Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - [51]

Шрифт
Интервал

кристалла кремния вновь. Включите их в цепь (она будет называться диодной), и вы увидите, что электрический ток течет в ней только в одном направлении. По мере протекания тока лишние электроны «перепрыгивают» через место контакта кристаллов и занимают свои места в дырках, в результате чего их атомы рекомбинируют с облегчением – излучением фотона. Вот что происходит в светодиоде: электроны перепрыгивают через область контакта двух кристаллов. Именно поэтому это такой эффективный способ получения света: впустую не тратится практически ни капли энергии.

Светящиеся червячки и светлячки

Живые организмы тоже могут излучать свет. Но не для того чтобы читать в темноте или освещать себе путь, а чтобы привлекать партнеров или отпугивать хищников. На земле хвосты светящихся червяков и светлячков мерцают, точно огонек свечи в ночи. В глубинах океанов замечены величественные кальмары, сардины и морские звезды, которые освещают океанскую толщу таинственным голубоватым светом. По-научному этот подводный фейерверк называется биолюминесценцией. Он порожден возбужденными атомами, которые выплескивают избыточную энергию.

Разумеется, живые существа создают свет по-своему. Светлячки не поджигают себя, как свечи, и не работают на батарейках, как карманные фонарики. Они заставляют химические вещества, которые накапливаются в их теле (люциферин и люциферазу), взаимодействовать друг с другом и генерировать свет. Это похоже на химические фонари, которые развешивают по стенам поездов на случай аварии. Разломите такой фонарь пополам, и вы разрушите стеклянный контейнер, смешав два вещества и создав свет в качестве побочного продукта реакции. От личинок или светлячков много света получить невозможно. Чтобы добиться яркости свечи, нужно более сотни светлячков[160]. Однако само явление выглядит впечатляюще.

Наука о сверкающих ботинках

Когда я был ребенком, то не понимал, почему меня постоянно заставляют чистить ботинки. В чем смысл? Начищенные ботинки оставляли пятна гуталина на полу в кухне. А уж запах от них исходил – точно от химического завода. Когда я шагал по грязи, то презирал свои чистые ботинки. Держа нос по ветру, я никогда не обращал внимания, что происходит на земле. Сегодня, гуляя по английской глубинке, я понял всю пользу, которую может принести моим тяжелым ботинкам обувной крем. Он не только защищает обувь от влаги, но и заставляет ее служить чуть ли не вдвое дольше (крем для обуви смазывает ее и предохраняет от растрескивания при сжатиях и натяжениях).

Почему начищенные ботинки сверкают? Простая кожа выглядит непривлекательно, потому что покрыта морщинами и трещинами. Когда свет падает на такую поверхность, он рассеивается во все стороны. Но лучи света попадают в ваши глаза, поэтому вы, собственно, и видите свои ботинки и различаете их цвет – коричневый, голубой или какой-то еще. Лучи света отражаются от поверхности ботинок неравномерно. Такое отражение называется диффузным. При этом лучи света расходятся от отражаемой поверхности во всех направлениях и под разными углами. Она совсем не похожа на плоское полированное зеркало. Отражения всех ваших прыщиков и морщин падают на зеркало под определенным углом и под тем же углом достигают хрусталиков глаз. Так что вы получаете идеальное отражение своего лица. И оно называется зеркальным.

Когда вы чистите туфли, вы покрываете их кремом на основе воска, который заполняет все неровности на коже и создает более или менее однородную поверхность. Это похоже на то, как в ходе ремонта дороги рабочие заделывают ямки. Попадающие на кожу лучи света отражаются более упорядоченно, поэтому поверхность ботинка становится немного похожей на зеркало.

Если вам нравится видеть свое отражение в сверкающей обуви, но ненавистна мысль потратить на достижение такого блеска 10 минут, подумайте о людях, которые делают телескопы. Компания Perkin Elmer, которая изготавливала зеркало для гигантского телескопа «Хаббл» диаметром 2,4 м, работала над ним 18 месяцев. Почему так долго? Потому что, когда вы имеете дело с таким явлением, как свет, и пытаетесь найти объекты в центре Вселенной, малейшие изъяны и царапины на поверхности зеркала даже размером с атом могут вам помешать. Зеркало для телескопа компания Perkin Elmer полировала с точностью до 20–30 нм (это примерно сумма диаметров 50 атомов, помещенных друг на друга). Если бы это зеркало имело размеры Земли, то изъяны на нем были бы меньше вашей ладони (около 10 × 4 см). К сожалению, инженеры компании были так одержимы идеей идеальной полировки зеркала, что форму ему придали неправильную.

Но это уже совсем другая история[161].

Глава 11. Радио «Туфта»

Из этой главы вы узнаете…

Почему мачты с радиоантеннами тянутся высоко в небо – а мобильные телефоны легко умещаются в кармане.

Как «червяк» помог создать современную глобальную сеть связи.

Почему вы не можете приготовить корму из курицы[162] с помощью смартфона.

Как мобильные телефоны едва не появились в викторианскую эпоху.

Земля, воздух, огонь и вода – классические элементы природы, известные еще с давних времен. Некоторые древние мыслители, достаточно прозорливые, чтобы понять, что четырех элементов мало, полагали, что в природе, возможно, есть еще пятый,


Рекомендуем почитать
На траверзе — Дакар

Послевоенные годы знаменуются решительным наступлением нашего морского рыболовства на открытые, ранее не охваченные промыслом районы Мирового океана. Одним из таких районов стала тропическая Атлантика, прилегающая к берегам Северо-западной Африки, где советские рыбаки в 1958 году впервые подняли свои вымпелы и с успехом приступили к новому для них промыслу замечательной деликатесной рыбы сардины. Но это было не простым делом и потребовало не только напряженного труда рыбаков, но и больших исследований ученых-специалистов.


Историческое образование, наука и историки сибирской периферии в годы сталинизма

Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.


Интеллигенция в поисках идентичности. Достоевский – Толстой

Монография посвящена проблеме самоидентификации русской интеллигенции, рассмотренной в историко-философском и историко-культурном срезах. Логически текст состоит из двух частей. В первой рассмотрено становление интеллигенции, начиная с XVIII века и по сегодняшний день, дана проблематизация важнейших тем и идей; вторая раскрывает своеобразную интеллектуальную, духовную, жизненную оппозицию Ф. М. Достоевского и Л. Н. Толстого по отношению к истории, статусу и судьбе русской интеллигенции. Оба писателя, будучи людьми диаметрально противоположных мировоззренческих взглядов, оказались “versus” интеллигентских приемов мышления, идеологии, базовых ценностей и моделей поведения.


Князь Евгений Николаевич Трубецкой – философ, богослов, христианин

Монография протоиерея Георгия Митрофанова, известного историка, доктора богословия, кандидата философских наук, заведующего кафедрой церковной истории Санкт-Петербургской духовной академии, написана на основе кандидатской диссертации автора «Творчество Е. Н. Трубецкого как опыт философского обоснования религиозного мировоззрения» (2008) и посвящена творчеству в области религиозной философии выдающегося отечественного мыслителя князя Евгения Николаевича Трубецкого (1863-1920). В монографии показано, что Е.


Технологии против Человека. Как мы будем жить, любить и думать в следующие 50 лет?

Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.


Лес. Как устроена лесная экосистема

Что такое, в сущности, лес, откуда у людей с ним такая тесная связь? Для человека это не просто источник сырья или зеленый фитнес-центр – лес может стать местом духовных исканий, служить исцелению и просвещению. Биолог, эколог и журналист Адриане Лохнер рассматривает лес с культурно-исторической и с научной точек зрения. Вы узнаете, как устроена лесная экосистема, познакомитесь с различными типами леса, характеризующимися по составу видов деревьев и по условиям окружающей среды, а также с видами лесопользования и с некоторыми аспектами охраны лесов. «Когда видишь зеленые вершины холмов, которые волнами катятся до горизонта, вдруг охватывает оптимизм.