потери упругости? Средство есть. Внутри него надо устроить... отопление. В самом деле, стоит поместить там какую-нибудь миниатюрную электропечку, питающуюся от компактной батарейки, — и задача решена. Воздух в камере станет снаружи остывать, а изнутри — подогреваться. Если подогрев окажется столь же интенсивным, как и остывание, то температура воздуха в мяче не будет снижаться и упругость останется неизменной.
Солнце, оказывается, имеет некоторое сходство с нашим отапливающимся мячом. Как и внутренность мяча, Солнце представляет собой шарообразное скопище газа. Правда, оно не окружено внешней оболочкой. Но есть сила, сдерживающая солнечное вещество, — тяготение.
Тяготение стремится сжать Солнце, превратить его в маленький плотный комок. Однако этой силе упорно противостоит газовое давление, рожденное, как и в нашем мяче, теплотой, высокой температурой. Газовое давление, наоборот, стремится раздвинуть солнечное вещество вширь.
Мы знаем, что Солнце не сжимается и не расширяется.
Значит, единоборство газового давления и тяготения оканчивается ничейным результатом.
Светило находится в равновесии.
В мяче газовое давление одинаково по всему объему.
А в Солнце? Конечно, нет.
В недрах, где сказывается тяжесть вышележащих слоев, оно гораздо выше, чем на поверхности.
Теперь вспомним, что увеличение газового давления связано с повышением температуры.
Стало быть, в глубинах светила вещество разогрето сильнее, чем на поверхности.
Изложив все эти рассуждения языком математических формул, учтя закон тяготения, массу и размер Солнца, можно довольно точно оценить температуру солнечных недр.
Сделав расчеты, физики убедились, что в самых далеких глубинах светила она достигает примерно 13 миллионов градусов.
Нам, с трудом переносящим сорокаградусную жару, просто немыслимо представить себе температуру солнечных глубин.
При 13 миллионах градусов нет ничего похожего на обычное земное вещество. Нет ни твердых тел, ни жидкостей, ни даже привычных нам газов. Развивая колоссальные скорости беспорядочного теплового движения атомы вдребезги разбивают свои электронные оболочки и теряют электроны. Поэтому глубинный солнечный газ представляет собой вещество, состоящее из электрически заряженных частиц. Это так называемая плазма. Она, кстати сказать, «гуще» обычного газа (взамен каждого атома получается несколько частиц — «голое» атомное ядро и электроны). В недрах светила плазма настолько сжата тяжестью вышележащих слоев, что весит в несколько раз больше свинца. Но вот к какому выводу пришли сначала физики. Даже при столь тесном взаимодействии частиц атомные ядра должны, казалось бы, оставаться неприкосновенными. Электрическое поле положительного заряда так сильно расталкивает их в разные стороны, что они на первый взгляд не способны не только ударяться друг о друга, но и подходить на близкое расстояние.
Получается удивительно странное заключение: как будто бы солнечные недра — неподходящая среда для ядерных реакций.
Казалось бы, не спасает положения и то, что в редких случаях из-за особо сильных и частых толчков, направленных в одну сторону, плазменные частицы вдруг приобретают колоссальные скорости — в сотни и тысячи выше средней. Даже столь стремительно мчащиеся ядра не могут, по обычным представлениям, пробить собственную электрическую броню.
Как же разрешить это противоречие? Ведь энергия Солнца может быть только ядерной, а ядерные процессы в его недрах, выходит, запрещены!
Не тревожьтесь. Запрет этот — мнимый. Он наложен классической физикой — любительницей всякого рода тупиков и порочных кругов. И он снимается подлинным «законодателем» микрочастиц и микропроцессов — квантовой механикой.
В этой важнейшей отрасли физики нам пришла пора разобраться поподробнее.
Мы уже не раз сталкивались с поразительным своеобразием поведения мельчайших частиц. Атомы передают друг другу энергию не непрерывным ручейком, а непременно отдельными, строго отмеренными порциями. Электроны движутся в атомах не где попало, а всегда по неизменным путям — орбитам. Атомные ядра связываются каким-то невообразимым мезонным обменом. Свет ведет себя и как волны и как частицы...
Спору нет, удивительные вещи!
Но мы не вкусили еще, пожалуй, самых парадоксальных «чудес» микромира.
В чем они заключаются?
Раньше всего расскажем вкратце об основе основ квантовой механики — так называемом «соотношении неопределенностей», которое вывел немецкий физик Гейзенберг.
Перенесемся сначала в идеально тихую комнату, где не шелохнется воздух, куда не доходят извне никакие, даже самые слабые толчки, шорохи, звуки. В этой комнате мы стреляем из лука по мишени.
Ничто непредвиденное нам не мешает. Зная начальное положение стрелы, ее вес, форму, учтя силу натяжения тетивы и плотность воздуха, можно в принципе добиться самой меткой стрельбы. Методы классической механики дают возможность перед выстрелом идеально учесть все начальные условия и с любой точностью заранее рассчитать путь летящей стрелы.
А теперь призовем на помощь волшебника, который, правда, сыграет чисто подсобную роль: удалит из нашей тихой комнаты абсолютно весь воздух, выдаст нам кислородные приборы, наделит нас способностью мгновенно соображать и делать математические расчеты, а вместо лука и стрел предложит нам фантастический «пистолет» стреляющий электронами.
Мы опять хотим стрелять без промаха и стремимся идеально вычислить путь полета частицы. Вооружившись приборами, стараемся точно зафиксировать положение и скорость электрона, когда он вылетает из дула «пистолета».
И тут оказывается, что у нас ничего не выходит. Электрон словно ускользает от измерений. Если нам удалось узнать, где он, абсолютно невозможно выяснить с нужной точностью как скоро он движется. Наоборот, если мы определим его скорость нам стало недоступно его точное местонахождение.
То хвост застрял, то нос увяз!
И как мы ни совершенствуем свои приборы сколько измерении ни делаем, электрон упрямо не желает сообщать одновременно обе основные характеристик своего движения: местонахождение и скорость. «Пожалуйста словно говорит он, - измеряйте что-нибудь одно, а второе пусть уж останется в некоторых пределах нёопределенным. Иначе я не могу, такова уж моя природа».
В этом-то и заключается сущность главного закона микромира - соотношения, найденного Гейзенбергом.
Количественно оно выражается неравенством :
Как видно из неравенства, уточнение координаты неизбежно влечет за собой «расплывание» импульса. И, скажем, если ?
