Фейнман - 01. Современная наука о природе. Законы механики (1055659), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Зато уж если онн сблизятся, то свободно могут «разглядывать изнутри»другдруга,перестраивать расположенгие своих зарядов и сильно взаимодействовать. В конечном итоге именно электрическая сила объясняет взаимодействие агапов. Спла эта столь велика, что все плюсы и минусы обычно вступают в предельно тесную связь друг с другом: они стянуты насколько возможно. Все тела, даже наши собственные, состоит пз мельчайпшх плгос- и минус-долек, очень сильно взаимодействующих друг с другом.
Количество плюсов и минусов хорошо сбалансировано. Только на мгновение случайно можно соскрести несколько плюсов или минусов (обычно минусы соскребать легче); тогда электрическая сила окажется неуравновешенной и можно почувствовать действие электрического притяжения.
Чтобы дать представление о том, насколько электричество сильнее тяготения, располоягпм две песчинки размером в 41 миллиметр в 30 модна от другой. Пусть все заряды только притягиваются и их взаимодействие друг на друга внутри песчинок не погашается взаимно. С какой силой зти две песчинки притягнвалвсь бы1 С силой в три миллиона тонн! Понимаете теперь, почему малешиего избытка или нехватки положительных или отрицательных зарядов достаточно, чтобы проиавести заметное электрическое действие? По той же причине заряженные тела не отличаются ни по массе, ни по размеру от незаряженных: нужно слишком мало частиц, чтобы зарядить тело, чтобы почувствовалось, что оно ааряжено.
Зная все зто, легко было представить себе и устройство атома. Считалось, что в центре его положительно заряженное электричеством очень массивное «ядро», оно окружено некоторым числом «электронов», очень легких н заряженных отрицательно.
Забегая вперед, заметим, что впоследствии в самом ядре были обнаружены два рода частиц — протоны и нейтроны, весьма тяжелые и обладающие близкими массами. Протоны заряжены положительно, а нейтроны не заряжены вовсе. Когда в ядре атома имеется шесть протонов н ядро окружено шестью электронами !отрицательные частицы обычного мира материальных тел — все электроны, они намного легче протонов и нейтронов), то этот атом в химической таблице стоит под номером 6 н называется углеродом. Атом, имеющий номер 8, называется кислородом, и т. д. Химические свойства аависят от внешней оболочки — электронов, а точнее, только от того, сколько их там; все хил«ические особенности вещества зависят от одного-единственного числа — количества электронов.
(Список названий элементов, составленный химиками, на самом деле может быть заменен нумерацией 1, 2, 3 и т. д. Вместо того чтобы говорить «углерод», можно было бы сказать «элемент шесть>, подразумевая шесть электронов. Но, конечно, когда открывали злементы, не подозревали, что их можно так пронумеровать; к тому же именовать их по номерам не очень удобно. Лучше, чтобы у каждого из них было собственное имя и символ.) И еще многое другое стало известно об электрической силе. Естественно было бы толковать электрическое взаимодействие как простое притяжение двух предметов, положительно и отрицательно заряженных.
Однако выяснилось, что такой подход плохо помогает уяснению природы электрической силы. Толкование, более отвечающее положению вещей, таково: когда где-то имеется положительный заряд, то он искривляет в каком-то смысле пространство, создает в нем некоторое условие для того, чтобы минус-ааряд, помещенный в это пространство, ощутил действие силы. Эта возможность порождать силы называется электрическим полем. Когда электрон помещен в электрическое поле, мы говорим, что он «притягивается». При атом действуют два правила: а) ааряды соадают поле и б) на заряды в поле действуют силы, заставляя их двигаться.
Причина этого станет ясна, когда мы рааберем следующее явление. Если мы зарядим тело, скажем расческу, электричеством, а затем положим рядоы заряженный клочок бумаги и начнем водить расческой взад и вперед, то бумага будет все время поворачиваться к расческе. Ускорив движение расчески, можно обнаружить, что бумага несколько отстает от ее движения, возникает запаздывание действия. (Сперва, когда мы водим расческой медленно, дело усложняется магнетизмом. Магнитные влияния появляются, когда заряды движутся друг относительно друга, так что магнитные и электрические силы в действительности могут оказаться проявлениями одного и того же поля, двумя сторонами одного и того же явления.
Иаменяющееся электрическое поле не может существовать без магнитного действия.) Если бумагу отодвинуть, запаздывание возрастет. И тогда наблюдается интересная вещь. Хотя сила, действующая между двумя заряженными телами, изменяется обратно квадрату расстояния, при колебаниях заряда его влияние простирается намного дальше, чем можно было ожидать. Это значит, что оно уменьшается медленнее, чем по закону обратных квадратов.
Что-то похожее на это происходит, если в бассейн с водой брошен поплавок; можно подействовать на него «непосредственног, бросив в воду поблизости другой поплавок; прп этом если вы смотрели только па поплавки (не на воду), то вы увидите лишь, что один из них сместился в ответ на движения другого, т.
о. что между ними существует какое-то взаимодействие. Л ведь дело только в том, что вы взволновали воду: зто вода шевельнула второй поплавок. Из этого могкно даже вывести «законы если шевельнуть чуть-чуть поплавок, все соседние поплавки зашевелятся. Будь поплавок подальше, он бы едва покачнулся, ведь мы возмутили поверхность воды один раз и в одном месте. Но когда мы начнем непрерывно покачивать поплавок, возникнет новое явление: побегут волны и влияние колебаний поплавка распространится намного дальше. Это будет колебательное влияние, и уж его не объяснить прямым взаимодействием поплавков.
Мысль о непосредственном взаимодействии придется заменить предположением о существовании воды или, для эчектрических зарядов, того, что называется электромагнио«ным полем. Электромагнитное поле может передавать волны; одни волны — это световые, другие — радиоволны, общее же их название электромагнитные волны.
Частота колебаний этих волн разная. Только эти.н они и отличаются одна от другой. Все чаще и чаще колебля заряд вверх-вниз и наблюдая затем, что получится, мы увидим разные эффекты; все они могут быть сведены в единую систему, если дать каждому свой номер— 7'абзаца 7.1 ° ;тлкктромлгпитнын спкктР Общее иоаезоиие Частоты, ги Нюв>иие Злектрические возмущения Поле Радиоволны Ультракороткие волны и телевидение ) Волны Радиолокация ! Свет Рентгеновские лучи Гамма-иалученне (ядерное) > («искусственное>) » (в космических лучах) пи 5 10' — 5 10' 10' 1Оы 5 10'4 — 5 !О' 10м 10м 10м 10" Частицы число колебаний в секунду.
Обычные помехи от тока, текущего по проводам в жилых домах, имеют частоту порядка сотни колебаний в секунду. Повысив частоту до 500 — 1000 нплогерц (1 кгц=1000 колебаний в секунду), мы из квартиры выйдем ена воздух», потому что это — область радиочастот. (Воздух здесь, конечно, не при чем! 1»адиоволны распространяются и в безвоздушном пространстве.) Увеличив еще частоты, мы доберемся до ультракоротких волн и телевидения. Затем пойдут совсем короткие волны, их назначение — радиолокация.
Еще дальше, и пам уже не нужно приборов, чтобы регистрировать этн волны, их можно видеть невооруженным глазом. В полосе частот от 5 1О" до 5 10" гц колебания заряженной расчески (если наловчиться колебать ее так быстро) предстали бы перед нами в зависимости от частоты как красный, голубой или фиолетовый свет. Частоты с одной стороны полосы называются инфракрасными, а с другой — ультрафиолетовыми. Тот факт, что мы способны видеть на определенных частотах, с физической точки зрения не делает эту часть электромагнитного спектра более впечатляющей, но с человеческой точки зрения это, конечно, самая интересная часть спектра. Продвигаясь по частоте еще дальше, мы получим рентгеновсьие лучи; это всего лшиь высокочастотный свет. Л еще дальше пойдет гамма-излучение (табл. 2.!).
Гамма-излучение и рентгеновские лучи — почти одно н то же. Обычно те электромагнитные полны, которые исходят от ядер, называют гамма-излученнем, а те, которые исходит от атомов,— рентгеновскими лучами, но если их частота совпадет, то физически этн волны уже не отличишь, каков бы ни был их источник. Волны еще более высоких частот, скажем 10" гц.
можно, оказывается, получать искусственно, на ускорителях; на смпхротронс в КАЛТКХе это делается. И наконец, неслыханно высокие частоты (в тысячу раз больше) обнаруживаются далее в волнах, присутствующих в космических лучах. Эти волны мы уже не умеем контролировать. й 8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
