У мого знайомого є син років шести. І ось одного разу тато, перебуваючи в радісному настрої, йому і каже: «Ну, синку, запитай мене щось, а я тобі відповім!»
- Я-то по наївності думав, - розповідав мені потім засмучений тато, - що він запитає мене, чому вітер дме або ще якусь дурницю, і я йому тріумфально відповім. Але він поставив три запитання: «Звідки взявся світ? Звідки взялася наша планета? Звідки взялися на ній люди? »І я зрозумів, що моїх знань просто не вистачить для відповіді на жодне з цих питань.
Так ось, щоб тата не підривалися, як на мінах, на таких питаннях, а діти не ввергали своїх батьків в подібний конфуз, я і вирішив написати серію книг, популярно відповідають на подібні питання. Книга, яку ви тримаєте в руках, - про фізику.
Найголовніша наука - це фізика, друзі мої!
На фізиці, як на фундаменті, стоять всі інші науки, утворюючи своєрідну піраміду наук - хімія, біологія, психологія та ін. Тому що фізика вивчає основу основ - матерію, з якої все в цьому світі зроблено.
А як називається вісь цієї пірамідки, на яку насаджуються різнокольорові кругляшки наук?
Гарне питання! Ось пірамідки називається еволюцією. І млинці наук на цю вісь нанизуються за ступенем ускладнення речовини, яке вони вивчають, у міру просування від мертвої матерії до мозку і розуму. Внизу - фізика. Вище - хімія. Потім - органічна хімія. Потім - біохімія. Потім біологія. І закінчується все науками, що вивчають вищу нервову діяльність - нейрофізіологія, психологія ... Але в основі всього лежить фізика, так як все зроблено з матерії, а фізика вивчає саме її. Тому я і назвав фізику найголовнішою наукою.
При цьому і найстрашніша наука - теж фізика! Фізику багато хто боїться, як вогню, вважаючи важкою. Однак розуміння залежить від способу викладу. Я дуже шкодую, що в моєму дитинстві не було такої книжки, як ця: якби я її прочитав, ходив би в школу з радістю і цікавістю, а не відбувати 10-річний термін.
Моя книга допоможе дітям не боятися фізики і краще встигати з цього предмету, а дорослим поверне в голову те, що туди недоложілі в дитинстві через активного опору. Крім того, дорослим ця книга дозволить по-іншому поглянути на світ. Втім, цієї властивість всіх моїх книг.
З чого ж, з чого ж, з чого ж ...
Що таке світло? Чому не всяка радіація шкідлива? Чому небо синє, а захід червоний? З чого зроблена блискавка і що таке вогонь? Чому далекі предмети здаються нам маленькими, а при зближенні немов виростають в розмірах? Чому світять зірки? Що таке час? Чим порядок відрізняється від безладу? З чого зроблено тепло? Чому, якщо надати яку-небудь річ сама собі, вона коли-небудь в кінці кінців зруйнується? Що таке теплова смерть. На всі ці запитання відповідає фізика.
Зазвичай вивчати фізику починають з механіки. Мабуть, тому, що так історично склалося, адже людину оточує світ твердих тіл, з них він і почав шлях пізнання, набиваючи по дорозі знань шишки про ті самі тверді предмети.
Але ми з вами почнемо з елементарних частинок. Тобто з азів - з тих дрібних часточок речовини, з якого ця речовина і складається. Якщо ви не проти, звичайно ...
Звідки взялися атоми і навіщо вони потрібні?
Атоми придумали стародавні греки. Так вже вийшло, ніхто не винен.
Вперше думка про те, ніби все речовина складається з найдрібніших неподільних частинок, висунули саме жителі Стародавньої Греції. І я вам по секрету скажу, великого розуму для народження цієї ідеї не було потрібно! Стародавня Греція - дитинство людства. А будь-яка дитина в стані задуматися:
що буде, якщо я почну речовина ділити все далі і далі?
Ну, наприклад, шматочок цукру або крейди? Невже цей процес буде відбуватися до нескінченності? Якщо до нескінченності, тобто до безмежно незначних розмірів, то фактично виходить, що вся речовина складається з порожнечі? Або все-таки колись я доберуся до самого маленького неподільного елемента речовини?
Але що значить неподільного? А якщо по ньому вдарити добряче? Може, він і буде розділене, але вже не буде мати властивості зазначеної речовини - ось що мається на увазі.
До речі, а що таке властивості? І які вони бувають?
Речовин різних в світі багато. Є камінь, скло, вода, залізо, дерево, пластмаса ... І у всіх речовин різні властивості - твердість, колір, щільність, крихкість, здатність проводити електричний струм, нагріватися і так далі.
Дерево плаває, а залізо тоне. Дерево горить, а залізо немає. Залізо проводить електрику, а дерево немає. У заліза висока теплопровідність, спробуйте сунути цвях у вогонь - через дуже короткий час він нагріється так, що його стане неможливо тримати в руці. А ось палаючу дерев'яну паличку (наприклад, сірник) можна тримати в руках довго - до тих пір, поки вогонь не добереться до пальців. Тому що у дерева теплопровідність дуже низька, дуже погано воно проводить тепло. А залізо і всі інші метали - відмінно!
А крім теплопровідності є ще така властивість, як теплоємність. Це здатність речовини накопичувати тепло. Візьміть тонну воду і тонну золота і нагрійте градусів до 50 ° C. Вода потім буде ще довго-довго залишатися теплою, а золото дуже швидко охолоне. Чи не запасає воно тепло. Низька у золота теплова ємність.
Зате золото набагато щільніше води! Уявіть два однакових за розміром кубики з золота і води ... Не знаєте, як зробити кубик з води? Ну запитайте тата, він допоможе - розіллє воду в спеціальну форму, схожу на вафлю, суне в морозилку, потім витягне заморожену воду у вигляді кубиків, один кубик віддасть вам, погладивши по голові, а решта кине собі в келих з алкоголем. Після того, як тато стане добрий, попросіть у нього ще такий же за розміром кубик золота. І коли тато дістане його з кишені, візьміть два отриманих кубика і швидко біжіть зважувати, поки крижаний кубик зовсім розтанув.
До речі, ось ще одна характерна властивість речовини - температура замерзання.
Результат зважування покаже, що золотий кубик приблизно в 20 разів важче крижаного. 20 крижаних кубиків врівноважили б на вагах один золотий. Тому що золото щільніше. Фізики говорять так: у золота вище щільність. Щільність - це кількість речовини в одному обсязі - наприклад, в одній склянці, кубічному сантиметрі або одному кубічному метрі. Один кубічний метр води важить одну тонну, а кубометр золота мало не 20 тонн. Не всякий підніме!
І якщо вже пішла така п'янка (у тата), я вам більше скажу, друзі мої! Даремно ми спокусили тата і заморожували воду, переводячи її в твердий стан. Тому що щільність твердої води (льоду) відрізняється від щільності рідкої води. Щільність льоду трохи менше, ніж щільність води, тому тверда вода в рідкій воді плаває немов дерево - ви самі сто разів бачили, як лід пливе по річці. Дерево плаває у воді по тій же причині - його щільність менше щільності води.
Одне і те ж речовина може перебувати в різних станах.
Як відомо будь-якому хлопчикові, дядечку і пенсіонеру, одне і те ж речовина - вода, наприклад, - може перебувати в різних станах. Вода може бути рідкою. Такою вона буває, коли тепло. Вода може бути твердою, коли холодно. І вона може бути газоподібним чи, просто кажучи, газом. Газоподібна вода називається парою. Якщо воду налити в каструлю і почати нагрівати, в кінці кінців вона вся википить. Тобто перетвориться на водяну пару. Ну і чорт з нею! Не шкода, ще з крана наллємо.