Glödlampan brinner mot fysikens lagar

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Principerna för drift av glödlampor verkar för oss så tydliga och uppenbara att nästan ingen tänker på mekaniken i deras arbete. Ändå döljer detta fenomen ett enormt mysterium, som ännu inte är helt löst.

Först ett förord om hur denna artikel kom till.

För ungefär fem år sedan registrerade jag mig på något studentforum och publicerade en artikel där om vilka misstag vår akademiska vetenskap gör när vi tolkar många grundläggande bestämmelser, hur dessa misstag korrigeras av alternativ vetenskap, och hur akademisk vetenskap kämpar mot alternativet, sätter en etikett till det "pseudovetenskap" och anklagar honom för alla dödssynder. Min artikel hängde i det offentliga området i cirka 10 minuter, varefter den slängdes i sumpen. Jag skickades omedelbart till ett förbud på obestämd tid och förbjöds att infinna mig med dem. Några dagar senare bestämde jag mig för att registrera mig på andra studentwebbplatser för att försöka igen med publiceringen av den här artikeln. Men det visade sig att jag redan fanns på den svarta listan på alla dessa sajter och min registrering nekades. Såvitt jag förstår sker det ett utbyte av information om oönskade personer mellan studentforum och att bli svartlistad på en sida innebär ett automatiskt flyg från alla andra.

Sedan bestämde jag mig för att gå till tidningen Kvant, som är specialiserad på populärvetenskapliga artiklar för skolelever och universitetsstudenter. Men eftersom denna tidning i praktiken fortfarande är mer orienterad mot skolpubliken, måste artikeln förenklas kraftigt. Jag kastade ut allt om pseudovetenskap därifrån och lämnade bara en beskrivning av ett fysiskt fenomen och gav det en ny tolkning. Det vill säga att artikeln har förvandlats från en teknisk journalistisk till en rent teknisk. Men jag väntade inte på något svar från redaktionen på min förfrågan. Och innan kom alltid svaret från tidskrifternas redaktioner till mig, även om redaktionen avvisade min artikel. Av detta drog jag slutsatsen att jag på redaktionen också finns på den svarta listan. Så min artikel såg aldrig dagens ljus.

Fem år har gått. Jag bestämde mig för att kontakta Kvant-redaktionen igen. Men fem år senare kom det inget svar på min förfrågan. Det betyder att jag fortfarande finns på deras svarta lista. Därför bestämde jag mig för att inte slåss med väderkvarnar längre, och publicera en artikel här på sajten. Naturligtvis är det synd att den överväldigande majoriteten av skolbarn inte kommer att se det. Men här kan jag inte göra någonting. Så här är själva artikeln…

Varför lyser lampan?

Förmodligen finns det ingen sådan bosättning på vår planet där det inte kommer att finnas några elektriska glödlampor. Stora och små, lysrör och halogen, för ficklampor och kraftfulla militära strålkastare – de har blivit så väl etablerade i våra liv att de har blivit lika bekanta som luften vi andas. Principerna för drift av glödlampor verkar för oss så tydliga och uppenbara att nästan ingen tänker på mekaniken i deras arbete. Ändå döljer detta fenomen ett enormt mysterium, som ännu inte är helt löst. Låt oss försöka lösa det själva.

Låt oss ha en pool med två rör, genom den ena rinner vatten in i poolen, genom den andra rinner det ut ur den. Låt oss anta att 10 kilo vatten kommer in i poolen varje sekund, och i själva poolen omvandlas 2 av dessa tio kilogram magiskt till elektromagnetisk strålning och kastas ut. Fråga: hur mycket vatten kommer att lämna poolen genom ett annat rör? Förmodligen kommer även en förstaklassare att svara att det går åt 8 kilo vatten per sekund.

Låt oss ändra exemplet lite. Låt det bli elektriska ledningar istället för rör, och en elektrisk glödlampa istället för en pool. Tänk på situationen igen. En tråd in i en glödlampa innehåller till exempel 1 miljon elektroner per sekund. Om vi antar att en del av denna miljon omvandlas till ljusstrålning och sänds ut från lampan till det omgivande utrymmet, så kommer färre elektroner att lämna lampan genom den andra ledningen. Vad kommer mätningarna att visa? De kommer att visa att den elektriska strömmen i kretsen inte förändras. Ström är ett flöde av elektroner. Och om den elektriska strömmen är densamma i båda ledningarna betyder det att antalet elektroner som lämnar lampan är lika med antalet elektroner som kommer in i lampan. Och ljusstrålning är en sorts materia som inte kan komma från ett perfekt tomrum, utan bara kan komma från ett annat slag. Och om det i det här fallet inte kan uppstå ljusstrålning från elektroner, var kommer då materia ifrån i form av ljusstrålning?

Detta fenomen med glöd av en elektrisk glödlampa kommer också i konflikt med en mycket viktig lag för elementarpartikelfysik - lagen om bevarande av den så kallade leptonladdningen. Enligt denna lag kan en elektron försvinna med emission av ett gammakvantum endast i reaktionen av förintelse med dess antipartikel, en positron. Men i en glödlampa kan det inte finnas några positroner som bärare av antimateria. Och då får vi bokstavligen en katastrofal situation: alla elektroner som kommer in i glödlampan genom en tråd lämnar glödlampan genom en annan tråd utan några förintelsereaktioner, men samtidigt dyker ny materia upp i själva glödlampan i form av ljusstrålning.

Och här är en annan intressant effekt förknippad med ledningar och lampor. För många år sedan utförde den berömda fysikern Nikola Tesla ett mystiskt experiment på överföring av energi genom en tråd, vilket upprepades i vår tid av den ryske fysikern Avramenko. Kärnan i experimentet var följande. Vi tar den vanligaste transformatorn och ansluter den med primärlindningen till en elektrisk generator eller nätverk. Ena änden av den sekundära lindningstråden dinglar helt enkelt i luften, vi drar den andra änden till nästa rum och där ansluter vi den till en bro med fyra dioder med en elektrisk glödlampa i mitten. Vi lägger spänning på transformatorn och lampan tändes. Men trots allt sträcker sig bara en ledning till den, och två ledningar behövs för att den elektriska kretsen ska fungera. Samtidigt, enligt forskare som undersöker detta fenomen, värms inte tråden som går till glödlampan upp alls. Det blir inte så varmt att någon metall med mycket hög resistivitet kan användas istället för koppar eller aluminium, och det kommer fortfarande att förbli kallt. Dessutom är det möjligt att reducera tjockleken på tråden till tjockleken av ett människohår, och fortfarande kommer installationen att fungera utan problem och utan att generera värme i tråden. Hittills har ingen kunnat förklara detta fenomen med energiöverföring genom en enda tråd utan några förluster. Och nu ska jag försöka ge min förklaring till detta fenomen.

Det finns ett sådant koncept inom fysiken - fysiskt vakuum. Det ska inte förväxlas med ett tekniskt vakuum. Tekniskt vakuum är synonymt med tomhet. När vi tar bort alla luftmolekyler från kärlet skapar vi ett tekniskt vakuum. Fysiskt vakuum är helt annorlunda, det är en sorts analog av allt genomträngande materia eller miljö. Alla forskare som arbetar inom detta område tvivlar inte på att det finns ett fysiskt vakuum, eftersom dess verklighet bekräftas av många välkända fakta och fenomen. De argumenterar om närvaron av energi i den. Någon talar om en extremt liten mängd energi, andra är benägna att tänka på en extremt stor mängd energi. Det är omöjligt att ge en exakt definition av fysiskt vakuum. Men du kan ge en ungefärlig definition genom dess egenskaper. Till exempel detta: det fysiska vakuumet är ett speciellt genomgående medium som bildar universums rum, genererar materia och tid, deltar i många processer, har enorm energi, men är inte synligt för oss på grund av bristen på nödvändiga sinnesorgan och därför förefaller oss tomhet. Det bör särskilt betonas: det fysiska vakuumet är inte tomhet, det verkar bara vara tomhet. Och om du tar den här positionen kan många gåtor lätt lösas. Till exempel tröghetsgåtan.

Vad som är tröghet är fortfarande inte klart. Dessutom motsäger fenomenet tröghet till och med mekanikens tredje lag: handling är lika med reaktion. Av denna anledning försöker tröghetskrafter ibland till och med bli förklarade som illusoriska och fiktiva. Men om vi hamnar under påverkan av tröghetskrafter i en kraftigt bromsad buss och får en bula i pannan, hur illusorisk och fiktiv blir då denna bula? I verkligheten uppstår tröghet som en reaktion av det fysiska vakuumet på vår rörelse.

När vi sitter i bilen och trycker på gasen börjar vi röra oss ojämnt (accelererat) och genom denna rörelse av vår kropps gravitationsfält deformerar vi strukturen av det fysiska vakuumet som omger oss, vilket ger den lite energi. Och vakuumet reagerar på detta genom att skapa tröghetskrafter som drar oss tillbaka för att lämna oss i vila och därigenom eliminera deformationen som införs från det. För att övervinna tröghetskrafterna krävs mycket energi, vilket leder till hög bränsleförbrukning för acceleration. Ytterligare likformig rörelse påverkar inte det fysiska vakuumet på något sätt, och därför skapar det inte tröghetskrafter, därför är bränsleförbrukningen för likformig rörelse mindre. Och när vi börjar sakta ner rör vi oss återigen ojämnt (långsammare) och deformerar återigen det fysiska vakuumet med dess ojämna rörelse, och det reagerar återigen på detta genom att skapa tröghetskrafter som drar oss framåt för att lämna oss i ett tillstånd av enhetlig rätlinjig rörelse när det inte finns någon vakuumdeformation. Men nu överför vi inte längre energi till vakuumet, utan det ger den till oss, och denna energi frigörs i form av värme i bilens bromsbelägg.

En sådan accelererad-likformig-bromsad rörelse av bilen är inget annat än en enda cykel av oscillerande rörelse av låg frekvens och enorm amplitud. I accelerationsstadiet införs energi i vakuumet, vid retardationsstadiet ger vakuumet upp energi. Och det mest spännande är att vakuumet kan avge mer energi än det tidigare fått från oss, eftersom han själv besitter en enorm tillgång på energi. I det här fallet sker inget brott mot lagen om bevarande av energi: hur mycket energi vakuumet kommer att ge oss, exakt samma mängd energi vi kommer att få från det. Men på grund av det faktum att det fysiska vakuumet för oss tycks vara tomhet, kommer det att tyckas för oss att energi uppstår från ingenstans. Och sådana fakta om ett uppenbart brott mot lagen om bevarande av energi, när energi bokstavligen uppträder från tomhet, har länge varit kända inom fysiken (till exempel, vid vilken resonans som helst, frigörs en så enorm energi att ett resonansobjekt till och med kan kollapsa).

Omkretsrörelse är också en typ av ojämn rörelse, även vid konstant hastighet, eftersom i detta fall ändras hastighetsvektorns position i rymden. Följaktligen deformerar en sådan rörelse det omgivande fysiska vakuumet, som reagerar på detta genom att skapa motståndskrafter i form av centrifugalkrafter: de är alltid riktade på ett sådant sätt att de rätar ut rörelsebanan och gör den rätlinjig när det inte finns något vakuum deformation. Och för att övervinna centrifugalkrafter (eller för att upprätthålla vakuumet som orsakas av rotation) måste du spendera energi, som går in i själva vakuumet.

Nu kan vi återgå till fenomenet glödlampsglöd. För dess funktion måste en elektrisk generator finnas i kretsen (även om det finns ett batteri, laddades det fortfarande en gång från generatorn). Rotationen av den elektriska generatorns rotor deformerar strukturen hos det närliggande fysiska vakuumet, centrifugalkrafter uppstår i rotorn, och energin för att övervinna dessa krafter lämnar primärturbinen eller annan rotationskälla in i det fysiska vakuumet. När det gäller rörelsen av elektroner i en elektrisk krets, sker denna rörelse under inverkan av centrifugalkrafter som skapas av ett vakuum i en roterande rötor. När elektroner kommer in i glödtråden i en glödlampa bombarderar de intensivt jonerna i kristallgittret och de börjar vibrera kraftigt. Under sådana vibrationer deformeras strukturen av det fysiska vakuumet igen, och vakuumet reagerar på detta genom att avge ljuskvanta. Eftersom vakuumet i sig är en sorts materia, avlägsnas den tidigare noterade motsägelsen om materiens utseende från ingenstans: en form av materia (ljusstrålning) uppstår från en annan av sitt slag (fysiskt vakuum). Elektronerna själva i en sådan process försvinner inte och omvandlas inte till något annat. Därför, hur många elektroner som kommer in i glödlampan genom en tråd, exakt samma mängd kommer att komma ut genom den andra. Naturligtvis tas kvantans energi också från det fysiska vakuumet, och inte från elektronerna som kommer in i glödtråden. Energin hos den elektriska strömmen i själva kretsen förändras inte och förblir konstant.

För lampans luminescens behövs alltså inte elektroner i sig, utan skarpa vibrationer av jonerna i metallens kristallgitter. Elektronerna är bara ett verktyg som får jonerna att vibrera. Men verktyget kan bytas ut. Och i experimentet med en tråd är det precis vad som händer. I Nikola Teslas berömda experiment om överföring av energi genom en tråd var ett sådant instrument trådens interna elektriska växelfält, som hela tiden ändrade sin styrka och därigenom fick jonerna att vibrera. Därför är uttrycket "överföring av energi genom en tråd" i det här fallet inte framgångsrikt, till och med felaktigt. Ingen energi överfördes genom tråden, energin frigjordes i själva glödlampan från det omgivande fysiska vakuumet. Av denna anledning värmdes inte själva tråden upp: det är omöjligt att värma ett föremål om energi inte tillförs det.

Som ett resultat skymtar en ganska frestande utsikt till en kraftig nedgång i kostnaden för att bygga kraftledningar. För det första kan du klara dig med en tråd istället för två, vilket omedelbart minskar kapitalkostnaderna. För det andra, istället för relativt dyr koppar, kan du använda någon av de billigaste metallerna, till och med rostigt järn. För det tredje kan du minska själva tråden till tjockleken av ett människohår och lämna trådens styrka oförändrad eller till och med öka den genom att innesluta den i ett hölje av hållbar och billig plast (förresten, detta kommer också att skydda tråden från atmosfärisk nederbörd). För det fjärde, på grund av minskningen av trådens totala vikt, är det möjligt att öka avståndet mellan stöden och därigenom minska antalet stöd för hela linjen. Är det realistiskt att göra detta? Självklart är det på riktigt. Det skulle finnas en politisk vilja hos ledarskapet i vårt land, och forskare kommer inte att svika dig.