Die gloeilamp brand teen die wette van fisika

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Die beginsels van werking van gloeilampe lyk vir ons so duidelik en voor die hand liggend dat byna niemand aan die meganika van hul werk dink nie. Nietemin verberg hierdie verskynsel 'n groot raaisel, wat nog nie ten volle opgelos is nie.

Eerstens 'n voorwoord oor hoe hierdie artikel tot stand gekom het.

Sowat vyf jaar gelede het ek by een of ander studenteforum geregistreer en 'n artikel daar gepubliseer oor watter foute ons akademiese wetenskap maak in die interpretasie van baie basiese bepalings, hoe hierdie foute deur alternatiewe wetenskap reggestel word, en hoe akademiese wetenskap teen die alternatief veg en 'n etiket plak daaraan "pseudowetenskap" en hom van alle doodsondes beskuldig. My artikel het vir ongeveer 10 minute in die publieke domein gehang, waarna dit in die put gegooi is. Ek is dadelik na 'n onbepaalde verbod gestuur en verbied om saam met hulle te verskyn. 'n Paar dae later het ek besluit om by ander studentewebwerwe te registreer om weer te probeer met die publikasie van hierdie artikel. Maar dit het geblyk dat ek reeds op die swartlys op al hierdie webwerwe was en my registrasie is geweier. Sover ek verstaan, is daar 'n uitruil van inligting oor ongewenste persone tussen studenteforums en om op een webwerf geswartlys te word, beteken 'n outomatiese vlug van al die ander.

Toe besluit ek om na die Kvant-tydskrif te gaan, wat spesialiseer in gewildwetenskaplike artikels vir skoolkinders en universiteitstudente. Maar aangesien hierdie tydskrif in die praktyk nog meer op die skoolgehoor gerig is, moes die artikel baie vereenvoudig word. Ek het alles oor pseudowetenskap van daar af weggegooi en net 'n beskrywing van een fisiese verskynsel gelaat en dit 'n nuwe interpretasie gegee. Dit wil sê, die artikel het verander van 'n tegniese joernalistieke na 'n suiwer tegniese een. Maar ek het nie gewag vir enige antwoord van die redaksie op my versoek nie. En voorheen het die antwoord van die redaksies van tydskrifte altyd by my opgekom, al het die redaksie my artikel verwerp. Hieruit het ek tot die gevolgtrekking gekom dat ek in die redaksie ook op die swartlys is. My artikel het dus nooit die lig gesien nie.

Vyf jaar is verby. Ek het besluit om weer die Kvant-redaksie te kontak. Maar vyf jaar later was daar geen reaksie op my versoek nie. Dit beteken dat ek steeds op hul swartlys is. Daarom het ek besluit om nie meer met windpompe te baklei nie, en 'n artikel hier op die webwerf te publiseer. Dit is natuurlik jammer dat die oorgrote meerderheid skoolkinders dit nie sal sien nie. Maar hier kan ek niks doen nie. So, hier is die artikel self …

Hoekom is die lig aan?

Waarskynlik is daar nie so 'n nedersetting op ons planeet waar daar geen elektriese gloeilampe sal wees nie. Groot en klein, fluoresserend en halogeen, vir sakfakkels en kragtige militêre soekligte – hulle het so stewig in ons lewens gevestig geraak dat hulle so bekend geword het soos die lug wat ons inasem. Die beginsels van werking van gloeilampe lyk vir ons so duidelik en voor die hand liggend dat byna niemand aan die meganika van hul werk dink nie. Nietemin verberg hierdie verskynsel 'n groot raaisel, wat nog nie ten volle opgelos is nie. Kom ons probeer dit self oplos.

Kom ons het 'n swembad met twee pype, waardeur die een water in die swembad vloei, deur die ander vloei dit daaruit. Kom ons neem aan dat 10 kilogram water elke sekonde die swembad binnegaan, en in die swembad self word 2 van hierdie tien kilogram op magiese wyse in elektromagnetiese straling omgeskakel en uitgegooi. Vraag: hoeveel water sal die swembad deur 'n ander pyp verlaat? Waarskynlik sal selfs 'n graadhouer antwoord dat dit 8 kilogram water per sekonde sal neem.

Kom ons verander die voorbeeld 'n bietjie. Laat daar elektriese drade wees in plaas van pype, en 'n elektriese gloeilamp in plaas van 'n swembad. Oorweeg die situasie weer. Een draad in 'n gloeilamp bevat, sê, 1 miljoen elektrone per sekonde. As ons aanvaar dat 'n deel van hierdie miljoen in ligstraling omgeskakel word en vanaf die lamp na die omringende ruimte uitgestraal word, sal minder elektrone die lamp deur die ander draad verlaat. Wat sal die metings wys? Hulle sal wys dat die elektriese stroom in die stroombaan nie verander nie. Stroom is 'n vloei van elektrone. En as die elektriese stroom dieselfde in albei drade is, beteken dit dat die aantal elektrone wat die lamp verlaat gelyk is aan die aantal elektrone wat die lamp binnegaan. En ligstraling is 'n soort materie wat nie uit 'n volmaakte leemte kan kom nie, maar slegs van 'n ander soort kan kom. En as, in hierdie geval, ligstraling nie van elektrone kan verskyn nie, waar kom materie dan vandaan in die vorm van ligstraling?

Hierdie verskynsel van die gloei van 'n elektriese gloeilamp kom ook in konflik met een baie belangrike wet van elementêre deeltjiefisika - die wet van behoud van die sogenaamde leptonlading. Volgens hierdie wet kan 'n elektron verdwyn met die vrystelling van 'n gamma-kwantum slegs in die reaksie van vernietiging met sy antipartikel, 'n positron. Maar in 'n gloeilamp kan daar geen positrone as draers van antimaterie wees nie. En dan kry ons letterlik 'n katastrofiese situasie: al die elektrone wat die gloeilamp binnegaan deur een draad verlaat die gloeilamp deur 'n ander draad sonder enige vernietigingsreaksies, maar terselfdertyd verskyn nuwe materie in die gloeilamp self in die vorm van ligbestraling.

En hier is nog 'n interessante effek wat verband hou met drade en lampe. Baie jare gelede het die beroemde fisikus Nikola Tesla 'n geheimsinnige eksperiment op die oordrag van energie deur een draad uitgevoer, wat in ons tyd deur die Russiese fisikus Avramenko herhaal is. Die kern van die eksperiment was soos volg. Ons neem die mees gewone transformator en verbind dit met die primêre winding aan 'n elektriese kragopwekker of netwerk. Die een punt van die sekondêre wikkeldraad hang eenvoudig in die lug, ons trek die ander kant na die volgende vertrek en daar verbind ons dit aan 'n brug van vier diodes met 'n elektriese gloeilamp in die middel. Ons plaas spanning op die transformator en die lig het aangegaan. Maar tog strek net een draad daarheen, en twee drade is nodig vir die elektriese stroombaan om te werk. Terselfdertyd, volgens wetenskaplikes wat hierdie verskynsel ondersoek, word die draad wat na die gloeilamp gaan glad nie warm nie. Dit word nie so warm dat enige metaal met 'n baie hoë weerstand in plaas van koper of aluminium gebruik kan word nie, en dit sal steeds koud bly. Boonop is dit moontlik om die dikte van die draad tot die dikte van 'n menslike haar te verminder, en steeds sal die installasie sonder probleme werk en sonder om hitte in die draad te genereer. Tot nou toe kon niemand hierdie verskynsel van energie-oordrag deur een draad sonder enige verliese verklaar nie. En nou sal ek probeer om my verduideliking van hierdie verskynsel te gee.

Daar is so 'n konsep in fisika - fisiese vakuum. Dit moet nie verwar word met 'n tegniese vakuum nie. Tegniese vakuum is sinoniem met leegheid. Wanneer ons alle lugmolekules uit die houer verwyder, skep ons 'n tegniese vakuum. Fisiese vakuum is heeltemal anders, dit is 'n soort analoog van alles-deurdringende materie of omgewing. Alle wetenskaplikes wat in hierdie veld werk, twyfel nie aan die bestaan van 'n fisiese vakuum nie, want die werklikheid daarvan word deur baie bekende feite en verskynsels bevestig. Hulle argumenteer oor die teenwoordigheid van energie daarin. Iemand praat van 'n uiters klein hoeveelheid energie, ander is geneig om aan 'n uiters groot hoeveelheid energie te dink. Dit is onmoontlik om 'n presiese definisie van fisiese vakuum te gee. Maar jy kan 'n benaderde definisie gee deur sy kenmerke. Byvoorbeeld, dit: die fisiese vakuum is 'n spesiale alles-deurdringende medium wat die ruimte van die Heelal vorm, materie en tyd genereer, aan baie prosesse deelneem, enorme energie het, maar nie vir ons sigbaar is nie as gevolg van die gebrek aan die nodige sintuigorgane en lyk dus vir ons leegheid. Dit moet veral beklemtoon word: die fisiese vakuum is nie leegheid nie, dit blyk net leegheid te wees. En as jy hierdie posisie inneem, kan baie raaisels maklik opgelos word. Byvoorbeeld, die raaisel van traagheid.

Wat traagheid is, is nog nie duidelik nie. Boonop weerspreek die verskynsel van traagheid selfs die derde wet van meganika: aksie is gelyk aan reaksie. Om hierdie rede probeer traagheidskragte soms selfs om as illusie en fiktief verklaar te word. Maar as ons onder die invloed van traagheidskragte in 'n skerp geremde bus val en 'n stamp op ons voorkop kry, hoe illusie en fiktief sal hierdie stamp wees? In werklikheid ontstaan traagheid as 'n reaksie van die fisiese vakuum op ons beweging.

Wanneer ons in die motor sit en op die gas druk, begin ons oneweredig (versnel) beweeg en deur hierdie beweging van die gravitasieveld van ons liggaam vervorm ons die struktuur van die fisiese vakuum wat ons omring, wat dit 'n bietjie energie gee. En die vakuum reageer hierop deur traagheidskragte te skep wat ons terugtrek om ons met rus te laat en daardeur die vervorming wat daaruit ingebring word, uit te skakel. Om die traagheidskragte te oorkom, word baie energie benodig, wat neerkom in hoë brandstofverbruik vir versnelling. Verdere eenvormige beweging beïnvloed nie die fisiese vakuum op enige manier nie, en daarom skep dit nie traagheidskragte nie, daarom is die brandstofverbruik vir eenvormige beweging minder. En wanneer ons begin stadiger beweeg, beweeg ons weer oneweredig (stadiger) en vervorm weer die fisiese vakuum met sy ongelyke beweging, en dit reageer weer hierop deur traagheidskragte te skep wat ons vorentoe trek om ons in 'n toestand van eenvormige reglynige beweging te laat wanneer daar geen vakuumvervorming is nie. Maar nou dra ons nie meer energie oor na die vakuum nie, maar dit gee dit aan ons, en hierdie energie word in die vorm van hitte in die remblokke van die motor vrygestel.

So 'n versnelde-uniform-vertraagde beweging van die motor is niks meer as 'n enkele siklus van ossillerende beweging van lae frekwensie en groot amplitude nie. In die stadium van versnelling word energie in die vakuum ingebring, in die stadium van vertraging gee die vakuum energie op. En die interessantste ding is dat die vakuum meer energie kan afgee as wat dit voorheen van ons ontvang het, want hy self beskik oor 'n enorme voorraad energie. In hierdie geval vind geen oortreding van die wet van behoud van energie plaas nie: hoeveel energie die vakuum vir ons sal gee, presies dieselfde hoeveelheid energie wat ons daaruit sal ontvang. Maar weens die feit dat die fisiese vakuum vir ons na leegheid lyk, sal dit vir ons lyk asof energie van nêrens af ontstaan nie. En sulke feite van 'n oënskynlike oortreding van die wet van behoud van energie, wanneer energie letterlik uit leegheid verskyn, is lank reeds in fisika bekend (byvoorbeeld, by enige resonansie, word so 'n groot energie vrygestel dat 'n resonerende voorwerp selfs kan ineenstort).

Omtrekbeweging is ook 'n tipe ongelyke beweging, selfs teen 'n konstante spoed, want in hierdie geval verander die posisie van die snelheidsvektor in die ruimte. Gevolglik vervorm so 'n beweging die omringende fisiese vakuum, wat hierop reageer deur weerstandskragte in die vorm van sentrifugale kragte te skep: hulle is altyd so gerig dat die bewegingstrajek reguit gemaak word en reglynig word wanneer daar geen vakuum is nie. vervorming. En om sentrifugale kragte te oorkom (of om die vakuum wat deur rotasie veroorsaak word in stand te hou), moet jy energie spandeer, wat in die vakuum self gaan.

Nou kan ons terugkeer na die verskynsel van die gloeilamp gloei. Vir die werking daarvan moet 'n elektriese kragopwekker in die stroombaan teenwoordig wees (selfs al is daar 'n battery, is dit nog een keer van die kragopwekker gelaai). Die rotasie van die rotor van die elektriese kragopwekker vervorm die struktuur van die naburige fisiese vakuum, sentrifugale kragte ontstaan in die rotor, en die energie om hierdie kragte te oorkom, verlaat die primêre turbine of ander bron van rotasie in die fisiese vakuum. Wat die beweging van elektrone in 'n elektriese stroombaan betref, vind hierdie beweging plaas onder die werking van sentrifugale kragte wat deur 'n vakuum in 'n roterende rotor geskep word. Wanneer elektrone die gloeidraad van 'n gloeilamp binnedring, bombardeer hulle die ione van die kristalrooster intens, en hulle begin skerp vibreer. In die loop van sulke vibrasies word die struktuur van die fisiese vakuum weer vervorm, en die vakuum reageer hierop deur ligkwanta uit te straal. Aangesien die vakuum self 'n soort materie is, word die voorheen opgemerkte teenstrydigheid van die voorkoms van materie van nêrens verwyder: een vorm van materie (ligbestraling) ontstaan uit 'n ander van sy soort (fisiese vakuum). Die elektrone self in so 'n proses verdwyn nie en transformeer nie in iets anders nie. Dus, hoeveel elektrone die gloeilamp deur een draad binnekom, presies dieselfde hoeveelheid sal deur die ander uitkom. Natuurlik word die energie van die kwanta ook uit die fisiese vakuum geneem, en nie van die elektrone wat die filament binnegaan nie. Die energie van die elektriese stroom in die stroombaan self verander nie en bly konstant.

Vir die luminesensie van die lamp is dus nie elektrone self nodig nie, maar skerp vibrasies van die ione van die kristalrooster van die metaal. Die elektrone is net 'n instrument wat die ione laat vibreer. Maar die gereedskap kan vervang word. En in die eksperiment met een draad is dit presies wat gebeur. In Nikola Tesla se bekende eksperiment oor die oordrag van energie deur een draad, was so 'n instrument die interne afwisselende elektriese veld van die draad, wat voortdurend sy sterkte verander het en daardeur die ione laat vibreer het. Daarom is die uitdrukking "oordrag van energie deur een draad" in hierdie geval nie suksesvol nie, selfs foutief. Geen energie is deur die draad oorgedra nie, die energie is vrygestel in die gloeilamp self uit die omliggende fisiese vakuum. Om hierdie rede het die draad self nie verhit nie: dit is onmoontlik om 'n voorwerp te verhit as daar nie energie aan dit verskaf word nie.

Gevolglik dreig 'n taamlik aanloklike vooruitsig van 'n skerp daling in die koste van die bou van kraglyne. Eerstens kan jy met een draad in plaas van twee klaarkom, wat onmiddellik kapitaalkoste verminder. Tweedens, in plaas van relatief duur koper, kan jy enige van die goedkoopste metaal gebruik, selfs geroeste yster. Derdens kan jy die draad self verminder tot die dikte van 'n menslike haar, en die sterkte van die draad onveranderd laat of dit selfs verhoog deur dit in 'n skede van duursame en goedkoop plastiek toe te sluit (terloops, dit sal ook die draad beskerm van atmosferiese neerslag). Vierdens, as gevolg van die vermindering in die totale gewig van die draad, is dit moontlik om die afstand tussen die stutte te vergroot en sodoende die aantal stutte vir die hele lyn te verminder. Is dit realisties om dit te doen? Natuurlik is dit werklik. Daar sou 'n politieke wil van die leierskap van ons land wees, en wetenskaplikes sal jou nie in die steek laat nie.