Электричество шаг за шагом - [10]

Большинство открытий и изобретений последнего столетия так или иначе связано с электричеством, хотя его изучение началось с некоторым опозданием. Люди уже умели печатать книги, строить многоэтажные дома, выплавлять металл и отливать пушки, уже были сконструированы пружинные часы и построена паровая машина, а немногочисленные исследователи-энтузиасты всё ещё повторяли и пытались объяснить простейшие опыты с электричеством, впервые описанные более двух тысяч лет назад (это уже обычные, годы — без пересчёта).

Мы с вами, кстати, сейчас обратимся именно к этим опытам — в них проще всего поискать ответ на непростой и в то же время очень простой вопрос: «Что такое электричество?».

ВК-15.Когда-то считали, что есть пять главных сил: гравитационные, электрические, магнитные, а также действующие только в микромире ядерные сильные и ядерные слабые силы. Однако уже давно доказано, что электричество и магнетизм — это два разных проявления единой электромагнитной силы. А недавно обнаружили новую единую силу, союз трёх — электричества, магнетизма и слабых ядерных сил, — эту тройку назвали электрослабой силой. Теоретики полагают, что со временем может быть обнаружено и «Великое объединение» — единая природа всей пятёрки главных сил.

Р-3. СИЛА, РАБОТАЮЩАЯ ВЕЧНО И ЛИШЬ НЕДАВНО ЗАМЕЧЕННАЯ. Любые физические тела, имеющие массу, например m₁ и m₂, притягивают друг друга (1). Этот процесс мы называем гравитацией, а силы F₁, которые пытаются сблизить массы m₁ и m₂, называем гравитационными силами (1). Из пятёрки главных сил природы (см. Р-10) гравитация самая слабая. Но мы с вами живём на довольно большой планете Земля с массой 6 000 000 000 000 000 000 000 тонн, а сила гравитационного притяжения тем сильнее, чем больше масса хотя бы одного из участвующих в этом процессе физических тел. Поэтому даже небольшие и лёгкие предметы вроде яблока или дорожной сумки, не говоря уже о мешке с зерном или о гранитной глыбе, притягиваются к огромной массе Земли с вполне заметной силой. Животные, развиваясь и совершенствуясь

Электрические силы (2), так же как гравитационные, были получены нашим миром как бы в подарок при его рождении. Электричество играет особо важную роль практически во всём, что было дальше, — от создания устойчивых атомов до появления и развития жизни. Но электрические процессы не столь заметны, не столь доступны, как гравитационные, — скрытое от нашего взгляда электричество приходится изучать для того, чтобы получить доступ к его использованию.

Т-16. Наряду с бессчётными вопросами, на которые можно ответить детально и конкретно, есть немного «почему?», допускающих пока только один ответ: «Так устроен наш мир». Вы подняли с земли небольшой камушек, затем отпустили его, и камушек полетел вниз, упал на землю. Почему? Что за странный вопрос? Камушек полетел вниз, потому что Земля его притягивает. А почему она его притягивает? Вы задумались: что ответить? Можно пошутить: «Почему? Потому что кончается на «у». Можно нагрубить: «Притягивает, потому что притягивает». Можно схитрить: «Мы этого ещё не проходили». Но как тут не мудри, как не хитри, а привычного объясняющего ответа вы не найдёте. Камень притягивается к Земле — это факт. И если начать разбираться, то окажется, что падение камня всего лишь частный случай более общего явления: все физические тела, имеющие массу, все предметы притягивают друг друга.

ВК-16. Гравитация известна одного типа — две массы всегда притягиваются. А вот электрический заряд, оказывается, бывает двух разновидностей — одну назвали положительной (обозначается знаком «плюс», «+»), другую отрицательной (обозначается знаком «минус», «—»). Оба заряда часто действуют одинаково, например, одинаково хорошо притягивают клочки бумаги. А вот друг с другом заряды взаимодействуют по-разному: разноимённые (+ и —) притягиваются, а одноимённые (+ и + или — и —) отталкиваются.

Явление это назвали «гравитация», от латинского слова «гравитус» — «тяжесть». Часто с тем же смыслом употребляют и русское слово «тяготение» (скорее всего от слова «тяга»), прекрасно отражающее существо дела: все объекты нашего мира тяготеют друг к другу, испытывают, так сказать, взаимное гравитационное влечение. Именно это Ньютон назвал законом всемирного тяготения. Переместитесь со своим камушком на Луну, и он там тоже будет притягиваться к «земле» — будет падать на лунную поверхность. При этом камушек будет одновременно притягиваться и к Земле — тяготение всемирное, каждый притягивается к каждому, все ко всем. Но только от Земли камушек уже далеко, а к лунной поверхности — близко. Сейчас Луна тянет его несравнимо сильней, чем Земля, — гравитационные силы с расстоянием резко уменьшаются, и чем ближе один к другому два каких-нибудь предмета, тем сильнее они притягиваются.

По закону всемирного тяготения даже два яблока, которые лежат на тарелке, притягивают друг друга. Но сила притяжения у них ничтожно малая, её никак не хватает на то, чтобы сдвинуть яблоки с места. Дело в том, что сила гравитационного притяжения зависит не только от расстояния, но и от массы притягивающихся предметов или, проще говоря, от того, насколько много в них вещества, насколько много атомов и молекул.