لامپ برخلاف قوانین فیزیک می سوزد

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

اصول عملکرد لامپ ها آنقدر واضح و واضح به نظر می رسد که تقریباً هیچ کس به مکانیک کار خود فکر نمی کند. با این وجود، این پدیده راز بزرگی را پنهان می کند که هنوز به طور کامل حل نشده است.

ابتدا پیشگفتاری در مورد چگونگی پیدایش این مقاله.

حدود پنج سال پیش، در یکی از انجمن های دانشجویی ثبت نام کردم و مقاله ای در آنجا منتشر کردم که علم دانشگاهی ما در تفسیر بسیاری از مفاد اساسی چه اشتباهاتی مرتکب می شود، چگونه این اشتباهات توسط علم جایگزین اصلاح می شود، و چگونه علم دانشگاهی با برچسب جایگزین با جایگزین مبارزه می کند. به آن "شبه علم" و متهم کردن او به تمام گناهان فانی. مقاله من حدود 10 دقیقه در مالکیت عمومی آویزان شد و پس از آن به داخل سامپ پرتاب شد. من بلافاصله به ممنوعیت نامحدود فرستاده شدم و از حضور در کنار آنها منع شدم. چند روز بعد تصمیم گرفتم در سایت های دانشجویی دیگر ثبت نام کنم تا با انتشار این مقاله دوباره تلاش کنم. اما معلوم شد که من قبلا در لیست سیاه همه این سایت ها بودم و ثبت نام من رد شد. تا آنجا که من متوجه شدم، تبادل اطلاعات در مورد افراد ناخواسته بین انجمن های دانشجویی وجود دارد و قرار گرفتن در لیست سیاه در یک سایت به معنای پرواز خودکار از سایر سایت ها است.

سپس تصمیم گرفتم به مجله Kvant بروم که در مقالات علمی عامه پسند برای دانش آموزان و دانشجویان دانشگاه تخصص دارد. اما از آنجایی که در عمل این مجله هنوز بیشتر به سمت مخاطبان مدرسه گرایش دارد، مقاله باید تا حد زیادی ساده می شد. من همه چیز در مورد شبه علم را از آنجا بیرون انداختم و فقط توصیفی از یک پدیده فیزیکی گذاشتم و تفسیر جدیدی به آن دادم. یعنی مقاله از یک روزنامه نگاری فنی به یک مقاله کاملاً فنی تبدیل شده است. اما منتظر هیچ پاسخی از تحریریه به درخواستم نشدم. و قبلاً همیشه جواب تحریریه مجلات به من می رسید، حتی اگر هیئت تحریریه مقاله من را رد می کرد. از اینجا به این نتیجه رسیدم که در تحریریه هم در لیست سیاه هستم. بنابراین مقاله من هرگز نور روز را ندید.

پنج سال گذشت. تصمیم گرفتم دوباره با تحریریه کوانت تماس بگیرم. اما پنج سال بعد، هیچ پاسخی به درخواست من نشد. یعنی من هنوز در لیست سیاه آنها هستم. بنابراین تصمیم گرفتم دیگر با آسیاب های بادی مبارزه نکنم و مقاله ای را در اینجا در سایت منتشر کنم. البته حیف است که اکثریت قریب به اتفاق دانش آموزان آن را نبینند. اما در اینجا من نمی توانم کاری انجام دهم. بنابراین، این خود مقاله است….

چرا چراغ روشن است؟

احتمالاً چنین سکونتگاهی در سیاره ما وجود ندارد که در آن لامپ برق وجود نداشته باشد. بزرگ و کوچک، فلورسنت و هالوژن، برای مشعل های جیبی و نورافکن های نظامی قدرتمند - آنها چنان در زندگی ما جا افتاده اند که به اندازه هوایی که تنفس می کنیم آشنا شده اند. اصول عملکرد لامپ ها آنقدر واضح و واضح به نظر می رسد که تقریباً هیچ کس به مکانیک کار خود فکر نمی کند. با این وجود، این پدیده راز بزرگی را پنهان می کند که هنوز به طور کامل حل نشده است. بیایید سعی کنیم خودمان آن را حل کنیم.

یک استخر با دو لوله داشته باشیم که از یکی از آنها آب به استخر می ریزد و از طریق دیگری از آن بیرون می ریزد. فرض کنید در هر ثانیه 10 کیلوگرم آب وارد استخر می شود و در خود استخر، 2 کیلوگرم از این ده کیلوگرم به صورت جادویی به تشعشعات الکترومغناطیسی تبدیل می شود و به بیرون پرتاب می شود. سوال: چه مقدار آب از طریق لوله دیگری از استخر خارج می شود؟ احتمالاً حتی یک کلاس اولی هم جواب می دهد که در هر ثانیه 8 کیلوگرم آب مصرف می شود.

بیایید مثال را کمی تغییر دهیم.بگذارید سیم های برق به جای لوله و لامپ برق به جای استخر باشد. دوباره شرایط را در نظر بگیرید. مثلاً یک سیم به یک لامپ حاوی 1 میلیون الکترون در ثانیه است. اگر فرض کنیم که بخشی از این میلیون به تابش نور تبدیل شده و از لامپ به فضای اطراف ساطع می شود، الکترون های کمتری از طریق سیم دیگر لامپ را ترک خواهند کرد. اندازه گیری ها چه چیزی را نشان خواهند داد؟ آنها نشان خواهند داد که جریان الکتریکی در مدار تغییر نمی کند. جریان یک جریان الکترون است. و اگر جریان الکتریکی در هر دو سیم یکسان باشد، به این معنی است که تعداد الکترون هایی که از لامپ خارج می شوند با تعداد الکترون های وارد شده به لامپ برابر است. و تابش نور نوعی ماده است که نمی تواند از یک خلاء کامل به وجود آید، بلکه فقط می تواند از نوع دیگری بیاید. و اگر در این مورد، تابش نور نمی تواند از الکترون ها ظاهر شود، پس ماده به شکل تابش نور از کجا می آید؟

این پدیده درخشش یک لامپ الکتریکی نیز با یکی از قوانین بسیار مهم فیزیک ذرات بنیادی - قانون بقای به اصطلاح بار لپتون - در تضاد است. طبق این قانون، یک الکترون می تواند با گسیل یک کوانتوم گاما تنها در واکنش نابودی با پادذره خود، یک پوزیترون، ناپدید شود. اما در یک لامپ هیچ پوزیترونی به عنوان حامل پادماده وجود ندارد. و سپس به معنای واقعی کلمه یک وضعیت فاجعه بار می گیریم: تمام الکترون هایی که از طریق یک سیم وارد لامپ می شوند بدون هیچ واکنشی از بین بردن لامپ را از طریق سیم دیگر خارج می کنند، اما در همان زمان ماده جدیدی در خود لامپ به شکل تابش نور ظاهر می شود.

و در اینجا یک اثر جالب دیگر در ارتباط با سیم ها و لامپ ها وجود دارد. سال‌ها پیش، نیکولا تسلا، فیزیکدان معروف، آزمایشی مرموز در مورد انتقال انرژی از طریق یک سیم انجام داد که در زمان ما توسط فیزیکدان روسی، آورامنکو تکرار شد. ماهیت آزمایش به شرح زیر بود. ما معمولی ترین ترانسفورماتور را می گیریم و آن را با سیم پیچ اولیه به ژنراتور یا شبکه برق وصل می کنیم. یک سر سیم سیم پیچ ثانویه به سادگی در هوا آویزان است، سر دیگر را به اتاق بعدی می کشیم و در آنجا آن را به یک پل چهار دیود با یک لامپ برق در وسط وصل می کنیم. به ترانسفورماتور ولتاژ می دهیم و چراغ روشن شد. اما بالاخره فقط یک سیم به آن کشیده می شود و دو سیم برای کار مدار الکتریکی لازم است. در عین حال، طبق گفته دانشمندانی که این پدیده را بررسی می کنند، سیمی که به سمت لامپ می رود اصلاً گرم نمی شود. آنقدر داغ نمی شود که از هر فلزی با مقاومت بسیار بالا به جای مس یا آلومینیوم استفاده شود و همچنان سرد می ماند. علاوه بر این، می توان ضخامت سیم را به ضخامت موی انسان کاهش داد و همچنان نصب بدون مشکل و بدون ایجاد گرما در سیم کار می کند. تا به حال هیچ کس نتوانسته است این پدیده انتقال انرژی از طریق یک سیم را بدون تلفات توضیح دهد. و اکنون سعی می کنم توضیح خود را در مورد این پدیده ارائه دهم.

چنین مفهومی در فیزیک وجود دارد - خلاء فیزیکی. نباید با خلاء فنی اشتباه گرفته شود. خلاء فنی مترادف با پوچی است. وقتی همه مولکول های هوا را از ظرف خارج می کنیم، خلاء فنی ایجاد می کنیم. خلاء فیزیکی کاملاً متفاوت است، نوعی آنالوگ ماده یا محیط فراگیر است. همه دانشمندانی که در این زمینه کار می کنند در وجود خلاء فیزیکی شک ندارند، زیرا واقعیت آن توسط بسیاری از حقایق و پدیده های شناخته شده تایید شده است. آنها در مورد وجود انرژی در آن بحث می کنند. کسی از مقدار بسیار کمی انرژی صحبت می کند، دیگران تمایل دارند به مقدار بسیار زیاد انرژی فکر کنند. نمی توان تعریف دقیقی از خلاء فیزیکی ارائه داد. اما می توانید از طریق ویژگی های آن یک تعریف تقریبی ارائه دهید.به عنوان مثال: خلاء فیزیکی یک رسانه فراگیر ویژه است که فضای کیهان را تشکیل می دهد، ماده و زمان را تولید می کند، در بسیاری از فرآیندها شرکت می کند، انرژی بسیار زیادی دارد، اما به دلیل کمبود انرژی لازم برای ما قابل مشاهده نیست. اندام های حسی و بنابراین به نظر ما پوچی می رسد. به ویژه باید تأکید کرد: خلاء فیزیکی پوچی نیست، فقط به نظر می رسد پوچی است. و اگر این موقعیت را بگیرید، بسیاری از معماها را می توان به راحتی حل کرد. مثلا معمای اینرسی.

اینرسی چیست هنوز مشخص نیست. علاوه بر این، پدیده اینرسی حتی با قانون سوم مکانیک در تضاد است: عمل برابر با واکنش است. به همین دلیل، نیروهای اینرسی گاه حتی سعی می کنند وهمی و ساختگی اعلام شوند. اما اگر در اتوبوسی با ترمز تند تحت تأثیر نیروهای اینرسی قرار بگیریم و بر پیشانی خود ضربه بزنیم، این برآمدگی چقدر توهمی و ساختگی خواهد بود؟ در واقعیت، اینرسی به عنوان واکنش خلاء فیزیکی به حرکت ما به وجود می آید.

وقتی در ماشین می‌نشینیم و روی گاز فشار می‌دهیم، شروع به حرکت غیریکنواخت (شتاب‌دار) می‌کنیم و با این حرکت میدان گرانشی بدنمان، ساختار خلاء فیزیکی را که ما را احاطه کرده است تغییر شکل می‌دهیم و مقداری انرژی به آن می‌دهیم. و خلاء با ایجاد نیروهای اینرسی که ما را به عقب می کشد تا ما را در حالت استراحت رها کند و در نتیجه تغییر شکل ایجاد شده از آن را از بین ببرد، به این واکنش نشان می دهد. برای غلبه بر نیروهای اینرسی، انرژی زیادی مورد نیاز است که به مصرف سوخت بالا برای شتاب تبدیل می شود. حرکت یکنواخت بیشتر به هیچ وجه بر خلاء فیزیکی تأثیر نمی گذارد و بنابراین نیروهای اینرسی ایجاد نمی کند، بنابراین مصرف سوخت برای حرکت یکنواخت کمتر است. و هنگامی که ما شروع به کاهش سرعت می کنیم، دوباره به طور ناهموار (آهسته تر) حرکت می کنیم و دوباره خلاء فیزیکی را با حرکت ناهموارش تغییر شکل می دهیم و دوباره با ایجاد نیروهای اینرسی که ما را به سمت جلو می کشد تا در حالت حرکت یکنواخت یکنواخت به حال خود رها کنیم، به این امر واکنش نشان می دهد. زمانی که هیچ تغییر شکل خلاء وجود ندارد. اما اکنون دیگر انرژی را به خلاء منتقل نمی کنیم بلکه آن را به ما می دهد و این انرژی به صورت گرما در لنت ترمز خودرو آزاد می شود.

چنین حرکت شتاب - یکنواخت - کاهش سرعت ماشین چیزی نیست جز یک چرخه تک حرکت نوسانی با فرکانس پایین و دامنه عظیم. در مرحله شتاب، انرژی به خلاء وارد می شود، در مرحله کاهش سرعت، خلاء انرژی را از دست می دهد. و جالب‌ترین چیز این است که خلاء می‌تواند انرژی بیشتری نسبت به آنچه قبلاً از ما دریافت می‌کرد، منتشر کند، زیرا او خودش منبع عظیمی از انرژی دارد. در این مورد، هیچ نقض قانون بقای انرژی رخ نمی دهد: خلاء چقدر انرژی به ما می دهد، دقیقاً همان مقدار انرژی که از آن دریافت خواهیم کرد. اما با توجه به این واقعیت که خلاء فیزیکی به نظر ما پوچی است، به نظرمان می رسد که انرژی از هیچ نشات می گیرد. و چنین حقایق نقض آشکار قانون بقای انرژی، زمانی که انرژی به معنای واقعی کلمه از پوچی ظاهر می شود، مدت هاست در فیزیک شناخته شده است (به عنوان مثال، در هر رزونانس، چنین انرژی عظیمی آزاد می شود که یک جسم طنین انداز حتی می تواند فرو بریزد).

حرکت محیطی نیز نوعی حرکت ناهموار حتی با سرعت ثابت است، زیرا در این حالت موقعیت بردار سرعت در فضا تغییر می کند. در نتیجه، چنین حرکتی خلاء فیزیکی اطراف را تغییر شکل می دهد، که با ایجاد نیروهای مقاومت به شکل نیروهای گریز از مرکز به این واکنش نشان می دهد: آنها همیشه به گونه ای هدایت می شوند که مسیر حرکت را صاف کرده و در زمانی که خلاء وجود ندارد آن را مستطیل می کنند. تغییر شکل. و برای غلبه بر نیروهای گریز از مرکز (یا برای حفظ خلاء ناشی از چرخش)، باید انرژی را صرف کنید که به خود خلاء می رود.

اکنون می توانیم به پدیده درخشش لامپ بازگردیم. برای عملکرد آن، یک ژنراتور الکتریکی باید در مدار وجود داشته باشد (حتی اگر باتری وجود داشته باشد، باز هم یک بار از ژنراتور شارژ شده است).چرخش روتور ژنراتور الکتریکی ساختار خلاء فیزیکی همسایه را تغییر شکل می دهد، نیروهای گریز از مرکز در روتور ایجاد می شود و انرژی برای غلبه بر این نیروها، توربین اولیه یا منبع چرخش دیگر را به خلاء فیزیکی رها می کند. در مورد حرکت الکترون ها در یک مدار الکتریکی، این حرکت تحت تأثیر نیروهای گریز از مرکز ایجاد می شود که توسط خلاء در یک روتور در حال چرخش ایجاد می شود. هنگامی که الکترون ها وارد رشته یک لامپ می شوند، یون های شبکه کریستالی را به شدت بمباران می کنند و شروع به ارتعاش شدید می کنند. در جریان چنین ارتعاشاتی، ساختار خلاء فیزیکی دوباره تغییر شکل می‌دهد و خلاء با انتشار کوانتوم‌های نوری به آن واکنش نشان می‌دهد. از آنجایی که خلاء خود نوعی ماده است، تضاد ذکر شده قبلی در مورد ظاهر ماده از هیچ جا حذف می شود: یک شکل ماده (تابش نور) از نوع دیگر خود (خلاء فیزیکی) بوجود می آید. خود الکترون ها در چنین فرآیندی ناپدید نمی شوند و به چیز دیگری تبدیل نمی شوند. بنابراین، چه تعداد الکترون از طریق یک سیم وارد لامپ شود، دقیقاً همان مقدار از سیم دیگر خارج می شود. طبیعتاً انرژی کوانتوم ها نیز از خلاء فیزیکی گرفته می شود و نه از الکترون هایی که وارد رشته می شوند. انرژی جریان الکتریکی در خود مدار تغییر نمی کند و ثابت می ماند.

بنابراین، برای درخشندگی لامپ، نه خود الکترون، بلکه ارتعاشات شدید یون های شبکه کریستالی فلز مورد نیاز است. الکترون ها فقط ابزاری هستند که یون ها را به ارتعاش در می آورند. اما این ابزار قابل تعویض است. و در آزمایش با یک سیم، این دقیقاً همان چیزی است که اتفاق می افتد. در آزمایش معروف نیکولا تسلا در مورد انتقال انرژی از طریق یک سیم، چنین ابزاری میدان الکتریکی متناوب داخلی سیم بود که دائماً قدرت آن را تغییر می داد و در نتیجه یون ها را به ارتعاش در می آورد. بنابراین، عبارت "انتقال انرژی از طریق یک سیم" در این مورد موفقیت آمیز نیست، حتی اشتباه است. هیچ انرژی از طریق سیم منتقل نمی شد، انرژی در خود لامپ از خلاء فیزیکی اطراف آزاد می شد. به همین دلیل، خود سیم گرم نشد: اگر جسمی به آن انرژی نرسد، گرم کردن آن غیرممکن است.

در نتیجه، چشم انداز نسبتاً وسوسه انگیزی از کاهش شدید هزینه ساخت خطوط برق به چشم می خورد. اول، شما می توانید با یک سیم به جای دو سیم کار کنید، که بلافاصله هزینه های سرمایه را کاهش می دهد. ثانیاً به جای مس نسبتاً گران قیمت، می توانید از ارزان ترین فلزات حتی آهن زنگ زده استفاده کنید. ثالثاً می توانید خود سیم را به ضخامت موی انسان کاهش دهید و با قرار دادن آن در یک غلاف پلاستیکی بادوام و ارزان استحکام سیم را بدون تغییر باقی بگذارید یا حتی آن را افزایش دهید (به هر حال این کار از سیم نیز محافظت می کند. از بارش جوی). رابعاً به دلیل کاهش وزن کل سیم، می توان فاصله تکیه گاه ها را افزایش داد و در نتیجه تعداد تکیه گاه ها را برای کل خط کاهش داد. آیا انجام این کار واقع بینانه است؟ البته واقعیه اراده سیاسی رهبری کشور ما وجود خواهد داشت و دانشمندان شما را ناامید نخواهند کرد.