Ang bombilya ay nasusunog laban sa mga batas ng pisika

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga bombilya ay tila napakalinaw at halata sa amin na halos walang nag-iisip tungkol sa mga mekanika ng kanilang trabaho. Gayunpaman, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nagtatago ng isang malaking misteryo, na hindi pa ganap na nalutas.

Una, isang paunang salita tungkol sa kung paano nabuo ang artikulong ito.

Humigit-kumulang limang taon na ang nakalilipas, nagparehistro ako sa ilang forum ng mag-aaral at naglathala ng artikulo doon tungkol sa kung anong mga pagkakamali ng ating akademikong agham sa pagbibigay kahulugan sa maraming pangunahing probisyon, kung paano itinutuwid ang mga pagkakamaling ito ng alternatibong agham, at kung paano lumalaban ang agham pang-akademiko laban sa alternatibo, na naglalagay ng label dito " pseudoscience "at inaakusahan siya ng lahat ng mortal na kasalanan. Ang aking artikulo ay nakabitin sa pampublikong domain nang humigit-kumulang 10 minuto, pagkatapos ay itinapon ito sa sump. Agad akong ipinadala sa isang walang tiyak na pagbabawal at ipinagbawal na humarap sa kanila. Pagkalipas ng ilang araw, nagpasya akong magparehistro sa ibang mga site ng mag-aaral upang subukang muli sa paglalathala ng artikulong ito. Ngunit lumabas na ako ay nasa itim na listahan sa lahat ng mga site na ito at ang aking pagpaparehistro ay tinanggihan. Sa pagkakaintindi ko, mayroong pagpapalitan ng impormasyon tungkol sa mga hindi gustong tao sa pagitan ng mga forum ng mag-aaral at ang pagiging blacklist sa isang site ay nangangahulugan ng awtomatikong paglipad mula sa lahat ng iba pa.

Pagkatapos ay nagpasya akong pumunta sa Kvant magazine, na dalubhasa sa mga tanyag na artikulo sa agham para sa mga mag-aaral at estudyante sa unibersidad. Ngunit dahil sa pagsasagawa ng magasing ito ay mas nakatuon pa rin sa madla ng paaralan, ang artikulo ay kailangang gawing mas simple. Itinapon ko ang lahat tungkol sa pseudoscience mula doon at nag-iwan lamang ng isang paglalarawan ng isang pisikal na kababalaghan at binigyan ito ng isang bagong interpretasyon. Ibig sabihin, ang artikulo ay bumaling mula sa isang teknikal na pamamahayag tungo sa isang purong teknikal. Ngunit hindi ako naghintay ng anumang sagot mula sa tanggapan ng editoryal sa aking kahilingan. At dati, ang sagot mula sa mga tanggapan ng editoryal ng mga magasin ay palaging dumating sa akin, kahit na tinanggihan ng lupon ng editoryal ang aking artikulo. Mula dito napagpasyahan ko na sa opisina ng editoryal ay nasa black list din ako. Kaya ang aking artikulo ay hindi kailanman nakita ang liwanag ng araw.

Limang taon na ang lumipas. Nagpasya akong makipag-ugnayan muli sa tanggapan ng editoryal ng Kvant. Ngunit lumipas ang limang taon, walang tugon sa aking kahilingan. Ibig sabihin, kasama pa rin ako sa blacklist nila. Samakatuwid, nagpasya akong hindi na makipaglaban sa mga windmill, at mag-publish ng isang artikulo dito sa site. Siyempre, nakakalungkot na hindi ito makikita ng karamihan sa mga mag-aaral. Pero dito wala akong magawa. Kaya, narito ang artikulo mismo….

Bakit nakabukas ang ilaw?

Malamang, walang ganoong settlement sa ating planeta kung saan walang mga electric bulbs. Malaki at maliit, fluorescent at halogen, para sa mga pocket torches at malalakas na searchlight ng militar - naging matatag ang mga ito sa ating buhay na naging pamilyar sila gaya ng hangin na ating nilalanghap. Ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga bombilya ay tila napakalinaw at halata sa amin na halos walang nag-iisip tungkol sa mga mekanika ng kanilang trabaho. Gayunpaman, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nagtatago ng isang malaking misteryo, na hindi pa ganap na nalutas. Subukan nating lutasin ito sa ating sarili.

Magkaroon tayo ng isang pool na may dalawang tubo, sa pamamagitan ng isa kung saan ang tubig ay dumadaloy sa pool, sa pamamagitan ng isa ay bumubuhos ito mula dito. Ipagpalagay natin na 10 kilo ng tubig ang pumapasok sa pool bawat segundo, at sa pool mismo, 2 sa sampung kilo na ito ay mahiwagang na-convert sa electromagnetic radiation at itinatapon. Tanong: gaano karaming tubig ang aalis sa pool sa pamamagitan ng isa pang tubo? Marahil, kahit isang unang baitang ay sasagot na ito ay kukuha ng 8 kilo ng tubig bawat segundo.

Baguhin natin ng kaunti ang halimbawa. Hayaang magkaroon ng mga de-koryenteng kawad sa halip na mga tubo, at isang de-koryenteng bombilya sa halip na isang pool. Isaalang-alang muli ang sitwasyon. Ang isang wire sa isang bumbilya ay naglalaman, sabihin, 1 milyong mga electron bawat segundo. Kung ipagpalagay natin na ang bahagi ng milyong ito ay na-convert sa liwanag na radiation at ibinubuga mula sa lampara patungo sa nakapalibot na espasyo, kung gayon mas kaunting mga electron ang aalis sa lampara sa pamamagitan ng kabilang kawad. Ano ang ipapakita ng mga sukat? Ipapakita nila na ang electric current sa circuit ay hindi nagbabago. Ang kasalukuyang ay isang daloy ng mga electron. At kung ang electric current ay pareho sa parehong mga wire, nangangahulugan ito na ang bilang ng mga electron na umaalis sa lamp ay katumbas ng bilang ng mga electron na pumapasok sa lampara. At ang liwanag na radiation ay isang uri ng bagay na hindi maaaring magmula sa isang perpektong walang laman, ngunit maaari lamang magmula sa ibang uri. At kung, sa kasong ito, ang light radiation ay hindi maaaring lumitaw mula sa mga electron, kung gayon saan nagmumula ang bagay sa anyo ng light radiation?

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng glow ng isang electric light bulb ay sumasalungat din sa isang napakahalagang batas ng elementary particle physics - ang batas ng konserbasyon ng tinatawag na lepton charge. Ayon sa batas na ito, ang isang electron ay maaaring mawala sa paglabas ng isang gamma quantum lamang sa reaksyon ng paglipol kasama ang antiparticle nito, isang positron. Ngunit sa isang bumbilya ay maaaring walang mga positron bilang mga carrier ng antimatter. At pagkatapos ay literal na nakakakuha tayo ng isang sakuna na sitwasyon: ang lahat ng mga electron na pumapasok sa bombilya sa pamamagitan ng isang wire ay iniiwan ang bombilya sa pamamagitan ng isa pang wire nang walang anumang mga reaksyon ng paglipol, ngunit sa parehong oras ay lumilitaw ang bagong bagay sa bombilya mismo sa anyo ng light radiation.

At narito ang isa pang kawili-wiling epekto na nauugnay sa mga wire at lamp. Maraming taon na ang nakalilipas, ang sikat na physicist na si Nikola Tesla ay nagsagawa ng isang misteryosong eksperimento sa paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng isang wire, na inulit sa ating panahon ng Russian physicist na si Avramenko. Ang kakanyahan ng eksperimento ay ang mga sumusunod. Kinukuha namin ang pinakakaraniwang transpormer at ikinonekta ito sa pangunahing paikot-ikot sa isang electric generator o network. Ang isang dulo ng pangalawang paikot-ikot na kawad ay nakabitin lamang sa hangin, hinihila namin ang kabilang dulo sa susunod na silid at doon ikinonekta namin ito sa isang tulay ng apat na diode na may isang electric light bulb sa gitna. Inilapat namin ang boltahe sa transpormer at ang ilaw ay bumukas. Ngunit pagkatapos ng lahat, isang wire lamang ang umaabot dito, at dalawang wire ang kailangan para gumana ang electrical circuit. Kasabay nito, ayon sa mga siyentipiko na nag-iimbestiga sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang wire na papunta sa bombilya ay hindi umiinit. Hindi ito masyadong mainit na anumang metal na may napakataas na resistivity ay maaaring gamitin sa halip na tanso o aluminyo, at mananatili pa rin itong malamig. Bukod dito, posible na bawasan ang kapal ng wire sa kapal ng buhok ng tao, at gagana pa rin ang pag-install nang walang mga problema at walang pagbuo ng init sa wire. Hanggang ngayon, walang nakapagpaliwanag sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ng paghahatid ng enerhiya sa pamamagitan ng isang kawad nang walang anumang pagkalugi. At ngayon ay susubukan kong ibigay ang aking paliwanag sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Mayroong ganoong konsepto sa pisika - pisikal na vacuum. Hindi ito dapat malito sa isang teknikal na vacuum. Ang teknikal na vacuum ay kasingkahulugan ng kawalan ng laman. Kapag tinanggal namin ang lahat ng mga molekula ng hangin mula sa sisidlan, lumikha kami ng isang teknikal na vacuum. Ang pisikal na vacuum ay ganap na naiiba, ito ay isang uri ng analogue ng lahat-lahat na bagay o kapaligiran. Ang lahat ng mga siyentipiko na nagtatrabaho sa larangan na ito ay hindi nagdududa sa pagkakaroon ng isang pisikal na vacuum, dahil ang realidad nito ay pinatutunayan ng maraming kilalang katotohanan at phenomena. Nagtatalo sila tungkol sa pagkakaroon ng enerhiya sa loob nito. Ang isang tao ay nagsasalita ng isang napakaliit na halaga ng enerhiya, ang iba ay hilig na mag-isip tungkol sa isang napakalaking halaga ng enerhiya. Imposibleng magbigay ng eksaktong kahulugan ng pisikal na vacuum. Ngunit maaari kang magbigay ng tinatayang kahulugan sa pamamagitan ng mga katangian nito. Halimbawa, ito: ang pisikal na vacuum ay isang espesyal na nakakalat na daluyan na bumubuo sa espasyo ng Uniberso, bumubuo ng bagay at oras, nakikilahok sa maraming proseso, may napakalaking enerhiya, ngunit hindi nakikita sa atin dahil sa kakulangan ng kinakailangan. mga organo ng pakiramdam at samakatuwid ay tila sa amin ay walang laman. Dapat itong bigyang-diin lalo na: ang pisikal na vacuum ay hindi kawalan ng laman, ito ay tila lamang ng kawalan. At kung kukunin mo ang posisyon na ito, kung gayon maraming mga bugtong ang madaling malutas. Halimbawa, ang bugtong ng pagkawalang-galaw.

Ano ang inertia ay hindi pa rin malinaw. Bukod dito, ang kababalaghan ng inertia ay sumasalungat sa ikatlong batas ng mekanika: ang aksyon ay katumbas ng reaksyon. Para sa kadahilanang ito, ang mga inertial na puwersa kung minsan ay sinusubukan na ideklarang ilusyon at kathang-isip. Ngunit kung mahuhulog tayo sa ilalim ng impluwensya ng mga inertial na puwersa sa isang bus na nakapreno nang husto at magkaroon ng bukol sa ating noo, gaano ka-ilusyon at kathang-isip ang bukol na ito? Sa katotohanan, ang pagkawalang-kilos ay lumitaw bilang isang reaksyon ng pisikal na vacuum sa ating paggalaw.

Kapag nakaupo tayo sa kotse at pinindot ang gas, nagsisimula tayong gumalaw nang hindi pantay (pinabilis) at sa pamamagitan ng paggalaw na ito ng gravitational field ng ating katawan ay pina-deform natin ang istraktura ng pisikal na vacuum na nakapaligid sa atin, na nagbibigay ng kaunting enerhiya. At ang vacuum ay tumutugon dito sa pamamagitan ng paglikha ng mga inertial na pwersa na humihila sa atin pabalik upang iwanan tayo sa pahinga at sa gayon ay maalis ang pagpapapangit na ipinakilala mula dito. Upang mapagtagumpayan ang mga inertial na puwersa, maraming enerhiya ang kinakailangan, na isinasalin sa mataas na pagkonsumo ng gasolina para sa acceleration. Ang karagdagang pare-parehong paggalaw ay hindi nakakaapekto sa pisikal na vacuum sa anumang paraan, at samakatuwid ay hindi ito lumilikha ng mga inertial na puwersa, samakatuwid, ang pagkonsumo ng gasolina para sa pare-parehong paggalaw ay mas mababa. At kapag nagsimula na tayong bumagal, muli tayong gumagalaw nang hindi pantay (mas mabagal) at muling na-deform ang pisikal na vacuum sa hindi pantay na paggalaw nito, at muli itong tumutugon dito sa pamamagitan ng paglikha ng mga inertial na pwersa na humihila sa atin pasulong upang iwanan tayo sa isang estado ng pare-parehong paggalaw ng rectilinear. kapag walang vacuum deformation. Ngunit ngayon hindi na namin inililipat ang enerhiya sa vacuum, ngunit binibigyan kami nito, at ang enerhiya na ito ay inilabas sa anyo ng init sa mga pad ng preno ng kotse.

Ang ganitong accelerated-uniform-decelerated na paggalaw ng kotse ay hindi hihigit sa isang solong cycle ng oscillatory motion na may mababang frequency at malaking amplitude. Sa yugto ng acceleration, ang enerhiya ay ipinakilala sa vacuum, sa yugto ng deceleration, ang vacuum ay nagbibigay ng enerhiya. At ang pinaka nakakaintriga ay ang vacuum ay maaaring magbigay ng mas maraming enerhiya kaysa sa dati nitong natanggap mula sa amin, dahil siya mismo ay nagtataglay ng napakalaking suplay ng enerhiya. Sa kasong ito, walang paglabag sa batas ng konserbasyon ng enerhiya ang nangyayari: kung gaano karaming enerhiya ang ibibigay sa atin ng vacuum, eksaktong kaparehong dami ng enerhiya na matatanggap natin mula dito. Ngunit dahil sa ang katunayan na ang pisikal na vacuum ay tila sa amin ay walang laman, ito ay tila sa amin na ang enerhiya ay nagmumula sa kung saan. At ang gayong mga katotohanan ng isang maliwanag na paglabag sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, kapag ang enerhiya ay lumilitaw nang literal mula sa kawalan ng laman, ay matagal nang kilala sa pisika (halimbawa, sa anumang resonance, ang napakalaking enerhiya ay inilabas na ang isang tumutunog na bagay ay maaari pang gumuho).

Ang circumferential movement ay isa ring uri ng hindi pantay na paggalaw, kahit na sa pare-pareho ang bilis, dahil sa kasong ito, nagbabago ang posisyon ng velocity vector sa espasyo. Dahil dito, ang naturang paggalaw ay nagpapabagal sa nakapalibot na pisikal na vacuum, na tumutugon dito sa pamamagitan ng paglikha ng mga puwersa ng paglaban sa anyo ng mga puwersang sentripugal: sila ay palaging nakadirekta sa paraang ituwid ang tilapon ng paggalaw at gawin itong rectilinear kapag walang vacuum. pagpapapangit. At upang mapagtagumpayan ang mga puwersang sentripugal (o upang mapanatili ang vacuum na dulot ng pag-ikot), kailangan mong gumastos ng enerhiya, na napupunta sa vacuum mismo.

Ngayon ay maaari tayong bumalik sa hindi pangkaraniwang bagay ng liwanag ng bombilya. Para sa pagpapatakbo nito, ang isang electric generator ay dapat na naroroon sa circuit (kahit na may baterya, ito ay isang beses na na-charge mula sa generator). Ang pag-ikot ng rotor ng electric generator ay nagpapabago sa istraktura ng kalapit na pisikal na vacuum, ang mga puwersa ng sentripugal ay bumangon sa rotor, at ang enerhiya upang madaig ang mga puwersang ito ay umalis sa pangunahing turbine o iba pang pinagmumulan ng pag-ikot sa pisikal na vacuum. Tulad ng para sa paggalaw ng mga electron sa isang de-koryenteng circuit, ang paggalaw na ito ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersang sentripugal na nilikha ng isang vacuum sa isang umiikot na rotor. Kapag ang mga electron ay pumasok sa filament ng isang bumbilya, marubdob nilang binomba ang mga ion ng kristal na sala-sala, at nagsisimula silang manginig nang husto. Sa kurso ng naturang mga panginginig ng boses, ang istraktura ng pisikal na vacuum ay na-deform muli, at ang vacuum ay tumutugon dito sa pamamagitan ng paglabas ng liwanag na quanta. Dahil ang vacuum mismo ay isang uri ng bagay, ang naunang nabanggit na pagkakasalungatan ng hitsura ng bagay mula sa kahit saan ay tinanggal: ang isang anyo ng bagay (light radiation) ay nagmumula sa isa pang uri nito (pisikal na vacuum). Ang mga electron mismo sa ganoong proseso ay hindi nawawala at hindi nagbabago sa ibang bagay. Samakatuwid, kung gaano karaming mga electron ang pumapasok sa bombilya sa pamamagitan ng isang wire, eksaktong parehong halaga ang lalabas sa isa pa. Naturally, ang enerhiya ng quanta ay kinuha din mula sa pisikal na vacuum, at hindi mula sa mga electron na pumapasok sa filament. Ang enerhiya ng electric current sa circuit mismo ay hindi nagbabago at nananatiling pare-pareho.

Kaya, para sa luminescence ng lampara, hindi ang mga electron mismo ang kailangan, ngunit ang matalim na vibrations ng mga ions ng kristal na sala-sala ng metal. Ang mga electron ay isang kasangkapan lamang na nagpapa-vibrate ng mga ion. Ngunit ang tool ay maaaring mapalitan. At sa eksperimento sa isang wire, ito mismo ang nangyayari. Sa sikat na eksperimento ni Nikola Tesla sa paghahatid ng enerhiya sa pamamagitan ng isang kawad, ang naturang instrumento ay ang panloob na alternating electric field ng wire, na patuloy na nagbabago ng lakas nito at sa gayon ay nag-vibrate ang mga ion. Samakatuwid, ang expression na "paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng isang wire" sa kasong ito ay hindi matagumpay, kahit na mali. Walang enerhiya na ipinadala sa pamamagitan ng kawad, ang enerhiya ay inilabas sa mismong bombilya mula sa nakapalibot na pisikal na vacuum. Para sa kadahilanang ito, ang wire mismo ay hindi uminit: imposibleng magpainit ng isang bagay kung ang enerhiya ay hindi ibinibigay dito.

Bilang resulta, isang medyo nakatutukso na pag-asa ng isang matalim na pagbaba sa gastos ng pagtatayo ng mga linya ng kuryente ay nagbabadya. Una, makakamit mo ang isang wire sa halip na dalawa, na agad na nagpapababa ng mga gastos sa kapital. Pangalawa, sa halip na medyo mahal na tanso, maaari mong gamitin ang alinman sa pinakamurang metal, kahit na kalawang na bakal. Pangatlo, maaari mong bawasan ang wire mismo sa kapal ng buhok ng tao, at iwanan ang lakas ng wire na hindi nagbabago o kahit na dagdagan ito sa pamamagitan ng paglalagay nito sa isang kaluban ng matibay at murang plastik (sa pamamagitan ng paraan, mapoprotektahan din nito ang wire mula sa atmospheric precipitation). Pang-apat, dahil sa pagbawas sa kabuuang bigat ng kawad, posibleng dagdagan ang distansya sa pagitan ng mga suporta at sa gayon ay bawasan ang bilang ng mga suporta para sa buong linya. Makatotohanan ba itong gawin? Syempre totoo. Magkakaroon ng political will ang pamunuan ng ating bansa, at hindi ka pababayaan ng mga siyentipiko.