Lampa fizika qanunlarına zidd olaraq yanır

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

İşıq lampalarının işləmə prinsipləri bizə o qədər aydın və aydın görünür ki, demək olar ki, heç kim onların işinin mexanikası haqqında düşünmür. Buna baxmayaraq, bu fenomen hələ tam həll olunmamış böyük bir sirri gizlədir.

Əvvəlcə bu məqalənin necə meydana gəldiyinə dair ön söz.

Təxminən beş il əvvəl hansısa tələbə forumunda qeydiyyatdan keçdim və orada akademik elmimizin bir çox əsas müddəaları şərh edərkən hansı səhvlərə yol verdiyi, bu səhvlərin alternativ elm tərəfindən necə düzəldilməsi və akademik elmin alternativə qarşı necə mübarizə aparması, etiket yapışdırması haqqında məqalə dərc etdim. ona " yalançı elm "və onu bütün ölümcül günahlarda ittiham edir. Məqaləm 10 dəqiqəyə yaxın ictimai sahədə asılıb, sonra çəniyə atılıb. Məni dərhal qeyri-müəyyən qadağaya göndərdilər və onlarla birlikdə görünməyi qadağan etdilər. Bir neçə gün sonra bu məqalənin dərci ilə yenidən cəhd etmək üçün digər tələbə saytlarında qeydiyyatdan keçməyə qərar verdim. Amma məlum oldu ki, mən artıq bütün bu saytlarda qara siyahıya düşmüşəm və qeydiyyatımdan imtina edilib. Anladığım qədər, tələbə forumları arasında arzuolunmaz şəxslər haqqında məlumat mübadiləsi aparılır və bir saytda qara siyahıya düşmək bütün digərlərindən avtomatik uçuş deməkdir.

Sonra məktəblilər və universitet tələbələri üçün elmi-populyar məqalələr üzrə ixtisaslaşan “Kvant” jurnalına getməyə qərar verdim. Amma praktikada bu jurnal daha çox məktəb auditoriyasına yönəldiyi üçün məqaləni xeyli sadələşdirmək lazım idi. Mən oradan psevdoelmlə bağlı hər şeyi atdım və yalnız bir fiziki hadisənin təsvirini buraxdım və ona yeni bir şərh verdim. Yəni, məqalə texniki jurnalistikadan sırf texniki xarakterə çevrilib. Amma redaksiyadan xahişimə heç bir cavab gözləmədim. Və əvvəllər redaksiya məqaləmi rədd etsə də, jurnalların redaksiyalarından mənə həmişə cavab gəlirdi. Bundan belə nəticəyə gəldim ki, redaksiyada mən də qara siyahıdayam. Beləliklə, mənim məqaləm heç vaxt gün işığı görmədi.

Beş il keçdi. “Kvant”ın redaksiyasına yenidən müraciət etmək qərarına gəldim. Ancaq beş il keçməsinə baxmayaraq, müraciətimə cavab verilmədi. Bu o deməkdir ki, mən hələ də onların qara siyahısındayam. Buna görə də, daha yel dəyirmanları ilə vuruşmamaq və burada saytda bir məqalə dərc etmək qərarına gəldim. Əlbəttə, çox təəssüf ki, məktəblilərin böyük əksəriyyəti bunu görməyəcək. Amma burada heç nə edə bilmirəm. Beləliklə, məqalənin özü budur ….

Niyə işıq yanır?

Yəqin ki, planetimizdə elə bir yaşayış məntəqəsi yoxdur ki, orada elektrik lampaları olmasın. Böyük və kiçik, flüoresan və halogen, cib məşəlləri və güclü hərbi projektorlar üçün - onlar həyatımızda o qədər möhkəm yerləşiblər ki, nəfəs aldığımız hava kimi tanış olublar. İşıq lampalarının işləmə prinsipləri bizə o qədər aydın və aydın görünür ki, demək olar ki, heç kim onların işinin mexanikası haqqında düşünmür. Buna baxmayaraq, bu fenomen hələ tam həll olunmamış böyük bir sirri gizlədir. Gəlin bunu özümüz həll etməyə çalışaq.

Bizə iki borulu bir hovuz edək ki, onlardan biri ilə su hovuza axır, digərindən isə ondan tökülür. Tutaq ki, hər saniyə hovuza 10 kiloqram su daxil olur və hovuzun özündə bu on kiloqramdan 2-si sehrli şəkildə elektromaqnit şüalanmasına çevrilərək çölə atılır. Sual: başqa bir boru vasitəsilə hovuzdan nə qədər su çıxacaq? Yəqin ki, hətta birinci sinif şagirdi belə cavab verəcək ki, saniyədə 8 kiloqram su aparacaq.

Məsələni bir az dəyişdirək. Boru yerinə elektrik naqilləri, hovuz əvəzinə elektrik lampası olsun. Vəziyyəti bir daha nəzərdən keçirin. Bir ampulə daxil olan bir naqil, məsələn, saniyədə 1 milyon elektron ehtiva edir. Əgər bu milyonun bir hissəsinin işıq şüalanmasına çevrildiyini və lampadan ətrafdakı kosmosa yayıldığını fərz etsək, o zaman daha az elektron lampanı digər naqildən tərk edəcək. Ölçülər nə göstərəcək? Onlar dövrədəki elektrik cərəyanının dəyişmədiyini göstərəcəklər. Cari elektronların axınıdır. Və əgər elektrik cərəyanı hər iki naqildə eyni olarsa, bu o deməkdir ki, lampadan çıxan elektronların sayı lampaya daxil olan elektronların sayına bərabərdir. İşıq şüalanması isə mükəmməl bir boşluqdan yarana bilməyən, ancaq başqa növdən yarana bilən bir maddə növüdür. Və əgər bu halda elektronlardan işıq şüalanması görünə bilmirsə, o zaman işıq şüalanması şəklində maddə haradan gəlir?

Elektrik lampasının parıltısının bu fenomeni elementar hissəciklər fizikasının çox vacib bir qanunu ilə - sözdə lepton yükünün qorunması qanunu ilə ziddiyyət təşkil edir. Bu qanuna görə, elektron qamma kvantının emissiyası ilə yalnız antihissəcik olan pozitronla annihilasiya reaksiyası zamanı yox ola bilər. Ancaq bir lampada antimaddə daşıyıcısı kimi pozitronlar ola bilməz. Və sonra sözün əsl mənasında fəlakətli vəziyyətlə qarşılaşırıq: bir naqildən lampaya daxil olan bütün elektronlar heç bir məhv reaksiyası olmadan lampanı başqa tel vasitəsilə tərk edir, lakin eyni zamanda lampanın özündə işıq şüası şəklində yeni maddə meydana çıxır.

Və burada məftillər və lampalarla əlaqəli başqa bir maraqlı effekt var. Uzun illər əvvəl məşhur fizik Nikola Tesla enerjinin bir naqil vasitəsilə ötürülməsi ilə bağlı sirli eksperiment həyata keçirdi ki, bu da bizim dövrümüzdə rus fiziki Avramenko tərəfindən təkrarlanır. Təcrübənin mahiyyəti belə idi. Ən adi transformatoru götürürük və onu ilkin sarğı ilə elektrik generatoruna və ya şəbəkəyə bağlayırıq. İkincil sarma telinin bir ucu sadəcə havada sallanır, digər ucunu növbəti otağa çəkirik və orada ortada bir elektrik lampası olan dörd dioddan ibarət bir körpüyə bağlayırıq. Transformatora gərginlik tətbiq edirik və işıq yandı. Ancaq bütün bunlardan sonra ona yalnız bir tel uzanır və elektrik dövrəsinin işləməsi üçün iki tel lazımdır. Eyni zamanda, bu hadisəni araşdıran alimlərin fikrincə, lampaya gedən naqil heç qızmır. O qədər isti olmur ki, mis və ya alüminium yerinə çox yüksək müqavimətə malik hər hansı bir metal istifadə oluna bilər və hələ də soyuq qalacaq. Üstəlik, telin qalınlığını insan saçının qalınlığına qədər azaltmaq mümkündür və hələ də quraşdırma problemsiz və teldə istilik yaratmadan işləyəcəkdir. Bu vaxta qədər heç kim enerjinin bir naqil vasitəsilə ötürülməsi hadisəsini heç bir itkisiz izah edə bilməyib. İndi isə bu fenomen haqqında öz izahımı verməyə çalışacağam.

Fizikada belə bir anlayış var - fiziki vakuum. Bunu texniki boşluqla qarışdırmaq olmaz. Texniki vakuum boşluqla sinonimdir. Gəmidən bütün hava molekullarını çıxardığımız zaman texniki vakuum yaradırıq. Fiziki vakuum tamamilə fərqlidir, hər şeyi əhatə edən maddənin və ya mühitin bir növ analoqudur. Bu sahədə çalışan bütün alimlər fiziki vakuumun varlığına şübhə etmirlər, çünki onun reallığı çoxlu məlum faktlar və hadisələrlə təsdiqlənir. Onda enerjinin olması barədə mübahisə edirlər. Biri son dərəcə az miqdarda enerjidən danışır, digərləri isə son dərəcə böyük miqdarda enerji haqqında düşünməyə meyllidirlər. Fiziki vakuumun dəqiq tərifini vermək mümkün deyil. Ancaq onun xüsusiyyətləri ilə təxmini tərif verə bilərsiniz. Məsələn, bu: fiziki boşluq Kainatın məkanını təşkil edən, maddə və vaxtı əmələ gətirən, bir çox proseslərdə iştirak edən, nəhəng enerjiyə malik olan, lakin lazımi enerjinin olmaması səbəbindən bizə görünməyən xüsusi hərtərəfli mühitdir. hiss orqanlarıdır və buna görə də bizə boşluq kimi görünür. Xüsusilə vurğulanmalıdır: fiziki vakuum boşluq deyil, sadəcə boşluq kimi görünür. Və bu mövqeyi tutsanız, bir çox tapmaca asanlıqla həll edilə bilər. Məsələn, ətalət tapmacası.

Ətalət nədir, hələ də aydın deyil. Üstəlik, ətalət hadisəsi hətta mexanikanın üçüncü qanununa da ziddir: hərəkət reaksiyaya bərabərdir. Bu səbəbdən ətalət qüvvələri bəzən hətta illüziya və uydurma elan olunmağa çalışırlar. Bəs kəskin əyləclənmiş avtobusda ətalət qüvvələrinin təsiri altına düşsək və alnımıza zərbə vursaq, bu zərbə nə qədər illüziya və uydurma olacaq? Reallıqda ətalət bizim hərəkətimizə fiziki vakuumun reaksiyası kimi yaranır.

Maşında oturub qaza basdıqda qeyri-bərabər (sürətlənmiş) hərəkət etməyə başlayırıq və bədənimizin cazibə sahəsinin bu hərəkəti ilə bizi əhatə edən fiziki vakuumun strukturunu deformasiya edirik, ona bir qədər enerji veririk. Vakuum isə buna reaksiya verir ki, bizi dincəlmək və bununla da ondan yaranan deformasiyanı aradan qaldırmaq üçün bizi geri çəkən ətalət qüvvələri yaradır. Ətalət qüvvələrinin öhdəsindən gəlmək üçün çoxlu enerji tələb olunur ki, bu da sürətlənmə üçün yüksək yanacaq sərfiyyatına çevrilir. Sonrakı vahid hərəkət heç bir şəkildə fiziki vakuuma təsir göstərmir və buna görə də inertial qüvvələr yaratmır, buna görə də vahid hərəkət üçün yanacaq sərfiyyatı daha azdır. Yavaşlamağa başlayanda biz yenidən qeyri-bərabər (daha yavaş) hərəkət edirik və qeyri-bərabər hərəkəti ilə fiziki vakuumu yenidən deformasiya edirik və o, bizi vahid düzxətli hərəkət vəziyyətində buraxmaq üçün bizi irəli çəkən ətalət qüvvələri yaradaraq yenidən buna reaksiya verir. vakuum deformasiyası olmadıqda. Amma indi biz artıq enerjini vakuuma ötürmürük, əksinə onu bizə verir və bu enerji avtomobilin əyləc pedlərində istilik şəklində buraxılır.

Avtomobilin bu cür sürətləndirilmiş-vahid-ləngimiş hərəkəti aşağı tezlikli və nəhəng amplituda salınan hərəkətin tək dövrəsindən başqa bir şey deyil. Sürətlənmə mərhələsində vakuuma enerji daxil olur, yavaşlama mərhələsində vakuum enerjidən imtina edir. Ən maraqlısı isə odur ki, vakuum bizdən əvvəl qəbul etdiyindən daha çox enerji yaya bilər, çünki onun özü də böyük enerji ehtiyatına malikdir. Bu zaman enerjinin saxlanması qanununun pozulması baş vermir: vakuum bizə nə qədər enerji verəcəksə, ondan tam olaraq eyni miqdarda enerji alacağıq. Ancaq fiziki vakuum bizə boşluq kimi göründüyünə görə, enerjinin heç bir yerdən yarandığı kimi görünəcəkdir. Enerjinin hərfi mənada boşluqdan göründüyü zaman enerjinin qorunması qanununun açıq şəkildə pozulmasının belə faktları fizikada çoxdan məlumdur (məsələn, hər hansı bir rezonansda o qədər böyük bir enerji buraxılır ki, rezonans doğuran bir obyekt hətta çökə bilər).

Dairəvi hərəkət də sabit sürətlə belə qeyri-bərabər hərəkət növüdür, çünki bu halda sürət vektorunun fəzada mövqeyi dəyişir. Nəticə etibarilə, belə bir hərəkət ətrafdakı fiziki vakuumu deformasiya edir, bu da mərkəzdənqaçma qüvvələri şəklində müqavimət qüvvələri yaradaraq buna reaksiya verir: onlar həmişə hərəkət trayektoriyasını düzəldəcək və vakuum olmadıqda onu düz xətti hala gətirəcək şəkildə yönəldilir. deformasiya. Mərkəzdənqaçma qüvvələrini dəf etmək (və ya fırlanma nəticəsində yaranan vakuumu saxlamaq üçün) vakuumun özünə daxil olan enerji sərf etməlisiniz.

İndi ampulün parıltısı fenomeninə qayıda bilərik. Onun işləməsi üçün dövrədə bir elektrik generatoru olmalıdır (batareya olsa belə, hələ də bir dəfə generatordan doldurulmuşdur). Elektrik generatorunun rotorunun fırlanması qonşu fiziki vakuumun strukturunu deformasiya edir, rotorda mərkəzdənqaçma qüvvələri yaranır və bu qüvvələrin öhdəsindən gəlmək üçün enerji ilkin turbini və ya digər fırlanma mənbəyini fiziki vakuuma buraxır. Elektrik dövrəsində elektronların hərəkətinə gəldikdə, bu hərəkət fırlanan rotorda vakuumun yaratdığı mərkəzdənqaçma qüvvələrinin təsiri altında baş verir. Elektronlar lampanın filamentinə daxil olduqda, kristal qəfəsin ionlarını intensiv şəkildə bombalayır və onlar kəskin titrəməyə başlayırlar. Belə titrəmələrin gedişində fiziki vakuumun strukturu yenidən deformasiyaya uğrayır və vakuum işıq kvantları buraxaraq buna reaksiya verir. Vakuumun özü bir növ materiya olduğundan, maddənin heç bir yerdən görünməsi ilə bağlı əvvəllər qeyd olunan ziddiyyət aradan qaldırılır: maddənin bir forması (işıq şüalanması) digər növdən (fiziki vakuum) yaranır. Belə bir prosesdə elektronların özləri yox olmur və başqa bir şeyə çevrilmir. Beləliklə, bir naqildən nə qədər elektron lampa daxil olursa, digərindən də eyni miqdarda çıxacaq. Təbii ki, kvantların enerjisi də filamana daxil olan elektronlardan deyil, fiziki vakuumdan alınır. Dövrənin özündə elektrik cərəyanının enerjisi dəyişmir və sabit qalır.

Beləliklə, lampanın lüminesansı üçün elektronların özləri deyil, metalın kristal şəbəkəsinin ionlarının kəskin vibrasiyaları lazımdır. Elektronlar sadəcə ionları titrədən bir vasitədir. Ancaq alət dəyişdirilə bilər. Bir naqillə aparılan təcrübədə isə məhz belə olur. Nikola Teslanın enerjinin bir naqil vasitəsilə ötürülməsinə dair məşhur təcrübəsində belə bir alət telin daxili dəyişən elektrik sahəsi idi ki, bu da öz gücünü daim dəyişdirir və bununla da ionların titrəməsinə səbəb olur. Buna görə də, bu vəziyyətdə "enerjinin bir tel vasitəsilə ötürülməsi" ifadəsi uğurlu deyil, hətta səhvdir. Tel vasitəsilə enerji ötürülmədi, enerji ətrafdakı fiziki vakuumdan lampanın özündə sərbəst buraxıldı. Bu səbəbdən telin özü qızmadı: ona enerji verilmədiyi təqdirdə obyekti qızdırmaq mümkün deyil.

Nəticədə, elektrik xətlərinin çəkilişi xərclərinin kəskin azalması ilə bağlı olduqca cazibədar bir perspektiv yaranır. Birincisi, iki əvəzinə bir tel ilə əldə edə bilərsiniz, bu da kapital xərclərini dərhal azaldır. İkincisi, nisbətən bahalı mis əvəzinə, hər hansı ən ucuz metaldan, hətta paslı dəmirdən istifadə edə bilərsiniz. Üçüncüsü, telin özünü insan saçının qalınlığına qədər azalda və telin gücünü dəyişməz olaraq tərk edə və ya davamlı və ucuz plastik bir qabığa bağlayaraq artıra bilərsiniz (yeri gəlmişkən, bu da teli qoruyacaqdır. atmosfer yağıntılarından). Dördüncüsü, telin ümumi çəkisinin azalması səbəbindən dayaqlar arasındakı məsafəni artırmaq və bununla da bütün xətt üçün dayaqların sayını azaltmaq mümkündür. Bunu etmək realdırmı? Təbii ki, realdır. Ölkəmizin rəhbərliyinin siyasi iradəsi olardı və alimlər sizi yarı yolda qoymazlar.