Айзек Азимов - Популярная физика. От архимедова рычага до квантовой механики

Пропущенный свет движется наружу сначала сквозь стеклянную плоскость. По возвращении он попадает на слой серебра и отражается, не входя в стекло. Отраженный же свет сначала проходит через стекло, прежде чем дойти до слоя серебра, отразившись, снова проходит сквозь стекло и третий раз делает это на пути обратно. Поэтому на пути пропускаемого света ставилась вторая стеклянная плоскость, идентичная первой. Он должен был проходить сквозь нее на пути туда и обратно, и таким образом каждый луч света проходил через одинаковую толщу стекла. Михельсон очень старался, чтобы оба луча находились в одинаковых условиях.

Тот, кому будут любопытны подробности этих вычислений, может обратиться к с. 807–810 моей книги «The New Intelligent Man's Guide Science», Basic Book. 1965.

Эти частицы гораздо меньше, чем атомы, и из них атомы состоят. О них мы поговорим подробнее в III части этой книги.

Это не то же самое, что просто сказать, что абсолютного движения не существует. Все, что ученым известно о физической Вселенной, основано прямо или косвенно на наблюдении и измерении. Если некое явление нельзя ни наблюдать, ни измерить в реальных обстоятельствах, то в рамках экспериментальной науки его следует считать несуществующим. Существует ли оно на самом деле, будучи ненаблюдаемым и неизмеряемым, остается интересным вопросом для философов и теологов, но абсолютно не имеющим значения для ученых.

Это часто выражают как «тело не может двигаться быстрее света», но это не совсем так. Лишь данные измерений всегда будут показывать скорость меньше, чем скорость света. Вполне вероятно, что во Вселенной существуют объекты, движущиеся со скоростями (относительно нас) больше скорости света, но мы эти тела не можем ни видеть, ни ощущать и соответственно не можем измерить их скорость.

Гамма-лучи являются формой светоподобной радиации, которая будет обсуждаться в III части данной книги.

Большинство единиц измерения в электричестве и магнетизме названы в честь ученых, известных своей работой в этой области. Гаусс и Вебер установили первую логическую систему единиц измерения электричества и магнетизма. Вклад Максвелла будет изложен в гл. 14.

Точно мы так и не знаем, что такое электрический заряд. Однако мы можем описать, как действует электрически заряженное вещество, и можем измерить величину этого действия и, таким образом, величину электрического заряда. Это опытное определение электрического заряда, и его достаточно, чтобы удовлетворить ученых, по крайней мере на время.

Протон имеет такой же по величине, но положительный заряд. Обнаружено, что все внутриатомные частицы имеют заряд, в точности равный заряду электрона, или заряд, в точности равный заряду протона, или не имеют вообще никакого заряда. И отрицательный и положительный заряды, кажется, передаются в определенном размере и ни в каком другом. Почему это так, до сих пор не ясно.

В результате этих экспериментов, которые привлекли внимание публики, сокращение мышцы человека как реакцию на электрический шок (или на любое другое неожиданное ощущение или даже сильную эмоцию) и стали называть «гальванизацией».

Так как электрический поток может поддерживаться одной температурой, то мы способны вырабатывать постоянный ток посредством сжигания керосина (без какого-либо движения). Как мы увидим в главе 12, в XIX веке были очень популярны и другие способы получения постоянного тока при помощи сжигания топлива, но именно возможности термоэлектричества вызвали обновленный интерес в XX веке. Особенно интересна возможность использования Солнца в качестве источника производства температурной разницы, тогда солнечную энергию станет возможным использовать для генерации термоэлектричества, которое будет производиться в огромных масштабах. Это стало бы наиболее желанным дополнением к энергоресурсам человека.

Движение электронов — это не то же самое, что электрический ток. Электроны движутся с определенной не очень высокой скоростью, но сила, приводящая их в движение, движется гораздо быстрее. Если выстроить шашки в ряд и щелкнуть еще по одной шашке так, чтобы она ударилась об этот ряд с одного края, то она ударится о ряд шашек и остановится (может быть, даже слегка отскочит). Шашки, в которые она ударится, останутся приблизительно на своем месте, но крайняя шашка с другой стороны отскочит, продолжая движение шашки, по которой щелкнули. Сами шашки почти не двигались, но момент силы передался по лилии шашек со скоростью, которая зависит от эластичности материала, из которого эти шашки сделаны. Таким же образом, независимо от реальной скорости электронов, электрическая сила передается сквозь любое вещество со скоростью света.

Даже проводка, хоть ее сопротивляемость и настолько низка, насколько это вообще возможно, имеет сопротивление. Проводка последовательно соединена с объектом, к которому ведет, и в самой проводке существует некоторая разность потенциалов, хотя и небольшая, порядка одного-двух вольт.

Естественно, если разность потенциалов достаточно высока, ток будет иметь значительную силу при любом сопротивлении. Огромная разность потенциалов между облаками или между облаками и землей, существующая во время грозы, является достаточной, чтобы электрический заряд смог преодолеть большие расстояния, заполненные воздухом. И человек может воспроизводить это явление в меньших масштабах («рукотворные молнии»). Однако обычный электрический ток, с которым мы имеем дело, не представляет опасности, так как не может преодолеть даже маленькие расстояния, заполненные воздухом.

Это в том случае, если батарейка имеет цилиндрическую форму. Если батарейка квадратная, то полюса располагаются несколько по-другому.

Продолжаются попытки разработать батареи на основе веществ, являющихся более привычными для нас видами топлива. Такие батареи должны работать на смеси водорода, метана, спирта или даже угля с кислородом. В некоторых случаях для проведения нужных химических реакций привлекаются и бактерии. Топливные батареи были бы гораздо дешевле, чем привычные нам химические батареи. Если бы стало возможным получение электричества напрямую из сжигания топлива и более эффективным образом, чем это делается сейчас, что будет подробнее описано в двух следующих главах, — это произвело бы революцию в различных секторах нашей экономики. Топливные батареи сейчас находятся в стадии разработки, и уж точно их не было в конце XIX века, когда началась электрификация промышленных районов земного шара.