физикалык вакуумду деформациялайт, ал ага борбордон четтөөчү күчтөр түрүндөгү каршылык күчтөрүн жаратуу менен жооп берет: алар дайыма кыймылдын траекториясын түздөй турган жана вакуум жок болгондо түз сызыктуу кыла тургандай багытталат. деформация. Ал эми борбордон четтөөчү күчтөрдү жеңүү үчүн (же айлануунун натыйжасында пайда болгон вакуумду сактап калуу үчүн) вакуумдун өзүнө кирген энергияны сарптоого туура келет.

Эми лампочканын жарыгы феноменине кайрылсак болот. Анын иштеши үчүн схемада электр генератору болушу керек (батарея бар болсо дагы, ал генератордон бир жолу заряддалган). Электр генераторунун роторунун айлануусу коңшу физикалык вакуумдун структурасын деформациялайт, ротордо борбордон четтөөчү күчтөр пайда болот жана бул күчтөрдү жеңүү үчүн энергия баштапкы турбинаны же башка айлануу булагынан физикалык вакуумга кетет. Электр чынжырындагы электрондордун кыймылына келсек, бул кыймыл айлануучу ротордогу вакуум тарабынан түзүлгөн борбордон четтөөчү күчтөрдүн таасири астында болот. Электрондор лампочканын жипине киргенде кристалл торчосунун иондорун интенсивдүү бомбалашат жана алар катуу титирей башташат. Мындай термелүүлөрдүн жүрүшүндө физикалык вакуумдун түзүлүшү кайрадан деформацияланып, вакуум буга жарык кванттарын чыгаруу менен реакция кылат. Вакуум өзү материянын бир түрү болгондуктан, материянын жок жерден пайда болушунун мурда белгиленген карама-каршылыгы жоюлат: материянын бир формасы (жарык нурлануу) экинчи түрүнөн (физикалык вакуум) пайда болот. Мындай процессте электрондордун өздөрү жок болбойт жана башка бир нерсеге айланбайт. Демек, лампочкага бир зым аркылуу канча электрон кирсе, экинчи зым аркылуу дал ошол эле сан чыгат. Албетте, кванттын энергиясы жипке кирген электрондордон эмес, физикалык вакуумдан алынат. Чынжырдагы электр тогунун энергиясы өзгөрбөйт жана туруктуу бойдон калат.

Ошентип, лампанын люминесценциясы үчүн электрондордун өзү эмес, металлдын кристалл торчосунун иондорунун кескин термелүүсү керек. Электрондор иондорду титиретүүчү курал гана. Бирок курал алмаштырылышы мүмкүн. Ал эми бир зым менен болгон экспериментте дал ушундай болот. Никола Тесланын энергияны бир зым аркылуу өткөрүү боюнча атактуу экспериментинде мындай аспап зымдын ички өзгөрмө электр талаасы болгон, ал өзүнүн күчүн тынымсыз өзгөртүп, ошону менен иондорду титиреткен. Ошондуктан, бул учурда "энергияны бир зым аркылуу өткөрүү" деген сөз ийгиликтүү эмес, атүгүл жаңылыштык. Энергия зым аркылуу өткөн жок, энергия лампочканын өзүндө курчап турган физикалык вакуумдан бөлүнүп чыккан. Ушул себептен зым өзү ысып кеткен жок: объектке энергия берилбесе, аны жылытуу мүмкүн эмес.

Натыйжада, электр линияларын куруунун наркынын кескин төмөндөшүнүн бир кыйла азгырыктуу перспективасы пайда болот. Биринчиден, сиз эки зымдын ордуна бир зым менен ала аласыз, бул капиталдык чыгымдарды дароо азайтат. Экинчиден, салыштырмалуу кымбат жездин ордуна, сиз эң арзан металлдын каалаганын, атүгүл дат баскан темирди колдоно аласыз. Үчүнчүдөн, зымдын өзүн адамдын чачынын калыңдыгына чейин азайтып, зымдын күчүн өзгөрүүсүз калтырып, ал тургай, аны бышык жана арзан пластиктен жасалган кабык менен ороп, көбөйтсөңүз болот (айтмакчы, бул зымды да коргойт. атмосфералык жаан-чачындан). Төртүнчүдөн, зымдын жалпы салмагынын азайышынан улам, тирөөчтөрдүн ортосундагы аралыкты көбөйтүүгө жана ошону менен бүт линия үчүн таянычтардын санын кыскартууга болот. Муну жасоо реалдуубу? Албетте, бул реалдуу. Өлкөбүздүн жетекчилигинин саясий эрки болмок, илимпоздор сизди эч нерседен кем кылбайт.