Физика для любознательных. Том 3. Электричество и - Страница 200

200

176

Здесь нет вещества, но, вообще говоря, эта область пространства заполнена энергией — потенциальной энергией электрического поля ядра.

177

В современных кольцевых ускорителях электроны, мчащиеся по огромным круговым орбитам, не только «должны», но и действительно излучают, что приводит к огромным издержкам затраченной энергии.

178

Можно считать, что сам нейтрон состоит из протона, электрона и нейтрино — на такие продукты распадается свободный нейтрон. Но если мы исследуем структуру нейтрона внутри ядра, у него обнаруживаются иные свойства. Он ведет себя подобно одной частице или, может быть, подобно протону, тесно связанному с мезоном, — можно снова представить, что такая система испускает электрон и нейтрино. С этой последней точки зрения можно сказать, что все ядра и фактически все вещество «сделаны» из протонов, электронов и нейтрино с электронами в ядре, связанными в частице, называемой нейтроном; мезоны действуют как ядерный «известковый раствор». Однако при проникновении внутрь ядра представление о «реально» существующих здесь электронах уводит нас слишком далеко от наблюдаемых электронов, обладающих размерами того же порядка, что и ядро.

179

Здесь автор допускает неточность: высказанные в п. IV утверждения о событиях Р и Q справедливы лишь в том случае, если они не связаны причинно-следственной связью. Это ясно хотя бы из того, что один из наблюдателей видит события происшедшими одновременно в разных точках пространства. — Прим. перев.

180

Здесь имеется в виду движение с постоянной по величине и направлению скоростью. Обобщением этих положений на случаи движения наблюдателей с переменной скоростью занимается общая теория относительности, существенно связанная с теорией гравитации. — Прим. перев.

181

Филипп Моррисон указывал, что вещи, с которыми люди работают и которые они делают, приходятся на узкую область масштабов. Самый большой небоскреб лишь в 300 раз выше человека. Если мы попытаемся построить небоскреб высотой в 3000 человек, наши материалы не выдержат, если только не сделать его в форме горы. Шарик из шариковой ручки составляет около 1/3000 ширины человека. Мы (достаточно) опрометчивы для того, чтобы предполагать, что наши непосредственные экспериментальные правила распространяются на звезды, удаленные на расстояние в 3 000 000 000 000 000 000 человек, или на электроны — в область размером 1/300 000 000 000 000 ширины человека.

182

Психологи предлагают наблюдателю смотреть через глазок в деформированную комнату, построенную криво, со скошенными стенами и потолком, но раскрашенную так, чтобы создать перспективу и скрыть искажения. Нормальный наблюдатель считает в рамках известной ему модели, что он видит обычную неискаженную комнату. Затем, когда обычные люди входят в комнату в разных ее углах, он придерживается своей модели и утверждает, что эти люди — гиганты и карлики (фиг. 172).

Фиг.172.

183

От латинского слова «quantum», обозначающего «сколько» или «как много». Это слово вообще обозначает часть, долю или разделенную порцию. В физике оно обозначает строго определенную порцию: «ровно столько, сколько получается по формуле».

184

Эта идея произвела настоящую революцию сначала в атомной физике, затем во всех основных областях физики и химии и, наконец, в философии науки. Однако это слишком длинная история, чтобы ее можно было рассказать здесь как следует. Потребовалось бы длительное обсуждение экспериментальных доказательств с использованием серьезного математического анализа. Потребовалось бы детальное рассмотрение волн; это включало бы математическое рассмотрение вероятностных распределений; и тогда аргументы привели бы вас к принятию нового взгляда на природу в атомных масштабах: с одной стороны, строгие «полицейские» правила квантовых ограничений, а с другой стороны, «система свободного предпринимательства», вероятностное поведение в атомном мире, рядом с которым ньютоновский детерминизм выглядит подобным рабству. Здесь мы лишь упомянем некоторые результаты. Мы даже не можем определенно адресовать вас к другим книгам. В элементарных книгах сообщается некоторая информация и констатируются правила. Фундаментальные книги настолько уснащены математикой, что к ним, по-видимому, требуются еще новые разъяснения.

185

Для этого нужно использовать законы Ньютона, из которых следует равномерное распределение энергии по всем степеням свободы, а также геометрию волн. Тогда расчеты + алгебра + геометрия после утомительной работы непреложно приведут к результату, противоречащему опыту. Схема рассуждений такова: представим себе волну, образующую систему стоячих волн, когда она зигзагами двигается внутри печки. Лишь некоторые длины волн могут подойти для того, чтобы образовать стационарную систему в ящике-печке, причем лучше, нежели длинные, для этого подойдут более короткие волны, еще лучше — волны очень короткой длины и т. д. При равномерном распределении энергии по степеням свободы каждая стоячая волна получает равную долю энергии излучения, и поэтому…

186

См. гл. 27 и 30. Удельная теплоемкость — это относительная величина. Она показывает, сколько требуется тепла, чтобы нагреть образец вещества, в сравнении с количеством тепла, необходимым для такого же нагревания такой же массы воды. Численно — это количество тепла в килокалориях, необходимое для увеличения температуры 1 кг вещества на 1 °C. Квантовое ограничение должно сказываться при очень низких температурах: среднее количество тепла, приходящееся на каждую степень свободы одного атома, очень мало. Энергия атома, обладающего квантом некоторого повторяющегося движения, будет при этом много больше средней, поэтому очень малое количество атомов будет иметь такие кванты. Этот тип движения практически должен отсутствовать, что приводит к неожиданно малой удельной теплоемкости.

200