Физика на пальцах

Объясню… Что такое волны, мы прекрасно знаем. Каждый видел волны на поверхности моря, озера или реки… Волна — это не вещество, волна — это процесс, который происходит в веществе. Мы смотрим на море и видим: волны бегут. Причем, что интересно, волны-то бегут, а вода не бежит! Вода остается на месте. Частички воды (молекулы) просто периодически колеблются, поднимаясь то вверх, то вниз, создавая иллюзию перемещения воды. Волна по поверхности воды действительно распространяется, а вот сама вода остается на месте, точнее, синхронно колеблется вверх-вниз.

Понятно? Сейчас будет понятно.

Волна бежит, а среда, по которой распространяется волна, остается на месте.

Вы можете привязать прыгалки или веревку к дверной ручке и пускать по ним волну. Волна будет бежать по прыгалкам, но сами прыгалки, как видите, никуда не бегут, а остаются на месте — между дверью и вашей рукой. Они просто колеблются.

Важнейшее свойство волны — она всегда распространяется по чему-то, по какой-то среде. По воде, по прыгалкам, по воздуху.

Именно с помощью воздушных волн мы слышим друг друга.

Мама ртом пускает воздушную волну, она воздействует на ваши барабанные перепонки, а вы старательно делаете вид, что не слышите, как она зовет вас убирать игрушки или спать. Потому что спать вы еще не хотите, а убирать игрушки вообще бессмысленное и даже вредное дело, они и так лежат там, где должны — на полу, под рукой. Так что лучше мамину звуковую волну не слушать, а почитать эту книгу. В конце концов, если ей нужно, пусть сама уберет. А вы ей это вредное дело, уж так и быть, простите, ибо великодушие ваше безмерно.

В общем, волна всегда распространяется в чем-то. А если ничего нет, то и волны быть не может — на чем же ей распространяться, коли нету ничего! Колебаться-то нечему! А на нет, как говорится, и суда нет.

Но раз так, то по чему, по какой такой среде распространяется свет, если он волна? Явно не по воздуху. Потому что свет может распространяться и в космосе, далеко от Земли, где земная атмосфера заканчивается. Именно так, через пустоту космическое излучение и прилетает на нашу планету. Как же оно по пустоте распространяется, если пустота — это ничто, а значит не по чему волнам распространяться! Но лучи от Солнца запросто доходят!

И с чего вообще эти ученые, которые спорили с Ньютоном, взяли, что свет — это волна? Что за странная идея вообще?

А эти ученые-физики занимались изучением волн — разных. Они исследовали свойства волн. И нашли, что у волн тоже есть свойства. Ну, например, скорость распространения. Скорость волны в среде определяется свойствами этой среды — чем плотнее среда, тем быстрее бегут по ней волны. Скорость звука в воздухе — 330 метров в секунду. Зная ее, можно определять, насколько далеко от вас вспыхнула молния на небе. Если после вспышки молнии звук грома донесся до вас через 5 секунд, значит, молния ударила примерно в полутора километрах:

330 × 5 = 1650 метров = 1,65 км

А вот в металле скорость звука значительно выше, чем в газе. Если вы ударите молотком по стальному рельсу, то звуковая волна по нему побежит со скоростью примерно 5000 м/с. Пять километров в секунду!

Кроме того, у волн оказались и разные другие свойства. Например, волны могли складываться или, напротив, гасить друг друга, создавать разные причудливые картины в зависимости от разных условий.

И вот все эти свойства волн физики обнаружили у света! Значит, свет — это волна, решили они. И значит, никакой пустоты в космосе нет, а есть особая среда — мировой эфир, по которому бежит волна, которую мы воспринимаем как свет. Вот так вот, милейший Ньютон!..

О том, кто оказался прав — Ньютон или его оппоненты, мы поговорим позже. А сейчас нам надо просто знать, что к концу позапрошлого века у физиков было довольно примитивное понимание: в мире существуют лучи и вещество. Вещество при этом состоит из атомов. А атомы — из положительных и отрицательных зарядиков. Нейтроны тогда еще не были открыты, хотя наука всячески пыжилась, изучая вещество, и вот однажды столкнулась с явлением распада этого самого вещества. Позже процесс распада вещества назвали радиоактивностью.

Обычно, рассказывая об открытии радиоактивности, говорят о Марии Склодовской-Кюри. Не будем и мы отказываться от этой хорошей традиции. Тем более, что женщина в науке — явление редкое, как изотоп, и потому достойное тщательного разглядывания через лупу.