Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас

Может, люди эпохи неолита, ударяя в барабан и вызывая инфразвуковой резонанс, верили, что общаются с духами, божествами или предками? Исследования 1970-х годов показали, что на частоте 4-5 герц люди испытывают головокружение и в целом чувствуют себя нехорошо (вибрации нарастают, отзываясь во внутренних органах), но и впадают в сонливость, у них появляется ощущение, будто они раскачиваются и вот-вот упадут.^{64} Может, зодчие каменного века при проектировании строений учитывали их особые резонансные качества?

Что, если резонансный звук казался им звуком потустороннего мира, вызывал инфразвуковые колебания в их собственных телах и даже изменял их сознание? Интересно, а потревоженные соседи к их совести не взывали?

* * *

Вы когда-нибудь просыпались среди ночи в холодном поту, внезапно сознавая, что не имеете ни малейшего представления о том, что такое электромагнитная волна? Нет? Я — тоже. Но раз уж эти волны буквально повсюду, не мешает познакомиться с ними поближе.

От механических волн — волн звуковых и волн на поверхности воды — их отличает главным образом то, что они не зависят от физической среды, через которую распространяются.

Значит, придется нам пересмотреть свои представления о волне. Хотя… нелегко вообразить волну вне среды — чего-то такого, что перемещалось бы одновременно с распространением волны. Например, вы рассматриваете волны на воде. Рассуждать об океанической волне без воды, через которую она распространяется, попросту смешно. Ведь это механический тип волны — волна представляет собой перемещающуюся форму физического движения в определенной среде, в данном случае, в воде.

Зависимость звуковых волн от физической среды не столь очевидна, но ее вполне можно продемонстрировать. Волны давления, которые составляют звук, существуют только тогда, когда имеется физическая среда, через которую они распространяются, — будь то воздух, вода или стена между вами и вашим соседом, ярым фанатом хеви-метала. Не верите? Подвесьте маленький колокольчик внутри запечатанной стеклянной банки, откачайте из банки воздух вакуумным насосом (не сомневаюсь, что он у вас всегда под рукой) и потрясите этот вакуумный колпак. Вот вы и услышите (вернее, не услышите) доказательство.

Звуковые колебания, производимые колокольчиком в вакууме, ваших ушей не достигают. Вот почему, как поется в песне одной группы, «в космосе никто не услышит твой крик» или, если на то пошло, не услышит, как твой космический корабль взорвется. Грандиозные взрывы на просторах открытого космоса, которые так любят демонстрировать в фантастических фильмах, на самом деле сопровождались бы полнейшей тишиной — в открытом космосе недостаточно газообразного вещества для распространения волн сжатия-разрежения. Ну, а киношной братии для усиления эффекта эпизода межгалактического сражения я бы посоветовал ставить фортепианный аккомпанемент в стиле Чарли Чаплина.

Такая вот музыка сфер.

А волны электромагнитные, не в пример волнам механическим, распространяются в вакууме легко и просто. К примеру, Солнце мы пусть и не слышим, зато определенно видим и ощущаем. Если бы вместо колокольчика вы поместили в вакуумный колпак раскаленную добела нить накаливания, сразу увидели бы расходящиеся от нее световые волны. (Еще бы, ведь у вас получилась бы первая лампа накаливания с частичным разрежением — лишь позднее такие лампы стали заполнять инертными газами.)

Итак, если электромагнитные волны способны распространяться и в отсутствие физической среды, за счет чего происходит «волнение»? Физики ответят, что это, мол, результат совместных колебаний электрического и магнитного полей. Но, по правде сказать, я с трудом представляю себе, как это происходит.

Электромагнитные волны распространяются и туда, и сюда одновременно

Физики и математики способны описать и спрогнозировать поведение электромагнитных волн с невероятной точностью. Они знают все об их образовании, способе распространения из одной точки в другую, взаимодействии с веществом, а также с электрическими, магнитными и гравитационными полями. Они осведомлены о самых интимных подробностях жизни этих волн, а все благодаря блестящему шотландскому математику и физику Джеймсу Максвеллу, который в 1864 году вывел ряд уравнений, описывающих электромагнитные волны как колебания электрических и магнитных полей. Уравнения Максвелла описывали поведение электромагнитных волн настолько точно, что ими пользуются по сей день.