Коллектив авторов - 100 великих научных открытий

От идеи отказались, однако 15 лет спустя, в 1946 г., во время наблюдений за генерированием микроволн мощной радиолампой — магнетроном, Спенсер вдруг обнаружил, что шоколадный батончик у него в кармане подтаял. Немало удивленный, испытатель положил под магнетрон зернышки кукурузы — и те превратились в попкорн. Затем Перси поставил опыт на яйце, и оно взорвалось прямо в лицо незадачливому исследователю. Стало ясно: такие волны способны не то что разогревать — даже готовить пищу.

Через год в продажу поступили первые СВЧ-печи — далеко не дешевые (стоимость прибора достигала $3000, и это в середине прошлого века!) и очень массивные. Каждый «шкафчик» хранил в себе массу проводов, мощные электролампы, магниты, трансформаторы, преобразующие переменный ток в постоянный в ходе индукции, а также вентиляторы и трубы с водой для охлаждения. Весь этот «фарш» весил примерно 340 кг, и, разумеется, поначалу никто не желал покупать такое чудо техники. Но постепенно печи совершенствовались, уменьшались, дешевели, и если раньше их использовали только в общепите, то со временем, когда приборы стали охлаждаться воздухом вместо воды, их начали приспосабливать и для иных целей. Например, для сушки керамических изделий, бумаги, ткани, кожи и древесины, которая должна была пойти на производство спичек, карандашей и книг.

Минуло два десятка лет после открытия Спенсера, кода люди наконец-то смогли пользоваться маленькими, удобными в хозяйстве микроволновками по доступной цене. Случилось это во многом благодаря японской фирме Sharp , которая в начале 1960-х выкупила патент на СВЧ-печи. В 1966 г. конструкторы Sharp придумали вращающийся диск, благодаря чему пища стала нагреваться быстрее и равномернее. Через 13 лет управление микроволновкой было автоматизировано: японцы встроили в прибор микропроцессор. А еще 20 лет спустя появилась печь, которую можно подключать к Интернету.

Тем не менее с момента своего появления и до сегодняшнего дня СВЧ-печи пользуются неоднозначной славой. Поговаривают, будто они излучают радиацию и якобы присутствие в доме такого прибора может вызвать самые разные заболевания.

Одни ученые считают, что это лишь предубеждения. Излучение сверхвысокой частоты представляет собой электромагнитную волну. Опасна она или нет, зависит от величины и мощности одной порции (кванта) ее энергии. У видимого света размер квантов оптимален — при большем луч ионизирует атомы, то есть передает им положительный либо отрицательный заряд, меняя структуру молекул. Именно такое излучение называют радиационным. И хотя частота волны напрямую влияет на размер «порций» излучения, у СВЧ-лучей частота недостаточно велика, чтобы вызвать ионизацию. Она гораздо меньше, чем у солнечного ультрафиолета, расположенного на нижней границе радиационного излучения.

Что касается мощности, то есть количества квантов в пучке излучения, то даже видимый свет при увеличении этого параметра превращается в лазер, способный прожечь грубые металлические листы. СВЧ-лучи тоже могут серьезно обжечь кожу, но для этого нужно оставить работающую микроволновку открытой либо сунуть туда руку. А из закрытой печи излучение наружу выйти не может.

Впрочем, некоторые исследователи придерживаются мнения, будто микроволновки все-таки вредны. В процессе нагревания СВЧ-лучи атакуют водяные молекулы продуктов, в результате чего те начинают вращаться с огромной скоростью и тереться между собой. (Поэтому, например, пирожок с вареньем сильнее нагревается внутри, чем снаружи.)

В 1992 г. американские ученые провели сравнительное исследование и пришли к выводу, что под воздействием сверхвысокочастотных волн молекулы, во-первых, деформируются и образуют новые, непривычные организму, даже токсичные соединения, а во-вторых, наполняются энергией электромагнитного излучения. В ходе эксперимента одна группа людей употребляла продукты, термически обработанные на плите, а другая — подогретые в СВЧ-печи. Через некоторое время у подопытных взяли анализ крови, и, по словам исследователей, у второй группы гемоглобин был снижен, а холестерин повышен. То есть микроволны приносят скорее вред, нежели пользу.

Однако большинство ученых уверяют, что слепо верить таким заявлениям нельзя, ведь любая термическая обработка продуктов так или иначе влияет на структуру молекул. Главное же в обращении с СВЧ-лучами — следить, чтобы печь была плотно закрыта и чтобы продукты в ней не перегревались. Микроволны воздействуют на пищу (точнее, на воду в ней) не снаружи, а изнутри. И если подвергнуть обработке чай или сок, то при слишком долгом воздействии СВЧ-лучей температура жидкости превысит 100 °C, но сама жидкость не испарится. Опустите туда ложку или бросьте сахар — и напиток буквально взорвется обжигающими брызгами и паром. Между тем при разумном обращении волны сверхвысокой частоты будут работать на нас — как делали это на протяжении предыдущей полусотни лет.

О том, что луч света резко меняет направление, когда попадает из одной прозрачной среды в другую (например, из воздуха в воду), знали еще в Древней Греции. Тем не менее четко описать это явление и сформулировать его законы первым сумел голландский астроном эпохи Возрождения Виллеброрд Снелл ван Ройен, или Снеллиус (1580–1626).

Так, именно Снеллиус одной формулой доказал: если умножить показатель преломления (отношение скорости света в вакууме к скорости в заданной среде) на синус угла между лучом и воображаемым перпендикуляром к линии раздела, мы получим постоянную величину. Другими словами, ученый выявил, что синус угла падения луча и синус его преломления в конкретной субстанции пропорциональны, и их соотношение определенным образом характеризует две пограничные среды.

Интересно, что французский ученый Рене Декарт (1596–1650) сформулировал этот закон одновременно со Снеллиусом — а помимо того экспериментальным путем объяснил явление радуги. В трактате «Рассуждение о методе» ученый посвятил этому оптическому явлению целую главу, в начале которой описал наблюдение, что радуга возникает не только в небе, а в любом месте, где есть водные капли, освещенные лучами солнца. Это означает, заключил Декарт, что радугу создает именно свет, который определенным образом проходит сквозь капли — попадая внутрь, преломляется, отражается от стенок, снова преломляется и выходит наружу, возвращаясь к наблюдателю.

В подтверждение своей теории ученый налил воды в прозрачный круглый сосуд, чтобы получилась увеличенная версия капли, затем встал спиной к солнцу и расположил сосуд на некотором расстоянии впереди, напротив светила. В итоге нижняя часть «капли» окрасилась в ярко-красный цвет и оставалась такой даже тогда, когда Декарт приближался к сосуду, двигал его из стороны в сторону или вращал. Измерения показали, что между наблюдателем, каплей и солнцем образуется угол 42°. При увеличении угла красный цвет исчезал, а при уменьшении разделялся на желтый, зеленый и другие цвета.