"Наука должна быть весёлая, увлекательная и простая. Таковыми же должны быть и учёные" (Пётр Капица)... и преподаватели. Но более всего наука должна быть честная. И "Ни один человек не должен покидать стены наших университетов без понимания того, как мало он знает" Роберт Оппенгеймер)... и как мало знают учёные. А начинается весёлая и честная физика с "весёленьких" открытий и с отказа от математики в их объяснениях. И вообще, всё только начинается. Начнём сегодня с этого примера.
Основоположник гигиены труда профессор медицины Бернардино Рамаццини (1633-1714) догадался использовать ртутный барометр Торричелли в своих ежедневных наблюдениях за погодой, приладил к "торричеллевому свищу" самодельную шкалу со ста делениями... и открыл для почитателей Ньютона "Парадоксальный закон Бернардино": "Чем больше в туче массы, тем меньше веса в ней". Или так: "Чем темнее туча, тем меньше в её объёме воздуха, тем больше её плотность и тем она легче".
"Эта улика, - по словам Бернардино - разрушает все прежние представления о тяжести тел и о тяжести как таковой, так как свидетельствует о летучести частиц тумана или туч и прочей небесной влаги". И далее: "Только то, что самостоятельно стремится и движется вверх, вниз давить не может, а давит вверх". Вот такая "заявочка".
Однако с барометром, показывающим тяжесть всего атмосферного столба над ним, не поспоришь. Когда в этом столбе в виде довольно тонкой прослойки оказывается массивная дождевая туча, барометр показывает максимальное уменьшение веса воздуха, а не его увеличение, как думает каждый. Туча, только что разродившаяся проливным дождём, становится тяжелее, а не легче. В этом и есть суть открытия Бернардино, призывавшего не сравнивать тучу с беременной и с только что родившей женщиной.
Если твёрдые взвешенные частицы (например, частицы гранитный пыли в опыте Архимеда) утяжеляют сдавленных и упругий воздух, то частицы тумана делают воздух только легче. Математики, считавшие и называвшие себя физиками, не смогли к объяснению возможной невесомости дождевых туч даже подступиться... и "закон Бернардино" перестал для них существовать. У теоретиков ведь как: "Если факт противоречит моей теории, тем хуже для факта" (Гегель)... и для того, кто мне на этот факт указывает; "Говорите, что эксперимент не соответствует теории?.. Тем хуже для эксперимента" (Эйнштейн)... а не для популярной теории. И, как результат: "Теория - это когда всё известно, но ничего не работает" (он же)... и никто не знает почему; "Наука - это то, чего быть не может. А то, что может быть, это - технология" (П.Л. Капица).
В примере с дождевой тучей "не работает" не только эйнштейновское искривление пространства-времени, что якобы и есть причина тяготения, но даже само ньютоновское определение веса, то есть mg из его "Начал" математической физики. Массы-то, оказывается, бывают разные: одни массы только тяготеют, а другие массы ещё и летают, словно отталкиваясь от того, к чему другие массы тяготеют. Поэтому нельзя все массы обозначать одним символом m и обобщать их одной формулой или законом.
Об этом говорил профессор Бернардино 300 с лишним лет тому назад. И о том, что вес тела может быть не пропорционален массе (количеству материи), говорил Ломоносов в диссертации "Об отношении количества материи и веса" в 1758 году. А это уже два камешека в огород всей математической физики. Будут и булыжники.
Но математикам любая критика безразлична, потому что "Для математика главное - это умение пренебрегать" (Ландау)... здравым смыслом, логикой и фактами. В определении или в формулировке веса математики пренебрегают самой физикой конкретных масс, то есть не учитывают их свойства. И об этом тоже говорил Ломоносов. И что?.. А ничего. У математиков что один авторитетный математик придумал и сосчитал, то и знание, то и наука. "Более того, математика убивает креативность" (Андрей Фурсенко).
Бернардино был уверен в том, что его открытие вельможные учёные, считающие себя умнее всех, очень сильно постараются не замечать, хоть оно и будет буквально нависать над ними в виде грозовых туч. И он наносит им упреждающий удар... Ну, если не удар, то пощёчину.
Всех предсказателей погоды, не использующих в своих наблюдениях и прогнозах барометр и термометр, он предлагает называть шарлатанами; а всех приверженцев и защитников популярных или "общепризнанных" теорий, игнорирующих улики, их опровергающие, - "традиторами", то есть предателями улик, следовательно, и истины тоже (traditor - предатель по латыни). Это Бернардино говорит в своей диссертации, обращаясь к членам академии естественных диковин и к Генеральному Инквизитору лично.
Вот ведь каков стервец! Даже обидное определение для всего учёного люда придумал. Обидное, но справедливое и точное. Эйнштейн, например, сравнивал себя и других учёных-карьеристов с овцами: "Чтобы стать исключительной овцой, прежде всего нужно быть овцой". И вообще, "Не обязательно понимать этот мир, нужно лишь найти себя в нём" (он же)... то есть приспособиться и стать успешным.
Современные метеорологи знают: "Барометр падает" - быть ненастью; "барометр растёт" - быть хорошей погоде". Знают много чего и другого. Но никто из них, похоже, не читал диссертацию "Барометрические эфемериды Бернардино. 1694". А в самом начале этой "книги" (так тогда называлась диссертация) Бернардино сказал: "Тяжесть воздуха всегда наименьшая перед сильной бурей с дождём; тяжесть воздуха всегда наибольшая при устойчивой ясной и сухой погоде". Стало быть, он, а не Аристотель, придумавший лишь название науки, является основоположником научной метеорологии. Однако профессором физики и основоположником ещё одной науки Бернардино так и не стал, как, впрочем, и профессор химии Ломоносов.
Что ж, займёмся физикой хмурого неба сами. Для нас "тяжесть воздуха", "атмосферное давление" и "вес атмосферного столба" - это, по сути, одно и то же, то есть то, что показывает барометр. Кроме того, мы знаем: "Давление в любой точке водоёма или атмосферы равно напряжению взаимного отталкивания равноудаленных частиц в этой точке, которое равно весу всех частиц, расположенных над данной точкой". Возможно, вы этого ещё не знаете, но мы-то знаем. Так что, барометр показывает ещё и напряжение взаимного отталкивания частиц упругого воздуха.
Знания об атмосфере начинаются с аксиомы Архимеда: "Всё жидкости и газы на Земле имеют вес (тяжесть) и находятся под давлением веса собственных и выше расположенных слоёв равноудаленных частиц". Но лучше скажем сейчас о том, чего мы ещё не знаем, или что, возможно, просто упускаем из виду в данной теме. Одним словом, включаем кругозор и логику. В этом и есть наш "научный подход" к познанию реального мира. Правда, это же Галилей призывал искать подсказки для ответов на все вопросы в природе и в лабораториях, а не в научных текстах.
Масса частички тумана примерно в квадриллион раз больше массы молекулы азота: 6,25 на 10 в -11 степени килограмм и 0,465 на 10 в -25 степени соответственно. Частичка тумана или тучи - это микрокапля воды, а плотность (масса на объём) воды в 830 раз больше плотности того воздуха, что над уровнем моря. При комнатной температуре вода испаряется со скоростью 8 слоёв частиц в секунду, но молекула воды Н-О-Н с молекулярной массой 18 а.е. является частицей только сухого или сильно перегретого пара и в обычных условиях, скажем так, встречается редко (молекулярная масса воздуха 29). То есть то, что мы называем "влажностью воздуха", состоит не из молекул воды, а из гораздо более крупных частиц воды. К примеру, если из носика закипевшего чайника выходит пар, то в каждой частице этого пара уже миллионы молекул воды. Так что, закон Архимеда мы можем смело исключить из своих объяснений летучести частиц тумана или тучи. Остаётся только "самостоятельная летучесть частиц воды", о которой говорил профессор Бернардино.
Правда, есть ещё восходящие потоки тёплого воздуха... Однако такие потоки имеют место быть, скорее, при устойчивой ясной и сухой погоде, когда тяжесть воздуха максимальная. К тому же никто не разделяет показания барометра на ночные и дневные, так как между ними нет никакой закономерной разницы и нет разницы от слова совсем.
Причина летучести частиц туч и самих туч совсем не в потоках. Более того, сам восходящий поток часто создан именно летучими частицами воды. Например, планеристы знают, что самый сильный восходящий поток в летний зной можно "поймать" и использовать для набора высоты над свежевспаханным полем. Такая пашня интенсивно теряет влагу и "парит", создавая мощный восходящий поток влаги, который планеристы находят даже на большой высоте.
Сравните потоки над газовой комфоркой и электроплиткой на значительной высоте. Газовая комфорка словно дует в потолок, потому что при горении углеводородов образуется много летучей воды.
На подъёмной силе летучей воды летают воздушные шары с горелками и китайские бумажные фонарики. Но математики ничего, кроме закона Архимеда, тут не знают, а любые вычисления можно без особого труда подвести под нужный результат. "Как вы можете решать задачу, если ответ на неё вам не известен заранее?!" (Ландау); "Существует удивительная возможность овладеть предметом математически, не поняв существа дела" (Эйнштейн). Плотность тёплого воздуха математики уменьшили в 1,5-1,7 раза... вот и полетели шары и фонарики. По закону Архимеда, естественно.
Выхлопные газы автомобилей тоже содержат большое количество летучей воды. Большое количество автомобилей на улицах мегаполисов создаёт мощные восходящие потоки. Эти потоки приподнимают надвигающиеся на город тучи в зону отрицательных температур... и на город буквально льются потоки воды. Частые и мощные "городские грозы" - это знакомая всем картина. А вот в морозную погоду мегаполис часто погружается в морозный туман или грязный смог.
С помощью услужливой математики ничего понять нельзя, поэтому и объяснять не следует. Об этом многие говорили и говорят. Например, математики Гиббс и Рассел: "Математика - это такая лингвистическая наука, в которой мы никогда не понимаем, о чём говорим, и истинно ли то, о чём мы говорим". "Математика - это единственный совершенный метод водить себя за нос" (Эйнштейн)... и других математиков - тоже. И в узких кругах продвинутых физиков "математить" становится просто неприлично.
Циклоны (области низкого атмосферного давления с большим количеством атмосферой влаги) всегда формируются над акваториями морей и океанов и всегда легко вторгаются на территории господствующих континентальных антициклонов лишь по одной физической причине - их большой плотности и, следовательно, большой инерционной массы. Все другие потоки всегда движутся только в сторону меньшего давления: "Чем больше перепад давления, тем больше скорость потока".
Туча и туман существуют только тогда, когда их частицы сохраняют способность к движению взаимного отталкивания и не "слипаются". Дождевая туча теряет невесомость и обретает тяжесть тогда, когда в ней образуются капли дождя. В это время давление воздуха под ней резко повышается, поэтому из-под тучи дует сильный ветер - самый верный признак скорого проливного дождя. Следовательно, чем крупнее частица тумана или микрокапля воды, тем хуже и её летучесть, и её способность к отталкиванию от соседних частиц.
Дождевые тучи никогда не формируются и не бывают выше 6 километров, потому что именно на этой высоте летом находится граница температурного ноля по Цельсию. Эту границу можно назвать "атмосферным температурным затвором". На этой высоте вес частицы тумана из отрицательного сперва становится нулевым, а потом - по мере увеличения размеров самих частиц - положительным. Такие частицы начинают падать и, сталкиваясь с другими частицами, образуют капли дождя или града.
В тёплую летнюю ночь роса не выпадает, а в холодную или в прохладную - как правило. При морозах происходит вымораживание атмосферной влаги с выпадением инея или очень мелкого снега даже при ясной погоде, которое сопровождается повышением атмосферного давления.
Как видим, летучесть частиц воды и их способность к взаимному отталкиванию зависят от температуры. А температура - это "мерило" интенсивности атомных и внутратомных движений или вибраций. Отсюда: "У нечувствительных частиц есть способность к движению, особенно у горячих; твёрдые тела тяготеют суммарным движением своих вибрирующих атомов, инициируемым "тяготительной матерей", проникающей во внутрь тел и действующей на каждый атом; тела тяготеют "толчками" своих атомов".
Это говорил профессор химии Ломоносов в своей диссертации "Об отношении количества материи и веса" в 1758 году. Но мы скажем больше: частицы и тела могут и отталкиваться тем же самым - собственным движением своих атомов и частиц; и отталкиваться они могут от того же самого, благодаря чему они тяготеют, то есть от гравитации. Куда" толчки" направлены, туда и "тяготеют".
Тела с синхронным движением и в атомах, и атомов сильно тяготеют и сильно отталкиваются суммарным движением своих синхронных атомов. И это постоянные магниты. А вы думаете, что магниты тяготеют и отталкиваются особыми полями? Да? Не смешите. Не смешите вечность, господа!
В настоящее время также известно: о водородной и гелиевой дегазации звёзд и планет; о водородном составе межзвездного газа, на долю которого якобы приходится до 98 % всего вещества Вселенной (и, заметьте, никакие чёрные дыры его не поглотили); о полётах гелиевых и водородных шаров-метеозондов на высотах более 50 километров, где воздуха и силы Архимеда уже практически нет, где для китайцев уже ближний космос, дёшево и сердито осваиваемый ими шарами-спутниками...
Если мы ещё что-то упускаем или просто не знаем, то скажите. А пока наш вывод такой: это сверхлетучие атомы водорода тащат за собой прочь от Земли тяжёлые атомы кислорода в молекулах и частицах воды; тащат, пока не упираются в атмосферный температурный затвор с нолем градусов по Цельсию. Примерно на этой же высоте прерывается летучесть и всех других водородных соединений, поэтому "кислотные дожди" - это не такая уж редкость в наши дни.
Думается, что "на детском уровне" мы летучесть частиц воды и невесомость дождевых туч уже объяснили. А "по-взрослому" может объяснить закон Бернардино только гравитационная модель атома и гравитационная физика. Вот почему закона Бернардино нет в наших учебниках: пока нет новой физики - нет и явлений, которые старая физика объяснять даже не пытается.
Каждый преподаватель и каждый автор учебников чувствует в парадоксах угрозу своему личному авторитету и авторитету всей науки, поэтому предпочитает с ними не связываться. И таких "парадоксальных" явлений уже накопилось вагон и маленькая тележка. К примеру, у простой воды известно около 20 парадоксов. Однако парадоксальными или "достаточно безумными" бывают только гипотезы да теории, а вода она и есть вода, и ничего научного в ней быть не может по определению, ведь её никто не придумал.
Однако такая модель атома и такая новая физика, в которой нет ни одного парадокса, уже есть. Есть даже простые и доступные опыты для начального школьного практикума.
Опыт первый. Подготовительные этап. Маленькую прозрачную склянку из-под каких-то капель затыкаем плотной пробочкой, подвешиваем на нитке к чашке аптечных "двадцатиграммовиков" и весы посредством тары (сахарный песок, соль) уравновешиваем. Далее нагреваем склянку пламенем газовой зажигалки или спиртовки до первых признаков дымления нитки или пробки. И что? А ничего, то есть равновесие весов не нарушается. Это нам говорит лишь о том, что восходящий поток горячего газа, действующий на склянку и чашку весов, а также вытесняющая сила Архимеда, действующая на чуть увеличившуюся от нагрева склянку, настолько малы, что оказались за порогом чувствительности нагруженных весов.
Однако перед началом было бы полезным ознакомиться с методами точного взвешивания Гаусса, Борда и Менделеева. Это знание не позволит нам совершить ошибку Ломоносова и Ландольта , которые использовали для своих опытов большие и тяжёлые стеклянные колбы. Возможно, только убитая большой нагрузкой чувствительность весов не позволили им увидеть возможные "дефекты веса" в их опытах.
Второй этап. Наливаем в склянку самую малость воды, чтобы её только было видно, затыкаем, подвешиваем, уравновешиваем и снова нагреваем. И что? В момент закипания воды вес склянки тут же уменьшается, что и показывают весы. Прекращаем нагревать. Частички пара тут же конденсируются на стенках склянки, а равновесие весов восстанавливается. И вот наш вывод: "Чем больше в склянке пара, тем меньше веса в ней".
Повторяем опыт несколько раз и задаёмся вопросом: "От чего могут отталкиваться частички пара, чтобы давить не вниз, а исключительно вверх?". А только от того, чего нет в склянке. А чего нет в склянке? А в склянке нет Земли, но есть её гравитация. Возражения, замечания есть?.. Возражений, замечаний нет. Урок окончен.
Опыт второй. В любой стакан наливаем немного тёплой воды и ставим его в совершенно пустую и чистую морозильную камеру, предварительно охлажденную до температуры режима хранения. Часа через два вынимаем стакан с замёрзшей водой и видим: весь иней, образовавшийся из паров воды, находится на внутренних стенках стакана, причём узкий ободок из инея расположен у самого льда. Больше инея нет нигде, то есть его совсем нет на верхней поверхности морозилки, где он, казалось бы, просто обязан быть. И вывод: "Летучесть паров воды становится невозможной при низкой температуре".
"Тёплая вода при прочих равных условиях может замерзнуть быстрее холодной". Это известный и "неразрешимый" парадокс Аристотеля-Мпембы, который мы, можно сказать, уже объяснили. Остаётся лишь добавить следующее: тёплая вода интенсивнее испаряется и интенсивнее охлаждается большим количеством падающих обратно в воду охлажденных частиц. Для образования льда на поверхности воды необходимы центры кристаллизации, представляющие собой значительные по размерам кристаллы льда. Чем больше плотность холодного пара, тем выше вероятность образования в нём крупных кристаллов льда. В сильный мороз лёд может появиться на поверхности сравнительно тёплой воды... Вобщем, ничего парадоксального в парадоксе Мпембы словно никогда и не было. Но "ретурнингового" (или возвратного) теплообмена тоже нет в наших учебниках.
Холодная вода может вообще не замерзнуть при -18 С, если, скажем, выставить её на мороз в пластиковой бутылке. Переохлажденная вода в бутылке мгновенно замерзает, если по ней ударить или даже просто щелкнуть пальцем. Физики считают это фокусом, а не физическим явлением и объяснять даже не пытаются. Поэтому ответ на вопрос "В чём главное отличие жидкостей от твёрдых тел?" они не знают тоже. А мы скажем так: "В жидкостях между частицами есть постоянное напряжение взаимного отталкивания, которого нет в твёрдых вещества".
Объяснение закона Бернардино, решение парадокса Мпембы и мысли Ломоносова о природе тяготения - это то, чего учёные и преподаватели не знают и знать не хотят. Или знать боятся?.. Скорее, боятся, так как последствия от этого нового знания для всей современной теоретической физики ожидаются самые плачевные. Так ведь это и хорошо: умрёт одна физика - значит, будет другая. И эта физика будет весёлой, увлекательной и простой... и, конечно, исключительно логичной и практичной. Но, увы, лишь до тех пор, пока за неё не примутся бесноватые математики ("математик" - это тот, кто всегда начинает считать, не успев подумать, и может сосчитать даже то, что невозможно себе представить) и снова не превратят её в то, чего уже никто не понимает.
"С тех пор, как за теорию относительности принялись математики, я её уже сам больше не понимаю" (Эйнштейн). "Думаю, что я смело могу утверждать: "Квантовую физику не понимает никто!" (Ричард Фейнман). "Я надеюсь, кто-нибудь объяснит мне квантовую физику, пока я жив. А после смерти, надеюсь, Бог объяснит мне, что такое турбулентность" (Вернер Гейзенберг). Эти признания означают бесславный конец всей математической физики - от Ньютона, пустившего в физику математиков, и до наших дней.
Придумывание формул Эйнштейн сравнивал с политикой: "Придумать свою формулу - это важнее, чем участвовать в политике: политики приходят и уходят, а формулы остаются..."... и продолжают управлять разумом безумцев. И за язык его никто не тянул, он его вытянул и показал сам. И на обратной стороне своей фотографии с длинным языком сделал надпись "Этот жест адресован всему человечеству. Альберт Эйнштейн." тоже он сам. Конечно, это клоунский жест. Однако создаётся такое впечатление, что современные учёные только политикой в науке и занимаются.
Продолжением можно считать "Трактат "О гравитации" в теме "О квантовой природе гравитации и всего, или Знакомьтесь,"Гравитационная физика": http://proza.ru/2024/11/05/304
"За что физики не любят математиков": http://proza.ru/2015/11/16/160
"О квантовой природе теплоты в физической картине мире": http://proza.ru/2023/10/13/366