О. Деревенский - История физики, изложенная курам на смех

Дальше дела пошли еще веселее. Взять хотя бы случай Уатта - мощный был мужик! Как лошадь. Собственно, потому он и предложил соответствующую единицу мощности - лошадиную силу. Сразу видать, что по себе судить привык. Уязвленные коллеги, естественно, не долго медлили с ответными мерами. Сговорившись, они сконструировали единичку мощности - так себе, раз в семьсот меньшую, чем лошадиная сила, и назвали ее ради хохмы в честь Уатта! Не высовывайся-де в другой раз. Кстати, в русскоязычных научных кругах эта единичка зовется вовсе не “уатт”, она зовется “ватт” - чтобы не путаться.

Так вот, пока ученые мужи плавили, кипятили и испаряли различные вещества, травили Майера, совершенствовали термометры и спорили, чья шкала температур лучше, между всеми этими делами как-то незаметно в семье разделов физики появилась на свет еще одна сестричка. Старшие сестры глядели-глядели на младшенькую, так ничего и не поняли и в конце концов махнули на нее рукой. Она в самом деле была какая-то странная - имела дело с совершенно, на первый взгляд, нефизическими величинами. Ведь - откройте любой учебник - физической величиной называется то, что можно измерить. А кто, простите, изобрел энтропиметр? Или хотя бы энтальпиметр? Открою секрет - таких приборов нет. И не предвидится. Так что же, энтропия и энтальпия (список неполный) - это нефизические величины? А вот и не угадали, они - натуральным образом физические! А что не измеряются - так это как раз то исключение, которое лишь подтверждает правило. И, представляете, вот эти простые вещи пришлось растолковывать старшим сестрам, чтобы они относились ко младшенькой, как к родной! Ну, дуры просто. Да еще им, видите ли, не понравилось, как ее нарекли. Действительно, когда счастливые отцы новорожденной собрались на семейный совет по этому поводу, то приключился небольшой конфуз. Было предложено назвать ее красивым именем - Термодинамикой. “Но, господа,- робко возразил какой-то отец.- Взгляните на это дитя! В ней же нет ни одной производной по времени! Какая же она динамика?” - “Оно конечно,- был ответ,- ей бы больше подошло имечко Термостатика. Но, во-первых, это... неприлично. Не дай бог подумают, что это от слова “термостат”. А во-вторых, все, кому не лень, будут потом зубоскалить, что мы, дескать, не знали диалектики. Так что, господа, предложение остается в силе.” А что, имя-то взаправду красивое!

Короче, так или иначе, а поначалу младшенькую недолюбливали. Одна за локон ее дернет, другая - ножку подставит. “Зря вы так, сестрицы милые,- плакала Термодинамика. - Вот ужо, погодите, будет у нас еще одна сестра...- У нее случайно открылся дар, гм, научного предвидения. - Звать сестру будут Механика, но Механика не простая, а Хитромудрая... И тогда бегите ее, ибо она суть волк в овечьей шкуре... не то будет великий плач и скрежет зубовный...”- “Типун-те на язык, дефективная”,- говаривала на это Механика Классическая, не подозревая, что за такие родственные чувства когда- нибудь аукнется. Но Термодинамика лишь тихо вздыхала в ответ и только однажды молвила так: “Истинно говорю вам: необратимы деянья ваши”. Сестры от изумления разинули ротики; первой опомнилась Классическая Механика: “Необратимого не бывает! Ежели кто бросит в меня камень, который полетит по параболе, а я этого не стерплю, так и в обратную он полетит по той же параболе!”- “Конечно,- тихо сказала Термодинамика.- А вот тепло души само по себе переходит только от более нагретого тела к менее нагретому.”

Папаши не могли нарадоваться на такую не по годам умницу, но чужие дяди их восторгов совсем не разделяли. “Послушать, что она мелет, так с ума сойти можно,”- говорили они друг другу. Выходила действительно какая-то несуразица: если теплота является движением отдельных молекул, которое подчиняется обратимым механическим законам, то почему же в совокупности это движение уже необратимо? Так все и посходили бы с ума, если б не Больцман. Он как-то неосторожно выпустил фразочку, которая впоследствии стала крылатой: “Статистика знает все”. Поэтому к нему-то и обратились - давай, мол, если такой грамотный. И, знаете, не ошиблись, этот великий комбинатор в грязь лицом не ударил! По статистике, оказывается, необратимый процесс - просто наиболее вероятный из всех возможных. То есть, чудеса, в общем-то, случаются, но - чем чуднее, тем реже. Просто, как все тривиальное! Разом вернулись к жизни все бывшие пессимисты, которые рассуждали так: если тепло переходит от горячих тел к холодным... то рано или поздно все тела станут теплыми... и всем нам будет крышка... (которую они сговорились называть “тепловой смертью Вселенной”). Ясно же, что ничего чуднее этого не бывает, значит, этого не бывает никогда.

Но это, так сказать, теория. На практике же переход тепла от горячих тел к холодным очень досаждал, особенно Дьюару. Наступил момент, когда Дьюар плюнул, отправился в лавочку к старьевщику и разорился там на пару термосов. Проблема была решена! С тех пор благодарные физики и называют термос “сосудом Дьюара”. Еще бы - ведь впоследствии он оказался настоящей находкой для физики низких температур! Ну, что без этого сосуда делал бы Каммерлинг-Оннес? Разве мог бы он позволить себе искать ответ на вполне конкретный вопрос: что выйдет, если хорошенько заморозить ртуть? А вышло вот что. Пока атомы ртути еще дрожат от холода, они худо-бедно мешают двигаться электронам, проводящим электрический ток (в этом и заключается причина омического сопротивления). Но если мороз еще покрепчает, то, се ля ви, последняя дрожь атомов замирает, а электроны-живчики шастают, не испытывая никакого сопротивления! Это явление назвали сверхпроводимостью (позже, во избежание путаницы, к этому названию добавили слово “низкотемпературная”, потому что высокотемпературной сверхпроводимостью стала заниматься, соответственно, физика высоких температур).

Да-да, Допплер вон поначалу тоже совсем не путался. Счастливчик, он находил гармонию не только в вальсах и опереттах, но и в паровозных гудках, которые изменяли тон, когда поезд пролетал мимо. Эта музыкальная идиллия оборвалась, когда Допплер случайно узнал, что для машиниста тон этих же гудков постоянен. Тут-то и замаячил проклятый вопрос: на самом ли деле изменяется тон, или это только кажется? Проще говоря, физический ли это эффект, или - лечиться надо? Лечиться, понятное дело, не хотелось: хлопотно это, да и накладно. Пришлось сбацать теорию, по которой выходило, что эффект - вполне физический. Только было несолидно выдвигать уши на роль измерительного прибора, поэтому явление Допплера, известное каждому привокзальному мальчишке, было экспериментально подтверждено лишь несколько лет спустя. Но это еще не все; давайте-ка забежим немного вперед! У Допплера все основано на том, что скорость звука фиксирована только относительно среды, в которой он звучит. Физо, решив, что свет в этом отношении ничем не хуже звука, лихо распространил принцип Допплера и на него. А чего, спрашивается, не распространить - ведь тогда считалось, что есть и светоносная среда, эфир так называемый, который от хорошей жизни выдумали сторонники волновой теории света. Знай Физо, что вскоре от эфира останется шиш с вакуумом, он был бы осмотрительнее. Ведь, нет среды - нету принципа Допплера! И сейчас в оптике явление Допплера носит это имя исключительно по старой памяти.

Вот как к этому пришли. Эстафету от Фарадея подхватил Максвелл. Он поставил себе благородную по тем временам цель - построить механическую модель эфира. Понимаете, Эйнштейн тогда еще не появился на свет, поэтому Максвелл по простоте своей считал, что электромагнитные волны - это механические упругие волны в эфире. Причем эфир, несмотря на завет мудрого Демокрита, считался сплошной средой, ибо если был бы он дискретным, то не потянул бы он роль посредника. Тут, понимаете, дело принципа: либо заряды взаимодействуют через пустоту, либо - через посредника. И если уж выбираешь посредника, так будь добр, чтобы насчет пустот - ни-ни! Вот Максвелл и старался. Обладая богатой фантазией, он придумывал разные там колесики, звездочки, шестереночки. Почти все было как в сказке: дерни, деточка, за один зарядик - он крутанет ближайшие колесики, которые в свою очередь заденут за шестереночки - соседний зарядик и сдвинется. Но - на тебе! - между колесиками и шестереночками всегда оставались, будь они неладны, промежуточки. И так - несколько раз! Когда Максвелл дошел до остервенения, его посетила гениальная мысль. “Все эти колесики,- подумал он,- нужны лишь для того, чтобы записать уравнения движения эфира. Получи я уравнения для его механических натяжений - потом на эти колесики с промежуточками начхать я хотел, эфир будет как бы сплошным!”

Так он, кстати, и сделал: получил и начхал. То-то поначалу было радости у коллег! Один из них, помнится, воскликнул: “Не боги ли начертали эти уравнения, до чего красиво!” Он не догадывался, что из этой красоты получится дальше. А получилась из нее, сами понимаете, значение скорости электромагнитной волны в эфире. Но раз уж имеет место скорость волны, то логично предположить, что имеет место и сама волна, не так ли? Кстати, следует принимать во внимание, что, говоря об злектромагнитных волнах, Максвелл и его современники имели в виду волны, мягко говоря, радиодиапазона, а отнюдь не видимый свет. Свет и радиоволны неспроста считались тогда двумя принципиально различными феноменами - ведь о свете не имели представления разве только слепцы, а что касается радиоволн, так их еще даже не открыли. Можете вообразить, как екнули сердечки физиков, когда с легкой руки Максвелла скорость этих еще не открытых радиоволн с какой-то стати практически совпала со скоростью света, которую тогда уже измерили и Физо, и Фуко, и все остальные, кому не лень. В принципе, конечно, оставалась возможность одного из двух: либо перемудрил Максвелл, либо недомудрили Физо, Фуко, и все остальные, кому не лень. А если нет? Вдруг это совпадение - неспроста? Короче, срочно потребовалось, открыв радиоволны, измерить их скорость, да поточнее. И так как свято место долго пусто не бывает, то Герц-молодец тут и отличился. Подумать только - оказалось, что эти волны шастают табунами, особенно во время гроз: стоило молнии шваркнуть, детекторы этими волнами буквально захлестывало!