הנורה בוערת בניגוד לחוקי הפיזיקה

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

עקרונות הפעולה של נורות נראים לנו כל כך ברורים ומובנים מאליהם, שכמעט אף אחד לא חושב על המכניקה של עבודתם. עם זאת, תופעה זו מסתירה תעלומה ענקית, שעדיין לא נפתרה במלואה.

ראשית, הקדמה על איך המאמר הזה נוצר.

לפני כחמש שנים, נרשמתי באיזה פורום סטודנטים ופרסמתי שם מאמר על אילו טעויות המדע האקדמי שלנו עושה בפירוש הוראות בסיסיות רבות, כיצד טעויות אלו מתוקנות על ידי מדע אלטרנטיבי, וכיצד המדע האקדמי נלחם נגד האלטרנטיבה, תוך הדבקת תווית אליו "פסבדו-מדע" ומאשימים אותו בכל חטאי המוות. המאמר שלי נתלה ברשות הרבים כ-10 דקות, ולאחר מכן נזרק לבור. נשלחתי מיד לאיסור בלתי מוגבל ואסור להופיע איתם. כמה ימים לאחר מכן, החלטתי להירשם לאתרי סטודנטים אחרים כדי לנסות שוב עם פרסום המאמר הזה. אבל התברר שאני כבר ברשימה השחורה בכל האתרים הללו והרשמתי נדחתה. למיטב הבנתי, יש חילופי מידע על אנשים לא רצויים בין פורומים של סטודנטים והרשימה השחורה באתר אחד משמעה טיסה אוטומטית מכל האחרים.

ואז החלטתי ללכת למגזין Kvant, שמתמחה במאמרים מדעיים פופולריים לתלמידי בית ספר וסטודנטים באוניברסיטה. אבל מכיוון שבפועל המגזין הזה עדיין מכוון יותר לקהל בית הספר, היה צורך לפשט מאוד את המאמר. זרקתי משם הכל על פסאודו-מדע והשארתי רק תיאור של תופעה פיזיקלית אחת ונתתי לה פרשנות חדשה. כלומר, המאמר הפך מעיתונאי טכני לטכני בלבד. אבל לא חיכיתי לשום תשובה מהמערכת לבקשתי. ולפני כן תמיד הגיעה אליי תשובת מערכת המגזינים, גם אם המערכת דחתה את המאמר שלי. מכאן הסקתי שבמערכת אני גם ברשימה השחורה. אז המאמר שלי מעולם לא ראה אור.

עברו חמש שנים. החלטתי לפנות שוב למערכת קוואנט. אבל חמש שנים לאחר מכן, לא הייתה תגובה לבקשתי. זה אומר שאני עדיין ברשימה השחורה שלהם. לכן החלטתי לא להילחם יותר עם טחנות רוח, ולפרסם מאמר כאן באתר. כמובן, חבל שהרוב המכריע של תלמידי בית הספר לא יראה את זה. אבל כאן אני לא יכול לעשות כלום. אז הנה המאמר עצמו…

למה האור דולק?

כנראה, אין יישוב כזה על הפלנטה שלנו שבו לא יהיו נורות חשמליות. גדולים וקטנים, פלורסנטים והלוגן, לפידי כיס וזרקורים צבאיים רבי עוצמה - הם התבססו כל כך חזק בחיינו עד שהם הפכו מוכרים כמו האוויר שאנו נושמים. עקרונות הפעולה של נורות נראים לנו כל כך ברורים ומובנים מאליהם, שכמעט אף אחד לא חושב על המכניקה של עבודתם. עם זאת, תופעה זו מסתירה תעלומה ענקית, שעדיין לא נפתרה במלואה. בואו ננסה לפתור את זה בעצמנו.

שתהיה לנו בריכה עם שני צינורות שדרך אחד מהם זורמים מים לבריכה, דרך השני נשפכים ממנה. נניח שבכל שנייה נכנסים לבריכה 10 קילוגרמים של מים, ובבריכה עצמה 2 מתוך עשרה קילוגרמים אלו מומרים בקסם לקרינה אלקטרומגנטית ונזרקים החוצה. שאלה: כמה מים ייצאו מהבריכה דרך צינור אחר? סביר להניח שגם תלמיד כיתה א' יענה שזה ייקח 8 קילוגרמים של מים בשנייה.

בואו נשנה מעט את הדוגמה.שיהיו חוטי חשמל במקום צינורות, ונורה חשמלית במקום בריכה. שקול שוב את המצב. חוט אחד לתוך נורה מכיל, נניח, מיליון אלקטרונים בשנייה. אם נניח שחלק ממיליון זה הופך לקרינת אור ונפלט מהמנורה לחלל שמסביב, אז פחות אלקטרונים יעזבו את המנורה דרך החוט השני. מה יראו המידות? הם יראו שהזרם החשמלי במעגל אינו משתנה. זרם הוא זרימה של אלקטרונים. ואם הזרם החשמלי זהה בשני החוטים, זה אומר שמספר האלקטרונים היוצאים מהמנורה שווה למספר האלקטרונים הנכנסים אל המנורה. וקרינת האור היא מעין חומר שאינו יכול לבוא מחלל גמור, אלא יכול לבוא רק ממין אחר. ואם במקרה זה קרינת אור אינה יכולה להופיע מאלקטרונים, אז מאיפה מגיע החומר בצורה של קרינת אור?

תופעה זו של זוהר של נורה חשמלית מתנגשת גם עם חוק אחד חשוב מאוד של פיזיקת החלקיקים היסודיים - חוק השימור של מה שנקרא מטען הלפטון. לפי חוק זה, אלקטרון יכול להיעלם עם פליטת קוונט גמא רק בתגובת השמדה עם האנטי-חלקיק שלו, פוזיטרון. אבל בנורה לא יכולים להיות פוזיטרונים כנשאים של אנטי-חומר. ואז אנחנו מקבלים ממש מצב קטסטרופלי: כל האלקטרונים שנכנסים לנורה דרך חוט אחד יוצאים מהנורה דרך חוט אחר בלי שום תגובות השמדה, אבל במקביל מופיע חומר חדש בנורה עצמה בצורה של קרינת אור.

והנה עוד אפקט מעניין הקשור לחוטים ומנורות. לפני שנים רבות ביצע הפיזיקאי המפורסם ניקולה טסלה ניסוי מסתורי בהעברת אנרגיה דרך חוט אחד, שחזר על עצמו בזמננו על ידי הפיזיקאי הרוסי אברמנקו. מהות הניסוי הייתה כדלקמן. אנחנו לוקחים את השנאי הרגיל ביותר ומחברים אותו עם הפיתול הראשוני לגנרטור או רשת חשמליים. קצה אחד של החוט המתפתל המשני פשוט משתלשל באוויר, אנחנו מושכים את הקצה השני לחדר הסמוך ושם אנחנו מחברים אותו לגשר של ארבע דיודות עם נורה חשמלית באמצע. אנו מפעילים מתח על השנאי והנורה נדלקה. אבל אחרי הכל, רק חוט אחד נמתח אליו, ונדרשים שני חוטים כדי שהמעגל החשמלי יפעל. יחד עם זאת, על פי מדענים החוקרים תופעה זו, החוט העובר אל הנורה אינו מתחמם כלל. הוא לא מתחמם עד כדי כך שניתן להשתמש בכל מתכת בעלת התנגדות גבוהה מאוד במקום נחושת או אלומיניום, והיא עדיין תישאר קרה. יתרה מכך, ניתן להפחית את עובי החוט לעובי של שערה אנושית, ועדיין ההתקנה תעבוד ללא בעיות וללא יצירת חום בחוט. עד כה איש לא הצליח להסביר את התופעה הזו של העברת אנרגיה דרך חוט אחד ללא הפסדים. ועתה אנסה לתת את ההסבר שלי לתופעה זו.

יש מושג כזה בפיזיקה – ואקום פיזי. אין לבלבל את זה עם ואקום טכני. ואקום טכני הוא שם נרדף לריקנות. כאשר אנו מסירים את כל מולקולות האוויר מהכלי, אנו יוצרים ואקום טכני. ואקום פיזי שונה לחלוטין, הוא סוג של אנלוגי של חומר או סביבה חודרים לכל. כל המדענים העוסקים בתחום זה אינם מפקפקים בקיומו של ואקום פיזי, משום המציאות שלו מאושרת על ידי הרבה עובדות ותופעות ידועות. הם מתווכחים על נוכחות האנרגיה בו. מישהו מדבר על כמות קטנה ביותר של אנרגיה, אחרים נוטים לחשוב על כמות עצומה ביותר של אנרגיה. אי אפשר לתת הגדרה מדויקת של ואקום פיזי. אבל אתה יכול לתת הגדרה משוערת דרך המאפיינים שלה.לדוגמא, זה: הוואקום הפיזי הוא מדיום מיוחד חודר כל היוצר את מרחב היקום, מייצר חומר וזמן, משתתף בתהליכים רבים, בעל אנרגיה עצומה, אך אינו נראה לנו בשל היעדר הדרוש. איברי חישה ולכן נראה לנו ריקנות. יש להדגיש במיוחד: הוואקום הפיזי אינו ריקנות, הוא רק נראה כריקנות. ואם אתה נוקט בעמדה הזו, אפשר לפתור הרבה חידות בקלות. למשל, חידת האינרציה.

מהי אינרציה עדיין לא ברור. יתרה מכך, תופעת האינרציה אף סותרת את החוק השלישי של המכניקה: פעולה שווה לתגובה. מסיבה זו, לעיתים אף מנסים כוחות אינרציאליים להכריז על אשליה ופיקטיביות. אבל אם ניפול תחת השפעת כוחות אינרציאליים באוטובוס עם בלימה חדה ונקבל חבטה על המצח, עד כמה הבליטה הזו תהיה הזויה ופיקטיבית? במציאות, האינרציה מתעוררת כתגובה של הוואקום הפיזי לתנועה שלנו.

כאשר אנו יושבים במכונית ולוחצים על הגז, אנו מתחילים לנוע בצורה לא אחידה (מואצת) ועל ידי תנועה זו של שדה הכבידה של גופנו אנו מעוותים את מבנה הוואקום הפיזי המקיף אותנו, ומעניקים לו מעט אנרגיה. והוואקום מגיב לכך על ידי יצירת כוחות אינרציאליים המושכים אותנו אחורה כדי להשאיר אותנו במנוחה ובכך לבטל את העיוות המוכנס ממנו. כדי להתגבר על כוחות האינרציה נדרשת אנרגיה רבה שמתורגמת לצריכת דלק גבוהה להאצה. תנועה אחידה נוספת אינה משפיעה בשום צורה על הוואקום הפיזי, ולכן היא אינה יוצרת כוחות אינרציאליים, לכן, צריכת הדלק לתנועה אחידה פחותה. וכאשר אנו מתחילים להאט, אנו שוב זזים בצורה לא אחידה (איטית יותר) ושוב מעוותים את הוואקום הפיזי בתנועתו הלא אחידה, והוא שוב מגיב לכך ביצירת כוחות אינרציאליים המושכים אותנו קדימה ומשאירים אותנו במצב של תנועה ישרה אחידה כאשר אין עיוות ואקום. אבל עכשיו אנחנו כבר לא מעבירים אנרגיה לוואקום, אלא היא נותנת לנו אותה, והאנרגיה הזו משתחררת בצורה של חום ברפידות הבלמים של המכונית.

תנועה מואצת-אחידה-מואטת כזו של המכונית היא לא יותר ממחזור בודד של תנועת תנודה בתדר נמוך ובמשרעת ענקית. בשלב ההאצה מכניסים אנרגיה לוואקום, בשלב ההאטה הוואקום מוותר על אנרגיה. והדבר הכי מסקרן הוא שהוואקום יכול להפיץ יותר אנרגיה ממה שהוא קיבל מאיתנו קודם לכן, כי הוא עצמו מחזיק באספקה עצומה של אנרגיה. במקרה זה לא מתרחשת כל הפרה של חוק שימור האנרגיה: כמה אנרגיה הוואקום יתן לנו, בדיוק אותה כמות אנרגיה שנקבל ממנו. אך בשל העובדה שהוואקום הפיזי נראה לנו כריקנות, ייראה לנו שאנרגיה נובעת משום מקום. ועובדות כאלה של הפרה לכאורה של חוק שימור האנרגיה, כאשר אנרגיה מופיעה ממש מריקנות, ידועות זה מכבר בפיזיקה (לדוגמה, בכל תהודה, משתחררת אנרגיה כה עצומה עד שעצם מהדהד יכול אפילו להתמוטט).

תנועה היקפית היא גם סוג של תנועה לא אחידה, אפילו במהירות קבועה, כי במקרה זה, המיקום של וקטור המהירות במרחב משתנה. כתוצאה מכך, תנועה כזו מעוותת את הוואקום הפיזי שמסביב, המגיב לכך על ידי יצירת כוחות התנגדות בצורה של כוחות צנטריפוגליים: הם תמיד מכוונים בצורה כזו שיישרו את מסלול התנועה ויהפכו אותו לישורי כאשר אין ואקום. דֵפוֹרמַצִיָה. וכדי להתגבר על כוחות צנטריפוגליים (או לשמור על הוואקום הנגרם מסיבוב), צריך להוציא אנרגיה, שנכנסת לוואקום עצמו.

כעת ניתן לחזור לתופעת זוהר הנורה. לצורך פעולתו, חייב להיות גנרטור חשמלי במעגל (גם אם יש סוללה, הוא עדיין נטען פעם מהגנרטור).סיבוב הרוטור של הגנרטור החשמלי מעוות את מבנה הוואקום הפיזי השכן, כוחות צנטריפוגליים נוצרים ברוטור, והאנרגיה להתגבר על כוחות אלו עוזבת את הטורבינה הראשונית או מקור אחר של סיבוב לתוך הוואקום הפיזי. באשר לתנועת אלקטרונים במעגל חשמלי, תנועה זו מתרחשת תחת פעולת כוחות צנטריפוגליים הנוצרים על ידי ואקום ברוטור מסתובב. כאשר אלקטרונים חודרים לחוט של נורה, הם מפציצים בעוצמה את יונים של סריג הגביש, והם מתחילים לרטוט בחדות. במהלך תנודות כאלה, מבנה הוואקום הפיזי מתעוות שוב, והוואקום מגיב לכך על ידי פליטת קוונטות אור. מכיוון שהוואקום עצמו הוא סוג של חומר, מסתירה הסתירה שצוינה קודם לכן של הופעת החומר משום מקום: צורה אחת של חומר (קרינת אור) נובעת מצורה אחרת מסוגה (ואקום פיזי). האלקטרונים עצמם בתהליך כזה אינם נעלמים ואינם הופכים למשהו אחר. לכן, כמה אלקטרונים נכנסים לנורה דרך חוט אחד, בדיוק אותה כמות תצא דרך השני. מטבע הדברים, האנרגיה של הקוונטה נלקחת גם מהוואקום הפיזיקלי, ולא מהאלקטרונים הנכנסים אל החוט. אנרגיית הזרם החשמלי במעגל עצמו אינה משתנה ונשארת קבועה.

לפיכך, עבור הארה של המנורה, לא צריך אלקטרונים עצמם, אלא תנודות חדות של יונים של סריג הגביש של המתכת. האלקטרונים הם רק כלי שגורם ליונים לרטוט. אבל אפשר להחליף את הכלי. ובניסוי עם חוט אחד, זה בדיוק מה שקורה. בניסוי המפורסם של ניקולה טסלה על העברת אנרגיה דרך חוט אחד, מכשיר כזה היה השדה החשמלי לסירוגין הפנימי של החוט, ששינה ללא הרף את עוצמתו ובכך גרם ליונים לרטוט. לכן, הביטוי "העברת אנרגיה דרך חוט אחד" במקרה זה אינו מוצלח, אפילו שגוי. לא הועברה אנרגיה דרך החוט, האנרגיה השתחררה בנורה עצמה מהוואקום הפיזי שמסביב. מסיבה זו, החוט עצמו לא התחמם: אי אפשר לחמם חפץ אם לא מסופקת לו אנרגיה.

כתוצאה מכך, מסתמן סיכוי מפתה למדי של ירידה חדה בעלות בניית קווי חשמל. ראשית, ניתן להסתדר עם חוט אחד במקום שניים, מה שמפחית באופן מיידי את עלויות ההון. שנית, במקום נחושת יקרה יחסית, אתה יכול להשתמש בכל המתכת הזולה ביותר, אפילו ברזל חלוד. שלישית, ניתן לצמצם את החוט עצמו לעובי של שערה אנושית, ולהשאיר את חוזק החוט ללא שינוי או אפילו להגדיל אותו על ידי סגירתו במעטפת של פלסטיק עמיד וזול (אגב, זה גם יגן על החוט ממשקעים אטמוספריים). רביעית, עקב הפחתת המשקל הכולל של החוט, ניתן להגדיל את המרחק בין התומכים ובכך להקטין את מספר התומכים לכל הקו. האם זה ריאלי לעשות את זה? כמובן שזה אמיתי. יהיה רצון פוליטי של הנהגת המדינה שלנו, ומדענים לא יאכזבו אותך.