Физика без формул

Всю свою долгую историю человечество наблюдало за небом только глазами, даже если их чем-то и вооружало. И лишь открытие электромагнитных волн раздвинуло диапазон нашего восприятия космоса. Прежде всего люди научились улавливать идущие отовсюду на Землю радиосигналы. Уже в тридцатые годы этого столетия было открыто радиоизлучение нашей галактики. Возник целый раздел астрономии, изучающий небо с помощью невидимых лучей. Его так и назвали — радиоастрономия.

Вы, наверное, слышали о больших оптических телескопах. Их «глаза» стремятся раскрыть как можно шире, чтобы уловить слабое свечение далеких галактик и звезд. Если же считать, что радиотелескопы «подслушивают» жизнь Вселенной в диапазоне радиоволн, то их «уши» следует тоже «растопырить» пошире. Выяснилось, что можно создавать не только отдельные гигантские радиотелескопы, но и целые их системы. Тогда их нужно расставлять по большой территории, а то и размещать на разных континентах. Чем больше охватываемая ими площадь, тем чутче такое «радиоухо».

Чувствительность новых приборов оказалась настолько большой, что они уловили поразительные сигналы. Например, о бурных взрывных процессах в невидимых нами галактиках. Им удалось «поймать» излучение холодного межзвездного газа и необыкновенных образований — нейтронных звезд. Эти звезды состоят из мельчайших незаряженных частичек — нейтронов, сжатых вместе чудовищным давлением.

Радиоастрономия позволила открыть так называемое реликтовое излучение Вселенной. Оно донесло до нас сведения о состоянии вещества, каким оно было около 15 миллиардов лет назад.

Мир звука

Никто его не видывал,
А слышать — всякий слыхивал,
Без тела, а живет оно,
Без языка — кричит.

Н. А. Некрасов

«А-у!» — кричим мы, заблудившись в лесу. «Что надрываешься?» — отвечает нам эхо. Не может такого быть, скажете вы. А почему? Вот вам и первый вопрос о звуке.

А сколько их еще, таких вопросов! Можно ли переговариваться на Луне? Слышно ли под водой? А как передать звук по проводам? А как — без проводов? Какие звуки издают и слышат животные? Бывают ли неслышимые звуки? И вообще, что же это такое — звук?

Люди давно стали догадываться о том, как звуки рождаются, передаются и «умирают». Скажем, древнегреческий философ и ученый Аристотель довольно верно представлял себе природу звука. Необыкновенно искусны были мастера, изготавливавшие музыкальные инструменты, и музыканты, игравшие на них. А строители и архитекторы? Может быть, вам доводилось слушать орган в старинном соборе? Насколько же хорошо нужно было, порой вовсе не обладая научными знаниями, разбираться в источниках и проводниках звука!

Но вот когда встают задачи построить сверхзвуковой самолет или создать качественную звукозапись — без науки никуда.

Однако перед вами эти задачи, вероятно, встанут не скоро. Мир же обычных звуков окружает нас сейчас и со всех сторон. Да и сами мы, что греха таить, любим пошуметь.

Ну-ка, послушаем, как это делается…

Как создать звук?

Да очень просто — крикнуть, вот и все дела! Ну, конечно, можно еще чем-нибудь постучать, например, молотком по гвоздю или кулаком в дверь. Или гаечным ключом по батарее отопления — весь дом услышит. Ногами потопать, мячом похлопать. Проколоть иголкой воздушный шарик — вот громко лопнет! Посвистеть, в трубу подудеть. А еще вот учительницу вывести из себя — линейкой подребезжать. Минуточку…

На примере линейки можно буквально глазами увидеть, как рождается звук. Какое движение совершает линейка, когда мы закрепим один ее конец, оттянем другой и отпустим его? Мы заметим, что он будто бы затрепетал, заколебался. И если теперь мы внимательно переберем все перечисленные примеры, то всякий раз обнаружим: звук создается коротким или долгим колебанием каких-то предметов.

Жан Батист Био (1774–1862) — французский физик. Обнаружил двойной звук при ударе по железной трубке молотком, что позволило ему определить скорость звука в железе. Помимо акустических исследований, изучал оптическую активность веществ, где открыл ряд замечательных явлений. Один из авторов закона, определяющего магнитное поле тока.

Стукнули в дверь — она дернулась и послала в воздух глуховатый звук. Гаечный ключ заставил завибрировать трубы и батареи. А наш «веселый, звонкий мяч» сжимался и расправлялся под ударами руки и об пол. Когда же воздушный шарик «лопнул, хлопнул — вот и все!», то он послал по воздуху резкий скачок давления.