От редсовета. Рудольф Сворень - радиоинженер, педагог, журналист и редактор, кандидат педагогических наук, более 40 лет он работал в журнале «Наука и жизнь». Был специальным корреспондентом, редактором отдела, заместителем главного редактора. Опубликовал в журнале десятки статей об успехах наук и технологий. Лауреат многих профессиональных премий, в том числе Премии Союза журналистов СССР («Золотое перо»). Издано 12 его книг, общий тираж которых превысил 8 миллионов. Среди них - энциклопедия юного радиолюбителя «Электроника шаг за шагом», учебник информатики для средней школы (в соавторстве), рассказы о науке для школьников «В просторы космоса, в глубины атома», книжка для всех об электронике «Ваш радиоприемник»...

Рудольф Cворень

ЛЕКЦИИ ДОКТОРА ВСЕХ НАУК ЧИКОРУДИ ДЛЯ ПОДЗАБЫВШИХ КОЕ-ЧТО НЕ СОВСЕМ ОТЛИЧНИКОВ, НО ВПОЛНЕ ТОЛКОВЫХ МАЛЬЧИКОВ И ДЕВОЧЕК СРЕДНЕГО И СТАРШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА, А ТАКЖЕ ДЛЯ ИХ РОДИТЕЛЕЙ, УЧИТЕЛЕЙ, СОСЕДЕЙ И, НАКОНЕЦ, ДЛЯ ТЕХ ПОСЕТИТЕЛЕЙ ШКОЛЫ, КТО ЕЩЕ НЕ СТАЛ ВПОЛНЕ ТОЛКОВЫМ, А ОЧЕНЬ ДАЖЕ МОЖЕТ СТАТЬ. И ХОЧЕТ.

Представляем читателям фрагменты книги "Самое главное - понять самое главное", подготовленные автором специально для публикации в журнале. Книга написана в экспериментальном жанре диалогов учителя с учениками. Основа книги - более ста рассказов-лекций о нашем мире, которые доктор наук, профессор Чикоруди (сокращенно ДЧР) во время летних каникул прочитал небольшой группе учеников средней школы приморского поселка Дельфиновка (пригород известного портового Черноморска, то бишь Одессы), к этой группе примкнули приехавшие погостить в теплых пляжных краях ребята из других городов и даже из других стран. Читателю представлены не только сами лекции, но и активное их обсуждение - дети внимательно слушают и свободно задают самые разные вопросы, что им не всегда удается на школьных уроках. Автор книги Рудольф Анатольевич Сворень наверняка знаком многим нашим читателям. Радиоинженер по образованию, педагог по призванию, журналист и редактор по профессии, кандидат педагогических наук, более 40 лет он работал в журнале "Наука и жизнь". Был специальным корреспондентом, редактором отдела, заместителем главного редактора. Опубликовал в журнале десятки статей об успехах наук и технологий. Лауреат многих профессиональных премий, в том числе Премии Союза журналистов СССР ("Золотое перо"). Издано 12 его книг, общий тираж которых превысил 8 миллионов. Среди них - энциклопедия юного радиолюбителя "Электроника шаг за шагом", учебник информатики для средней школы (в соавторстве), рассказы о науке для школьников "В просторы космоса, в глубины атома", книжка для всех об электронике "Ваш радиоприемник". Сейчас Рудольф Анатольевич работает над новыми книгами.

Известный сыщик Шерлок Холмс расследует загадку электрических сил в пенопластовых шариках. Электрические силы играют в нашем мире исключительно важную роль. Достаточно сказать, что атомы объединяются в молекулы в основном с помощью электричества - у атомов в молекуле появляются общие электронные орбиты, они как бы стягивают, склеивают атомы, создают из них единую систему. Электрические процессы и сигналы участвуют также в движении живых организмов, в их питании, в обмене веществ, размножении, управлении органами, в мышлении. Несмотря на все это, у живых организмов, за исключением некоторых рыб, нет "электрического чувства", такого, например, как ощущение веса.

Жорик. И правда, берешь, например, чашку с молоком и, не глядя, по весу чувствуешь - полная она или в ней половина. А батарейку сколько ни трогай, никак не почувствуешь, есть еще в ней заряд или весь вышел.

ДЧР. Возможно, именно из-за такой скрытности электричество, работая рядом с нами и в нас самих, так долго оставалось неизвестным. По той же причине знакомство с электрическими силами полезно начинать с опыта, который покажет, что электричество - это не выдумка, что оно реально существует. Опыт простой: потрите тряпкой расческу или пластмассовую палочку, в них проснется дремавшее электричество, и они начнут притягивать мелкие клочки бумаги. Под действием силы тяжести клочки должны падать вниз, а они поднимаются вверх, к натертой палочке. О чем это говорит?

Светлана. О том, что против силы тяжести действует какая-то другая сила. Действует и побеждает.

Зурик. Это и есть электричество. Ура!

ДЧР. Такой же опыт можно проделать и со стеклянной палочкой, в ней при натирании тоже просыпаются электрические силы. А теперь сделаем следующее: подвесим на нитках несколько пенопластовых шариков и будем в разных сочетаниях передавать им электрические силы, прикасаясь к шарикам натертыми палочками. Обнаружится следующая загадочная закономерность: если к двум соседним шарикам прикоснуться разными палочками (пластмассовой и стеклянной) - шарики притягиваются друг к другу, а если к ним прикоснуться одной и той же палочкой - шарики расталкиваются (рис. 11).

Расследуя эту загадку, великий сыщик Шерлок Холмс первым делом спросил бы: "Одинаковые ли у вас шарики?"

Маша. Одинаковые, одинаковые!

ДЧР. Тогда мистер Холмс поинтересуется: "Не меняется ли результат, если провести этот опыт в других помещениях?"

Андрей. Не меняется. Я когда-то делал эти опыты в кухне, на балконе и даже в ванной. Результат одинаковый.

ДЧР. После этого последует уверенный вывод: "В пластмассовой и стеклянной палочках возникают электрические силы двух разных видов". Вывод великого сыщика (это, конечно, шутка, на самом деле две разновидности электричества в 1733 году обнаружил французский физик Шарль Дюфе) теперь можно найти в любом школьном учебнике физики. При этом электрические свойства натертых палочек называют электрическим зарядом, заряд пластмассовой палочки - отрицательным (его обозначают знаком минус (-), а заряд стеклянной палочки - положительным (знак +). Все варианты взаимодействия двух разных сортов электричества описываются одной фразой: "Разноименные электрические заряды (+ и -) взаимно притягиваются, одноименные (+ и + или - и -) взаимно отталкиваются".

Магнитные силы. Проделав несколько похожих опытов с магнитами и стальными гвоздиками, можно убедиться, что в нашем мире есть также два сорта магнитных сил (их назвали северный магнетизм и южный) и что своим взаимодействием они чем-то похожи на электричество.

Еще одна, четвертая по счету, Главная сила природы, без нее наш мир просто не мог бы существовать. Оба вида электричества (+ и -), порознь или совместно прекрасно работают в электрических машинах и электронных аппаратах, но в одном случае скопление одинаковых зарядов становится угрозой существования всей нашей Вселенной.

Жорик. Ух, как страшно - натертая тряпкой стеклянная палочка угрожает человечеству!…

Катя. Чтобы стать остроумным, нужно сначала стать умным. Так что ты, дорогой Георгий, не спеши свои шутки шутить, послушай сначала, что тебе рассказывают и постарайся понять. Если сумеешь.

ДЧР. Начнем с того, что некоторые микрочастицы имеют свой электрический заряд: у электронов, например, как у натертой пластмассовой палочки он отрицательный (-), у протонов, как у натертой стеклянной палочки, - положительный (+). Именно этот электрический "плюс" протонов мог бы стать причиной разрушения нашей Вселенной. Как вы думаете - почему?

Саша. Тут особо и думать нечего - одноименные заряды взаимно отталкиваются. Поэтому если собрать в атомном ядре несколько протонов, то они сразу начнут расталкивать друг друга и разлетятся в разные стороны - ядро развалится, а вместе с ним и атом. А поскольку это произойдет одновременно во всех атомах Вселенной, то она мгновенно рассыплется - превратится в хаос микрочастиц.

Катя. Какой ужас!

Жорик. Почему же этого не происходит?

ДЧР. Действительно - почему этого не происходит? Наша Вселенная, несмотря на расталкивание протонов в атомных ядрах, вот уже 13 миллиардов лет остается целой и невредимой. Почему?

Федя Ли. У нас уже была похожая история в электрических опытах - сила тяжести, то есть гравитация, тянула клочки бумаги вниз, а они двигались вверх. Потому, что против гравитации действовала другая, более сильная сила - электричество.

Андрей. А в атомном ядре против электричества действует еще какая-то сила, более сильная - она сжимает протоны, стягивает их вместе, не дает им разлететься.

ДЧР. Эта "еще какая-то сила" называется ядерной или, иначе, сильной силой, она действует в 100 раз сильней электричества, которое в свою очередь в триллионы триллионов раз сильней гравитации. Именно ядерные силы, поборов электрическое расталкивание протонов, крепко соединяют их в атомном ядре и обеспечивают устойчивость нашего мира.

Паша. А нельзя нам проделать опыты, вроде натирания стеклянной палочки, и своими глазами увидеть, как действуют ядерные силы?

ДЧР. К сожалению, это невозможно - ядерные силы начинают действовать на очень малых, недоступных нашему зрению, расстояниях, когда между протонами остаются миллиардные доли миллиметра. Кстати, есть еще одна действующая только в микромире Главная сила. Она участвует в некоторых редких ядерных процессах и называется слабой силой, поскольку в тысячи триллионов раз слабее сильных сил.

Две ветки одного куста поначалу приняли за два отдельных кустика. Долгое время считали, что электричество и магнетизм - это две отдельные, самостоятельные силы. Но примерно 200 лет назад в довольно простых опытах с электричеством обнаружили, что оно само может создавать магнитные силы, а затем поняли, что с помощью магнитов можно получать электричество. Теоретики объяснили, а эксперименты подтвердили, что электрические и магнитные силы - это лишь разные проявления одной физической реальности, чтобы никого не обижать, ее назвали электромагнетизмом. Но еще лет через сто выяснилось, что этот "союз двух" - самостоятельно работающая часть "союза трех": в микромире открыли электрослабую силу, природное объединение электромагнитных и слабых сил.

Понимание природы и свойств электромагнетизма произвело переворот в технике и технологиях, подарило людям миллиарды неутомимых помощников - электродвигатели и мощные электрогенераторы, каждый из которых может зажечь 10 - 20 миллионов лампочек. В числе подарков оказались и радиоволны, связавшие континенты и доставляющие в наши дома десятки телевизионных программ. Открытие электромагнетизма, особенно после того, как к нему добавились слабые силы и обнаружился "союз трех", дало физикам повод думать о "Великом объединении" - о единой природе всех Главных сил нашего мира. В то же время в реальной жизни электромагнетизм иногда работает своей электрической составляющей (карманный фонарик), иногда магнитной (магнитофон), и это дает повод по старинке считать, что в нашем мире действует великолепная пятерка Главных сил.

На этом надо бы закончить нашу лекцию, но я понимаю, что у вас есть вопросы.

Голоса. Вопросов миллион… Первый мой: почему Луна не падает на Землю, если ее так сильно тянет гравитация?.. А у меня такой вопрос: как электрические силы, магнитные силы и гравитация двигают разные предметы? Может быть, они их тянут невидимыми атомными нитями?.. Почему гравитация и ядерные силы умеют только притягивать, а электричество и магнетизм могут еще и отталкивать?.. Это правда, что физики ищут гравитацию, которая не притягивает, а отталкивает предметы, и уже назвали ее - антигравитация? Вот будет здорово, если эту антигравитацию найдут, - за счет отталкивания от Земли каждый сможет бесплатно летать куда угодно… Как на атомных электростанциях ядерные силы превращаются в электрические?.. Из чего состоят радиоволны?.. Вы сказали, что гравитация в несколько триллионов раз слабее электричества. Почему же она с такой силой притягивает к земле чемодан, с которым бабушка приезжает к нам в гости?..

ДЧР. Давайте на этом бабушкином чемодане пока остановимся - я понял, что вопросов у вас действительно миллион, и все очень интересные. Напишите, пожалуйста, свои вопросы на листках бумаги и завтра передайте их мне - постараюсь в следующих лекциях на них ответить. А сейчас вам пора отдохнуть после непростого учебного дня. Спокойной ночи и до встречи завтра - на том же месте в тот же час.

http://www.nkj.ru/archive/articles/9776/