Физика на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям - Александр Никонов

Правда, по всей видимости, немцам удалось-таки обмануть английскую разведку! Когда в 2006 году норвежские водолазы обследовали затонувший «Гидро», на его борту обнаружили не 15, а всего полтонны тяжелой воды. А где остальные 14,5 тонн? По всей видимости, погрузка на «Гидро» была отвлекающим маневром для английской разведки, а тяжелую воду немцы переправили в Германию каким-то другим способом.

Но изготовить ядерную бомбу до конца войны они так и не успели. Первыми атомную бомбу сделали американцы и даже успели ее применить в войне с Японией. Урановую бомбу они сбросили на японский город Хиросиму, а плутониевую – на город Нагасаки.

Хиросима была уничтожена практически полностью, там одномоментно погибло 80 тысяч мирных жителей, причем среди них были и американские военнопленные. В Нагасаки погибло 75 тысяч мирных жителей. И впоследствии еще десятки тысяч в обоих городах умерли от лучевой болезни.

Это было первое и последнее военное применение ядерного оружия в истории земной цивилизации.

Через какое-то время после того, как физики открыли три вида ионизирующего излучения (альфа, бета, гамма), они обнаружили еще один вид – нейтронное излучение. Из названия понятно, что нейтронное излучение – это просто поток энергичных нейтронов, летящих с большой скоростью. Они очень опасны при проникновении в тело. Поэтому была даже придумана нейтронная бомба (разновидность атомной бомбы), которая при взрыве давала сравнительно небольшие разрушения зданий и сооружений, но убивала все живое мощным нейтронным излучением. Нейтронное оружие никогда не применялось, но идея была именно такой – выкосить излучением живую силу противника.

Нейтронное излучение легко прошивает даже танковую броню толщиной в 15–20 сантиметров. На это и был расчет у изобретателей. Никто не укроется!.. Однако вскоре выяснилось, что нейтроны легко задерживаются материалами, содержащими водород – водой, полиэтиленом, парафином, из которого свечи делают. Недорогие добавки к броне надежно защищали экипаж, а простая полуметровая насыпь из влажного грунта, за которой могли спрятаться пехотинцы, ослабляла нейтронное излучение в сто раз.

Правда, у нейтронного излучения есть еще вторичный фактор поражения – взаимодействуя с различными веществами, нейтроны могут создавать радиоактивные изотопы в этом веществе. Мы помним, что изотоп – это атом, в ядре которого есть лишние нейтроны. Так вот, если вещество наберется этих шальных нейтронов, в изобилии летящих от бомбы, оно потом начинает само излучать.

Поэтому нейтронную бомбу еще называют грязной бомбой.

Часть II

Кроме вещества

Мы теперь очень хорошо знаем, как устроено вещество. Оно сделано из нейтронов, протонов и электронов. Из нейтронов и протонов собираются атомные ядра. А летающие вокруг ядра электроны образуют атом в сборе, причем количество электронов равно количеству протонов. Если же пару электронов смахнуть с атомной орбиты веником, останется положительно заряженный недоатом – ион.

Из атомов собираются молекулы, причем порой очень сложные – в некоторых молекулах содержатся миллиарды атомов. Ей-богу, не вру! Такой гигантской молекулой является, например, молекула под названием ДНК в человеческом организме. В этой молекуле запрограммирована вся информация о человеке – цвет глаз и волос, рост, характер, склонности, наши сильные и слабые стороны. Человек – штука очень сложная, поэтому и столько «текста». В молекуле ДНК информация записывается с помощью определенного порядка расположения атомов, как в книге с помощью определенного расположения букв. Только «буквы» ДНК – это атомные наборы.

А еще нам теперь известно, что, помимо вещества, сделанного из атомов, в мире существуют некие лучи. Мы также знаем, что по крайней мере часть лучей состоит из частиц, например, нейтронное излучение, а также электронное излучение, которое по-другому еще называют бета-излучением. Такое излучение просто представляет собой поток частиц, летящих в пространстве, то есть обычное вещество. А вот другие лучи сделаны бог знает из чего. Например, солнечные, рентгеновские или гамма-лучи – они из чего состоят?

Мы помним: Ньютон полагал, будто солнечный свет – это поток неизвестных электронейтральных частичек – корпускул. Но ему другие дяденьки возражали: нет, свет – это просто волна, то есть колебание все пронизывающего мирового эфира.

То есть свет – это или струя мелкого «гороха», или волна колебания среды, которая заполняет все пространство вселенной.

А еще что-нибудь в этом мире есть, кроме вещества, непонятных лучей, пространства и времени?

Есть. Поле…

Глава 1

Поле чудес

А вот как передается взаимодействие? В макромире, где мы живем, все понятно – шахтер вагонетку толкнул, она поехала. Груз к пружине подвесили, она растянулась. Два бильярдных шара столкнулись с приятным стуком и разлетелись. А если бы не столкнулись, не разлетелись бы. Ведь чтобы передать воздействие на предмет, нужно к нему подойти. Издалека-то разве можно на предмет воздействовать, мы же не колдуны?! Не прикасаясь к вазе, стоящей на столе, ее не сдвинешь. Толкнуть надо! Потом мама спасибо скажет.

Но иногда воздействие передается и на расстоянии. Вы прекрасно это знаете. Если поднести магнит к скрепке, лежащей на столе, она почувствует этот магнит не в момент касания, а раньше – и сама прыгнет на него!

А если потереть мамины янтарные сережки папиным шерстяным носком, янтарь начнет притягивать мелкие бумажки – тоже на расстоянии, еще до касания.

Яблоко, опять же, падает с яблони на землю. Земля его притягивает на расстоянии, и едва оно теряет связь с деревом, как сразу устремляется вниз. Точно так же притягивает Землю Солнце, отчего планета наша вокруг светила вращается. Иначе бы давно улетела в мировое пространство к чертовой матери, и мы все погибли бы от космического холода, что, конечно, совершенно не полезно.

А еще точно так же на расстоянии электроны чувствуют протоны, притягиваясь к ним. И вращаются вокруг ядра атома, словно планетки.

Видите, кругом тела воздействуют друг на друга на расстоянии. Как это возможно? Посредством чего? С помощью какого волшебства?

Когда сталкиваются бильярдные шары, тут все вроде бы понятно – они упругие, непосредственно взаимодействуют со стуком и разлетаются. А вот магнит… Как он действует на расстоянии? Какими такими невидимыми ручками притягивает к себе скрепку? Разве не удивительно – самого предмета в этом месте пространства еще нет, а его влияние уже чувствуется другими предметами!

Вот тут физики и предложили свой вариант ответа. Наверное, есть некое невидимое поле, окружающее магнит, решили они, попав в которое, железки начинают притягиваться. Поле это распространяется вокруг магнита и затухает с расстоянием, его сила постепенно падает до нуля. Поле магнита так и назвали – магнитным. С его помощью и происходит взаимодействие.

И у всякой массы тоже есть свое – гравитационное – поле. У малых масс оно слабенькое, а у большой Земли поле очень сильное, поэтому нас всех к ней притягивает.

И есть еще электрическое поле, которое притягивает бумажки к янтарю и электроны к протонам.

Вот так все решили объяснить физики. Ловко! Взяли и заявили, будто существует некая невидимая и неосязаемая материя, окружающая тела. С этим фокусом физиков мы уже сталкивались, когда говорили о теплороде. Помните, древние физики предположили, будто тепло – это невидимая неосязаемая жидкость, накапливающаяся в телах. И ошиблись! Тепло оказалось просто скоростью колебания частиц тела. Чем активнее барабанят по нашей коже молекулы, из которых состоит тело, тем более горячим оно нам кажется.

Может быть, и с полем эти физики тоже ошиблись?

Если поле реально существует, значит у него есть какие-то свойства, которые можно изучить. И физики стали их изучать, чтобы подтвердить свою догадку. И вскоре путем экспериментов нашли способ это невидимое поле увидеть – косвенным образом, конечно же, – точно так, как мы наблюдаем черные пятна на фотоснимке, оставшиеся от невидимого рентгеновского излучения. То есть мы наблюдаем не сами рентгеновские лучи, а их следы, их проявление.

Чтобы увидеть проявления магнитного поля, надо взять магнит, накрыть его листом бумаги и насыпать сверху крохотные железные опилки. И опилки, чувствующие поле, тут же расположатся в определенном порядке, показав нам устройство поля.

Дальше больше – выяснилось, что магнитное поле взаимодействует с электрическим. И вообще оно чем-то похоже на электрическое. В электричестве есть два заряда – положительный и отрицательный. И у магнита есть два полюса – северный и южный. (Северный обычно рисуют синим, цвета льда, а южный – красным, цвета огня.) Одноименные электрические заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. И у магнитов так: одноименные полюса отталкиваются, а разноименные притягиваются!