Llamba digjet kundër ligjeve të fizikës

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Parimet e funksionimit të llambave na duken aq të qarta dhe të dukshme sa pothuajse askush nuk mendon për mekanikën e punës së tyre. Megjithatë, ky fenomen fsheh një mister të madh, i cili ende nuk është zgjidhur plotësisht.

Së pari, një parathënie se si lindi ky artikull.

Rreth pesë vjet më parë, u regjistrova në një forum studentor dhe botova një artikull atje se çfarë gabimesh bën shkenca jonë akademike në interpretimin e shumë dispozitave themelore, si korrigjohen këto gabime nga shkenca alternative dhe se si shkenca akademike lufton kundër alternativës, duke i ngjitur një etiketë. për të "pseudoshkencë" dhe duke e akuzuar atë për të gjitha mëkatet e vdekshme. Artikulli im u var në domenin publik për rreth 10 minuta, pas së cilës u hodh në gropë. Më dërguan menjëherë në një ndalim të pacaktuar dhe më ndaluan të paraqitesha me ta. Disa ditë më vonë, vendosa të regjistrohem në sajte të tjera studentore për të provuar sërish me publikimin e këtij artikulli. Por doli që unë isha tashmë në listën e zezë në të gjitha këto faqe dhe regjistrimi im u refuzua. Me sa kuptoj unë, ka një shkëmbim informacioni për persona të padëshiruar midis forumeve studentore dhe të jesh në listën e zezë në një faqe do të thotë një fluturim automatik nga të gjithë të tjerët.

Pastaj vendosa të shkoj në revistën Kvant, e cila është e specializuar në artikujt shkencorë popullorë për nxënës dhe studentë të universitetit. Por duke qenë se në praktikë kjo revistë është akoma më e orientuar drejt audiencës së shkollës, artikulli duhej thjeshtuar shumë. Unë hodha gjithçka rreth pseudoshkencës që andej dhe lashë vetëm një përshkrim të një fenomeni fizik dhe i dhashë një interpretim të ri. Domethënë, artikulli nga gazetari teknik është kthyer në thjesht teknik. Por nuk prita asnjë përgjigje nga redaksia për kërkesën time. Dhe më parë, përgjigja nga redaksia e revistave më vinte gjithmonë, edhe nëse redaksia më refuzonte artikullin. Nga kjo konkludova se në redaksi jam edhe unë në listën e zezë. Kështu që artikulli im nuk e pa dritën e ditës.

Kanë kaluar pesë vjet. Vendosa të kontaktoj sërish redaksinë e Kvant. Por pesë vjet më vonë, kërkesa ime nuk u përgjigj. Kjo do të thotë se unë jam ende në listën e tyre të zezë. Prandaj, vendosa të mos luftoj më me mullinjtë e erës dhe të publikoj një artikull këtu në sit. Sigurisht, është për të ardhur keq që shumica dërrmuese e nxënësve të shkollës nuk do ta shohin atë. Por këtu nuk mund të bëj asgjë. Pra, këtu është vetë artikulli….

Pse është ndezur drita?

Ndoshta, nuk ka një vendbanim të tillë në planetin tonë ku nuk do të ketë llamba elektrike. Të mëdha dhe të vogla, fluoreshente dhe halogjene, për pishtarë xhepi dhe prozhektorë të fuqishëm ushtarakë - ata janë vendosur aq fort në jetën tonë sa janë bërë po aq të njohur sa ajri që thithim. Parimet e funksionimit të llambave na duken aq të qarta dhe të dukshme sa pothuajse askush nuk mendon për mekanikën e punës së tyre. Megjithatë, ky fenomen fsheh një mister të madh, i cili ende nuk është zgjidhur plotësisht. Le të përpiqemi ta zgjidhim vetë.

Le të kemi një pishinë me dy tuba, përmes njërit prej të cilëve uji derdhet në pishinë, nga tjetri derdhet prej saj. Le të supozojmë se 10 kilogramë ujë hyjnë në pishinë çdo sekondë, dhe në vetë pishinën, 2 nga këto dhjetë kilogramë shndërrohen në mënyrë magjike në rrezatim elektromagnetik dhe hidhen jashtë. Pyetje: sa ujë do të largohet nga pishina përmes një tubi tjetër? Ndoshta edhe një nxënës i klasës së parë do të përgjigjet se do të duhen 8 kilogramë ujë në sekondë.

Le të ndryshojmë pak shembullin. Le të ketë tela elektrikë në vend të tubave dhe një llambë elektrike në vend të një pishine. Konsideroni përsëri situatën. Një tel në një llambë përmban, të themi, 1 milion elektrone në sekondë. Nëse supozojmë se një pjesë e këtij milioni shndërrohet në rrezatim drite dhe emetohet nga llamba në hapësirën përreth, atëherë më pak elektrone do të largohen nga llamba përmes telit tjetër. Çfarë do të tregojnë matjet? Ata do të tregojnë se rryma elektrike në qark nuk ndryshon. Rryma është një rrjedhë e elektroneve. Dhe nëse rryma elektrike është e njëjtë në të dy telat, kjo do të thotë se numri i elektroneve që largohen nga llamba është i barabartë me numrin e elektroneve që hyjnë në llambë. Dhe rrezatimi i dritës është një lloj lënde që nuk mund të vijë nga një zbrazëti e përsosur, por mund të vijë vetëm nga një lloj tjetër. Dhe nëse, në këtë rast, rrezatimi i dritës nuk mund të shfaqet nga elektronet, atëherë nga vjen materia në formën e rrezatimit të dritës?

Ky fenomen i shkëlqimit të një llambë elektrike bie gjithashtu në kundërshtim me një ligj shumë të rëndësishëm të fizikës së grimcave elementare - ligjin e ruajtjes së të ashtuquajturës ngarkesë leptonike. Sipas këtij ligji, një elektron mund të zhduket me emetimin e një kuantike gama vetëm në reagimin e asgjësimit me antigrimcën e tij, një pozitron. Por në një llambë nuk mund të ketë pozitron si bartës të antimateries. Dhe pastaj ne kemi fjalë për fjalë një situatë katastrofike: të gjitha elektronet që hyjnë në llambë përmes një teli largohen nga llamba përmes një teli tjetër pa asnjë reagim asgjësimi, por në të njëjtën kohë lënda e re shfaqet në vetë llambën në formën e rrezatimit të dritës.

Dhe këtu është një tjetër efekt interesant i lidhur me telat dhe llambat. Shumë vite më parë, fizikani i famshëm Nikola Tesla kreu një eksperiment misterioz mbi transferimin e energjisë përmes një teli, i cili u përsërit në kohën tonë nga fizikani rus Avramenko. Thelbi i eksperimentit ishte si më poshtë. Marrim transformatorin më të zakonshëm dhe e lidhim me dredha-dredha parësore në një gjenerator ose rrjet elektrik. Njëra skaj i telit të mbështjelljes dytësore thjesht varet në ajër, ne e tërheqim skajin tjetër në dhomën tjetër dhe atje e lidhim me një urë prej katër diodash me një llambë elektrike në mes. Ne aplikojmë tension në transformator dhe drita u ndez. Por në fund të fundit, vetëm një tel shtrihet në të, dhe dy tela nevojiten që qarku elektrik të funksionojë. Në të njëjtën kohë, sipas shkencëtarëve që hetojnë këtë fenomen, teli që shkon te llamba nuk nxehet fare. Nuk nxehet aq shumë sa të mund të përdoret çdo metal me rezistencë shumë të lartë në vend të bakrit ose aluminit dhe do të mbetet akoma i ftohtë. Për më tepër, është e mundur të zvogëlohet trashësia e telit në trashësinë e një floku të njeriut, dhe gjithsesi instalimi do të funksionojë pa probleme dhe pa gjeneruar nxehtësi në tel. Deri më tani askush nuk ka mundur të shpjegojë këtë fenomen të transmetimit të energjisë përmes një teli pa asnjë humbje. Dhe tani do të përpiqem të jap shpjegimin tim për këtë fenomen.

Ekziston një koncept i tillë në fizikë - vakum fizik. Nuk duhet të ngatërrohet me një vakum teknik. Vakuumi teknik është sinonim i zbrazëtisë. Kur heqim të gjitha molekulat e ajrit nga ena, krijojmë një vakum teknik. Vakuumi fizik është krejtësisht i ndryshëm, është një lloj analog i materies ose mjedisit gjithëpërfshirës. Të gjithë shkencëtarët që punojnë në këtë fushë nuk dyshojnë në ekzistencën e një vakumi fizik, sepse realiteti i tij vërtetohet nga shumë fakte dhe dukuri të njohura. Ata debatojnë për praninë e energjisë në të. Dikush flet për një sasi jashtëzakonisht të vogël energjie, të tjerët janë të prirur të mendojnë për një sasi jashtëzakonisht të madhe energjie. Është e pamundur të jepet një përkufizim i saktë i vakumit fizik. Por ju mund të jepni një përkufizim të përafërt përmes karakteristikave të tij. Për shembull, kjo: vakuumi fizik është një medium i veçantë gjithëpërfshirës që formon hapësirën e universit, gjeneron materie dhe kohë, merr pjesë në shumë procese, ka energji të madhe, por nuk është i dukshëm për ne për shkak të mungesës së nevojshme. organet shqisore dhe prandaj na duket boshllëk. Veçanërisht duhet theksuar: vakuumi fizik nuk është zbrazëti, por duket se është zbrazëti. Dhe nëse merrni këtë pozicion, atëherë shumë gjëegjëza mund të zgjidhen lehtësisht. Për shembull, gjëegjëza e inercisë.

Çfarë është inercia ende nuk është e qartë. Për më tepër, dukuria e inercisë bie ndesh me ligjin e tretë të mekanikës: veprimi është i barabartë me reagimin. Për këtë arsye, forcat inerciale ndonjëherë mundohen edhe të shpallen iluzore dhe fiktive. Por nëse biem nën ndikimin e forcave inerciale në një autobus me frenim të fortë dhe marrim një gungë në ballë, sa iluzore dhe fiktive do të jetë kjo përplasje? Në realitet, inercia lind si një reagim i vakumit fizik ndaj lëvizjes sonë.

Kur ulemi në makinë dhe shtypim gazin, fillojmë të lëvizim në mënyrë të pabarabartë (të përshpejtuar) dhe me këtë lëvizje të fushës gravitacionale të trupit tonë deformojmë strukturën e vakumit fizik që na rrethon, duke i dhënë asaj njëfarë energjie. Dhe vakuumi reagon ndaj kësaj duke krijuar forca inerciale që na tërheqin prapa në mënyrë që të na lënë në qetësi dhe në këtë mënyrë të eliminojnë deformimin e sjellë prej tij. Për të kapërcyer forcat inerciale, kërkohet shumë energji, e cila përkthehet në konsum të lartë të karburantit për përshpejtimin. Lëvizja e mëtejshme uniforme nuk ndikon në vakum fizik në asnjë mënyrë, dhe për këtë arsye nuk krijon forca inerciale, prandaj, konsumi i karburantit për lëvizje uniforme është më i vogël. Dhe kur fillojmë të ngadalësojmë, ne përsëri lëvizim në mënyrë të pabarabartë (më ngadalë) dhe përsëri deformojmë vakumin fizik me lëvizjen e tij të pabarabartë, dhe ai përsëri reagon ndaj kësaj duke krijuar forca inerciale që na tërheqin përpara për të na lënë në një gjendje lëvizjeje drejtvizore uniforme. kur nuk ka deformim vakum. Por tani ne nuk e transferojmë më energjinë në vakum, por ai na e jep atë dhe kjo energji lirohet në formën e nxehtësisë në tapat e frenave të makinës.

Një lëvizje e tillë e përshpejtuar-uniforme-ngadalësuar e makinës nuk është gjë tjetër veçse një cikël i vetëm i lëvizjes osciluese me frekuencë të ulët dhe amplitudë të madhe. Në fazën e nxitimit, energjia futet në vakum, në fazën e ngadalësimit, vakuumi heq dorë nga energjia. Dhe gjëja më intriguese është se vakuumi mund të lëshojë më shumë energji sesa merrte më parë nga ne, sepse ai vetë posedon një furnizim të madh energjie. Në këtë rast, nuk ndodh asnjë shkelje e ligjit të ruajtjes së energjisë: sa energji do të na japë vakuumi, saktësisht të njëjtën sasi energjie do të marrim prej tij. Por për faktin se vakuumi fizik na duket si zbrazëti, do të na duket se energjia lind nga askund. Dhe fakte të tilla të një shkeljeje të dukshme të ligjit të ruajtjes së energjisë, kur energjia shfaqet fjalë për fjalë nga zbrazëtia, janë njohur prej kohësh në fizikë (për shembull, në çdo rezonancë, lëshohet një energji kaq e madhe sa që një objekt rezonues madje mund të shembet).

Lëvizja rrethore është gjithashtu një lloj lëvizjeje e pabarabartë, qoftë edhe me shpejtësi konstante, sepse në këtë rast, pozicioni i vektorit të shpejtësisë në hapësirë ndryshon. Rrjedhimisht, një lëvizje e tillë deformon vakumin fizik përreth, i cili reagon ndaj kësaj duke krijuar forca rezistence në formën e forcave centrifugale: ato drejtohen gjithmonë në atë mënyrë që të drejtojnë trajektoren e lëvizjes dhe ta bëjnë atë drejtvizore kur nuk ka vakum. deformim. Dhe për të kapërcyer forcat centrifugale (ose për të ruajtur vakumin e shkaktuar nga rrotullimi), duhet të shpenzoni energji, e cila shkon në vetë vakum.

Tani mund të kthehemi te fenomeni i shkëlqimit të llambës. Për funksionimin e tij, një gjenerator elektrik duhet të jetë i pranishëm në qark (edhe nëse ka një bateri, ai ishte ende një herë i ngarkuar nga gjeneratori). Rrotullimi i rotorit të gjeneratorit elektrik deformon strukturën e vakumit fizik fqinj, forcat centrifugale lindin në rotor dhe energjia për të kapërcyer këto forca e lë turbinën parësore ose burimin tjetër të rrotullimit në vakum fizik. Sa i përket lëvizjes së elektroneve në një qark elektrik, kjo lëvizje ndodh nën veprimin e forcave centrifugale të krijuara nga një vakum në një rotor rrotullues. Kur elektronet hyjnë në filamentin e një llambë të lehta, ato bombardojnë intensivisht jonet e rrjetës kristalore dhe ato fillojnë të dridhen ashpër. Gjatë dridhjeve të tilla, struktura e vakumit fizik deformohet përsëri, dhe vakuumi reagon ndaj kësaj duke emetuar kuanta të lehta. Meqenëse vakuumi në vetvete është një lloj lënde, kontradikta e vërejtur më parë e shfaqjes së materies nga askund hiqet: një formë e materies (rrezatimi i dritës) lind nga një tjetër e llojit të saj (vakum fizik). Vetë elektronet në një proces të tillë nuk zhduken dhe nuk shndërrohen në diçka tjetër. Prandaj, sa elektrone hyjnë në llambë përmes një teli, saktësisht e njëjta sasi do të dalë përmes tjetrit. Natyrisht, energjia e kuanteve merret gjithashtu nga vakuumi fizik, dhe jo nga elektronet që hyjnë në filament. Energjia e rrymës elektrike në vetë qark nuk ndryshon dhe mbetet konstante.

Kështu, për ndriçimin e llambës, nuk nevojiten vetë elektrone, por dridhje të mprehta të joneve të rrjetës kristalore të metalit. Elektronet janë vetëm një mjet që i bën jonet të dridhen. Por mjeti mund të zëvendësohet. Dhe në eksperimentin me një tel, kjo është pikërisht ajo që ndodh. Në eksperimentin e famshëm të Nikola Teslës mbi transmetimin e energjisë përmes një teli, një instrument i tillë ishte fusha elektrike e brendshme alternative e telit, e cila vazhdimisht ndryshonte forcën e saj dhe në këtë mënyrë i bënte jonet të dridheshin. Prandaj, shprehja "transferimi i energjisë përmes një teli" në këtë rast nuk është i suksesshëm, madje i gabuar. Asnjë energji nuk u transmetua përmes telit, energjia u lëshua në vetë llambën nga vakuumi fizik përreth. Për këtë arsye, tela vetë nuk u nxeh: është e pamundur të ngrohni një objekt nëse nuk i jepet energji.

Si rezultat, shfaqet një perspektivë mjaft joshëse e një rënie të mprehtë të kostos së ndërtimit të linjave të energjisë. Së pari, ju mund të kaloni me një tel në vend të dy, gjë që redukton menjëherë kostot kapitale. Së dyti, në vend të bakrit relativisht të shtrenjtë, mund të përdorni cilindo prej metaleve më të lirë, madje edhe hekurin e ndryshkur. Së treti, ju mund ta zvogëloni vetë telin në trashësinë e një floku të njeriut dhe të lini forcën e telit të pandryshuar ose madje ta rrisni atë duke e mbyllur në një mbështjellës prej plastike të qëndrueshme dhe të lirë (nga rruga, kjo do të mbrojë edhe telin nga reshjet atmosferike). Së katërti, për shkak të zvogëlimit të peshës totale të telit, është e mundur të rritet distanca midis mbështetësve dhe në këtë mënyrë të zvogëlohet numri i mbështetësve për të gjithë linjën. A është realiste ta bësh këtë? Sigurisht që është e vërtetë. Do të kishte një vullnet politik të lidershipit të vendit tonë dhe shkencëtarët nuk do t'ju lëshojnë.