День добрый, уважаемые коллеги! Мы продолжаем наш разговор о физике. И начинаем новый цикл, новый модуль наших маленьких лекций. Мы добрались, наконец, до времен уже близких к нам. Практически вся физика, о которой мы говорили до сих пор, была создана 200–300 лет назад, в 17, 18, 19 веках. Физика, о которой мы будем говорить дальше, создана недавно — в веке 20. Позволю себе маленький такой вот исторический экскурс что ли совершить. Вот картинка, которую вы видите на виртуальной доске, такая простенькая, из трех кружочков. Вот так примерно, с моей точки зрения, это я нарисовал, выглядела картина устройства мира с точки зрения физиков лет, наверное, 120–130 назад, ну так, примерно, в конце 19 века. Были три фантастические, великолепные теории, которые объясняли: механика — все, что движется (и машины ездят, и колеса крутятся, и самолеты летают, автомобили уже ездят, все это работает, станки крутятся, все это с помощью механики рассчитывается, отлично). Была потрясающая по красоте теория — электродинамика, созданная Максвеллом незадолго до этого (электростанции работают, лампочки светятся, телефон работает, телеграф работает, все работает, все прекрасно). Наконец, термодинамика — великолепная, изумительная по красоте теория (тепловые машины работают, автомобильные двигатели работают, паровоз едет, пароход плывет, все великолепно). Казалось бы, все мы про этот мир уже узнали. Что там есть еще непонятного? Ну так, небольшие облачка вот такие, сумерки какие-то, которые интересуют, ну сколько, ну 10–15 человек во всем мире, профессионально этим занимающихся, не более того. И вот из этих черненьких облачков собственно и выросла потом вся новая физика. О каких облачках конкретно идет речь? Вот, например, одно облачко. Кого оно может волновать? Так ерунда какая-то. Мы об этом уже говорили в одном из наших предыдущих эпизодов. Теплоемкость газа, если менять его температуру, зависит от температуры каким-то странным ступенчатым образом. Сперва составляет, при наших комнатных температурах, 5/2 R, например. Потом мы нагрели газ, и стало вдруг 7/2. Охладили, и стало вдруг 3/2. Почему такая странная зависимость? Почему она меняется? Из термодинамики никак не следует, что она должна хоть как-то меняться. Кого это волнует опять же? 10 человек. Тепловые машины работают там, где 5/2, и все отлично. А где горячо и где холодно, там техника не используется. Другая проблемка. То же, кого она сильно волнует? Ну хотя лампочки, лампочки… уже во всех домах есть электрические лампочки. А что такое электрическая лампочка? Она испускает электромагнитное излучение за счет того, что волосок этой электрической лампочки (вольфрамовый, например) нагревается сильно. Поэтому и называется — тепловое излучение, от сильно нагретого объекта. Если посмотреть, как выглядит, а к концу 19 века научились такие эксперименты проводить и очень точные, как распределена энергия этого излучения по длинам волн, сколько энергии испускается в области больших длин волн, сколько в области маленьких, то зависимость распределения энергии по длинам волн — вот вы видите ее на картинке — обозначена красной линией. У нее есть максимум, заметьте, у этой красной линии. Что, в общем, так сказать, на практике тоже всем давно было известно. Кузнецы работают с раскаленным металлом на протяжении многих тысяч лет: раскалил не очень сильно — оно светится красным; раскалил посильнее — светится желтым; еще сильнее, так сказать, если не расплавился, светится белым. Т. е. действительно, длина волны, максимум, так сказать, смещается. Вопрос: а почему? А кого это волнует? На практике мы знаем, как это все работает. А кого это волнует теоретически? Ну может быть 10 человек, не более того. Еще один, связанный с этим, так сказать, вопрос. А давайте попытаемся, раз мы теперь знаем теорию электромагнитного излучения, теорию Максвелла, весь предыдущий модуль был ей посвящен: может быть воспользуемся этой теорией и рассчитаем спектр излучения теплового теоретически? Проделали. Получили то, что вы видите на этой же самой картинке, обозначенное синей линией. Действительно, в области больших длин волн совпадение прекрасное, в области малых длин волн — никакого. И самый ужас заключается в том, что если я посчитаю полное количество джоулей (единиц энергии), которое должен выбрасывать любой нагретый объект, то теоретически — это площадь под графиком, обозначенным синей линией — она бесконечна. Это означает, что ничего теплого с точки зрения теории на свете быть не может. Любой нагретый объект должен мгновенно остыть. А мы с вами теплые, и все, что вокруг, тоже достаточно нехолодное. Ну 10 человек по этому поводу волнуются, не больше. Вот больше людей интересуют, например, такие загадки. Хорошо, светится у меня нагретая ниточка в лампочке, я поставлю призму и посмотрю, как будет выглядеть спектр. Призма раскладывает белый свет, в спектр, в радугу. Я вижу красивую полоску, где цвета переходят от фиолетового через синий, зеленый, желтый к красному непрерывным образом. А теперь я возьму другую лампочку — лампочку, состоящую из газа, баллончик с газом, причем газом разреженным (опять-таки, ну какая-то загадочная, специальная физическая системка, не имеющая отношение к практике), нагретым, либо я ток через него пропущу. И посмотрю, как она будет светиться. Светится, но светится вот так, как вы видите на экране — отдельными полосочками. Полосочка синенькая, и потом вроде остальные длины волн никак не излучаются из этого газа. Полосочка зелененькая, желтенькая, тут две полосочки, там три. Почему? Как? Вообще непонятная вещь. Совершенно загадочная вещь так же таблица Менделеева. Химия превратилась в огромную промышленность, которая тоже производит новые вещества. Все великолепно работает. Но остается вопрос: вот у меня есть таблица, в которой так регулярно расположены химические элементы, что должна быть за этим какая-то закономерность, должна! И никак она не просматривается, никто не видит этой закономерности. Вернее как, практически я ее вижу, вот она таблица, но объяснить-то ее как-то надо. Хороших объяснений нет. Вот объяснения и породили новую физику. Об этом начнем со следующего эпизода.