Физика в быту

Человек, как и всё живое, эволюционировал в тесной взаимосвязи с условиями окружающей среды. Мы уже обсудили, насколько тонко наше зрение и гормональная система настроены на состав солнечного света у поверхности Земли. Не менее удивительна наша связь с естественными электромагнитными полями. Но в современном мире эти поля почти полностью заглушены гораздо более сильными техногенными полями. Как это может отразиться на нашем здоровье? Об этом пойдёт разговор в третьей части книги.

Но сначала вкратце остановимся на некоторых физических законах, которым подчиняются все электромагнитные явления.

Глава 1 Законы электромагнетизма

Роль электромагнитного взаимодействия в мире

Для начала хочется, чтобы вы прониклись уважением к электромагнитному взаимодействию, к этой фундаментальной силе природы.

Вся известная нам материя Вселенной построена из частиц, имеющих электрический заряд: протоны и нейтроны ядер сделаны из заряженных кварков; заряженные ядра, удерживающие вокруг себя заряженные электроны, образуют атомы. И хотя атомы сами по себе электронейтральны, их объединение в молекулы тоже связано с взаимодействием входящих в их состав зарядов. Благодаря электрическому притяжению молекул образуются жидкие и твёрдые вещества, то есть и мы с вами. Благодаря электрическому отталкиванию молекул вы не проваливаетесь сквозь землю или сквозь стул. Можно смело сказать: всё вещество видимого мира существует в привычных формах благодаря электрическим зарядам. Электрическое взаимодействие (правильнее сказать, электромагнитное, как мы поймём в дальнейшем) – это то фундаментальное взаимодействие, которое создаёт весь окружающий мир. Второе «слагаемое», формирующее мир, – это гравитация, соединяющая огромные массы вещества в космические тела. Но наши тела какое-то время могут существовать и без гравитации, а вот без электромагнитного взаимодействия – ни одного мгновения!

Что же такое электрический заряд? Мы до конца не понимаем этого. Можно только сказать, что это фундаментальное свойство, изначально присущее фундаментальным частицам материи, как им присуща масса. Благодаря этому свойству – заряду – частицы участвуют в электромагнитном взаимодействии, законы которого физикам хорошо известны. Благодаря массе частицы участвуют в гравитационном взаимодействии.

Несколько слов о фундаментальных частицах материи. Согласно современной теории микромира – так называемой Стандартной модели – к фундаментальным (то есть не составным частицам), помимо кварков и электронов, относятся не имеющие заряда нейтрино, а также два более массивных «двойника» электрона – мюон и таон. К тому же у каждой фундаментальной частицы есть своя античастица. Но для построения атомов хватает протонов с нейтронами (состоящими из самых лёгких кварков) и электронов. Остальные частицы рождаются в ядерных реакциях внутри атомов и внутри звёзд, а затем распадаются. Только легчайшие нейтрино живут сколь угодно долго и пронизывают всю Вселенную.

Заряды. Статическое электричество

Начнём с того, что есть заряд и антизаряд, но мы больше привыкли называть их положительным и отрицательным зарядами. При соединении равного количества заряда и антизаряда происходит их нейтрализация. Исторически сложилось так, что заряд электрона назвали отрицательным, а протона – положительным.