Путешествие в космос - Загадки микрокосмоса - Главное, чтобы сходился баланс (Часть 1)

Главное, чтобы сходился баланс (Часть 1)

Когда я был ребенком, мой отец держал кондитерскую лавку, которая закрывалась не раньше часа ночи. Мы, естественно, старались, чтобы к тому времени глава семейства уже находился дома, потому что в шесть утра лавку нужно было открывать. Поэтому мне всегда действовало на нервы, если он задерживался, доделывая последние дела: мыл стаканы, до блеска тер прилавок, выкладывал сигареты на стойку па завтрашнее утро и занимался прочими мелочами.

Больше всего раздражало меня то, как он любовно склоняется над бухгалтерскими книгами, сводя доходы с расходами и сверяя итог с суммой из кассового аппарата.

Боже упаси, если ему случалось обнаружить расхождение. Его лицо искажалось мукой, и он вновь принимался пересчитывать и перекладывать собранные за день банкноты.

Можете представить себе мою досаду, когда, будучи уже взрослым, я заехал к нему в гости и увидел, что он все так же тянет эту старую канитель. Я нетерпеливо прождал его какое-то время и, наконец, спросил:

— В чем там дело?

— Не хватает доллара, — буркнул он.

К тому времени я уже сам начал зарабатывать на жизнь, поэтому сунул руку в карман и сказал:

— Папа, вот тебе пять долларов. Бери и закрывай магазин.

Но он гордо отстранил мою руку и проговорил сдержанным, замогильным тоном:

— Баланс должен сойтись!

И он не двинулся с места, пока баланс не сошелся.

Позже, когда я стал лучше разбираться в физике, я понял, что мой отец не так прост. Я увидел, через какой яростный круговорот вынуждены проходить ученые-физики: как им приходится разрабатывать, отвергать и снова разрабатывать теории, на пустом месте создавать новые концепции; какие кризисы им противостоят — и все потому, что они, как и мой отец, от всего сердца верят, что баланс должен сойтись.

Взять, к примеру, электрический заряд. Если у нас есть замкнутая система (полностью изолированная и не взаимодействующая с окружающей Вселенной) с зарядом определенной величины, то, через какие бы пертурбации ни проходила эта система, в ней должен оставаться заряд той же величины. Нельзя создать электрический заряд из ничего или превратить электрический заряд в ничто. Это называется законом сохранения электрического заряда.

Конечно, электрический заряд бывает двух типов, противоположных друг другу; они различаются как «положительный» и «отрицательный» (как приход и расход, дебет и кредит в бухгалтерии).

Если одна часть замкнутой системы заряжена положительно, а другая часть заряжена отрицательно, то, если электрические заряды одной величины, они могут погасить друг друга, тогда обе части системы будут незаряжены. Это не считается нарушением закона сохранения электрического заряда. Закон применяется только к результирующему заряду. Если часть замкнутой системы содержит электрический заряд +5, а другая содержит заряд -3, то результирующий заряд системы в целом равняется +2; и он не может увеличиться или уменьшиться, что бы ни случилось внутри этой системы. Можно преобразовать систему таким образом, чтобы одна ее часть имела заряд +17, другая +6, третья -5, а четвертая -16, но (+17) + (+6) + (-5) + (-16) = +2. Иными словами, результирующий эаряд остается неизменным.

На протяжении XIX столетия ученые рассматривали электрические заряды только большой величины. Однако открытие 1890-х годов показало, что атом состоит из мельчайших заряженных частиц. Их два типа: это протоны, заряженные положительно, и электроны, заряженные отрицательно. Величина электрического заряда была одинаковой у всех протонов и всех электронов; отличались опи только противоположными знаками.

Итак, примем для удобства, что заряд протона равен +1, а заряд электрона равен -1.

Как только было сделано упомянутое открытие, появилась возможность рассматривать электрический заряд больших систем с точки зрения субатомных частиц. Если одна часть системы имеет заряд +S, то она содержит протонов па пять больше, чем электронов; если другая часть имеет заряд -3, то в ней электронов на три больше, чем протоков. В целом система содержит протонов на два больше, чем электронов, и результирующий заряд равен +2.

Чтобы увеличить этот результирующий заряд, нужно было бы уничтожить несколько электронов или создать несколько протонов; чтобы уменьшить — создать несколько электронов или уничтожить несколько протонов. На протяжении 20-х годов XX века ученые считали весьма вероятным, что создание или уничтожение протонов и электронов невозможно ни при каких обстоятельствах; казалось, в этом состоит объяснение закона сохранения электрического заряда.

В самом деле, можно даже пренебречь понятием результирующего заряда, поскольку (как представлялось в 20-х годах) положительный заряд и отрицательный эаряд не могут в действительности нейтрализовать друг друга в субатомном масштабе. Положительный заряд +5 и отрицательный заряд -5 нейтрализуют друг друга в большом масштабе, если протоны и электроны равномерно перемешаны друг с другом. Однако сами протоны и электроны сохраняют свое независимое существование. Все положительные заряды и отрицательные заряды никуда не деваются, они просто уравновешивают друг друга.

<<<Назад Страница 2 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz