Читать книгу Необычные размышления о… - - Страница 7

Чтобы понять ответ на такой сложный вопрос, давайте немного порассуждаем на, казалось бы, отвлеченные темы. В школе нам рассказывали, что ток – это направленное движение свободных электронов в металлах (проводниках). Однако, электроны перемещаются в проводниках со скоростями в несколько долей миллиметра в секунду. При таких скоростях ток, при расстояниях до потребителя в несколько километров, будет добираться по проводам к потребителю тока в течение десятилетий. Однако, в жизни все выглядит по-другому. Включили рубильник на подстанции, и у потребителя, находящегося от подстанции на расстоянии в 100 километров, через одну миллисекунду с момента включения рубильника, начинают светиться электрические лампочки.

Скорость переноса электрического тока – свыше 100 тысяч км/сек. Почему? Знатоки вам тотчас все объяснят. Дескать, электродвижущая сила (ЭДС) такая, большая. А, что такое эта самая ЭДС? Может быть, это баба Яга, невидимая, пинками гонит электроны с такой приличной скоростью? Увы, в нечистую силу как-то не хочется верить. Остается предположить, что исключительно медленное перемещение электронов дополняет что-то такое, что перемещается в пространстве (в проводниках) с очень приличной скоростью, например, фотоны. Но, тогда, ток – это направленное движение электронов и фотонов в проводнике.

Какова роль фотонов при этом? Во-первых, фотоны передают эстафету движения от предыдущего электрона к последующему. То есть, от предыдущего электрона получают вращательный момент и передают такой вращательный момент последующему электрону. Во-вторых, фотоны упорядочивают движение электронов, то есть обеспечивают построение электронов в колону, таким образом, чтобы векторы моментов вращательного движения (спины) смотрели в пространстве в одну сторону – в направлении движения тока. Если бы электроны и фотоны не располагали моментами собственных вращений (спинами), то никакого электрического тока в природе не существовало бы. Электроны пребывали в проводниках в хаотичном не упорядоченном состоянии.

Ток – это аналог римской фаланги, в которой легионеры (электроны и фотоны) перемещаются в двадцати колонах стройными шеренгами. Отличие в том, что электроны в проводнике выстраиваются в миллионы (или в миллиарды, или в триллионы) колон. Кто ж считал эти колоны? Представьте себе, что легионеры (электроны и фотоны) шагают по полю (внутри кристаллической решетки проводника). Вдруг, откуда ни возьмись, появляется стадо пьяных ежиков (ионов кристаллической решетки), которые бросаются под ноги легионерам (электронам и фотонам). Мгновенно в фаланге наступает хаос. Одни легионеры (электроны) начинают засматриваться под ноги, чтобы не раздавить ежиков, другие нагибаются, чтобы содрать с сандалий раздавленного ежика и так далее. Одним словом, в строю никакого порядка. Сопротивление упорядоченному движению легионерам (электронам и фотонам) резко усилилось.

Мы только что рассказали вам о законе Ома. А, что будет, если на пьяных ежиков (ионы кристаллической решетки) побрызгать жидким азотом, лучше – жидким гелием. Пьяные ежики от удивления замрут на месте, а, ионы кристаллической решетки перестанут колебаться. Если кристаллическую решетку проводника погрузить в жидкий гелий. Упорядоченность в строю резко возрастет, сопротивление движению легионеров (электронов и фотонов) резко уменьшается. Величина тока в проводнике многократно возрастает. Вы не поверите, но мы только что рассказали вам об эффекте сверхпроводимости.

Ключевая роль в возникновении электрического тока, в создании явления сверхпроводимости принадлежит фотонам. К нашему глубочайшему сожалению роль фотонов никак не отображена в законе Ампера, законе Ома, законе Кулона, учениях Фарадея и, даже, в теории Максвелла. Мы мало что знаем о диапазонах частот фотонов, ответственных за проявление электрического тока или эффекта сверхпроводимости. В дальнейшем, мы подробно рассмотрим механизм кулоновского притяжения и отталкивания, механизм магнитного притяжения и отталкивания, роль фотонов в таких механизмах. А, пока, предлагаем читателю поверить, что когда мы говорим о разгоне частицы, например, протона или электрона с помощью магнитного поля, то мы убеждены, что такой разгон осуществляется фотонами.