Про эту вашу физику

Что ж, не будем томить, разгадка такова: в звуковой волне друг за другом «идут» участки уплотнения и разрежения воздуха (или той среды, где звук распространяется). Амплитуда здесь уже не физическая высота гребня, а разница между максимальной и минимальной плотностью. Для наших ушей амплитуда в общем случае означает громкость звука. Частота волны — скорость смены участков плотности. Человеки, как вид, слышат волны с частотой от 15 Гц до 20 000 Гц, и могут различать частоты по тону (высокий или низкий звук), например, нота Ля имеет частоту 440 Гц. Звуковая волна бывает и более низких частот — это инфразвук, и более высоких — ультразвук и гиперзвук. Обратим внимание, что по отношению к звуку волна — уже не натуральные гребни и впадины, а несколько иное физическое явление, описываемое волновыми характеристиками.

На заметку тем, кто читал главу про кванты: звуковая волна таки тоже квантуется, то есть существуют минимальные значения частот, слабее которых уже некуда. Квант звуковой волны называют фононом, и там у них тоже своя физика и жуткие формулы.

Кажется, здесь всё понятно. Следующий вопрос вы можете задавать своим знакомым или незнакомым, и это будет началом интересного спора, который иногда (ответственно заявляем) может дойти до рукоприкладства и вызова полиции.

Что является амплитудой, частотой и длиной для световой волны? Ну, или если быть точнее, раз у нас уже была про это глава, что из себя представляют характеристики электромагнитной волны?

Во времена дедушки Максвелла, который много сделал для того, чтобы подружиться с электромагнетизмом, на этот вопрос отвечали так. Существует какая-то неведомая сущность, представляющая собой сразу два совмещенных друг с другом поля: электрическое и магнитное. Поля почему-то испытывают колебания от максимального отрицательного значения до максимального положительного и тем самым создают все эти крутые электрические штуки типа притягивания мелких бумажек к расческе или искры от прикосновения к спящему котику.

Максвелл логично для тех лет предполагал, что, если есть волна, значит она распространяется в какой-то среде — например, мировом эфире. Менделеев предложил для эфира суперлегкий газ — ньютоний. А Фарадей, который был в теме, экспериментируя с электричеством дольше всех, засомневался в идее эфира, но умер, и его сомнения потомки не поддержали.

Так-то всё было почти готово, чтобы торжественно сойтись для понимания фундаментальных тайн мироздания: ученым оставалось описать природу эфира и заткнуть последние дыры в теории электромагнетизма.

Чтобы понять, какой такой волной является свет, ученые решили присмотреться к давешнему опыту Юнга. Помните, в предыдущей главе мы рассказывали про то, как свет проходил через две прорези в дощечке и давал на экране позади интерференционную картинку? Что, собственно, и привело испытателей к мысли о волновой природе света.

Внимание, сейчас будет отвлеченная, но очень важная информация насчет двухщелевого эксперимента. Когда в научпопе или еще где-то вы встречаете его описание в виде стрельбы электронами или фотонами по натуральным щелям, имейте в виду, что на самом деле это описание весьма утрированное и вымышленное. Большая часть «специалистов по квантмеху» в интернете воспринимает аналогию за чистую монету и пытается ее критиковать, выдвигая умопомрачительные гипотезы о том, как на самом деле объясняется двухщелевой эксперимент. Много суеты наводит пресловутый анимационный ролик с убедительным доктором в плаще супергероя, визуализирующий опыт со щелями. Несмотря на кажущуюся научность этого мультфильма, ролик является отрывком из абсолютно лженаучного фильма, втирающего населению про материальность мыслей, высших наблюдателей и прочей ерунде. Так вот, если вы нам доверяете, имейте в виду: настоящий эксперимент с интерференцией квантов производится сложнее и хитроумнее. А выводы из него несколько другие, нежели озвучиваются в большинстве научпоповских поделках. Мы тоже не лучше всего этого, но зато честные и стараемся исправиться.

Давайте посмотрим, как ученые заморочились на интерференции, и что из этого получилось. Во все нижесказанное трудно въехать с первого раза, поэтому помните, что совершенно не стыдно перечитать написанное несколько раз и даже подглядеть в Википедии. Мы и сами написали эту главу с десятой попытки и в процессе не стеснялись в выражениях.

Перед нами картинка, показывающая устройство простейшего интерферометра. Его соорудил тот самый разрушитель легенд Майкельсон для расчета длин волны света и заодно для попыток поиска светоносного эфира.