03.02.2009 00:32 Парадоксы энергии

Загадка №1. Представим обычный ящик с двумя трубами, по одной из которых в ящик вливается вода, а по другой она из ящика выливается. Часть воды в ящике каким-то образом перерабатывается в электромагнитное излучение и выбрасывается наружу. Если мы подаем в ящик, скажем, 10кг воды в секунду, а перерабатываем в излучение 2кг в секунду, тогда каков будет расход воды в отводной трубе? Каждый, кто умеет считать до десяти, ответит, что расход будет 8 кг в секунду. Заменим трубы на обычные электрические провода, а ящик - на электролампочку, и снова рассмотрим ситуацию. По одному проводу в лампочку поступают электроны, по другому они уходят. Если мы полагаем, что свет в лампочке возникает за счет преобразования электрического тока в излучение, т.е. за счет потребления электронов, тогда из лампочки будет уходить меньше электронов, чем поступает в нее. А что покажут измерения? Они покажут, что ток в цепи не меняется: сколько электронов входит в лампочку, ровно столько же из нее уходит. Тогда за счет чего светит лампочка?

Кто-то может сказать, что лампочка светит за счет преобразования напряжения. Действительно, напряжение на выходе из лампочки меньше, чем на входе в нее. Однако, напряжение является всего лишь характеристикой, а электромагнитное излучение - разновидность материи. Характеристика не может быть преобразована в материю. Например, когда мы сжигаем в топке кусок угля, что преобразуется в тепло: сам уголь или его теплотворная способность? Если второе, тогда уголь в топке должен оставаться в целости, а его теплотворная способность будет обращаться в нуль. В действительности сгорает все же уголь, а теплотворная способность лишь показывает, сколько тепла должно выделиться. С напряжением должна наблюдаться такая же картина: в электромагнитное излучение будет преобразовываться что-то более реальное, а напряжение лишь покажет, как много этого реального перейдет в световое излучение.

Загадка №2. Что такое рупор, знает каждый. Если нам хочется быть услышанным на далеких расстояниях, а срывать голосовые связки нет желания, мы используем рупор. В этом случае громкость звука повышается в несколько раз. Так происходит потому, что рупор препятствует рассеиванию звуковой волны и направляет ее адресату узким пучком. Но если мы покроем наружные стенки рупора толстым слоем тяжелого метала, громкость звука на том же расстоянии станет меньше. Согласно законам механики, громкость звука прямо пропорциональна затратам энергии на его образование. И если громкость уменьшается, значит уменьшается та энергия, которая образует звук. А рассеивание звуковой волны не зависит от того, чем покрыт рупор и покрыт ли вообще. Тогда куда исчезает энергия, которая раньше усиливала звук нашего голоса? И эта загадка касается не только рупора, но и любого музыкального инструмента.

Загадка №3. Этот феномен прекрасно известен всем военным. Если солдаты идут строем, выходят на мост и продолжают идти по нему в ногу, в конструкциях моста могут возникнуть резонансные колебания и он разрушится. По этой причине при переходе моста солдатам всегда отдается приказ сбить шаг и идти вразброд, в этом случае мост остается целым. Для разрушения моста требуется огромное количество энергии, которое не может взяться из пустоты. Когда солдат ударяет по мосту своим сапогом, он сообщает ему некоторую энергию. Ясно, что сила, с которой солдат ударяет по мосту (и энергия, сообщаемая мосту солдатом), не зависят от того, идет ли он в ногу со всеми или нет. Тогда почему мост разрушается в случае марширующей колонны и остается целым при шаге вразброд?

Общепринятая точка зрения состоит в том, что при строевом шаге отдельные порции энергии, сообщаемые мосту разными солдатами, суммируются, а при шаге вразброд они взаимно нейтрализуются. Ошибочность такого объяснения очевидна. Если кто-то ударил по мосту один раз и сообщил ему энергию Е1, а другой ударил второй раз и сообщил энергию Е2, какова будет общая энергия: Е1+Е2 или Е1-Е2? Любой ответит, что общая энергия будет равна сумме отдельных составляющих. А для того, чтобы отдельные энергии взаимно нейтрализовались, общая энергия должна быть равна их разности.

Взять хотя бы тепло, это одна из форм энергии. И если одна порция энергии может нейтрализовать другую, тогда мы могли бы наблюдать такой феномен. Наливаем в стакан воду и слегка подогреваем ее, т.е. сообщаем воде первую порцию энергии. Продолжаем нагревать воду, т.е. сообщаем ей вторую порцию энергии. Но вторая порция нейтрализовала первую и вода охладилась.

Взаимно нейтрализоваться могут лишь векторные величины, т.е. такие, которые имеют направление, например силы. Если некоторая сила действует в одном направлении, а другая направлена ей навстречу, они друг друга нейтрализуют. Что касается энергии, она относится к разряду скалярных величин, т.е. не имеющих направления. Скалярные величины в принципе не могут нейтрализовать друг друга, и этот факт прекрасно известен всем физикам. Например, хорошим примером скалярной величины является плотность. Может ли кто-нибудь смешать два вещества разной плотности таким образом, чтобы одна плотность нейтрализовала другую и результирующая плотность стала бы равной нулю? Ясно, что нет. Но именно такое объяснение предлагает нам традиционная наука в попытке объяснить, почему разрушается мост под солдатскими сапогами.

Скорее всего, причина такого парадокса состоит в следующем. Необходимость во что бы то ни стало объяснить непонятное явление ведет к тому, что приходится придумывать объснение ошибочное, а затем стараться не замечать сделанную ошибку. Человечество вышло в космос, опустилось в глубины океана, расщепило атом, расшифровало геном и не может объяснить, почему разрушается мост под солдатскими сапогами. Такая ситуация оказывается чрезвычайно обидной для нашего самолюбия. Вот эта глубоко затаенная обида на собственную слабость в трактовке самых простых вещей заставляет нас придумывать любое пусть даже ошибочное объяснение, лишь бы не признавать собственное незнание.

На самом деле при шаге вразброд нейтрализуются не энергии, сообщаемые мосту солдатами, а колебания моста. Любые колебания относятся к разряду векторных величин, т.е. происходящих в некотором направлении, и потому они могут быть нейтрализованы другими колебаниями противоположной фазы. Если в процессе колебательного движения пролет моста движется вверх, а солдат в это время ударяет по нему сапогом, он тем самым компенсирует это движение. Когда солдат слишком много и они идут вразброд, они своими сапогами сообщают совершенно различные колебания мосту, которые взаимно нейтрализуются. Но тогда возникает вопрос: а откуда же берется энергия, которая разрушает мост в случае, если солдаты продолжают идти маршем?

Загадка № 4. Этот энергетический парадокс мало кому известен, т.к. он был открыт в ходе научных экспериментов и сведения о нем не вышли за границы научных отчетов. Незадолго до начала перестройки ученые Всесоюзного машиностроительного института провели такой опыт. Они разгоняли до высоких скоростей железную болванку, имитирующую снаряд, и направляли ее на броневую плиту. Ученым было интересно узнать, какая часть кинетической энергии снаряда тратится на разрушение брони. После завершения опыта производилось тщательное измерение поверхности всех осколков брони и вычисление того количества энергии, которое необходимо для образования всех этих осколков. Уже первый опыт дал потрясающие результаты: оказалось, что при разрушении брони выделялось примерно в 3-5 раз больше энергии, чем несла с собой летящая болванка. Подобные эксперименты были проведены не один раз, и каждый раз условия опыта ужесточались, чтобы исключить все возможные причины ошибки. Но итог всегда оставался неизменным: при разрушении брони выделялось энергии больше, чем могла сообщить ей летящая болванка. Мне не известно, какое объяснение дали ученые института этому феномену.

Загадка № 5. В 70-х годах прошлого столетия на некоторых предприятиях отечественной промышленности использовались так называемые печи аэродинамического нагрева. Конструкция печей была невероятно проста: в обычном цилиндрическом сосуде вращался пропеллер, перемешивавший воздух по всему объему сосуда. При этом наблюдался следующий феномен: в единицу времени внутри сосуда выделялось примерно на 10-20% больше энергии по сравнению с мощностью на валу пропеллера. И снова встает вопрос: откуда берется избыточная энергия? Об этом явлении писал даже журнал "Техника-молодежи", но объяснения этим фактам найдено не было.

Загадка № 6. Другой энергетический парадокс касается некоторых процессов, протекающих в природе. Те ученые, которые заняты изучением поведения смерчей и ураганов, в один голос утверждают, что с точки зрения современной физики подобных природных процессов просто не может существовать, т.к. выделяющаяся в них энергия превосходит все, что наша наука может предложить. Иногда в популярной литературе можно прочитать, что причиной возникновения смерчей и ураганов являются процессы выделения тепла при конденсации водяного пара в верхних сравнительно холодных слоях атмосферы. Однако, если провести строгий энергетический анализ всех процессов, приводящих к образованию смерчей и ураганов, то окажется, что тепло конденсации примерно на порядок меньше того, что несут с собой эти явления природы. Тогда за счет какой энергии существует ураган?

Загадка № 7. И последний энергетический парадокс касается нашей планеты. Земля своим магнитным полем постоянно взаимодействует с потоком заряженных частиц, летящих от Солнца. Эти частицы несут собственное магнитное поле. Взаимодействие двух магнитных полей, из которых одно вращается, всегда приводит к торможению и остановке вращения. Но Земля вращается непрерывно в течение более 4х миллиардов лет. При этом палеонтологи выяснили, что в далеком прошлом, когда динозавров еще не было, а жизнь процветала только в море, длительность земных суток практически не отличалась от того, что мы имеем сегодня. Более того, как будет показано далее, наша планета вследствие некоторых процессов с участием гравитационной энергии непрерывно расширяется и с момента начала мезозойского периода увеличила свой радиус примерно в 1.5 раза, в результате чего скорость ее вращения должна заметно упасть, а продолжительность суток во столько же раз вырасти. Если этого не происходит, тогда следует признать, что при вращении Земли в ней выделяется некоторая энергия, которая раскручивает планету и тем самым компенсирует тормозящее влияние магнитного поля потока солнечных частиц и процесса распухания земного шара.

Существуют также другие парадоксы энергии помимо описанных. Нет необходимости приводить их все. Даже того, что было изложено, уже достаточно, чтобы понять: в наших представлениях о природе энергии что-то не в порядке, где-то мы допускаем ошибку. Следовательно, нам необходимо заново пересмотреть свои взгляды на природу энергии и найти ту ошибку, которая кроется в базовых положениях нашей науки.

автор: Игорь Прохоров