ОПЛЯ 14. Магнитные вибрации

Из цикла рассказов для ЯНДЕКС ДЗЕН
ОПЛЯ 14. Околонаучный практикум легкодоступных явлений
ОТКРЫТИЕ: Магнитные вибрации

К этому практикуму требуется прибор, которого быть может нет в каждом доме, но обнаружить причину магнетизма, на мой взгляд, можно и без такового.

Для начала – немного теории, вернее – об известных в науке фактах.
Поговорим об устойчивости процессов, веществ, образований-соединений.

В природе есть устойчивые соединения и вещества, но есть и неустойчивые, которые разлагаются или взрываются даже на свету. Не буду перечислять. Опыт мне подсказывает, что искать причину магнетизма нужно в сверхявлениях, таких как сверхпроводимость, резонанс, объёмная кристаллизация и им подобных.

Если прямо на моих глазах происходит что-то необъяснимое, не следует делать поспешные выводы, лучше изучить досконально, что известно или исследуется учёными в данном направлении. Например, в прошлом ОПЛЯ 13 упоминалось о гидростатическом парадоксе Паскаля. На картинках 1 и 2 запечатлены фрагменты видео из открытого доступа в Интернете, где через трубку, поднятую на высоту 40 метров, вливается небольшое количество воды в стеклянную колбу с водой, установленную на улице перед собравшимися зрителями. Колба разлетается на мелкие осколки из-за избыточного давления.   

Кто-то может спросить: причём тут магнетизм, если это обыкновенное давление?
То есть, уже догадываются сами, что приведенный эксперимент никак не связан с «всемирным тяготением» или так называемым «притяжением Земли»…

Приведу второй пример из собственной жизни. Первая семейная покупка – ваза, примерно такая, как на картинке 3. В советский период хрусталь был роскошью, а для обыденного пользования подбирали прессованное стекло под хрусталь. Ваза была высокая, сантиметров 35-40. Стояла на подоконнике на съёмной квартире.

Лето, жара, душно, форточка открыта настежь. Прихожу домой, захожу в комнату, и вдруг на моих глазах ваза разлетается вдребезги! Мелкие осколки слетают на пол, рассыпаются в радиусе двух метров! Причина – железнодорожный состав, что прошёл по ж/д полотну, расположенному метрах в двухстах от дома. Стекло, как монолитный прессованный кристалл, не выдержал вибраций на расстоянии – вернее, вибрации совпали с внутренними вибрациями и вызвали резонанс!   

И вновь читатель спросит: где ж тут магнетизм? Дело в том, что многие вещества, как органические, так и неорганические соединения, относятся к диамагнетикам. Человек в магнитном поле ведёт себя тоже как диамагнетик. Майкл Фарадей ещё в 1848 году ввёл в науку это понятие, когда понял, что все материалы в природе обладают в некоторой степени диамагнитным характером на приложенное к ним магнитное поле. И когда мы упоминаем о магнитном поле Земли, то абсолютно все  тела, вещества, образования-соединения, находящиеся на её поверхности, в атмосфере, под водой и землёй, подвержены такому странному диамагнитному свойству. Ознакомьтесь при желании с диамагнетиками в Интернете.

С другой стороны, учёные издавна стремятся познать устойчивость состояния, и нашли наиболее известное, обусловленное вращением тел (гироскоп). Всякое тело и вещество себе подобно, так как отдельные части его ведут себя точно так, как целое. Устойчивость всегда связана с наименьшим сопротивлением или, что ещё более важно, с наименьшей потерей внутренней энергии.

Поэтому, когда мы раскручиваем ложкой в стакане с чаем вихрь, размешивая к примеру сахар, каждый кластер воды устремляется во внешний круговорот, при этом начинает вращаться вокруг собственной оси, образуя микровихри. Иногда такие микровихри заметны, иногда нет, зависит от интенсивности перемешивания. В любом случае, если поверхность воды большая, как в бассейне, локальное образование вихря вызывает закручивание всей поверхности, а плавающие на ней тела начинают не только перемещаться, но и вращаться. Причём, тут тоже нет никакого магнетизма: тела свободно плавают, приближаются к бортам, от них отталкиваются и закручиваются.

Такой принцип легко обнаружить, если подогревать кастрюлю с водой, в которой плавает чашка, например с плиткой шоколада (разогрев шоколада на водяной бане). Чашка будет перемещаться, своеобразно закручиваясь, останавливаясь у бортиков и меняя направление движения – зрелище просто завораживает!

Учёные же пошли ещё дальше, обнаружив сверхпроводимость, поняли: магнетизм может возникать и исчезать! Конечно, большинство экспериментов проводятся в экстремальных условиях – при сверхнизкой температуре или при огромнейшем давлении. Почти все исследования переносят нас в квантовую механику, так как само явление учёным не удавалось понять, пока не было в основном завершено построение квантовой механики. Здесь ключевое слово: «в основном», ибо до сих пор квантовая механика не обрела своего завершённого построения.

Есть научные статьи и книги о сверхпроводниках, вытесняющих магнитное поле, и на вытеснение тратится «сверхпроводящая энергия», поэтому выигрыш, если он есть, слишком мал. Отсюда, сверхпроводимость – весьма «хрупкий» феномен.

Мне не стоит переписывать здесь главы теории сверхпроводников, отмечу лишь два главных свойства, представленные на картинках 4 и 5. Простыми словами, 1) отсутствие сопротивления среды (трения), хотя учёные говорят только о некоем отсутствии электрического сопротивления, и 2) вытеснение магнитного поля при сверхнизких температурах или сверхвысоком давлении (так называемый эффект Мейснера). Здесь говорят о сверхпроводящей фазе и о поверхностном токе.

Существуют в науке понятия сверхпроводников I и II рода, вихрей Абрикосова, пиннинга и прочая стереотипная терминология.

Основным свойством сверхпроводника считается выталкивание магнитного поля при низких температурах, и учёные стремятся найти материалы и соединения для проявления эффекта при комнатных температурах.

Но что делать дилетанту, простому обывателю, который смотрит на эти картинки и не имеет возможности увидеть сам эффект, проводимый в лабораториях?
Глядя на рисунки 4 и 5 можно представить себе что угодно. Для меня, например, самое ценное на картинке 4 – это пружина, удерживающая разнонаправленные заряды (электроны), которая при отсутствии «суперпозиции» и наличии дефекта в кристаллической решётке разрывает (рассеивает) связь куперовской пары.

Именно пружина является важным аргументом для возникновения вибраций. Но посмотрите внимательней на дефект, обозначенный чёрной точкой. До разрыва куперовской пары, разные плечи пружинной связи, «наткнувшейся» на дефект, как раз собьют заряды (электроны) с пути и направят по кругам, причём различных радиусов. Как в двойном маятнике. Понятно, что картинка 4 – это идеализированный случай.

На картинке 5 результаты опубликованных научных экспериментов (Snider, Dias et al., Nature, 2020), где гидридные структуры c водородными включениями в них при миллионах атм. давления превращают H2S в единую кристаллическую матрицу. Кристаллическая структура сверхпроводящей фазы включения кристалла, часть молекул H2S замещаются молекулами метана.
Что я могу вынести для себя из этой картинки, как дилетант? Пожалуй обращу внимание на выделенный квадрат и прямоугольник, стороны которого напоминают соотношение чисел Фибоначчи (1,618; 1 ; 0,618), однако в научной статье об этом нет ни слова.

* * *
Меня, как и многих обывателей, интересуют не научные выкладки, а то, что есть на самом деле в среде обитания, в природе, окружающей нас.

На фото 6 я показал снимок из своего сада: листва после дождя. Капли свисают, но держатся каким-то чудом вне магнетизма. В солнечных лучах вижу отблески, а не электроны. Поверхностный заряд если и существует, его мне нечем замерить.

Не замерить мне и отблески на оконной сетке, которая является своеобразной матрицей (Фото 7). Здесь нет кристаллической решётки и сверхпроводимости, но полосы света искрятся на солнце, где температура значительно выше 0°С.

Это пока ещё не опыты, а простые наблюдения.

Но для того, чтобы поставить какой-то эксперимент, мне нужно очень многое понимать в физике, химии, математике, биологии и других науках. Без знаний мне не удастся даже сформулировать то, что я хочу воспроизвести. Например, выше говорилось об устойчивости тел, соединений, веществ. Феномен весь в том, что получение устойчивых структур сопровождается минимальными энергетическими затратами. Но учёные постоянно стремятся получить от процессов выигрыш, то бишь, пытаются извлечь какую-то «дармовую» энергию, пусть минимальную.

Я задаю им вопрос: какую работу выполняет маятник? Особенно тот, что от часов старинных с гирей, которая является аккумулятором энергии. Собственный вес гири возникает вовсе не от земного притяжения, а от давления на него атмосферы. И Земля, вращаясь вокруг собственной оси, образует то, что называют магнитным полем Земли. Если остановить Землю, её магнитное поле сразу же исчезнет. Но если раскрутить её с большей скоростью вращения, магнитная ось наклонится к экватору. Но маятник совершает колебательные, а не вращательные движения.

В механизме обыкновенных часов есть специальный балансир – колёсико, к оси которого прикреплена спиральная пружинка (рис. 8). При повороте балансира пружинка закручивается и раскручивается. Всё очень просто. Нет здесь диполей, разноимённых магнитных полюсов, никаких частиц и античастиц.

Так какую работу совершает маятник? А вращающаяся вокруг своей оси Земля?

Мы должны отличать энергию, что существует реально в природе, от тех дел рук человеческих (творений), которые учёные назвали электромагнетизмом. Но как отличить, если всё колеблется, вибрирует, перемещается, вращается?

Самый простой способ – от обратного. Берём, к примеру, пятилитровую бутыль с водой и размещаем боком на работающую стиральную машинку. Когда включится режим отжима, будет вращаться центрифуга, и мы увидим вибрации воды в лучах света (Фото 9). Это и есть первый шаг к постановке эксперимента.

* * *
Перейдём непосредственно к опыту. Он очень поучительный.

Нам потребуется магнитная мешалка – удобный инструмент для перемешивания соединений и веществ. Принцип работы простейший: воткнул в сеть шнур, включил тумблер, регулятором выбрал необходимую частоту вращения магнита, который в виде круглого стержня находится на дне стакана и создаёт воронку.

Многие видели такой прибор или пользовались. У меня в стакане раствор. Но при включении я умышленно нарушаю инструкцию и ставлю сразу максимальные обороты. Что получается? Невозможно даже запустить процесс! Вращение столь велико, что стержень сразу сносит к стенке стакана и он начинает вибрировать.

На Фото 10 показаны два положения: первое – стержень подпрыгивает буквально на месте; второе – стержень вращается вокруг собственной оси. Оба положения неустойчивы, и стержень то уносит в «пучину» тёмного раствора, то выносит к стенке стакана.   

Однажды всё же удалось запустить процесс, когда стержень случайно оказался по центру стакана при пуске. Воронка образовалась огромная, прижимая раствор и размазывая по стенкам. И начала интенсивно образовываться пена. Получился не процесс магнитного перемешивания, а процесс магнитного взбивания!

Понимая, что случайностей не бывает, проанализировав ситуацию, раз за разом я повторял запуск процесса на максимальных оборотах и в итоге научился этому. А Вы, уважаемый читатель, разобрались, в чём состоит «хитрость» магнетизма?

Если Вам понравились опыты, приведенные в этом и всех предыдущих «ОПЛЯ» со светом и светотенями, а также как выглядит поляризованный свет, пожалуйста, покажите своим родственникам, друзьям, но особенно детям! Распространите информацию среди подростков-школьников. Давайте изучать окружающую среду вместе!

В рубрике «ОПЛЯ» своими руками в домашних условиях мы с Вами продолжим ставить множество других интереснейших опытов!

Подписывайтесь на канал, не забывайте оценивать, пишите отзывы, передавайте простые знания ВСЕМ, кого знаете и кого не знаете! Автору сейчас очень важно понять актуальность данной рубрики, стоит ли её продолжать?

Когда аудитория подписчиков достигнет внушительной цифры, мы с Вами вместе научимся ещё большему, возможно лучше поймём окружающую упругую среду, которая, несомненно существует и называется эфиром, и свет распространяется не так, как прописано в учебниках, а совершенно иначе, что обескураживает наше воображение!