Читаем Вблизи абсолютного нуля полностью

Советский писатель Даниил Данин написал замечательную книгу о современной физике. Называется она — «Неизбежность странного мира». Данин рассказывает в своей книге о «странном мире» атомов, о каких-то, на первый взгляд, несообразных законах, которым они подчиняются. «Свод законов» для атомов называется квантовой механикой. Это уже третий в нашем рассказе. Первому подчинялись все молекулы, второму — газы. А теперь настала очередь атомов. Мир атомов, оказывается, тоже особенный мир. Скажем, частица, вырываясь из недр атома, совершает «туннельный переход». Это что-то вроде лыжника, который, вместо того чтобы перевалить через гору, странным неведомым путем оказывается на другой стороне ее, минуя вершину. Мы с вами такого чуда совершить не сможем. А для частицы это вполне доступное путешествие. Или, например, такой запрет — измерил скорость частицы, но не можешь определить, где она находится. Для обычной классической механики, к которой люди привыкли на протяжении столетий, квантовая механика кажется наукой наоборот. Но что поделаешь, такова природа микромира — «странного мира» мельчайших частиц вещества.

Чем больше энергия частиц, чем выше температура тела, тем ближе законы, определяющие их совместное поведение к обычным законам механики — науки, изучающей движение тел. А самый главный закон — основа квантовой механики и вообще квантовой теории — состоит вот в чем. Энергия, о которой мы много говорили, передается от одного тела к другому только определенными порциями — квантами. Это напоминает наши денежные расчеты. Нельзя заплатить за карандаш 3,5 копейки. Или 7 1/4 копейки. Меньше, чем копейка, меры денег у нас нет. Так и в обращении между молекулами и атомами. Они могут передавать энергию только определенными порциями. Самая маленькая порция называется квантом. Можно отдать или получить три кванта, десять квантов, тринадцать квантов. Но нельзя отдать, скажем, два с половиной Кванта.

Квантовая теория замечательно объяснила многие совершенно непонятные факты. Она изучает не только поведение отдельных частиц, но и вещества в целом. Когда атомов или молекул много, да еще температура высокая, мы не чувствуем многих тонких квантовых эффектов. Зато, когда температура понижается, их становится все больше. Вот почему при сверхнизких температурах и оказалось столько чудесного. Движутся частицы медленно, почти замерли. Уже нельзя пренебрегать их взаимодействием. Тут-то квантовые законы сильны, как нигде. Частицы объединяются, двигаются вместе. Ученые образно назвали эти объединения ансамблями. Это не молекулы и не сборища одинаковых молекул — вещество, а просто временные объединения частиц.

Много таинственного в области сверххолода разъяснилось, когда стали рассматривать поведение таких объединений. Ведь частицы объединяются не для того, чтобы просто побыть вместе. Они и так недалеко друг от друга. Ансамбль музыкантов занимается одним общим делом. Это оркестр. Так и ансамбль частиц — своеобразный «оркестр частиц». Но исполняют они самую различную «музыку». Сверхпроводимость и сверхтекучесть — свойства таких ансамблей.

Но какие же частички входят туда? Молекулы? Атомы? Или частицы помельче — части разбитых атомов? В науке существует слово «квази». Квази — это вроде, что-то напоминающее. Академик Ландау предположил, что кванты энергии, которыми обмениваются различные тела, напоминают частицы. И назвал их квази-частицами. Затем он сделал еще более интересное предположение. В каждом веществе есть свои квази-частицы. И они образуют там свое собственное объединение. Называется оно — квази-газом.

Молекулы кислорода составляют вещество — кислород. Молекулы водорода — водород. В этом самом кислороде есть и квази-частицы. Только свои, кислородные. Чем выше температура тела, тем больше в нем квази-частиц. Значит, когда вещество нагревается, у него прибывает количество квази-частиц. А когда остывает, их становится меньше. Только не подумайте, что тело при нагревании станет больше весить! Квази-частицы массой не обладают, они невесомы. Мы заметим, что их стало больше только по одному признаку: поднялась температура. Вот и все!

Между прочим, это чем-то напоминает теплород. Помните, как представляли передачу тепла средневековые ученые? От теплого тела к холодному переходит особая жидкость — теплород. Чем ее больше, тем теплее тело, тем выше его температура. А здесь роль теплорода играют квази-частицы. Но, конечно, это не значит, что наука вернулась к старой, отвергнутой теории. Квази-частицы— это развитие квантовой теории, новой передовой теории микромира. Теплород считали определенным веществом. А квази-частицы для каждого тела свои собственные. При переходе квази-частиц от тела к телу они как-то изменяются.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Хочу всё знать [1970]
Хочу всё знать [1970]

«Хочу всё знать» (1970 г.) — альманах научно-популярных статей для детей.   ВНЕ ЗЕМЛИА. Томилин. Зачем мы летим в космос? Рис. Е. ВойшвиллоП. Клушанцев. Какая ты, Венера? Рис. Е. ВойшвиллоГеннадий Черненко. Прыжок с «эфирного острова». Рис. Е. ВойшвиллоК. Ф. Огородников. Зачем нужна людям Луна? Рис. Е. ВойшвиллоГ. Денисова. Растения в космосе. Рис. Ю. СмольниковаГеннадий Черненко. Дворец космосаА. Антрушин. Лунная «земля»Е. Войшвилло. Орбитальные станции. Рис. Е. Войшвилло   ЗЕМЛЯН. Сладков. Нерукотворная красота.   Рис. Ю. СмольниковаБ. Ляпунов. Люди океана и космоса. Рис. Ю. СмольниковаЛ. Ильина. Черные бури.  Рис.  Ю. СмольниковаА. Быков. Каменная мумия. Фото автораА. Муранов. Огненные стрелы небес. Рис. Ю. СмольниковаЛ. Ильина. О ядохимикатах и насекомых. Рис. Ю. Смольникова   В ЛАБОРАТОРИЯХ УЧЁНЫХЮ. Коптев. Загадки три — разгадка одна. Рис. С. ОстроваА. Томилин, Н. Теребинская. Три заповеди экспериментатора. Рис. С. ОстроваЮ. Xарик. Должен ли уголь гореть? Рис. С. ОстроваЮ. Коптев. Удерживает магнитное поле. Рис. С. ОстроваА. Кондратов. Молодая наука о древностях. Рис. К. ПретроИрина Фрейдлин. В дебрях микромира. Рис. К. ПретроГ. Григорьев. Там, где хранится память… Рис. К. ПретроЮ. Барский. Машина, ваш ход! Рис. С. ОстроваБ. Бревдо. Поезд «на горе». Рис. С. Острова   СТРАНИЦЫ РЕВОЛЮЦИОННОГО ПРОШЛОГОА. Новиков. «Какая увлекательная область…» Рис. В. БескаравайногоА. Новиков. Идеи, изменяющие мир. Рис. В. БескаравайногоЕ. Мелентьева. «Из далёких времён». Рис. В. БескаравайногоВ. Санов. Искровцы возвращаются в строй. Рис. В. БундинаП. Капица. Шура Маленькая. Рис. В. БундинаГ. Мишкевич. В. И. Ульянов (Ленин) и Иван Бабушкин. Рис. В. БундинаР. Ксенофонтова. Три встречи с Лениным. Рис. В. БундинаЛ. Радищев. Ночной разговор. Рис. В. БескаравайногоВ. Нестеров. Флаг и герб Страны СоветовО. Туберовская. Три монумента славы. Рис. В. ТамбовцеваИ. Квятковский. Бессмертный крейсер. Рис. В. ТамбовцеваЕвг. Брандис. У истоков поэтической Ленинианы. Рис. В. Тамбовцева   ПРО ВСЯКОЕА. Пунин. Союз железа и бетона. Рис. Ю. СмольниковаЕ. Озерецкая. «Чистое золото». Рис. В. ТамбовцеваО. Острой. Песня о РодинеБ. Раевский. Плитка  шоколада. Рис. Б. СтародубцеваТ. Шафрановская. Гримасы моды. Рис. К. ПретроП. Белов. Кирилл ПетровичМ. Любарский. Двадцать лет спустя. Рис. В. БундинаБ. Рощин. По родному краю с миноискателем. Рис. В. БундинаР. Разумовская. Змеиный танец. Рис. К. Претро

Александр Михайлович Кондратов , Александр Павлович Муранов , Борис Павлович Бревдо , Наталья Владимировна Теребинская , Петр Иосифович Капица

Детская образовательная литература / Книги Для Детей
Эволюция на пальцах
Эволюция на пальцах

Хотели бы вы снова от звонка до звонка 10 лет отсидеть за школьной партой? Вряд ли… Школа запихивает в голову огромную кучу знаний, только вот раскиданы они беспорядочно и поэтому остаются невостребованными. Что вот вы помните из школьной программы про теорию эволюции? Обезьяны, Дарвин, гены… Эх, невелик набор, да и системы в нем нет.Эта книга знакомит детей и родителей, которые хотели бы рассказать своим детям о мире, с понятием эволюции. Причем речь идет не только о биологической эволюции, чего, наверное, можно было бы ожидать. Эволюция в более широком смысле происходит не только в мире живых организмов, но и в технике, в биохимии, в геологии, в мире звёзд, в психологии.Почему мир именно таков, как в нём возникают сложные структуры, по каким законам они развиваются? Этого не преподают в школе так, как надо бы преподавать — нанизывая на единую ось эволюционного понимания геологию, физику, химию, биологию и общественные науки. Если ваш ребёнок прочтет эту книгу, он окажется на голову выше прочих детей в школе. А вам будет приятно.

Александр Петрович Никонов

Детская образовательная литература