Текст книги "Волшебная лампа"
Автор книги: Юрий Костыков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 8 страниц)
Юрий Костыков
ВОЛШЕБНАЯ ЛАМПА
ГЛАВА I
ЧУДЕСА И ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТЬ
МЕЧТЫ ЧЕЛОВЕКА
Не легко жилось и древности людям. Их жизнь была тяжелой, непрерывной борьбой с грозными силами природы. Опасности подстерегали доисторического человека на каждом шагу. Чтобы не погибнуть, он изобрел каменный топор, копье, лук и стрелы, с которыми охотился в густых лесных зарослях, собирал дикие плоды, ягоды и злаки и ловил рыбу гарпуном или крючками из кости.
Много тысяч лет спустя, когда человек научился обрабатывать землю сохой и бороной и стал убирать урожай серпом и косой, ему приходилось трудиться от зари до зари. Мечтая о лучшей жизни, люди складывали чудесные сказки. В этих сказках, которые дошли до наших дней, заключены затаенные мысли и стремления человечества.
Полуголодным людям хотелось быть сытыми, жить в довольстве, – и они создали сказочный образ скатерти-самобранки.
Привязанным к одному месту, не имевшим средств передвижения людям хотелось быстрее двигаться, а не тащиться пешком по бездорожью, – и они создали сказочный образ сапог-скороходов.
Человек завидовал вольным птицам, летающим через леса, горы, реки и овраги, – и он создал образ ковра-самолета.
«СКАЗКИ 1001 НОЧИ»
Но не всегда чудеса в сказках связывались с определенными предметами обихода, наделенными сказочной силой. Иногда в основе этих чудес лежал предмет, из природы которого, казалось, непосредственно не вытекало ничего необычайного.
В замечательном сборнике арабских сказок «Сказки 1001 ночи» есть сказка под названием «Аладдин и волшебная лампа». Однажды сын бедного портного юноша Аладдин раздобыл старую, грязную лампу. Он отдал ее своей матери, чтобы та продала лампу. Мать решила, что лампу следует почистить, прежде чем нести ее на рынок: за чистую, блестящую лампу дороже заплатят.
Но лампа оказалась волшебной. Как только мать потерла ее, появился волшебный дух – раб владельца лампы. Этому духу можно было приказать что угодно, и он тут же все выполнял.
Что же пришло в голову Аладдину и его матери приказать духу волшебной лампы?
Сперва они заказали хороший обед. Дух немедленно исполнил это первейшее желание бедняков. Затем Аладдин захотел жениться на дочери султана – прекрасной царевне Будур. А так как султан не отдал бы свою дочь за какого-то неизвестного бедняка, то Аладдин с помощью лампы подарил султану 40 золотых блюд с драгоценностями. Их несли 40 невольниц под охраной 40 рабов.
Теперь сам Аладдин мог явиться пред ясные очи султана. Послушный дух лампы доставил Аладдину свиту – 48 невольников, прекрасного коня и 1 000 динаров на карманные расходы.
Совершив какое-либо чудо, дух лампы каждый раз спрашивал Аладдина:
«Что ты хочешь еще? Хочешь, я разрушу город или построю дворец? Я все могу!»
И по приказу Аладдина дух за одну ночь воздвиг чудесный дворец, равного которому не было в мире.
Однажды, когда Аладдин был на охоте, злой, завистливый колдун похитил волшебную лампу и приказал духу перенести дворец Аладдина в далекую пустыню.
После многих приключений Аладдин разыскал колдуна, убил его, взял свою лампу и перенес дворец на старое место.
Вот и все чудеса, о которых говорится в сказке. Не очень богатая фантазия была у Аладдина, плохо использовал он свое могущество. Современный человек о такими возможностями, как у Аладдина, выдумал бы что-нибудь более остроумное и задал бы духу работу поинтереснее.
ЧУДЕСА СТАНОВЯТСЯ ЯВЬЮ
Многое из того, что раньше казалось чудесным и сверхъестественным, кажется теперь простым, будничным и понятным.
В самом деле! Подумаешь, нашел чем хвалиться, – могу разрушить город. Да одна фугасная бомба весом в четыре тонны, которые падают на головы немецко-фашистских разбойников, производит такие разрушения, что даже всесильный дух лампы, наверное, впал бы в панику и помчался в бомбоубежище.
Или постройка дворца за одну ночь. А разве постройка океанского парохода в 72 часа на американских верфях не такое же чудо?
Но человек – беспокойное существо. Все, чего бы он ни достиг, скоро становится привычным, знакомым, малоинтересным. Вот хотя бы перенос дворца. Недавно еще нам казалось, что это волшебство может случиться только в сказке и совершенно невозможно в обычной жизни.
Ну как, в самом деле, перенести дом? Да он ведь сразу рассыплется. Но современная техника позволяет перевозить с места на место громадные многоэтажные дома. И люди не только остаются в них жить во время перевозки, но продолжают пользоваться всеми привычными удобствами: нормально работают водопровод и телефон, горит электричество, готовятся обеды на газовых плитах, а дом едет себе по новому адресу.
Во дворце Аладдина во время переноса его, должно быть, ни газ, ни водопровод, ни электричество не действовали. По крайней мере, в сказке об этом ни слова не сказано.
ЧУДОТВОРЦЫ НАШИХ ДНЕЙ
Попала бы такая волшебная лампа в руки современного человека, каких невероятных чудес натворил бы он! Хотя нет! Ему не нужно сейчас волшебство. Иными стали человеческие мечты и желания. Осуществляя их, он теперь надеется не на колдовство и волшебство, а только на свои собственные руки и голову. Он побеждает пространство с помощью самолетов, паровозов и пароходов. По воле человека радио и телеграф мгновенно преодолевают тысячекилометровые расстояния. Человек обуздывает реки, заставляя воду вращать турбины, и преображенной энергией воды меняет природу: пустыни превращаются в сады, болота – в плодородные поля, горы – в равнины. Человек подчиняет природу своей власти.
И если сейчас он продолжает мечтать о том, что еще не существует, то это уже не беспочвенная фантазия, опирающаяся на какие-то сверхъестественные силы. Мечты наши – это попытка предвидеть пути развития науки и техники, попытка предсказать будущие изобретения и открытия.
В научно-фантастических романах описываются обычно такие вещи, которые современниками еще не достигнуты и потому кажутся чудесными. Романисты сближают чудо с наукой, стремясь, Чтобы их фантазия стала действительностью.
С гениальной прозорливостью многие романисты предсказали грядущие достижения науки и техники.
Знаменитый французский писатель Жюль-Верн задолго до сколько-нибудь заметных успехов в авиации, в подводном плавании и в других отраслях техники в правдоподобной и увлекательной форме предсказал появление и подводной лодки, и возможности воздушных путешествий, и создания гигантских океанских кораблей, и завоевания Северного и Южного полюсов, и многое, многое другое.
Мы зачитываемся необычайными научно-приключенческими романами и историями фантастических изобретений, но наша фантазия часто оказывается слишком бедной, чтобы предсказать пути развития техники.
Очень многие изобретения даже для самого изобретателя были сделаны в некотором смысле неожиданно, Не раз случалось, что ученый или изобретатель, долгие годы работавший в определенной области науки, изучивший все ее тонкости и в результате упорных трудов сделавший какое-то новое открытие, не всегда предвидел будущее его значение. Он не мог угадать, во что разовьется это открытие и в какой форме найдет себе практическое применение.
Так получилось, например, со знаменитым ученым Генрихом Герцем, открывшим электромагнитные волны. Когда были опубликованы результаты этих опытов, то один из друзей ученого спросил его: не считает ли он, что новые волны можно использовать для передачи сигналов без проводов? Герц ответил на этот вопрос, что не видит никакой возможности применить полученные им электромагнитные волны на практике и что его работа представляет чисто научный интерес.
Человек, указавший путь всей радиотехнике, не только не предвидел значения своего открытия, но даже отрицал возможность его практического использования.
Известный английский ученый Оливер Лодж, независимо от Герца и почти одновременна с ним, открыл способ излучения электромагнитных волн. Выступая в 1925 году в Британском) радиообществе, он открыто признался, что долгое время считал беспроволочную телефонию неосуществимой мечтой. Лодж был уверен, что радиосвязь на большие расстояния немыслима, потому что радиоволны не смогут следовать за кривизной Земли. Он был искренне убежден, что радиосвязь между антиподами, то есть людьми, живущими на противоположных сторонах земного шара, – это беспочвенная фантазия и заниматься ею значит терять время.
В такое неловкое положение попадали, конечно, ученые не только в области радио.
Учитель Герца, один из величайших ученых прошлого столетия, – Гельмгольц, прославивший свое имя и в математике, и в физике, и в анатомии, и в физиологии, и в других науках, однажды оказался в таком же положении. Когда ему пришлось ознакомиться с проектом летательного аппарата тяжелее воздуха, то есть, говоря нашим языком, самолета, ученый сказал, что это бессмыслица, что человек не может летать на таком аппарате, «ибо человек – не птица».
«СКАЗКИ 1002 НОЧИ»
Если так могли ошибаться гениальные ученые-специалисты, то где уж писателю угадать и предсказать в научно-фантастических произведениях пути развития науки, техники и будущие открытия. Трудное это дело. Поэтому большинство открытий и изобретений никем не было предсказано. Вещь была изобретена, усовершенствована, стала широко применяться. И только тогда люди сообразили: а ведь как это чудесно!
Среди таких вещей находится и наша «волшебная лампа». С помощью этой лампы люди сейчас творят такие «чудеса», что иначе, как волшебной, ее и назвать нельзя. Лампа эта была изобретена и прошла свой путь, развития с такой быстротой, что ни один романист не успел о ней ничего написать. Не успели еще писатели разобраться в чудесных качествах этой лампы, как она невероятно «расплодилась» и проникла чуть, ли не во все отрасли современной техники, науки и искусства, завоевав повсюду незыблемые позиции.
Врачам эта лампа помогает лечить раненых, облегчает производство операций, а где нужно – убивает микробов.
Агрономы с помощью этой лампы ускоряют созревание урожая, повышают всхожесть семян.
Металлурги при помощи этой лампы, плавят лучшие сорта стали.
Инструментальщики посредством нее закаляют инструменты.
Летчикам и морякам эта лампа в непроглядные ночи, пургу и туманы указывает дорогу и позволяет определить их местонахождение.
Геологи с помощью лампы узнают о запасах руды и металлов в земных недрах.
Метеорологам она помогает угадывать погоду и сообщает, что сейчас происходит в необъятных просторах стратосферы.
И, наконец, миллионы радиослушателей, благодаря этой лампе, могут узнать, что случилось вчера, а то и сегодня на белом свете. За много тысяч километров от Москвы радиослушатель может слушать нежную музыку, тихий человеческий голос или грохот артиллерийского салюта от имени родины в честь побед славной Красной Армии.
Одновременный залп из 224 орудий слышен за 20–25 километров, а лампа дает возможность услыхать его за тысячи и за десятки тысяч километров.
Список «чудес», которые творит эта лампа, можно удвоить, утроить. Но достаточно и перечисленного, чтобы по праву назвать эту лампу волшебной.
Вы, наверно, догадались, о какой лампе идет речь. Обычно ее называют электронной лампой. С лампой Аладдина или даже с обычной керосиновой лампой электронная лампа имеет мало общего даже по внешнему виду. Да и света она никакого не дает. Поэтому для большей точности ее было бы лучше называть электронным прибором, хотя в радиотехнике за ней прочно привилось имя – «радиолампа».
Но прежде чем рассказывать о чудесах волшебной лампы, познакомимся поближе с ней самой. Узнаем, что она собой представляет, как она родилась, как росла и развивалась, как живет и работает.
ГЛАВА II
РОЖДЕНИЕ, ЖИЗНЬ И РАБОТА ВОЛШЕБНОЙ ЛАМПЫ
«ЭФФЕКТ ЭДИСОНА»
– Что за ерунда такая? Ведь электричество может течь только по металлической проволоке или по так называемым проводникам и не может протекать по непроводникам, изоляторам. А почему же оно сейчас у нас течет по «ничему»? В нашей лампе между нитью и пластинкой ничего нет. Мы откачали из лампы последние остатки воздуха, чтобы в ней ничего не осталось. И вот все-таки через это «ничего» течет ток. Ничего не понимаю.
– Может быть, стекло, из которого сделана лампа, плохое и является проводником?
– Нет, вряд ли, не думаю. Стекло как стекло. Но на всякий случай проверим. А ну, попробуем еще…
Этот разговор происходил летним вечером 1883 года между знаменитым американским изобретателем Эдисоном и его помощником. Они работали над проблемой увеличения срока службы электрической лампочки, которая перегорала через несколько часов. Добиваясь удлинения жизни лампочки, Эдисон делал множество различных опытов. Однажды он поместил внутрь баллона лампы изолированную металлическую пластинку, чтобы посмотреть, как оседает на ней налет от распыляющейся нити[1]1
Более подробно об этом рассказано в книге «Страна Пээф» Г. Бабата, изд. «Молодая гвардия», 1944 г.
[Закрыть], и, к великому удивлению, обнаружил, что от этой пластинки к накаленной нити течет электрический ток. Правда, ток этот был слабенький. Обнаружить его можно было только очень чувствительным прибором. Но он все-таки тек. А этого Эдисон ни понять, ни объяснить не мог.
Настойчивый и упорный в достижении поставленной задачи, обладавший поразительной трудоспособностью, Эдисон занялся всесторонним изучением непонятного явления. И после многих различных опытов установил интересные подробности.
Оказалось, что если в цепь пластинки включить дополнительную батарею положительным полюсом к пластинке, то таинственный ток увеличивается. Но если батарею включить в обратном направлении, то есть так, чтобы к пластинке был присоединен отрицательный полюс батареи, то ток совершенно пропадает.
Эдисон обнаружил, что от металлической пластинки к накаленной нити течет электрический ток.
В то же время если лампу погасить, то есть выключить ток, накаляющий нить, то, сколько дополнительных батарей ни ставили бы, тока от пластинки получить не удастся.
Ни Эдисон, ни другие ученые того времени не подозревали о том, какую громадную роль сыграет в технике новое явление. Оно им казалось странным, непонятным и загадочным, и они окрестили его «эффектом Эдисона».
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
Как же это получилось, что такой великий изобретатель, как Эдисон, не смог понять простейшей вещи, которая, известна сейчас любому радиолюбителю?
Объяснялось это тем, что шестьдесят с лишним лет тому назад о природе электричества почти ничего не знали[2]2
Открытие в 1879 году ученым Круксом катодных лучей и открытие «эффекта Эдисона» фактически являлось первым шагом на пути изучения природы и строения электричества.
[Закрыть].
Было известно, что существуют два рода электрических зарядов – положительные и отрицательные, что одноименные заряды оттачиваются, а разноименные притягиваются. Движение электрических зарядов по проводникам назвали электрическим током. Знали, что электрический ток, протекая по проводнику, вызывает нагревание проводника, отклоняет магнитную стрелку, взаимодействует с другим проводником, обтекаемым током, и т. п. Направлением электрического тока условились считать течение электрозарядов от положительного полюса к отрицательному. Так, например, при погружении в серную кислоту медной и цинковой пластинок на медной получался электрический заряд положительного знака, а на цинковой – отрицательного. Поэтому стали считать, что в данном случае ток течет от меди к цинку.
С такими поверхностными знаниями об электричестве нельзя было понять сущность открытого Эдисоном явления, и оно осталось на долгое время загадочным «эффектом».
Но время шло. Наука все глубже и глубже проникала в тайны строения вещества, в тайны электричества.
Ученые узнали, что простейшие вещества, или, как их еще называют, элементы, вовсе не так просты, а состоят из атомов.
Атомы различных веществ, соединяясь друг с другом в группы – молекулы, образуют сложные вещества. Так, например, два атома водорода, соединившись с одним атомом кислорода, образуют молекулу воды.
В свою очередь, атом также имеет сложное строение. В центре атома расположено ядро, состоящее из частиц, заряженных положительно, – протонов, и частиц не заряженных – нейтронов. Ядро в целом поэтому обладает положительным зарядом.
Вокруг ядра вращаются чрезвычайно маленькие частицы отрицательного электричества, которые называются электронами. По величине заряд электрона равен заряду протона.
В зависимости от того, из какого числа электронов, протонов и нейтронов состоит атом, получается тот или иной элемент. Простейший из атомов – атом газа водорода – состоит из одного протона и одного электрона.
«ПОРТРЕТ» ЭЛЕКТРОНА
Электроны так малы, что их нельзя увидеть даже в самый сильнейший микроскоп, но ученым все же удалось узнать интересные подробности об этих мельчайших частичках электричества.
Действительная форма электрона ученым пока еще не известна, но размеры его, массу и электрический заряд они уже установили. Если предположить, что электрон имеет форму шарика, то диаметр его будет около 3/10 000 000 000 000 сантиметра. Чтобы удобнее было читать и главное осознавать такие цифры, принято писать эту дробь так: 3·10-13 сантиметра.
Вот это и есть «диаметр» электрона.
Примерно такие же размеры имеет и протон. Но объем атома значительно больше электрона и протона.
Если бы мы увеличили атом водорода до размеров футбольной площадки, то ядро его представляло бы шарик, величиной с маленькую горошинку, лежащую на середине площадки, а вокруг по беговой дорожке каталась бы другая такая же горошинка – электрон. Между ядром и электроном простирается пустота, но проникнуть в нее никаким другим «горошинам» – электронам и протонам – не так-то просто.
Масса электрона составляет 9·10-28 грамма. Насколько мала эта масса, можно заключить из следующего примера: чтобы получить 1 грамм электронов, их надо взять больше 1027 штук. Если бы мы захотели сосчитать эти электроны и засадили бы за счетную работу всех людей в мире – два миллиарда человек, а для ускорения разрешили бы им перекладывать электроны порциями по одному миллиону штук в одну секунду, то при условии, что они считали бы без перерыва дни и ночи, им потребовалось бы для этого малопродуктивного занятия 17 600 лет.
Ученые определили также, чему равен электрический заряд электрона. Он настолько мал, что через обычную электрическую стосвечовую лампочку, включенную в сеть напряжением в 220 вольт, проходит в течение каждой секунды колоссальное, воистину астрономическое количество электронов, равное 1 430 000 000 000 000 000!
«ДОМОСЕДЫ» И «ПУТЕШЕСТВЕННИКИ»
Суммарный отрицательный заряд вращающихся вокруг ядра электронов равен положительному заряду ядра, поэтому атом представляется электрически нейтральным – незаряженным. Но если каким-либо способом удалить из атома один или несколько электронов, то положительный заряд ядра не будет уравновешиваться зарядом электронов и атом в целом будет обладать некоторым положительным зарядом. Такой заряженный атом называется ионом. Ион, обладая положительным зарядом, стремится притянуть к себе могущие оказаться поблизости свободные электроны, чтобы снова стать нейтральным атомом.
В некоторых веществах электроны прочно связаны со своими атомами. Как публика в театре занимает места «согласно взятым билетам», так и электроны в таких веществах крепко держатся за осой ядра и не лезут в «чужие» атомы.
Электрический ток, представляющий собой организованное передвижение электронов в каком-либо определенном направлении, в таких веществах невозможен. Такие вещества являются изоляторами, или, как их еще называют, диэлектриками.
В других веществах, называемых проводниками, к которым относятся главным образом металлы, электроны, наоборот, очень слабо связаны со своими атомами. Они могут самопроизвольно отделяться от атома и передвигаться в различных направлениях по междуэлектродному пространству. Движение это совершенно беспорядочное, хаотичное. Электроны «бродят» по металлу без всякого соблюдения «правил уличного движения», словно толпа на базаре.
Если к каким-либо точкам металла приложить электродвижущую силу, то есть создать в одной точке избыток, а в другой недостаток электронов, то свободные электроны, сохраняя свои беспорядочные движения, начнут всей массой смещаться в ту точку, где ощущается их недостаток. Такое «организованное» перемещение электронов как раз и является электрическим током.
Задолго до открытия электронов люди условились считать, что ток течет от положительного полюса (плюс) к отрицательному полюсу (минус).
Но выходит, что от плюса (то есть от места, где недостает электронов) к минусу (где имеется избыток электронов) ничего не течет, а наоборот, от минуса электроны двигаются к плюсу.
Таким образом действительное направление движения электричества – движение электронов – оказалось обратным тому, которое считалось направлением движения тока.
Но, чтобы не переделывать установившихся понятий, законов и правил, решили по старой памяти считать, что ток течет от плюса к минусу. На самом же деле электроны двигаются от минуса к плюсу.
Электроны по проводнику двигаются от минуса источника тока к плюсу.
Правда, в растворах и газах движение электричества происходит несколько по-иному. Там атомы, а следовательно и ионы, не связаны прочно друг с другом, как в твердых телах. И поэтому при воздействии электродвижущей силы ионы не стоят на месте, а также начинают двигаться, и положительные ионы действительно перемещаются от плюса к минусу.
