Аркадий Ликум - Все обо всем. Том 3

Таким образом, за год лучи света (в вакууме) проходят около 9 461 000 000 000 километров. Такое расстояние астрономы называют световым годом, и оно является главной единицей измерения бескрайних просторов космоса. Было создано множество теорий, пытающихся объяснить, что такое свет и как он существует. В XVII веке знаменитый английский ученый Исаак Ньютон сделал предположение, что свет состоит из маленьких частичек — «корпускул», нечто вроде крошечных пуль, вылетающих из источника света, как из дула автомата. Однако его «корпускулярная» теория света оказалась неспособной объяснить некоторые особенности его поведения. Примерно в это же самое время другой ученый — Христиан Гюйгенс — развил волновую теорию света. Его идея заключалась в том, что отражающее излучающее свет тело создает вокруг себя колебания или волны, похожие на круги волн, расходящиеся по спокойной поверхности пруда, если в него уронить камень. Споры между сторонниками этих двух теорий не замолкали на протяжении двух веков.

По мере того, как становились известны определенные особенности света, идея корпускулярной природы света казалось начала отмирать. Однако развитие науки продолжалось, и, в конце концов, ученые пришли к выводу, что природа света может быть объяснена только объединением двух теорий. Экспериментальные исследования показали, что каждая из них может быть справедлива. Начало объединенной теории положил французский физик Луи де Бройль, который ввел понятие волна-частица. Таким образом, точного и однозначного ответа на вопрос, что такое свет, просто не существует.

Звук порождается механическими колебаниями. Однако для того, чтобы эти колебания стали слышны, они должны происходить в какой-нибудь среде: воздухе, жидкости или твердом теле. Благодаря среде звук колебаний может достичьухаслушателя. Колебания могут быть правильными, то есть, другими словами, объект создает в среде волны, следующие через строго определенные временные промежутки. В этом случае результатом является мелодичный звук. Однако, если колебания неправильны, то их воздействие на наши уши доставляет гораздо меньше удовольствия. Звук, являющийся результатом подобных колебаний, называется шумом. Звуки отличаются друг от друга по громкости, высоте и тембру. Громкость звука зависит частью от удаления уха слушателя от звучащего объекта, а отчасти от амплитуды колебания последнего.

Слово амплитуда означает расстояние, которое проходит тело от одной крайней точки до другой во время своих колебаний. Чем больше это расстояние, тем громче звук. Высота звука зависит от быстроты или частоты колебаний тела. Чем больше колебаний совершает объект за одну секунду, тем выше производимый им звук. Однако два звука, абсолютно совпадающие по громкости и высоте, могут отличаться друг от друга. Музыкальность звука зависит от числа и силы обертонов, присутствующих в нем. Если заставить струну скрипки колебаться вдоль всей длины так, чтобы при этом не возникало никаких дополнительных колебаний, то будет слышен самый низкий тон, который она только способна произвести. Этот тон называется основным.

Однако, если на ней возникнут дополнительные колебания отдельных частей, то появятся дополнительные более высокие ноты. Гармонируя с основным тоном, они создадут особенное, скрипичное звучание. Эти более высокие по сравнению с основным тоном ноты и называются обертонами. Они-то и определяют тембр того или иного звука.

Сотни лет люди мечтали создать механизм, который, будучи однажды приведенным в движение, продолжал бы его, выполняя полезную работу, при этом не черпал бы энергию из внешнего источника. Однако каждая из известных нам машин требует наличия источника энергии. Например, крылья ветряных мельниц вращаются за счет энергии ветра, а двигатели автомобиля работают, используя энергию, высвобождаемую при сжигании топлива. Идея вечного двигателя заключается в том, что в процессе своей работы он должен сам для себя производить энергию.

Другими словами, всякий раз, совершая полный цикл, то есть возвращаясь висходное состояние, он должен произвести больше энергии, чемупотребил. Большинство людей, пытавшихся придумать вечный двигатель, исходили из каких-либо практических соображений. Они думали о том, как замечательно было бы, если б механизм качал воду илимолол зерно, не требуя никаких затратэнергии. Возможно ли создание такого двигателя?

Любой ученый ответит вам на этот вопрос отрицательно, ибо существование подобного механизма противоречило бы одному из самых главных законов природы: закону сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия в природе не создается и не уничтожается. Энергия может переходить из одной формы в другую, высвобождаться, накапливаться или рассеиваться. Однако ее нельзя создать, и это означает, что всякий механизм должен иметь источник энергии. За историю человечества были предприняты тысячи попыток решить задачу создания вечного двигателя. Они начались задолго до того, как был открыт закон сохранения энергии. Даже после того как это произошло, появлялось немало сообщений о том, что подобный аппарат наконец-то удалось сконструировать. Однако в каждом таком случае впоследствии обнаруживались ошибки изобретателя или простое жульничество.

Большинство людей полагают, что вакуум — это пространство, в котором абсолютно ничего нет. Однако, как утверждают ученые, подобное просто невозможно. Они считают, что не существует такого места, где не было б вообще никакой материи: ни единой молекулы газа или частички пыли. Таким образом, вакуум в действительности является пространством, где очень мало материи. Глубокий вакуум означает почти полное ее отсутствие. Однако главную роль в этой фразе играет слово «почти».

Одним из наиболее простых способов получения вакуума является откачка воздуха из сосуда, в котором он и создается. В настоящее время существуют достаточно мощные насосы, способные создавать очень глубокий вакуум, необходимый как для научных, так и для различных производственных целей. Такие насосы, например, создают вакуум в электрических лампочках при их производстве. Если б в лампочке оставался кислород, содержащийся в воздухе, то при ее включении нить накаливания сгорела бы за долю секунды. В самых современных лампочках удается откачать при помощи вакуумных насосов почти весь воздух. То же самое можно сказать и об электронных лампах в телевизорах или радиоприемниках, в которых перед запайкой отсасываюткак можно больше воздуха.

Другим хорошо знакомым всем предметом, в котором используется вакуум, является обычный термос. Он имеет двойные стенки, в промежутке между ними создается вакуум. Поскольку количество молекул газа в этом пространстве невелико, они находятся на большом расстоянии друг от друга, и тем самым передача тепла между ними уменьшается. Поэтому, если в жаркий летний день налить в термос холодное молоко, оно останется холодным. И наоборот, горячий чай не остынет в термосе, даже в самую морозную погоду.