Жмурки с электричеством

https://ic.pics.livejournal.com/ss69100/44650003/1659561/1659561_300.jpg

«В некотором царстве, в некотором государстве, долбил себе по клавишам один скромный программист. Звали его Вася Пупкин – или, там, Билли Сукинсон. Долго ли, коротко ли он долбил, но вот однажды компилятор выдал добро на программку, которая рисовала на экране монитора синие и красные шарики. Тучи синих и красных шариков. Да не простых, а с заданными свойствами.

Свойства шарики имели:
Танцевать они умели!
Только танцы шли не сами,
А – по заданной программе.

И программа та была
Остроумна, весела!

Чтобы начались эти весёлые танцы, требовалось, например, сгруппировать шарики на экране так, чтобы в одном месте доминировали синие, а в другом – красные. После чего «отпустить» их, предоставив «самим себе».

И – мама дорогая! – шарики начинали двигаться так, чтобы выровнять количества синего и красного цветов на всех местах экрана. У тех, кто наблюдал это дивное зрелище, создавалось впечатление, что шарики разного цвета притягиваются друг к другу, а шарики одинакового цвета – отталкиваются друг от друга. Но это ещё не всё!

Можно было принудительно организовать коллективное движение шариков одного цвета – например, вдоль некоторой замкнутой кривой.

И – мама дорогая! – соседние шарики, предоставленные «самим себе», старались, по возможности, компенсировать этот принудительный поток цвета. Если принудительно двигались синие шарики, то свободные красные шарики искривляли своё движение так, чтобы двигаться в попутном направлении с синим потоком, а свободные синие шарики – наоборот, во встречном.

Создавалось впечатление, что, помимо действия покоящихся шариков друг на друга, движущиеся шарики тоже действуют друг на друга. Всё логично: если статическое действие стремится устранить статическое разделение синего и красного цветов, то динамическое действие стремится компенсировать потоки синего или красного цвета.

И вот, на одном Терминале сидел Дремучий пользователь. Увидел он эти танцующие шарики – и чуть не тронулся. Играл, играл, и всё не мог наиграться. Видя только монитор и не подозревая о том, что танцы шариков обеспечиваются программой, Дремучий пользователь глубоко убедился в том, что свойства действовать друг на друга присущи самим шарикам.

Имея незаурядный пытливый ум, Дремучий пользователь стал придумывать – что же это за свойства у шариков, которые порождают силы, заставляющие шарики танцевать. Из кожи вон лез этот пользователь. Напрягал свой незаурядный пытливый ум – до пара из ушей.

Да толку-то? Жаль беднягу, зря старался. Не в свойствах шариков было дело. Из свойств у шариков был лишь цвет – синий или красный. Но это свойство не порождало никаких сил. Наличие цвета у шарика было лишь знаком для программы, которая синими шариками рулила так, а красными – этак…»

Если в этой байке под «синим и красным цветом» разуметь «отрицательный и положительный электрический заряд», а под Дремучим пользователем – ортодоксальную физическую науку, то сегодняшний уровень понимания этой наукой природы электрического заряда окажется обрисован точь-в-точь.

Неспроста авторы учебников по электричеству ловко уходят от вопроса о том, что такое электрический заряд. «Вообще говоря, это – количество электричества» – поясняют нам.

Класс! А электричество – это что? Вообще говоря, электричество – это и есть электрические заряды, да? Впрочем, авторы учебников дают одну наводку: заряд – это свойство, порождающее взаимодействие зарядов на расстоянии.

А если их спросить: «А «порождающее» – как?» – то они с облегчением разъясняют: «А так, как описывают наши замечательные математические формулы! Идите, дети, учите матчасть!»

Хотя, с некоторых пор детям стали давать подсказочку: заряды, мол, не просто действуют друг на друга на расстоянии. Заряд – он, якобы, создаёт электромагнитное поле, а уже оно-то действует на заряды.

Как, физически, «создаёт», как «действует» – это, опять же, большой-большой секрет. «Привыкайте довольствоваться малым, – поучают детей, – и полностью удовлетворяться одной лишь красотой математического аппарата!»

Этот высоконаучный подход, с железобетонно расставленными приоритетами, процветал не всегда. Фарадею и Максвеллу, например, пришлось работать в атмосфере дикого разгула плюрализма.

Любое новое научное слово вполне типично отзывалось: быстренько находились деятели, которые начинали гнуть прямо противоположную линию.

Стоило кому-то заикнуться о том, что носителями электричества являются частицы вещества, как тут же лезли умники с претензиями на то, что электричество – это независимый от вещества флюид (невесомая жидкость). Этот флюид, якобы, способен втекать в кусок вещества и, с неменьшим успехом, вытекать из него.

Электричество одного знака, мол – от избытка этого флюида, а электричество другого знака – от недостатка. Ещё более продвинутые специалисты толковали не об одном флюиде, а сразу о двух – по числу типов электричества.

И стоило кому-то вдохновиться идеей электрических флюидов и начать строить их физическую модель, как тут же подавали голос сторонники чисто описательного подхода, избегавшие физических гипотез – имеем, мол, математический инструмент для расчётов, и хорошо, а сверх этого, мол, не надо ля-ля.

Идя навстречу этим описателям, поднимали свои флаги фанаты концепции о том, что наэлектризованные тела действуют друг на друга на расстоянии непосредственно – чисто-конкретно математически.

Но тут же раздавались ехидные замечания о том, что «это – не по-физически», что для взаимодействия наэлектризованных тел на расстоянии непременно нужен посредник. Физическая модель этого посредника – чёрт с ней, обойдёмся и без неё, но сам посредник нужен позарез! Иначе – «не по-физически»!

Весь этот раздрай, что особенно пикантно, шёл ещё и по национальному признаку. Британские учёные тузили немецких – уворачиваясь при этом от пинков своих французских коллег. Потери из-за «дружественного огня» были огромны.

Стыдно сказать: такой бардак назывался у них наукой. Это – явно по чьему-то недосмотру. Вот сейчас в науке наведён тотальный порядок: то, что одобрено Министерством просвещения – то и наука, а всё остальное – это лженаука. Сегодня даже девочки с улицы могут, при желании, отличить известного учёного от известного лжеучёного.

Знал бы Максвелл, что всё так будет! Знал бы он, как обойдутся с его теорией благодарные потомки! Эти потомки так и заявляют: Максвелл, мол, создал основу теории электромагнитного поля! Дяденьки, да вы читали «Трактат об электричестве» Максвелла?

Вот же он там пишет: «Электрическое поле – это часть пространства в окрестностях наэлектризованных тел, рассматриваемая с точки зрения электрических явлений. Она может быть занята воздухом… или это может быть так называемый вакуум, из которого удалили всякое вещество…»

Как в сельском хозяйстве поле – это участок земной поверхности, так и у Максвелла поле – это участок пространства. Т.е., Максвелл вкладывал в понятие «поле» чисто геометрический смысл. Максвеллу даже в страшном сне не могло присниться, что участок пространства может быть физической реальностью и обладать физическими свойствами.

Знаменитые уравнения Максвелла – это вовсе не уравнения поля, это чисто формальные выражения для расчёта взаимодействий зарядов. Поэтому никакой физической модели поля у Максвелла не было, да и быть не могло.

Лишь в самом конце «Трактата» он добавил пару условно-пророческих слов: похоже, всё-таки существует некая среда в пространстве между электрическими зарядами, и через неё-то, мол, заряды могут взаимодействовать – тогда, возможно, полученные выше уравнения сгодятся для описания этой среды…

О, они сгодились, да ещё как! Великий Лоренц построил потрясающую физическую модель эфира. Механические натяжения и вихри в эфире подчинялись уравнениям Максвелла. Даже электроны Лоренц рассматривал как «местные модификации в состоянии эфира», подчиняющиеся тем же уравнениям!

Эта теория была единственная, которая объясняла все известные на то время явления в оптике, электромагнетизме и теплоте! Но вскоре, с подачи Эйнштейна, эфир из физики выкинули – он ему мешал страшно. Что это – конец для теории поля?

Да как посмотреть! Физически, это конец и был. А математически – это было только начало! Ведь уравнения Максвелла из физики выкидывать не стали – потому что на них и держалось всё то, что называлось эйнштейновским «принципом относительности».

Вот и канонизировали Максвелла как светоча, который записал не абы что, а уравнения поля. Максвелл от такой канонизации, небось, в гробу перевернулся – ведь теперь о поле говорили не как об участке пространства, а как о физической реальности!

Нет, окосеть можно, следя за зигзагами эволюции понятий в фундаментальной физике!

Максвелл дал чисто математический инструмент для расчётов взаимодействий зарядов. Лоренц офизичил этот подход – на основе модели эфира. Затем эфир, носитель физичности в данном вопросе, устраняют. И опять оставляют голые уравнения Максвелла.

Но теперь, словно глаза продрамши, усматривают в этих уравнениях великий физический смысл – они, дескать, описывают поле, как физическую реальность! Ладно, описывали бы хорошо. Так ведь нет!

Вот, из уравнений Максвелла строго следует, что в плоской электромагнитной волне максимумы напряжённостей электрического и магнитного полей достигаются синфазно. Во многих учебниках дан схематический «мгновенный снимок» этой волны, с двумя синфазными синусоидами – Е и Н.

Так вот, эти иллюстрации даны для тех, кто шуток не понимает. Ведь если говорить в терминах этих синусоид, Е и Н, то на опыте они сдвинуты друг относительно друга на 90^о – электрическая энергия превращается в магнитную, и обратно.

Вот те раз! Это же убийственное противоречие получается! Наука его до сих пор не разрешила, она его только замалчивала изо всех своих научных сил. А то ведь узнают дети про то, что уравнения Максвелла хреново описывают «поле, как физическую реальность», и думать начнут. Дескать, что-то тут не в порядке – либо с уравнениями, либо с физической реальностью. Уравнения, говорят им – гениальные. Ну, значит, реальность – из пальца высосанная!

Ну, действительно – где она, эта физическая реальность, называемая электромагнитным полем? Кто-нибудь эту «реальность» видел? Щупал? Пробовал на вкус? Нет, во всех без исключения детекторах «электромагнитного поля» мы имеем дело только с поведением пробных заряженных частиц, и ни с чем сверх этого.

Зачем же нужны домыслы о поле? А это, видите ли, у теоретиков склад ума такой. Программное управление физической реальностью они не признают, а непосредственное взаимодействие зарядов на расстоянии их напрягает.

Выдумали, для душевного успокоения, посредника в этом взаимодействии, т.е. поле – и с тех пор в него веруют. Чем дальше в лес, тем больше дров наламывают. Чем больше вопиющих противоречий в воззрениях на поле громоздят, тем крепче в это поле веруют. Вера – это страшная сила.

Мировая практика показывает, что «человеки разумные» – это слабаки против «человеков, упёрто верующих». Только не советуем говорить верующим в поле физикам комплименты про то, как крепка их вера – а то они жутко обидятся. Потому что у них наиболее крепка вера именно в то, что их упёртая вера – это, на самом деле, проявление их разума.

Так и блещет разум в определении электрического заряда – это, мол, то, чем порождается электромагнитное поле. В таком определении есть изящный сатанинский нюанс. Если кто вздумает отрицать реальность поля, то он автоматически будет отрицать и реальность заряда. И над таким недотёпой можно будет от души поржать…

Видя, как здорово получается у этих подвижников, иные далёкие от физики дилетанты полагают, что поле – это нечто настолько обыденное, что любой желающий имеет право использовать понятие «поле» в своих рассуждениях о мироздании.

И начинают эти дилетанты толковать про «полевые формы материи». Душа – это, мол, полевая форма материи! Параллельные миры – они, мол, построены из «особых» полевых форм материи!

Ох, как не любят физики этих дилетантов, которые умничают на халяву, используя чужую интеллектуальную собственность! «Шарлатанский бред!» – кричат физики. Это понятно. У кого чего болит, тот о том и говорит…

Но вернёмся к электричеству, которое все жилы из экспериментаторов вытянуло, прежде чем стало ясно, что оно связано не с флюидами какими-то, а с частицами вещества.

Особенно здорово это прояснилось у Фарадея, в его опытах по электролизу (мы к ним ещё вернёмся), а также в ещё одной ключевой области исследований – забавах с катодными лучами. «Вышли мы все из катода!» – бодро пели эти лучи, летя в вакуумной трубке Крукса.

Что только Крукс с ними не вытворял! Прежде всего бросалось в глаза их люминесцентное действие даже на стекло трубки – облучаемые места начинали, так сказать, отсвечивать.

При внесении препятствия в поток лучей, в отсвечивании появлялась чёткая тень, свидетельствовавшая о том, что лучи летели прямолинейно. «Мельница Крукса», т.е. лёгкая крыльчатка, облучаемая по одну сторону от оси вращения, резво вертелась – даже ежу становилось понятно, что катодные лучи переносят импульс.

Сфокусированные катодные лучи нагревали и даже расплавляли кусочки вещества! В довершение, Крукс установил, что катодные лучи переносят электрический заряд и отклоняются магнитом!

На основе всего этого Крукс полагал, что катодные лучи – это поток «мельчайших элементарных частиц». Но мельче ли они атомов – и если мельче, то насколько? – это было ещё не ясно.

Некоторую ясность сюда привнёс Дж.Дж.Томсон. Он провёл классические опыты – с воздействием магнитного и электрического полей на катодные частички. И установил, что знак заряда катодных частичек точно отрицательный, а удельный заряд одной такой частички, т.е. отношение заряда к массе, на три порядка больше удельного заряда самого лёгкого иона, водорода – а эта величина была известна из опытов по электролизу.

Так, уже теплее. Но! Кабы знать по отдельности заряд и массу катодной частички – сразу стало бы ясно, что это электрон. А если знаешь только отношение заряда к массе у катодной частички – возможны варианты! Толку-то с того, что это отношение на три порядка боьше, чем у иона водорода! Почему оно больше – потому что масса частички меньше? А, может, потому что заряд у частички больше? А, может, и то, и другое?

Короче, вопрос о величине дискрета электрического заряда встал во всей своей красе, и неспроста.

Сегодня-то все, кому не лень, знают об элементарном электрическом заряде. А на рубеже XIX-XX веков, представьте себе, были физики, которые полагали, что частицы могут нести произвольные количества электричества, выражаемые даже не натуральными числами, а любыми дробными – и что в экспериментах проявляются лишь статистически средние величины заряда по ансамблю частиц.

Сейчас, конечно, подобные воззрения кажутся наивными, особенно если иметь в виду, что «электрический заряд» – это просто метка для управляющей программы. Эта метка у частицы либо есть, либо её нет – третьего не дано. Но кто понимал это на рубеже XIX-XX веков, если это и сегодня мало кто понимает? Если нынешние теоретики толкуют о кварках – якобы, имеющих дробные (!) доли элементарного заряда!

Ни стыда у этих теоретиков, ни совести – из «прекрасного далёка» плюют прямо в душу Милликену, который чуть в лепёшку не разбился, а величину «элементарного заряда» выложил на блюдечке.

Он, знаете ли, впрыскивал мелкие масляные капельки в пространство между горизонтальными пластинами, на которые подавал электрическое напряжение. Для капелек, имевших некоторый заряд, можно было подобрать напряжение так, чтобы электрическая сила почти уравновешивала силу тяжести – и тогда капелька долго оставалась в поле микроскопа, медленно двигаясь вниз или вверх.

Это происходило не в вакууме, а в воздухе, в котором предусмотрительно создавались ионы – с помощью излучения маленького кусочка радия. Если капелька присоединяла к себе ион, то её масса, практически, не изменялась, но изменение заряда вызывало изменение её вертикальной скорости.

Так вот: изменения этой скорости всегда происходили скачками. И эти скачки соответствовали изменениям заряда, которые были кратны одной и той же величине. Которую и договорились называть «элементарным зарядом».

Потом ещё было строго научно доказано, что элементарный положительный заряд по величине точно равен элементарному отрицательному. И что в состав атомов входят электроны, имеющие элементарный отрицательный заряд, и протоны, имеющие элементарный положительный заряд. И что по массе электроны и протоны различаются почти в 2000 раз, так что Дж.Дж.Томсон не зря старался.

Да, и главное: в нейтральном атоме одинаковы количества протонов и электронов – а если их количества неодинаковы, то это уже не атом, а ион. Столько всего встало на свои места!

Впрочем, оставались ещё кое-какие неясности. Например, электрический заряд – обладает ли он энергией? Вопрос-то – на засыпку. Максвеллу в его «Трактате» было легко рассуждать: «Электричество… не является, подобно теплоте, формой энергии».

Но теперь считается, что зарядом порождается поле – а поле, клянутся нам, энергией всенепременно обладает. Физическая реальность же, ёлы-палы.

Теперь, белочки и зайчики, пораскинем мозгами: если заряд энергией не обладает, может ли он порождать поле, которое энергией обладает? Ой, не может. А то закон сохранения энергии упадёт – совсем плохо будет.

Значит, энергия у электрического заряда – как бы, есть. Можно, конечно, тонким слоем размазывать сопли про то, где эта энергия локализована – на самом заряде, или в поле, или и там и сям сразу…

Но, дяденьки, зачем нам нужны три тома комментариев, замутняющих вопрос? Давайте попроще: есть электрический заряд – есть поле – есть и энергия, правда? Она так и называется: «электрическая энергия» – может, слышали?

Так вот: по вашим замечательным формулам, эта электрическая энергия у электрона и позитрона, при их близком соседстве, сопоставима с их собственными энергиями (т.е. массами, умноженными на квадрат скорости света).

Внимание, вопрос: куда же девается эта нехилая энергия при аннигиляции электрона и позитрона? Ведь там на выходе оказывается энергия, соответствующая только их собственным энергиям, и ни капельки сверх этого!

Экспериментаторы и так чуть в штаны не наложили от радости – когда обнаружили, что излучение аннигиляции в гробу видало релятивистский рост массы: даже в случае релятивистских электронов и позитронов, излучение их аннигиляции даёт всё ту же спектральную линию, ставшую настоящей находкой для калибровки гамма-спектрометров!

По счастливому стечению обстоятельств, те экспериментаторы не заморачивались проблемой с бесследным исчезновением электрической энергии при аннигиляции – а то их радость, чего доброго, превысила бы допустимый предел.

Ну, ладно, экспериментаторы тихо радовались, а теоретики-то на что? Молча взирали на бесследное исчезновение электрической энергии? Проявляли преступную халатность, или устраивали сознательную диверсию?

Да нет, у них – чистое алиби. Понимаете, слишком бурно развивалась физика – некогда было оглянуться и увидеть тот дурелом, который позади остался.

Поэтому давайте сделаем важное проясняющее допущение: электрический заряд никакой энергией не обладает. Вот масса – это и есть соответствующая форма энергии, а заряд – ни в коем случае.

Причём, если нет энергии у зарядов, то нет энергии и у движущихся зарядов. А то выдумали, тоже мне – энергию электрического тока, как энергию движущихся зарядов.

На эту тему был случай из практики. Представьте: идёт экзамен по курсу теории электричества. Девочка-отличница всё грамотно излагает – ну, уверенно идёт на очередной «пятак».

Профессору стало так хорошо, что он напоследок спросил: «А было вам на моих лекциях хоть что-нибудь непонятно?» И девочка выдала: «Вообще-то, вот простая цепь постоянного тока: аккумулятор питает лампочку, лампочка светит. Согласно уравнению непрерывности, энергия потока заряда через любое поперечное сечение этой цепи в единицу времени – одна и та же. Не понимаю: что же тогда остаётся в лампочке?»

Профессор остолбенел – он понял, что тоже этого не понимает…

Но эти непонятки пришли позже, а в начале ХХ века насчёт электричества у физиков была полная эйфория. Такая радость, такая радость! У свободного электрона есть заряд, и у свободного протона есть заряд. Величина того и другого – совершенно определённая и неизменная. Во времени неизменная, прошу заметить!

Т.е., заряды у свободных электронов и протонов всё время есть! Вон, и треки свободных электронов и протонов в камере Вильсона об этом вопиют. Смотрите: магнитное поле поворачивает вектор скорости заряженной частицы.

Если бы у неё заряд то был, то не был, в её треке криволинейные участки чередовались бы с прямолинейными. Но таких чередований не видать. Ну, тогда точно – если уж заряд у частицы есть, то он у неё всё время есть.

Это казалось совершенно самоочевидным. И едва ли кто допускал мысль о том, что у связанных электронов и протонов, входящих в состав атомов, заряды могут вести себя как-нибудь иначе, чем у свободных.

С какой, мол, стати им себя иначе вести? Разве атомы состоят не из таких же электронов и протонов, какие в камере Вильсона летают? Или протоны и электроны – разные бывают? С этой убойной логикой столкнулся бы каждый, кто усомнился бы в том, что заряды у связанных электронов и протонов всё время есть, как и у свободных.

Кстати, ведь поначалу думали, что именно благодаря зарядам протонов и электронов, т.е. на электрических взаимодействиях, держатся сами атомные структуры – больше-то вроде физически не на чем.

Это позже обнаружилась смехотворность «электрического» объяснения атомных структур, и пришлось теоретикам наворачивать крутой квантово-механический замес для того, чтобы надёжно скрыть своё бессилие в данном вопросе.

Скрыть-то скрыли, но предрассудок о том, что у атомарных протонов и электронов заряды есть всё время, успел крепко засесть физикам в подсознание – т.е. успел приобрести статус высшей научной истины, не нуждающейся в доказательствах. Из этого предрассудка – тоже вполне подсознательно – вытекало важное следствие.

А именно: у атома, содержащего одинаковые количества протонов и электронов, суммарный заряд всё время равен нулю. Значит, движущиеся атомы – не говоря уже о покоящихся! – не могут дать переноса электричества.

Для переноса электричества, дескать, непременно требуется движение частиц с ненулевым зарядом. И, венец этой подсознательной логики: переноса электричества без переноса вещества – не бывает! Аминь! Во веки веков!

То, что происходило в научных воззрениях на электричество дальше… Нет, дорогой читатель, сначала вас нужно подготовить. Вот нам не раз говорили: «Нужно уважительно относиться к достижениям предшественников!»

А то мы не понимаем! К достижениям-то мы относимся уважительно! Просто мы стараемся называть вещи своими именами – как достижения, так и всё остальное.

Так вот: для рассказа о том, что происходило в научных воззрениях на электричество дальше, лучше всего подходит ненормативная лексика. Но мы останемся в рамках литературности – так что не обессудьте!

А происходило вот что. Стройная картиночка, где заряды атомов всегда тождественно равны нулю, а перенос электричества возможен только при перемещении заряженных частиц, на корню пресекла разумные объяснения целого ряда феноменов.

Первым в этом скорбном списке стоял феномен намагничиваемости. Опыт ясно указывал на то, что магнитное действие порождается движущимися зарядами. А постоянное магнитное действие – постоянно движущимися зарядами, чёрт побери!

Но не могут в постоянном магните постоянно двигаться заряженные частицы, об этом ещё Максвелл писал: «если бы токи обычного вида протекали вокруг частей магнита заметных размеров, то имелся бы постоянный расход энергии для их поддержания, а магнит бы являлся постоянным источником тепла».

Здесь, заметим, ключевым является словосочетание «токи обычного вида». Как? – разве бывают ещё токи необычного вида?

Ещё как бывают – ведь Максвелл отнюдь не шутил! «Токами обычного вида» он называл перемещение заряженных частиц. Но он говорил ещё о «токах смещения», т.е. о переносе электричества без переноса вещества и без потерь на джоулево тепло.

Правда, он не дал разъяснений, как такое возможно – но ток смещения входил в его уравнения на равных с обычным током. «Гении тоже иногда ошибаются», – констатировали его последователи, предпочтя не иметь никакого объяснения намагничиваемости, чем разбираться с «необычными» токами смещения.

Физика, мол – наука точная! В ней всё должно быть обычно – например, как спин электрона. Хотя он до сих пор физической модели не имеет! Хотя нет ни одного экспериментального свидетельства о том, что свободный электрон спином действительно обладает!

Обычное дело, чего там (см. про спин электрона в «Фокусах-покусах квантовой теории»)! Кстати, нас агитировали: уверуйте во спин электрона, и обретёте способность объяснять намагничиваемость, даже не приходя в сознание – для этого будет вполне достаточно спинного мозга!

Разделавшись, таким образом, с намагничиваемостью, физики переглянулись: «Что бы такое ещё объяснить, не прибегая к токам смещения?» Ну, вон, например – объяснили бы секреты фокусов с пьезоэлектрическими кристаллами.

Ведь до чего там доходило: если грамотно тюкали по такому кристаллу, то на его противоположных гранях генерировались разноимённые заряды. Только вы не подумайте сгоряча, будто в нём электрончики утекали с одной стороны и притекали к другой – в диэлектрическом кристалле этот номер не проходит.

Хуже того: если бы здесь дело было в недостатке-избытке электрончиков, то грань с избытком электрончиков могла бы выдать некоторое их количество во внешнюю цепь, а грань с их недостатком – наоборот, принять их из внешней цепи.

Может, кто-то думает, что именно так и генерируется импульс тока в цепи пьезозажигалки? Ну, что вы! Никаких электрончиков пьезоэлектрический кристалл не выдаёт и не принимает. Диэлектрик же. В диэлектрике электрончики не только не могут передвигаться – там свободных электрончиков вообще нет.

А в цепи пьезозажигалки – в её внешней части, из металлических проводников – свободные электрончики есть. Когда на пьезокристалле генерируются разноимённые заряды, электрончики в проводниках уматывают от отрицательно заряженной грани кристалла, и подваливают к положительно заряженной. Вот вам и импульс тока.

Да, но откуда берутся заряды на гранях пьезокристалла? Ну, это хороший вопрос. Понимаете, наука к нему ещё не готова.

Были, правда, попыточки изобразить всё дело так, будто от механического воздействия в пьезокристалле возникает перегруппировка заряженных частиц: протончики, мол, смещаются, преимущественно, к одной грани, а электрончики – к противоположной.

Нет уж, не смешите мои тапочки: достигаемые плотности зарядов на гранях пьезокристалла требовали бы таких больших «разъезжаний» протончиков и электрончиков, при которых рассыпались бы атомные структуры, не говоря уже о кристаллических.

Аналогичные чудеса, кстати, творились и с сегнетоэлектриками – с той лишь разницей, что они могли иметь остаточную электризацию противоположных граней, сохраняющуюся без всяких внешних воздействий. И при этом, опять же, не могли ни выдать электрончиков во внешнюю цепь, ни принять их из неё. Всё это вытворялось связанными зарядами – которые генерировались и группировались загадочным для науки способом.

А ведь оно – так просто! Помните, в самом начале мы говорили про программку, которая рисовала танцующие синие и красные шарики? Так это была иллюстрация поведения свободных электрических зарядов.

Вторая версия этой программки иллюстрировала поведение и связанных зарядов тоже. Парочки «синий шарик – красный шарик» связывались, конечно, чисто программными средствами.

Смысл связывания был в том, что эти два шарика «подвешивались» на небольшом расстоянии друг от друга – причём, это расстояние жёстко фиксировалось.

Но самое интересное: в этой сине-красной связке, цвета шариков сияли не всё время: когда сиял синий цвет, красный «отдыхал» – и наоборот. Частота этих сине-красных мерцаний была довольно высока, так что сами эти мерцания были незаметны невооружённым глазом. Из-за инерции зрительного восприятия казалось, что яркости синего и красного цветов в этой связанной парочке – одинаковы.

Но так было тогда, когда каждый из двух цветов сиял в течение одной половины периода мерцаний и «отдыхал» в течение другой половины, когда сиял другой цвет. По-научному это называется так: «скважность прерываний цветов составляла 50%». Но скважность могла и отличаться от этого центрального значения.

В таком случае, в сине-красной связке происходило нечто замечательное: синий цвет сиял, скажем, каждые две трети периода мерцаний, а красный – каждую одну треть. То есть, в этой связке синий цвет доминировал во времени и, на глаз, сиял ярче, чем красный!

И, последний штришок: такие разбалансы цвета в связанных парочках были откликом на принудительные разделения синих и красных свободных шариков, а также на их принудительные потоки.

И на то, и на другое свободные шарики откликались, как мы помним, своими подвижками, а связанные парочки – разбалансами цвета. При подходящем принудительном дёргании свободных шариков, связанные парочки передавали по эстафете всплески того или иного цвета.

Происходил перенос цвета без перемещения цветных шариков! У Дремучего пользователя тихо сносило остатки крыши…

Опять же, аналогия между красно-синими связками шариков и атомарными связками «протон-электрон» – довольно удачная. Но – не буквальная.

Вот нам подсказывают: по логике «цифрового» физического мира, электрический заряд у частицы – это наличие у неё циклических смен всего двух состояний, «тик» и «так», происходящих с частотой, которую называют электронной (около 1.24×10²⁰ Гц).

Электрон – это в чистом виде цепочка смен этих двух состояний, и ничего сверх этого в электроне нет. С протоном посложнее: у него электронной частотой промодулирована несущая, которая на три порядка выше, и которой соответствует на три порядка большая масса.

И положительный, и отрицательный заряды – это смены двух состояний на электронной частоте, разница же между зарядами по знаку – из-за того, что у положительных и отрицательных зарядов эти смены состояний происходят в противофазе.

Алгоритм, который формирует атомарные связки «протон-электрон», попеременно прерывает цепочки этих смен состояний у протона и электрона, т.е. попеременно отправляет их электрические заряды в небытие.

Поэтому связанные протон и электрон не притягиваются друг к другу, и электрон не обязан пребывать в орбитальном или ином движении для того, чтобы эта связка была стабильной. Её стабильность обеспечивается автоматически: при конкретной частоте попеременных «выключений» зарядов протона и электрона, они оказываются «подвешены» на вполне определённом расстоянии друг от друга.

Ну, и так далее – по аналогии. При 50-процентной скважности попеременных «выключений» зарядов в связке «протон-электрон», эта связка ведёт себя, в среднем, как электрически нейтральная.

При сдвиге этой скважности в ту или иную сторону, в связке «протон-электрон» доминирует во времени тот или иной заряд. Это называют «зарядовым разбалансом».

Кстати, концепция зарядовых разбалансов даёт единственное на сегодня объяснение разницы между валентными и невалентными электронами – а ведь без объяснения этой разницы не может быть и объяснения химической связи.

И разница эта – совсем простая: у невалентных связок «протон-электрон» зарядовые разбалансы не допускаются, а у валентных – допускаются.

Да, и главное: всплеск зарядовых разбалансов того или иного знака может передаваться от одних связок «протон-электрон» к другим и, таким образом, перемещаться в веществе, что даёт перенос электричества без переноса вещества. Ну, вот. Как выражался один наш сокурсник, «всё тривиальное – просто!»

Всё-таки, прав был Максвелл насчёт двух типов электрических токов. Есть движение заряженных частиц, а есть продвижение зарядовых разбалансов. В обоих случаях происходит перенос электричества!

Причём, программы, которые управляют переносом электричества, обеспечивают и необходимые для этого превращения энергии. В кинетическую энергию заряженной частицы превращается не энергия «поля», а часть собственной энергии частицы, т.е. часть её массы.

А энергия зарядового разбаланса появляется за счёт убыли энергии связи в атомарной связке «протон-электрон». Зарядовый разбаланс массой не обладает, и кинетической энергией – тоже; он безынерционен!

Эта концепция сразу же заработала на всю свою эвристическую мощь. И, в первую очередь – применительно к чему? Да к металлам! Про которые детям ещё в школе впаривают, что электричество в них переносится только свободными электронами.

Бедные дети… они такие доверчивые! И ведь сразу не догадаешься, что детям впаривают полуправду – которая, как известно, хуже чем ложь. Кто бы сомневался в том, что свободные электроны в металлах есть – на это указывает хотя бы термоэмиссия, а также холодная эмиссия, т.е. вытягивание электронов из металла сильным электрическим «полем».

Но много ли свободных электронов в металлах? – вот в чём вопрос. Теория тут уже давно впереди паровоза бежит – аж запыхалась. Теоретик Друде, будучи в здравом уме и трезвой памяти, клялся и божился, что для той хорошей электропроводности, какая есть у металлов, на каждый атом в металле должон приходиться один свободный электрон. Ни больше, ни меньше.

Т.е., атомы в куске металла должны быть тотально ионизованы. Эх, подвела трезвая память теоретика Друде: он позабыл разъяснить – по мановению какой волшебной палочки все атомы скопом ионизуются – да при температуре не в миллиарды градусов, а при какой-нибудь там комнатной.

Загадка природы! У нас в деревне в таких случаях говорят: «Листья дуба падают с ясеня…»…

О.Х.Деревенский

***

Источник.