Фейнмановские лекции по физике. Современная наука о природе - [7]
Фиг. 1.1. Капля воды (увеличенная в миллиард раз).
Это капля воды, увеличенная в миллиард раз, но, конечно, картина эта условная. Прежде всего, частицы изображены здесь упрощенно, с резкими краями – это первая неточность. Для простоты они расположены на плоскости, на самом же деле они блуждают во всех трех измерениях – это во-вторых. На рисунке видны «кляксы» (или кружочки) двух сортов – черные (кислород) и белые (водород); видно, что к каждому кислороду пристроились два водорода. (Такая группа из атома кислорода и двух атомов водорода называется молекулой.) Наконец, третье упрощение заключается в том, что настоящие частицы в природе беспрерывно дрожат и подпрыгивают, крутясь и вертясь одна вокруг другой. Вы должны представить себе на картинке не покой, а движение. На рисунке нельзя также показать, как частицы «липнут друг к другу», притягиваются, пристают одна к одной и т. д. Можно сказать, что целые их группы чем-то «склеены». Однако ни одно из телец не способно протиснуться сквозь другое. Если вы попробуете насильно прижать одно к другому, они оттолкнутся.
Радиус атомов примерно равен 1 или 2 на 10>−8см. Величина 10>−8см – это ангстрем, так что радиус атома равен 1 или 2 ангстремам (Å). А вот другой способ запомнить размер атома: если яблоко увеличить до размеров Земли, то атомы в яблоке сами станут размером с яблоко.
Представьте теперь себе эту каплю воды с ее частичками, которые приплясывают, играют в пятнашки и льнут одна к другой. Вода сохраняет свой объем и не распадается на части именно из-за взаимного притяжения молекул. Даже катясь по стеклу, капля не растекается, – опять-таки из-за притяжения. И все вещества не улетучиваются по той же причине. Движение частиц в теле мы воспринимаем как теплоту; чем выше температура, тем сильнее движение. При нагреве воды толчея среди частиц усиливается, промежутки между ними растут, и наступает миг, когда притяжения между молекулами уже не хватает, чтобы удержать их вместе, вот тогда они и улетучиваются, удаляются друг от друга. Так получают водяной пар: при повышении температуры усиливается движение и частицы воспаряют.
На фиг. 1.2 показан пар.
Фиг. 1.2. Пар под микроскопом.
Рисунок этот плох в одном – при выбранном нами увеличении на комнату придется всего несколько молекул, поэтому сомнительно, чтобы целых 2>1/>2 молекулы оказались на таком маленьком рисунке. На такой площадке скорее всего не окажется ни одной частицы. Но ведь надо что-то нарисовать, чтоб рисунок не был совсем пустым. Глядя на пар, легче увидеть характерные черты молекул воды. Для простоты на рисунке угол между атомами водорода взят 120°. На самом же деле он равен 105°3′, а промежуток между центрами атомов кислорода и водорода равен 0,957 Å. Как видите, мы довольно хорошо представляем себе эту молекулу.
Давайте рассмотрим некоторые свойства водяного пара или других газов. Разрозненные молекулы пара то и дело ударяются о стенки сосуда. Представьте себе комнату, в которой множество теннисных мячей (порядка сотни) беспорядочно и беспрерывно прыгают повсюду. Под градом ударов стенки расходятся (так что их надо придерживать). Эту неумолкаемую дробь ударов атомов наши грубые органы чувств (их-то чувствительность не возросла в миллиард раз) воспринимают как постоянный напор. Чтобы сдержать газ в его пределах, к нему нужно приложить давление. На фиг. 1.3 показан обычный сосуд с газом (без него не обходится ни один учебник) – цилиндр с поршнем.
Фиг. 1.3. Цилиндр с поршнем.
Молекулы для простоты изображены теннисными мячиками, или точечками, потому что форма их не имеет значения. Они движутся беспорядочно и непрерывно. Множество молекул беспрерывно колотит о поршень. Их непрекращаемые удары вытолкнут его из цилиндра, если не приложить к поршню некоторую силу – давление (сила, собственно, – это давление, умноженное на площадь). Ясно, что сила пропорциональна площади поршня, потому что если увеличить его площадь, сохранив то же количество молекул в каждом кубическом сантиметре, то и число ударов о поршень возрастет во столько же раз, во сколько расширилась площадь.
А если в сосуде число молекул удвоится (и соответственно возрастет их плотность), а скорости их (и соответственно температура) останутся прежними? Тогда довольно точно удвоится и число ударов, а так как каждый из них столь же «энергичен», как и раньше, то выйдет, что давление пропорционально плотности. Если принять во внимание истинный характер сил взаимодействия атомов, то следует ожидать и небольшого спада давления из-за увеличения притяжения между атомами и легкого роста давления из-за увеличения доли общего объема, занятого самими атомами. И все же в хорошем приближении, когда атомов сравнительно немного (т. е. при невысоких давлениях),
![«Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!»](/storage/book-covers/68/684035357195b74a4446fa453a3e2f630ee586c4.jpg)
Книга рассказывает о жизни и приключениях знаменитого ученого-физика, одного из создателей атомной бомбы, лауреата Нобелевской премии, Ричарда Филлипса Фейнмана. Эта книга полностью изменит ваш взгляд на ученых; она рассказывает не об ученом, который большинству людей представляется сухим и скучным, а о человеке: обаятельном, артистичном, дерзком и далеко не таком одностороннем, каковым он смел себя считать. Прекрасное чувство юмора и легкий разговорный стиль автора сделает чтение книги не только познавательным, но и увлекательным занятием.Для широкого круга читателей.
![КЭД – странная теория света и вещества](/storage/book-covers/3b/3b25346fc74d20b8931d9d4b812535696994ef6d.jpg)
Американский физик Ричард Фейнман – один из создателей атомной бомбы, специалист по квантовой электродинамике, Нобелевский лауреат, но прежде всего – незаурядная, многогранная личность, не вписывающаяся в привычные рамки образа «человека науки». Великолепный оратор, он превращал каждую свою лекцию в захватывающую интеллектуальную игру. На его выступления рвались не только студенты и коллеги, но и люди просто увлеченные физикой.В основу этой книги легли знаменитые лекции Ричарда Фейнмана, прочитанные им в Калифорнийском университете.В этих лекциях прославленный физик рассказывает о квантовой электродинамике – теории, в создании которой принимал участие он сам, – рассказывает простым и доступным языком, понятным даже самому обычному читателю.Не зря даже о самом первом, принстонском издании «КЭД» критики писали: «Книга, которая полностью передает захватывающий и остроумный стиль Фейнмана, сделавшего квантовую электродинамику не только понятной, но и занятной!».
![Электродинамика](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Не все ли равно, что думают другие?](/storage/book-covers/db/db3dd1ced1c80fb43337968b24a59057f5322571.jpg)
Эту книгу можно назвать своеобразным продолжением замечательной автобиографии «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!», выдержавшей огромное количество переизданий по всему миру. Знаменитый американский физик рассказывает, из каких составляющих складывались его отношение к работе и к жизни, необычайная работоспособность и исследовательский дух. Поразительно откровенны страницы, посвященные трагической истории его первой любви. Уже зная, что невеста обречена, Ричард Фейнман все же вступил с нею в брак вопреки всем протестам родных.
![Движение молекул](/storage/book-covers/70/70d704eeff5c03bb71e7bdb2d5cc32fea39907d3.jpg)
В этой книжке рассказывается о главном, неотъемлемом свойстве невидимых частиц вещества — об их движении и о связанных с этим свойствах тел.
![Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий](/storage/book-covers/c1/c1a6d992e3a0d070a12af7f172274e6091936ca6.jpg)
Почему при течении воды в реках возникают меандры? Как заставить бокал запеть? Можно ли построить переговорную трубку между Парижем и Марселем? Какие законы определяют форму капель и пузырьков? Что происходит при приготовлении жаркого? Можно ли попробовать спагетти альденте на вершине Эвереста? А выпить там хороший кофе? На все эти вопросы, как и на многие другие, читатель найдет ответы в этой книге. Каждая страница книги приглашает удивляться, хотя в ней обсуждаются физические явления, лежащие в основе нашей повседневной жизни.
![Физика в бою](/storage/book-covers/b5/b59b1d5f2fedacc031948b44a2cef312782a8b0d.jpg)
В книге коллектива авторов в живой, популярной форме рассказывается о том, какую важную роль играет физика в современном военном деле, как используются ее достижения для дальнейшего развития ракетно-ядерного оружия, повышения боевых возможностей сухопутных войск, авиации и военно-морского флота Авторы показывают, что без знания основ физики сейчас невозможно плодотворно изучать и квалифицированно использовать боевую технику и вооружение, видеть, в каком направлении идет их прогресс. Встречаясь с известными еще со школьной скамьи физическими законами, читатель узнает, каких интересных и зачастую необычных результатов добиваются ученые и инженеры, используя эти законы для решения сложных проблем современного боя Читатель познакомится с новейшими военно-техническими достижениями, родившимися на основе использования успехов физики, ее тесного контакта с техническими науками.Редактор-составитель инженер-подполковник Жуков В.Н.
![Вторжение в физику 20-го века](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Бегство от удивлений](/storage/book-covers/08/089cbdc2703465cf8172002cd580bc6e31db79d3.jpg)
Книга рассказывает о рождении и развитии механики как науки, искавшей и ищущей ответы на самые простые и глубокие вопросы об устройстве природы.
![Бег за бесконечностью](/storage/book-covers/c8/c85fef3c0dab6273e8fbe10baa019fc95b66f591.jpg)
В книге рассказывается о современных представлениях об одной из самых быстроразвивающихся фундаментальных наук — физике элементарных частиц. Основное внимание уделено описанию сильновзаимодействующих частиц — адронов их поведению в различных реакциях при высоких энергиях.
![Миф о Сизифе](/storage/book-covers/27/270fbab8019b524fe8838563b7b612fb263f7c21.jpg)
«Миф о Сизифе» — философское эссе, в котором автор представляет бессмысленный и бесконечный труд Сизифа как метафору современного общества. Зачем мы работаем каждый день? Кому это нужно? Ежедневный поход на службу — такая же по существу абсурдная работа, как и постоянная попытка поднять камень на гору, с которой он все равно скатится вниз.
![Волшебная гора](/storage/book-covers/07/0756c57c84a35396ee88ae37b262e4b1d7398ed3.jpg)
«Волшебная гора» – туберкулезный санаторий в Швейцарских Альпах. Его обитатели вынуждены находиться здесь годами, общаясь с внешним миром лишь редкими письмами и телеграммами. Здесь время течет незаметно, жизнь и смерть утрачивают смысл, а мельчайшие нюансы человеческих отношений, напротив, приобретают болезненную остроту и значимость. Любовь, веселье, дружба, вражда, ревность для обитателей санатория словно отмечены тенью небытия… Эта история имеет множество возможных прочтений – мощнейшее философское исследование жизненных основ, тонкий психологический анализ разных типов человеческого характера, отношений, погружение в историю культуры, религии и в историю вообще – Манн изобразил общество в канун Первой мировой войны.
![Тень ветра](/storage/book-covers/49/494fca529604da917876f2dbb4cbc86b56d9d2e0.jpg)
Книга-явление. Книга-головоломка. Книга-лабиринт. Роман, который заставляет читателя погрузиться в почти мистический мир Барселоны и перемещает его в совершенно иную систему координат. Читателю предстоит вместе с главным героем встретить зловещих незнакомцев, понять и полюбить прекрасных и загадочных женщин, бродить по мрачным лабиринтам прошлого, и главное – раскрыть тайну книги, которая непостижимым образом изменяет жизнь тех, кто к ней прикасается.
![Приключения Шерлока Холмса. Возвращение Шерлока Холмса](/storage/book-covers/66/6685293ae356c60b6ea8aab090e0ca53bfd3b8bd.jpg)
Два полных авторских сборника – «Приключения Шерлока Холмса» и «Возвращение Шерлока Холмса». Здесь будут жених, опасающийся мести бывшей возлюбленной, и невеста, брошенная в день венчания; загадочные апельсиновые зернышки и тайный код пляшущих человечков, смертоносный китобойный гарпун и рождественский гусь с сюрпризом… Но главное – главное, что здесь будет, – это удивительная атмосфера старой доброй Англии со всеми ее красками, запахами и звуками. И даже если вы знаете наизусть все истории о знаменитом дуэте, вы все равно не сможете отказать себе в удовольствии в который раз открыть книгу, а вместе с ней – и знакомую дверь на Бейкер-стрит, 221-b.