Что представляет собой свет с точки зрения корпускулярной теории

Ясно теперь для тебя, что с поверхности тел непрерывно

Тонкие ткани вещей и фигуры их тонкие льются. Значит, подобным путем непременно и призраки могут

Неизмеримую даль пробегать во мгновение ока. Призраки эти вещей, о каких говорю я, несутся Всюду, и мчатся они, разлетаясь по всем направленьям. Но оттого, что смотреть мы одними глазами способны, И происходит, что там лишь, куда обращаем мы взоры, Может по ним ударять и окраска и форма предметов.

— Вот что мы читаем в поэме Лукреция Кара «О природе вещей» (книга IV) — поэтическом назидании философам-эпикурейцам, написанном в I в. до н. э. Приведенные здесь строки содержат наметки корпускулярной теории света, порожденные мощным воображением поэта и в то же время изложенные в истинно научном духе. Но эти стихи можно назвать научным постулатом все-таки не в большей мере, чем другие древние предположения о природе света. Здесь нет и тени попытки определить явление количественно — главной черты объективного подхода. В самом деле, здесь чрезвычайно трудно отделить субъективное ощущение света от физического явления и усмотреть возможность измерения последнего.

Возникновение учения об оптике можно отнести к временам Декарта. Его книга «Диоптрики» (1638 г.) содержит фундаментальные законы распространения света, законы отражения и преломления. Первый из них был известен еще древним, а второй был установлен экспериментально Снеллом незадолго до появления книги Декарта (примерно в 1618 г.). Декарт выдвинул идею эфира как переносчика света; эта идея стала предшественницей волновой теории. Первые догадки о ней принадлежат Роберту Гуку (1667 г.), а первая отчетливая формулировка — Христиану Гюйгенсу (1678 г.). Их великий современник, Ньютон, который был несколько моложе их, считается автором противоположной доктрины — корпускулярной теории. Прежде чем описать борьбу между этими конкурирующими теориями, мы грубо очертим суть каждой из них.

Корпускулярная теория утверждает, что светящиеся тела излучают мельчайшие частицы, которые движутся в согласии с законами механики и вызывают ощущение света, попадая в глаз. Волновая теория, с другой стороны, устанавливает аналогию между распространением света и движением волн на поверхности воды или звуковых волн в воздухе. Для этого в ней предполагается существование упругой среды, которая заполняет все прозрачные тела; эта среда и есть световой эфир. Отдельные частицы этого вещества просто колеблются относительно своего равновесного положения. То, что движется в виде световой волны,

Представляет собой состояние движения частиц, а не движение частиц самих по себе. На фиг. 47 изображен этот процесс для ряда точек, которые колеблются вверх — вниз относительно среднего положения. Каждая горизонтальная линия на этой диаграмме соответствует некоторому моменту времени, скажем, . Каждая отдельная точка колеблется в вертикальном направлении. Все вместе точки создают картину волны, которая перемещается вправо от одного момента времени к другому.

Фиг. 47. Волна, движущаяся вправо.

Против такой волновой теории существует одно важное возражение. Как известно, волны обтекают препятствия. Легко видеть, как это происходит с волнами на поверхности воды или со звуковыми волнами, когда они «поворачивают за угол». Однако луч света распространяется по прямой. Если на пути света поместить непрозрачное тело с резкой гранью, то его тень будет иметь резкую границу.

Именно этот факт склонил Ньютона к отказу от волновой теории. Он не отдал предпочтения какой-нибудь определенной гипотезе, но лишь просто указал, что свет представляет собой нечто, что распространяется от светящегося тела «подобно излучаемым частицам». Однако его последователи истолковали это мнение так, как будто Ньютон отдал предпочтение корпускулярной теории, а авторитет его имени завоевал признание для этой теории на целое столетие. Однако в это время Гримальди уже открыл (его результат был опубликован посмертно в 1665 г.), что свет может также и «огибать углы». На границах резких теней можно видеть слабые участки освещенности в форме перемежающихся светлых и темных полосок или ореолов; это явление было названо дифракцией света. Именно это открытие сделало Гюйгенса ревностным сторонником волновой теории. Первым и самым главным аргументом в пользу этой теории он считал тот факт, что два луча света, пересекаясь, пронизывают друг друга без каких-либо помех в точности, как два ряда волн на воде, тогда как между пучками излученных частиц с необходимостью возникали бы столкновения или по крайней мере какого-либо рода возмущения. На базе волновой теории Гюйгенс успешно объяснил отражение и преломление света.

Он опирался на принцип, носящий теперь его имя и состоящий в том, что каждую точку, достигаемую световой волной, следует рассматривать как источник новой сферической световой волны. Отсюда вытекает фундаментальное различие между корпускулярной и волновой теориями — различие, которое в дальнейшем привело к окончательному экспериментальному решению в пользу последней.

Известно, что распространяющийся в воздухе луч света, падая на граничную поверхность более плотного тела, например стекла или воды, искривляется или преломляется так, что его направление приобретает более крутой наклон к граничной поверхности (фиг. 48).

Фиг. 48. Изменение направления луча света при переходе из воздуха в стекло.

Фиг. 49. Преломление луча света при переходе из воздуха в стекло с точки зрения волновой теории.

Корпускулярная теория объясняет этот факт на основе предположения, что частицы света испытывают притяжение со стороны более плотной среды в тот момент, когда достигают ее границы. Таким путем они ускоряются, приобретая импульс в направлении, перпендикулярном к граничной поверхности, и, следовательно, оказываются отклоненными ближе к нормали. Отсюда вытекает, что в более плотной среде они должны двигаться быстрее, чем в менее плотной.

Рассуждения Гюйгенса на базе волновой теории строятся на совершенно противоположном предположении (фиг. 49). Когда световая волна падает на граничную поверхность, она возбуждает элементарные волны в каждой точке границы. Если в более плотной среде эти элементарные волны распространяются медленнее, то плоскость, касательная ко всем таким сферическим волнам и представляющая, согласно Гюйгенсу, преломленную волну, оказывается отклоненной в правильном направлении.

Гюйгенс также объяснил двойное преломление в исландском шпате, открытое Эразмом Бартолинусом в 1669 г. Он исходил

из волновой теории и предположения, что свет может распространяться в кристалле с двумя различными скоростями таким образом, что одна элементарная волна представляет собой сферу, а другая — эллипсоид вращения.

Фиг. 50. Цепочка материальных точек. В состоянии равновесия расстояние между точками равно

Фиг. 51. Продольное волнообразное движение цепочки, изображенной на фиг. 50. Каждая точка совершает периодическое движение вокруг своего положения равновесия с периодом Между колебаниями различных точек существует временной сдвиг. Состояние цепочки, например максимум (сплошная наклонная прямая) и минимум (пунктирная наклонная прямая) плотности, распространяется вправо со скоростью

Двойное преломление означает, что луч света, падающий, например, на пластинку прозрачного шпата, расщепляется на два луча. Гюйгенс обнаружил, что эти два луча отличаются друг от друга и от естественного света. Это можно продемонстрировать с помощью другой пластинки из шпата. Если один луч выходит из первой пластинки и падает на вторую перпендикулярно, то из второй выходят

два луча. Интенсивность этих последних меняется по мере того, как кристалл поворачивают вокруг оси, совпадающей с направлением падающего луча. В определенном положении интенсивность одного луча может стать даже нулевой (отсутствие двойного преломления). Итак, лучи, расщепленные при двойном преломлении, обнаруживают ориентационные свойства, не наблюдаемые у естественного света. Ньютон отмечал (1717 г.), что не все направления вокруг луча света эквивалентны. Он истолковывал это как аргумент против волновой теории, так как в его время были известны лишь волны сжатия и разрежения (подобные звуковым волнам), в которых частицы колеблются «продольно» — в направлении распространения волны (фиг. 50 и 51). В этом случае, очевидно, ни одна ориентация, перпендикулярная к направлению распространения, не может быть предпочтительной.

Что такое свет? Этот вопрос интересовал человечество во все века, но только в XX столетии нашей эры удалось прояснить многое относительно природы этого феномена. В данной статье речь пойдет о корпускулярной теории света, о ее преимуществах и недостатках.

От философов античного мира до Христиана Гюйгенса и Исаака Ньютона

Некоторое сохранившиеся до нашего времени свидетельства говорят, что природой света начали интересоваться еще в древнем Египте и античной Греции. Сначала полагали, что предметы испускают изображения самих себя. Последние, попадая в глаз человека, создают впечатление видимости объектов.

Затем, во время становления философской мысли в Греции, появилась новая теория Аристотеля, который полагал, что каждый человек из глаз испускает некоторые лучи, благодаря которым он может «ощупывать» предметы.

Средние века не внесли никакой ясности в рассматриваемый вопрос, новые достижения пришли только с эпохой Возрождения и революцией в науке. В частности, во второй половине XVII века появились две совершенно противоположные теории, которые стремились объяснить феномены, связанные со светом. Речь идет о волновой теории Христиана Гюйгенса и корпускулярной теории Исаака Ньютона.

Несмотря на некоторые успехи волновой теории, она все же имела ряд важных недостатков:

• полагала, что свет распространяется в эфире, который никогда никем не был обнаружен;
• поперечный характер волн говорил о том, что эфир должен был быть твердой средой.

Принимая во внимание эти недостатки, а также учитывая огромный авторитет Ньютона на тот момент, теория частиц-корпускул была принята единогласно в кругу ученых.

Суть корпускулярной теории света

Идея Ньютона максимально проста: если все окружающие нас тела и процессы описываются законами классической механики, в которой участвуют тела конечной массы, то значит, и свет представляет собой маленькие частички или корпускулы. Они движутся в пространстве с определенной скоростью, если встречают препятствие, то отражаются от него. Последнее, например, объясняет факт существования тени у объекта. Эти представления о свете просуществовали до начала XIX, то есть около 150 лет.

Любопытно отметить, что ньютоновскую корпускулярную теорию Ломоносов в середине XVIII века использовал для объяснения поведения газов, что излагается в его работе «Элементы математической химии». Ломоносов считал газ состоящим из частиц-корпускул.

Что объясняла ньютоновская теория?

Изложенные представления о свете сделали огромный шаг в понимании его природы. Теория корпускул Ньютона смогла объяснить следующие явления:

1. Прямолинейное распространение света в однородной среде. Действительно, если на движущуюся корпускулу света не действуют никакие внешние силы, то ее состояние с успехом описывается первым ньютоновским законом классической механики.
2. Явление отражения. Ударяясь о поверхность раздела двух сред, корпускула испытывает абсолютно упругое столкновение, в результате которого ее модуль импульса сохраняется, а сама она отражается под углом, равным углу падения.
3. Явление преломления. Ньютон полагал, что проникая в более плотную среду из менее плотной (например, из воздуха в воду), корпускула ускоряется за счет притяжения молекул плотной среды. Это ускорение приводит к изменению ее траектории ближе к нормали, то есть наблюдается эффект преломления.
4. Существование цветов. Создатель теории считал, что каждому наблюдаемому цвету соответствует своя «цветная» корпускула.

Проблемы изложенной теории и возвращение к идее Гюйгенса

Они начали возникать, когда появились открытия новых эффектов, связанных со светом. Главными из них являются дифракция (отклонение от прямолинейного распространения света при прохождении луча через щель) и интерференция (явление колец Ньютона). С обнаружением этих свойств света физики XIX века начали вспоминать о работе Гюйгенса.

В том же XIX веке Фарадей и Ленц исследовали свойства переменных электрических (магнитных) полей, а Максвелл провел соответствующие расчеты. В результате было доказано, что свет — это электромагнитная поперечная волна, которая для своего существования не требует эфира, поскольку образующие ее поля порождают друг друга в процессе распространения.

Новые открытия, связанные со светом, и идея Макса Планка

Казалось бы, корпускулярная теория Ньютона уже окончательно похоронена, но в начале XX века появляются новые результаты: оказывается, свет может «вырывать» электроны из вещества и оказывать давление на тела при падении на них. Эти явления, к которым добавился непонятный спектр абсолютно черного тела, волновая теория оказалась бессильной объяснить.

Решение было найдено Максом Планком. Он предположил, что свет взаимодействует с атомами вещества в виде маленьких порций, которые он назвал фотонами. Энергию фотона можно определить по формуле:

Где v — частота фотона, h — постоянная Планка. Макс Планк, благодаря этому представлению о свете, положил начало развитию квантовой механики.

Используя идею Планка, Альберт Эйнштейн объясняет явление фотоэффекта в 1905 году, Нильс Бор — в 1912 году дает обоснование атомным спектрам излучения и поглощения, а Комптон — в 1922 году открывает эффект, который носит теперь его фамилию. Кроме того, разработанная Эйнштейном теория относительности объяснила роль гравитации в отклонении от линейного распространения пучка света.

Таким образом, работы названных ученых начала XX века возродили представления Ньютона о свете в XVII веке.

Корпускулярно-волновая теория света

Что такое свет? Это частица или волна? Во время своего распространения, будь то в среде или в безвоздушном космосе, свет проявляет свойства волны. Когда же рассматриваются его взаимодействия с веществом, то он ведет себя как материальная частица. Поэтому в настоящее время относительно света принято говорить о дуализме его свойств, которые описываются в рамках корпускулярно-волновой теории.

Частица света — фотон не обладает ни зарядом, ни массой в покое. Основная его характеристика — это энергия (или частота, что одно и то же, если обратить внимание на выражение выше). Фотон — это объект квантовомеханический, как и любая элементарная частица (электрон, протон, нейтрон), поэтому он обладает импульсом, будто является частицей, но его нельзя локализовать (определить точные координаты), будто он является волной.

Корпускулярная и волновая теории света

Корпускулярная и волновая теории света.

Последняя точка зрения на природу света уже позже, в XVII в., оформилась в корпускулярную теорию света, согласно которой свет есть поток каких-то частиц, испускаемых светящимся телом.

Третья точка зрения на природу света была высказана Аристотелем. Он рассматривал свет как распространяющееся в пространстве (в среде) действие или движение. Мнение Аристотеля в его время мало кто разделял. Но в дальнейшем, опять же в XVII в., его точка зрения получила развитие и положила начало волновой теории света.

К середине XVII века накопились факты, которые толкали научную мысль за пределы геометрической оптики. Одним из первых ученых, подтолкнувшим научную мысль к теории волновой природы света, был чешский ученый Марци. Его работы известны не только в области оптики, но также и в области механики и даже медицины. В 1648 им открыто явление дисперсии света.

В XVII в. в связи с развитием оптики вопрос о природе света стал вызывать все больший и больший интерес. При этом постепенно происходит образование двух противоположных теорий света: корпускулярной и волновой. Для развития корпускулярной теории света была более благоприятная почва. Действительно, для геометрической оптики представление о том, что свет есть поток особых частиц, было вполне естественным. Прямолинейное распространение света, а также законы отражения и преломления хорошо объяснялись с точки зрения этой теории.

Общее представление о строении вещества также не вступало в противоречие с корпускулярной теорией света. В то время в основе взглядов на строение вещества лежала атомистика. Все тела состоят из атомов. Между атомами существует пустое пространство. В частности, тогда считали, что межпланетное пространство является пустым. В нем и распространяется свет от небесных тел в виде потоков световых частиц. Поэтому вполне естественно, что в XVII в. было много физиков, которые придерживались корпускулярной теории света. В это же время начинает развиваться и представление о волновой природе света. Родоначальником волновой теории света можно считать Декарта.

Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения

Рассмотренные в данном разделе явления – излучение чёрного тела, фотоэффекта, эффект Комптона – служат доказательством квантовых (корпускулярных) представлений о свете как о потоке фотонов. С другой стороны, такие явления, как интерференция, дифракция и поляризация света, убедительно подтверждают волновую (электромагнитную) природу света. Наконец, давление и преломление света объясняются как волновой, так и квантовой теориями. Таким образом, электромагнитное излучение обнаруживает удивительное единство, казалось бы, взаимоисключающих свойств – непрерывных (волны) и дискретных (фотоны), которые взаимно дополняют друг друга.

Более детальное рассмотрение оптических явлений приводит к выводу, что свойства непрерывности, характерные для электромагнитного поля световой волны, не следует противопоставлять свойствам дискретности, характерным для фотона. Свет, обладая одновременно корпускулярными и волновыми свойствами, обнаруживает определённые закономерности в их проявлении. Так, волновые свойства света проявляются в закономерностях его распространения, интерференции, дифракции, поляризации, а корпускулярные – в процессах взаимодействия света с веществом. Чем больше длина волны, тем меньше энергия и импульс фотона, и тем труднее обнаруживаются квантовые свойства света (с этим связано, например, существование красной границы фотоэффекта). Наоборот, чем меньше длина волны, тем больше энергия и импульс фотона, и тем труднее обнаруживается волновые свойства (например, волновые свойства (дифракция) рентгеновского излучения обнаружены лишь после применения в качестве дифракционной решётки кристаллов).

Взаимосвязь между двойственными корпускулярно-волновыми свойствами света можно объяснить, если использовать, как это делает квантовая оптика, статистический подход к рассмотрению закономерностей рассмотрения света. Например, дифракция света на щели состоит в том, что при прохождении света через щель происходит перераспределение фотонов в пространстве. Так как вероятность попадания фотонов в различные точки экрана неодинакова, то и возникает дифракционная картина. Освещённость экрана пропорциональна вероятности попадания фотонов на единицу площади экрана. С другой стороны, по волновой теории, освещённость пропорциональна квадрату амплитуды световой волны той же точке экрана. Следовательно, квадрат амплитуды световой волны в данной точке пространства является мерой вероятности попадания фотонов в данную точку.

Волновые свойства света

Дисперсия

Ньютон обратился к исследованию цветов, наблюдаемых при преломлении света, в связи с попытками усовершенствования телескопов. Стремясь получить линзы возможно лучшего качества, Ньютон убедился, что главным недостатком изображений является наличие окрашенных краёв. Исследуя окрашивание при преломлении, Ньютон сделал свои величайшие оптические открытия.

Сущность открытий Ньютона поясняется следующими опытами: свет от фонаря освещает узкое отверстие S (щель). При помощи линзы L изображение щели получается на экране MN в виде короткого белого прямоугольника S`. Поместив на пути призму P, ребро которой параллельно щели, обнаружим, что изображение щели сместится и превратится в окрашенную полоску, переходы цветов в которой от красного к фиолетовому подобны наблюдаемым в радуге. Это радужное изображение Ньютон назвал спектром.

Если прикрыть щель цветным стеклом, т. е. если направлять на призму вместо белого света цветной, изображение щели сведется к цветному прямоугольнику, располагающему на соответствующем месте спектра, т. е. в зависимости от цвета свет будет отклоняться на различные углы от первоначального изображения S`. Описанное наблюдения показывает, что лучи разного цвета различно преломляются призмой.

Это важное заключение Ньютон проверил многими опытами. Важнейший из них состоял в определении показателя преломления лучей различного цвета, выделенных из спектра. Для этой цели в экране MN, на котором получается спектр, прорезалось отверстие; перемещая экран, можно было выпустить через отверстие узкий пучок лучей того или иного цвета. Такой способ выделения однородных лучей более совершенен, чем выделение при помощи цветного стекла. Опыты обнаружили, что такой выделенный пучок, преломляясь во второй призме, уже не растягивает полоску. Такому пучку соответствует определенный показатель преломления, значение которого зависит от цвета выделенного пучка.

Описанные опыты показывают, что для узкого цветного пучка, выделенного из спектра, показатель преломления имеет вполне определенное значение, тогда как преломление белого света можно только приблизительно охарактеризовать одним каким то значением этого показателя. Сопоставляя подобные наблюдения, Ньютон сделал вывод, что существуют простые цвета, не разлагающиеся при прохождении через призму, и сложные, представляющие совокупность простых, имеющих разные показатели преломления. В частности, солнечный свет есть такая совокупность цветов, которая при помощи призмы разлагается, давая спектральное изображение щели.

Таким образом, в основных опытах Ньютона заключались два важных открытия:

— свет различного цвета характеризуется различными показателями преломления в данном веществе (дисперсия);

— белый цвет есть совокупность простых цветов.

Мы знаем в настоящее время, что разным цветам соответствуют различные длины световых волн. Поэтому первое открытие Ньютона можно сформулировать следующим образом: показатель преломления вещества зависит от длины световой волны. Обычно он увеличивается по мере уменьшения длины волны.

Дифракция

У световой волны не происходит изменения геометрической формы фронта при распространении в однородной среде. Однако если распространение света осуществляется в неоднородной среде, в которой, например, находятся непрозрачные экраны, области пространства со сравнительно резким изменением показателя преломления и т. п., то наблюдается искажение фронта волны. В этом случае происходит перераспределение интенсивности световой волны в пространстве. При освещении, например, непрозрачных экранов точечным источником света на границе тени, где, согласно законам геометрической оптики, должен был бы проходить скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд тёмных и светлых полос, часть света проникает в область геометрической тени. Эти явления относятся к дифракции света.

Итак, дифракция света в узком смысле – явление огибания светом контура непрозрачных тел и попадание света в область геометрической тени; в широком смысле – всякое отклонение при распространении света от законов геометрической оптики.

Определение Зоммерфельда: под дифракцией света понимают всякое отклонение от прямолинейного распространения, если оно не может быть объяснено как результат отражения, преломления или изгибания световых лучей в средах с непрерывно меняющимся показателем преломления.

Если в среде имеются мельчайшие частицы (туман), или показатель преломления заметно меняется на расстояниях порядка длины волны, то в этих случаях говорят о рассеянии света, и термин «дифракция» не употребляется.

Различают два вида дифракции света. Изучая дифракционную картину в точке наблюдения, находящейся на конечном расстоянии от препятствия, мы имеем дело с дифракцией Френеля. Если точка наблюдения и источник света расположены от препятствия так далеко, что лучи, падающие на препятствие, и лучи, идущие в точку наблюдения, можно считать параллельными пучками, то говорят о дифракции в параллельных лучах – дифракции Фраунгофера.

Теория дифракции рассматривает волновые процессы в тех случаях, когда на пути распространения волны имеются какие-либо препятствия.

С помощью теории дифракции решают такие проблемы, как защита от шумов с помощью акустических экранов, распространение радиоволн над поверхностью Земли, работа оптических приборов (так как изображение, даваемое объективом, – всегда дифракционная картина), измерения качества поверхности, изучение строения вещества и многие другие.

Поляризация

Явления интерференции и дифракции, послужившие для обоснования волновой природы света, не дают еще полного представления о характере световых волн. Новые черты открывает нам опыт над прохождением света через кристаллы, в частности через турмалин.

Возьмем две одинаковые прямоугольные пластинки турмалина, вырезанные так, что одна из сторон прямоугольника совпадает с определенным направлением внутри кристалла, носящим название оптической оси. Наложим одну пластинку на другую так, чтобы оси их совпадали по направлению, и пропустим через сложенную пару пластинок узкий пучок света от фонаря или солнца. Так как турмалин представляет собой кристалл буро-зеленого цвета, то след прошедшего пучка на экране представится в виде тёмно-зеленого пятнышка. Начнем поворачивать одну из пластинок вокруг пучка, оставляя вторую неподвижной. Мы обнаружим, что след пучка становится слабее, и когда пластинка повернётся на 900, он совсем исчезнет. При дальнейшем вращении пластинки проходящий пучок вновь начнет усиливаться и дойдет до прежней интенсивности, когда пластинка повернется на 1800, т. е. когда оптические оси пластинок вновь расположатся параллельно. При дальнейшем вращении турмалина пучок вновь слабеет.

Можно объяснить все наблюдающиеся явления, если сделать следующие выводы.

Световые колебания в пучке направлены перпендикулярно к линии распространения света (световые волны поперечны).

Турмалин способен пропускать световые колебания только в том случае, когда они направлены определенным образом относительно его оси.

В свете фонаря (солнца) представлены поперечные колебания любого направления и притом в одинаковой доле, так что ни одно направление не является преимущественным.

Вывод 3 объясняет, почему естественный свет в одинаковой степени проходит через турмалин при любой его ориентации, хотя турмалин, согласно выводу 2, способен пропускать световые колебания только определенного направления. Прохождение естественного света через турмалин приводит к тому, что из поперечных колебаний отбираются только те, которые могут пропускаться турмалином. Поэтому свет, прошедший через турмалин, будет представлять собой совокупность поперечных колебаний одного направления, определяемого ориентацией оси турмалина. Такой свет мы будем называть линейно поляризованным, а плоскость, содержащую направление колебаний и ось светового пучка, – плоскостью поляризации.

Теперь становится понятным опыт с прохождением света через две последовательно поставленные пластинки турмалина. Первая пластинка поляризует проходящий через неё пучок света, оставляя в нем колебания только одного направления. Эти колебания могут пройти через второй турмалин полностью только в том случае, когда направление их совпадает с направлением колебаний, пропускаемых вторым турмалином, т. е. когда его ось параллельна оси первого. Если же направление колебаний в поляризованном свете перпендикулярно к направлению колебаний, пропускаемых вторым турмалином, то свет будет полностью задержан. Если направление колебаний в поляризованном свете составляет острый угол с направлением, пропускаемым турмалином, то колебания будут пропущены лишь частично.

Квантовые свойства света

Фотоэффект

Гипотеза Планка о квантах послужила основой для объяснения явления фотоэлектрического эффекта, открытого в 1887г. немецким физиком Генрихом Герцем.

Явление фотоэффекта обнаруживается при освещении цинковой пластины, соединенной со стержнем электрометра. Если пластине и стержню передан положительный заряд, то электрометр не разряжается при освещении пластины. При сообщении пластине отрицательного электрического заряда электрометр разряжается, как только на пластину попадает ультрафиолетовое излучение. Этот опыт доказывает, что с поверхности металлической пластины под действием света могут освобождаться отрицательные электрические заряды. Измерение заряда и массы частиц, вырываемых светом, показало, что эти частицы – электроны.

Фотоэффекты бывают нескольких видов: внешний и внутренний фотоэффект, вентильный фотоэффект и ряд других эффектов.

Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света.

Внутренним фотоэффектом называют появление свободных электронов и дырок в полупроводнике в результате разрыва связей между атомами за счет энергии света, падающего на полупроводник.

Вентильным фотоэффектом называют возникновение под действием света электродвижущей силы в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников или полупроводника и металла.

Эффект Комптона

Наиболее полно корпускулярные свойства света проявляются в эффекте Комптона. Американский физик А. Комптон (1892 – 1962), исследуя в 1923 г. рассеяние монохроматического рентгеновского излучения веществами с лёгкими атомами (парафин, бор), обнаружил, что в составе рассеянного излучения наряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также более длинноволновое излучение.

Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и гамма-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны. Этот эффект не укладывается в рамки волновой теории, согласно которой длина волны при рассеянии изменяться не должна: под действием периодического поля световой волны электрон колеблется с частотой поля и поэтому излучает рассеянные волны той же частоты.

Объяснение эффекта Комптона дано на основе квантовых представлений о природе света. Если считать, как это делает квантовая теория, что излучение имеет корпускулярную природу.

Эффект Комптона наблюдается не только на электронах, но и на других заряженных частицах, например протонах, однако из-за большой массы протона его отдача «просматривается» лишь при рассеянии фотонов очень высоких энергий.

Как эффект Комптона, так и фотоэффект на основе квантовых представлений обусловлены взаимодействием фотонов с электронами. В первом случае фотон рассеивается, во втором – поглощается. Рассеяние происходит при взаимодействии фотона со свободными электронами, а фотоэффект – со связанными электронами. Можно показать, что при столкновении фотона со свободными электронами не может произойти поглощения фотона, так как это находится в противоречии с законами сохранения импульса и энергии. Поэтому при взаимодействии фотонов со свободными электронами может наблюдаться только их рассеяние, т. е. эффект Комптона.

Итак, свет корпускулярен в том смысле, что его энергия, импульс, масса и спин локализованы в фотонах, а не размыты в пространстве, но не в том, что фотон может находиться в данном точно определенном месте пространства. Свет ведет себя как волна в том смысле, что распространение и распределение фотонов в пространстве носят вероятный характер: вероятность того, что фотон находится в данной точке, определяется квадратом амплитуды в этой точке. Но вероятностный (волновой) характер распределения фотонов в пространстве не означает, что фотон в каждый момент времени находится в какой-то одной точке.

Таким образом, свет сочетает в себе непрерывность волн и дискретность частиц. Если учтем, что фотоны существуют только при движении (со скоростью с), то приходим к выводу, что свету одновременно присущи как волновые, так и корпускулярные свойства. Но в некоторых явлениях при определенных условиях основную роль играют или волновые, или корпускулярные свойства, и свет можно рассматривать или как волну, или как частицы (корпускулы).

Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики. М.: Высшая школа, 2000.

Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа 2001.

Кухлинг Х. Справочник по физике. М.: Мир 1982.

Гурский И. П. Элементарная физика. М., 1984.

Тарасов Л. В., Тарасова А. Н. Беседы о преломлении света. М. Наука, 1982.

Корпускулярная теория света

Оптика — важнейшая часть физики, более «молодая», чем механика. Начало научной оптики связано с открытием законов отражения и преломления света в начале XVII в. (В. Снеллиус, Р. Декарт). Большую трудность для зарождающейся оптики представляло объяснение цветов. Поэтому по праву вторым великим достижением Ньютона было открытие (1666) того, что белый свет состоит из света различных цветов и, следовательно, цветной свет имеет более простую природу, чем белый.

Значительная часть необъятного научного наследия Ньютона стала фундаментом создания физической оптики и дальнейшего развития наблюдательной астрономии. Ньютон был тонким экспериментатором-универсалом: металлургом, химиком, но главным образом оптиком. Он, как и многие его современники, занимался шлифовкой линз для рефракторов и упорно искал форму объектива, свободного от аберраций, особенно ахроматической.

После открытия сложного состава белого света Ньютон приступил к исследованиям преломления монохроматических лучей, котоpoe оказалось зависящим от цвета луча. Последнее открыло Ньютону причину хроматической аберрации линзовых объективов. Сделав вывод о принципиальной неустранимости этого дефекта стеклянных объективов (что было верно для однолинзовых объективов), он в поисках ахроматического объектива изобрел в 1668 г. отражательный зеркальный телескоп — рефлектор. В 1672 г. он построил первый в мире рефлектор. Это был по нынешним меркам очень маленький инструмент: с трубой длиной всего 15 см и объективом диаметром 2,5 см. Но он тем не менее позволил наблюдать спутники Юпитера и стал прародителем будущих могучих орудий зондирования глубин Вселенной.

В 1672 г. Ньютон изложил перед членами Лондонского королевского общества и свою новую корпускулярную концепцию света. В соответствии с этой концепцией свет представляет собой поток «световых частиц», наделенных изначальными неизменными свойствами и взаимодействующих с телами на расстоянии. Корпускулярная теория хорошо объясняла, аберрацию и дисперсию света, но плохо объясняла интерференцию, дифракцию и поляризацию света.

Вместе с тем Ньютон со вниманием относился и к высказанной нидерландским ученым X. Гюйгенсом волновой теории света (1690), в соответствии с которой свет — это волновое движение в эфире. Некоторое время он даже сам пытался развивать следствия из этой теории, но в конечном счете все-таки склонился к мысли о ее несостоятельности.

В XVII в. широко обсуждался и вопрос о том, конечна или бесконечна скорость света. Долгое время для эмпирического обоснования ответа на этот вопрос не было достаточных фактов. Большое значение для развития физических идей имело открытие О. Ремера, сделанное им на основе наблюдений затмения одного из спутников Юпитера в 1676 г., что скорость света в пустом пространстве конечна и равна 300 000 км/с.

Космология Ньютона

Несмотря на свой знаменитый девиз «Гипотез не измышляю!», Ньютон как мыслитель крупнейшего масштаба не мог не задумываться и над общими проблемами мироздания. Так, в частности, он распространил свою теорию тяготения на проблемы космологии.

Но и здесь он был не склонен давать волю фантазии и стремился анализировать прямые логические следствия из уже установленных законов. Распространив закон тяготения, подтвержденный тогда лишь для Солнечной системы, на всю Вселенную, Ньютон рассмотрел главную космологическую проблему: конечна или бесконечна Вселенная. Вопрос выглядел так: в каком случае возможна гравитирующая Вселенная, когда она конечна или когда она бесконечна? Он пришел к выводу, что лишь в случае бесконечности Вселенной материя может существовать в виде множества космических объектов — центров гравитации. В конечной Вселенной материальные тела рано или поздно слились бы в единое тело в центре мира. Это было первое строгое физико-теоретическое обоснование бесконечности мира.

Ньютон задумывался и над проблемой происхождения упорядоченной Вселенной. Однако здесь он столкнулся с задачей, для решение которой еще не располагал научными фактами. Он первым отчетливо осознал, что одних только механических свойств материи для этого недостаточно. Ньютон критиковал концепции атомистов и картезианцев, справедливо утверждая, что только из одних неупорядоченных механических движений частиц не могла возникнуть вся сложная организация мира. Он считал, что материя сама по себе косна, пассивна и не способна к движению. И потому, например, для него тайной являлось начало орбитального движения планет. Для раскрытия этой тайны оставалось прибегнуть лишь к некоей более могучей, чем тяготение, силе — к Богу. Поэтому Ньютон вынужден был допустить божественный «первый толчок», благодаря которому планеты приобрели орбитальное движение, а не упали на Солнце (см. 7.2.3).

Понадобилось всего полвека для того, чтобы в естествознании сформировалась идея естественной эволюции материи, опровергающая божественный «первотолчок». Заслуга формирования этой идеи принадлежит И. Канту.

Отличия волновой и корпускулярной теории света

Ньютон и опыты по разделению и собиранию цветового спектра

В 1672 году Исаак Ньютон убедительно доказал, что цвет — свойство, присущее излучению, а вовсе не свойство, приобретаемое светом при прохождении через стекло призмы, как считалось до этого.

Опыт Ньютона был очень прост в сути — если стеклянная призма разлагает «белый» солнечный свет на цветовой спектр (дисперсия света), то вторая призма, вершина которой направлена противоположно первой, обратно сводит цветные лучи в пучок белого света. Таким образом, ощущение «белого цвета» в действительности создается соединением всех цветов.

Тот самый опыт Ньютона в действии — первая призма разделяет белый свет на цветовой спектр, вторая линза вновь собирает спектр в пучок белого света

Однако это было последнее «изящное» решение касающееся цвета и света на ближайшие 250 лет. При попытке объяснить явление чуть глубже, то есть разобраться в том, почему именно так выглядят цвета спектра, а их порядок никогда не меняется… Ученых ждало разочарование за разочарованием.

Отличия корпускулярной и волновой теории света

К 19-у веку существовало сразу несколько различных более-менее правдоподобных объяснений того, почему белый цвет делится на цветовой спектр именно такого вида и именно в таком порядке. Главными были две отличающиеся точки зрения.

Согласно первой считалось, что свет состоит из мириадов мельчайших частиц или корпускул. Предполагалось, что размеры или, возможно, относительные массы определяют различия цветовых ощущений, воспринимаемых глазом. Эта теория получила название корпускулярная теория света.

Вторая теория утверждала, что свет — волнообразное движение, а различие цветов определяется расстоянием между гребнями соседних волн. Эта теория получила название волновая теория света.

Корпускулярная теория изначально была главенствующей и её придерживалось большинство ученых. Сам Ньютон был сторонником именно корпускулярной теории, однако, к его чести, стоит заметить, что и волновую теорию он не считал неверной.

По-видимому, он считал, что существуют некие вибрации, либо сопровождающие частицу во время ее движения, либо начинающиеся у нее при ее вхождении в некоторую материальную среду. То есть его взгляды представляли собой «симбиоз» обоих теорий.

Вас может заинтересовать

Точку в затянувшемся споре поставил Томас Юнг, в начале XIX в. Его решение проблемы волн и корпускул было лаконичным, простым и… конечно же изящным.

Длина волн разных цветов цветового спектра.

Интерференция света

Юнг поставил эксперимент, доказывающий несостоятельность корпускулярной теории света и бесспорность волнового характера излучения, после которого сомнения отпали даже у скептиков.

Юнг показал, что два совершенно одинаковых луча света при наложении в некоторых особых условиях могут… взаимно уничтожить друг друга. Иными словами, свет + свет дали в итоге полную темноту!

Этот парадокс был легко объясним с точки зрения волновой природы света — как две одинаковые встречные волны в водоеме, встречаясь гасят друг друга и оставляют ровную водную гладь, так и световые волны при «столкновении» просто нейтрализуют друг друга. Свет исчезает, и остается темнота, то есть отсутствие света!

Данное явление и получило название интерференции света.

Корпускулярная теория этого феномена объяснить не могла ни при каком раскладе и доказала свою несостоятельность.

Корпускулярная теория света и ее альтернативы

Наряду с механикой И. Ньютон занимался исследованиями в области физической оптики и астрономии. Занимаясь шлифовкой линз, он стремился найти форму объектива, свободного от аберраций. Ныотон установил, что цветной свет имеет более простую природу, чем белый, потому что белый свет состоит из света различных цветов. Он пришел к выводу о неустранимое™ хроматической аберрации линзовых объективов, поэтому ему нужен был другой оптический прибор. И Ныотон создал отражательный зеркальный телескоп (рефлектор в 1668 г.), с помощью которого он открыл спутники Юпитера.

Аберрация оптических систем — искажения изображения, вызванные неидеальностыо оптической системы: изображение нс вполне отчетливо, поэтому неточно соответствует объекту или окрашено.

В 1672 г. Ньютон формулирует корпускулярную концепцию света, согласно которой свет — поток особых частиц, взаимодействующих с телами на расстоянии. Эти частицы излучаются светящимися телами и, попадая в глаз, вызывают ощущение света. Корпускулярная теория дала объяснение законам отражения и преломления света (световые частицы, падая на поверхность под некоторым углом, подобно резиновым мячикам, отражаются от нее под тем же углом), а также явлениям аберрации и дисперсии, но не могла внятно объяснить интерференцию, дифракцию и поляризацию света.

Интерференция света — результат наложения двух или нескольких световых волн, одинаковых по частоте и амплитуде; наблюдается на экране в виде чередования светлых и темных полос или пятен.

Дифракция света (от лат. diffractus — разломанный) — огибание световыми волнами препятствий; наблюдается при распространении света вблизи краев непрозрачных тел, сквозь узкие отверстия, щели и т.д.; дифракционная картина (чередование световых максимумов и минимумов) — результат интерференции световых волн.

Поляризация света — упорядоченность в ориентации векторов напряженностей электрических и магнитных полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу.

Дисперсия — зависимость показателя преломления от длины волны излучения. Наглядный пример дисперсии — разложение белого света на ряд монохроматических лучей при его прохождении через призму.

Нидерландский физик X. Гюйгенс (1629—1695) в противоположность ньютоновой концепции сформулировал волновую теорию света. Распространение света рассматривалось им как распространение колебаний эфира — упругой среды, заполняющей все пространство. X. Гюйгенс опирался на тот факт, что два луча света, пересекаясь, пронизывают друг друга без каких-либо помех — подобно двум рядам волн на воде. Согласно же корпускулярной теории, например, при пересечении двух лучей прожекторов, в области такого пересечения происходило рассеяние света вследствие столкновения «световых корпускул».

Теория Гюйгенса успешно объясняла как процессы отражения и преломления света, так и явления интерференции, дифракции и поляризации света. Волны обтекают препятствия, но луч света, распространяясь по прямой, на первый взгляд, не может обтекать препятствия. Однако Ф. Гримальди (1618—1663) показал, что при использовании увеличительных линз на границах резких теней можно видеть перемежающиеся светлые и темные полоски — дифракцию света. Вместе с тем авторитет И. Ньютона был непререкаемым, непререкаемой в течение почти 100 лет была и его корпускулярная теория света.

Только в начале XIX в. английский врач и естествоиспытатель Т. Юнг (1773—1829) и французский физик О. Ж. Френель (1788—1827) объяснили явление интерференции.

Факт из истории науки

В 1799 г. Т. Юнг поставил знаменитый опыт. Если пропустить через два близко расположенных булавочных отверстия (51 и 52 на рис. 6.1) на темном экране световые лучи, то на помещенном за темным экраном светлом экране в области пресечения двух световых конусов можно наблюдать чередование светлых и темных колец (интерференцию). Светлые кольца появляются в тех местах, где совпадают гребни волн, темные — в местах совмещения гребней и впадин волн. С помощью корпускулярных представлений о природе света такое явление объяснить невозможно.

Рис 6.1. Опыт Т. Юнга 1

Т. Юнг отмечал, что корпускулярная теория света не могла объяснить, почему световые корпускулы и от сильных, и от слабых источников распространяются с одинаковой скоростью.

Французский ученый О. Френель также пришел к убеждению, что истинной является не корпускулярная, а волновая теория света, и представил свои взгляды в работе о дифракции света, которую в 1818 г. представил на конкурс Французской академии паук. Оба исследователя убедительно показали, что при наложении друг на друга волн в противоположных фазах (когда гребень одной волны совмещается с впадиной другой), они уничтожают друг друга: свет, наложенный на свет, дает темноту! [1]

Юнг и Френель считали, что свет — результат волновых колебаний невесомой, невидимой, абсолютно проницаемой субстанции, пронизывающей все окружающее пространство — светоносного эфира: «. Светоносный эфир, в высокой степени разреженный и упругий, заполняет Вселенную. Колебательные движения возбуждаются в этом эфире каждый раз, как тело начинает светиться», — писал Юнг [2] .

Корпускулярная теория света

Предположение, что луч света может быть потоком мельчайших частиц (корпускул), появилось в древние времена. Как ни странно, ее не приписывали Демокриту (ок. 470–380 гг. до н. э.), хотя он и верил в то, что все вещи состоят из атомов и пустоты (чем выше соотношение атомов и пустоты, тем плотнее материал). Он несколько затруднялся с объяснением, почему мы на самом деле видим вещи: было довольно сложно предположить, что все объекты излучали потоки атомов, входящие в наши глаза и влияющие на конфигурацию атомов в них. Его предположение было таким: если вы смотрите, допустим, на эту страницу, в воздухе постепенно «запечатлевается» ее изображение. Воздух перемещается к вашим глазам, неся с собой это изображение [23] .

Очень похожей была теория субстанционализма, выдвинутая преподобным Александром Уилфордом Холлом в его книге «The Problem of Human Life» (Проблема человеческой жизни) (1877). Все «силы» и «излучения» состоят из атомов, то есть являются веществами. Действительно, нюхать розу вы можете потому, что частицы розы достигают вашего носа. Конечно, в случае, если вы слышите гитару, это происходит потому, что частицы гитары достигают ваших ушей. Холл заявлял, что сила, подобная силе притяжения и магнетизма, и излучение, подобное свету, состоят из атомов гораздо меньшего размера, чем те, которые образуют материю. Это очень напоминает идеи современных физиков, отстаивающих например гравитационную частицу, или гравитон. Увы, эти идеи похожи лишь на первый взгляд.

Корпускулярная (или баллистическая) теория света была преобладающей больше ста лет, потому что ее поддерживал Исаак Ньютон (1642–1727), и за последние несколько десятилетий к ней вернулась известность. Споры велись вокруг того, является ли свет волнами или частицами. В свете ньютоновского учения казалось неправдоподобным, что свет может состоять из волн: в конце концов, если кричать кому-то из соседней комнаты, то он услышит вас, потому что звук (который является движением волны) может, обогнув угол, пройти в дверь, а свет так сделать не может. Поэтому Ньютон полагал, что свет должен состоять из частиц. (Но не настаивал на этом: в книге «Opticks» (Оптика) (1704) он отметил, что с корпускулярной теорией не все так однозначно.) Из-за авторитета Ньютона его теория продержалась еще более столетия, пока Томас Юнг (1773–1829) в 1803 году не продемонстрировал явление интерференции.

Смысл эксперимента Юнга заключался в том, что если источник света является точкой, то образуемые им тени четко ограничены или кажутся таковыми; иначе говоря, свет не обходит закругленные углы. Но к ньютоновским временам Франческо Гримальди (1618–1663) уже продемонстрировал существование дифракции — явления, при котором свет совершенно точно огибает углы, хотя и в малой степени. Сам Ньютон наблюдал дифракцию (похоже, он не был знаком с работой Гримальди), но не смог объяснить ее. Эксперимент Юнга доказал, не оставив сомнений, что свет имеет волновую природу. Представьте себе две музыкальные ноты, не очень гармонирующие друг с другом: если сыграть их, будут слышны «толчки», потому что волны двух инструментов не абсолютно синхронны, то есть иногда волны усиливают друг друга, а иногда ослабляют. Если доказано, что свет делает то же самое, что и звук, значит, свет движется волной, поскольку добавление одной частицы света к другой никогда не приведет к нулевому значению — темноте. Юнг направил свет сквозь пару узких параллельных щелей на экран и обнаружил, с достаточной степенью уверенности, что в результате изображения перекрываются. В образованном таким образом узоре интерференции темные полосы являются результатом того, что световые волны нейтрализуют друг друга, а светлые полосы появляются там, где световые волны друг друга усиливают.

Несмотря на доказательство Юнга, споры не утихли, о чем свидетельствуют такие книги, как прекрасная работа Р.А. Уолдрона «The Wave and Ballistic Theories of Light» (Волновая и баллистическая теории света) (1974). Причина непрекращающихся дискуссий во многом заключалась в том, что свет ведет себя скорее как струна из частиц, а не как движущаяся волна. Сегодня мы понимаем, что на самом деле свет является и тем и другим. Эти точки зрения не противоречат друг другу. Фундаментальной частицей света (и другого электромагнитного излучения) является фотон; но в данном случае мы используем понятие «частица» в смысле, отличающемся от всего, что мог себе представить Ньютон.

Странные лучи

В 1903 году выдающийся французский физик Рене Проспер Блондло (1849–1930) открыл N-лучи, естественным образом излучаемые различными материалами, в том числе многими металлами, а также нервной системой человека — в основном во время разговора и той частью головного мозга человека, которая контролирует речь, — так называемым центром Брока. (Блондло назвал их N-лучами в честь организации, в которой работал, — Университета Нанси.) Его открытия были подтверждены другими французскими учеными, хотя за пределами Франции ученые столкнулись со сложностями при попытке воспроизвести результаты эксперимента.

С помощью специального спектроскопического оборудования, в котором линзы и призмы были сделаны из алюминия, Блондло смог проецировать спектр N-лучей; это нужно было делать в темноте. Наблюдал за демонстрацией американский физик Роберт У. Вуд (1868–1955). Когда Блондло описывал проецируемый им спектр N-лучей, Вуд незаметно удалил призму из «спектроскопа» N-лучей. Блондло невозмутимо продолжал демонстрацию. В 1904 году Французская академия наук присудила ему премию Леконта. В том же году, однако, Вуд опубликовал статью, разоблачающую этот эксперимент, и большинство ученых прекратили поиск неуловимых N-лучей. Во Франции тем не менее физики не только продолжили поиски, но и во многих случаях обнаружили лучи. Среди этих физиков были выдающиеся личности, такие как Андре Брока (1863–1925) и Жан Беккерель (1878–1953).

Ясно, что Блондло не был мошенником: он искренне верил в то, что видит спектр N-лучей и что он сделал важное открытие. Но непонятно другое: каким образом все остальные французские ученые сумели воспроизвести его результаты? Была ли тому причиной всего лишь французская гордость или уважение к Блондло привело их к самообману? А может быть, из-за сложившейся во французской физике атмосферы ученые сочли, что N-лучи — доказанный факт, а в экспериментах увидели лишь то, что ожидали увидеть?

Похожую природу имели и лучи Ширера. Рентгеновские лучи позволяют видеть кости сквозь тонкую завесу человеческой плоти. Но представьте себе использование излучения, которое позволяет делать то же самое с внутренними органами! Такое излучение было открыто во время Первой мировой войны санитаром по фамилии Ширер, о котором больше ничего не известно. Он также придумал оборудование, с помощью которого можно использовать излучение на практике. Ширер быстро был переведен в ранг капитана, его исследования поддержали.

Но, как сообщает Джон Слейдек (1937–2000) в «The New Apocrypha» (Новых апокрифах) (1974), «ширерграф» был не просто медицинским прибором. Когда Ширеру предложили создать изображение далекой радиостанции, «ширерграфируя» излучаемые ею радиоволны, он сразу согласился это сделать. К сожалению, оказалось, что наглядная и ясно обрисованная им картина в точности совпадает с изображением на обложке журнала «Wireless», вышедшего в том месяце, и прибор вышел из употребления.

Вечное движение

Существуют объективные причины, по которым вечные двигатели невозможны. Ни одна машина не может действовать со стопроцентной эффективностью, так как требуется дополнительная энергия просто для поддержания ее работы. По большому счету закон сохранения энергии представляется основополагающим законом Вселенной: это означает, что невозможно получить энергию из ниоткуда. В любую машину нужно вложить больше, чем получится на выходе.

Окно в реальность, открытое квантовой механикой, вместе с тем является лазейкой, через которую могут пролезть сторонники идеи вечных двигателей. Ее притягательность — в откровении, что даже абсолютный вакуум не является на самом деле пустым: он скорее наполнен виртуальной энергией (при желании ее можно представить как море вероятностей). Энергия, наполняющая даже самый пустой вакуум, присутствует в равных количествах того, что можно назвать положительной и отрицательной энергией; они абсолютно уравновешивают друг друга, так что чистое значение энергии равно нулю. Однако противоположно «заряженные» пары энергетических частиц могут появляться одновременно — так и происходит. Обычно они уничтожают друг друга так быстро, что это почти непостижимо для человеческого разума; однако в случае рождения пары существует теоретическая вероятность того, что она сохранится. Эта энергия часто называется «нулевой энергией», потому что существует даже при абсолютном нуле температур, когда, согласно всем классическим законам физики, движение полностью замерзает и, таким образом, существование энергии в любой форме становится невозможным. Возможности, которые откроются при исследовании вакуума, впечатляют, хотя бы с точки зрения научной фантастики.

Наиболее выдающимся предсказателем потенциала нулевой энергии, который можно использовать, является американский физик Гарольд Путов (р. 1936), более известный своей работой с коллегой Расселом Таргом (р. 1934), отстаивавшим коммерческое использование паранормальных способностей. Он считает, что «вакуумная технология» станет большой надеждой энергетики XXI века, как только мы выйдем в космос, где столько бесплатного вакуума. В 1979 году лауреат Нобелевской премии за достижения в области физики Стивен Вайнберг (р. 1933), к сожалению, остудил пыл сторонников этой гипотезы, указав, что в объеме вакуума, равном всему земному шару, полезной энергии меньше, чем в галлоне нефти.

Как понятно из вышесказанного, с идеей вечного двигателя связана идея антигравитационного устройства: машины (в особенности воздушный транспорт), которым не нужно преодолевать огромную силу притяжения, были бы чрезвычайно полез-ны. Кроме того, можно было бы радикально изменить будущее космических путешествий, если бы космическим кораблям не нужно было тратить большую часть своего полезного груза на топливо, подавляющий объем которого расходуется на преодоление гравитации в начале и конце путешествия.

Значительная часть работы по созданию антигравитационной машины была проделана благодаря одержимости американского бизнесмена Роджера Бэбсона (1875–1967). В течение всей своей успешной карьеры в бизнесе и после (он был издателем «Babson’s Washington Service») он занимался филантропией. В нашем контексте наиболее значительным его достижением было основание в 1948 году Фонда гравитационных исследований — организации, предназначением которой было открыть способ уменьшить или полностью блокировать влияние гравитации. Фонд был основан в Нью-Бостоне, штат Нью-Гемпшир; этот городок Бэбсон выбрал потому, что он был достаточно удален от любого большого города, чтобы с высокой степенью вероятности уцелеть в случае ядерной войны.

Фонд Бэбсона проводил семинары, привлекавшие даже весьма выдающихся ученых, таких как Игорь Сикорский (1889–1972), конструктор первой удавшейся модели вертолета (1939), но куда большую важность имел ежегодный конкурс очерков по вопросам гравитации, который он спонсировал и на который присылались статьи со всего мира. Поскольку в своих исследованиях фонд медленно перемещал центр внимания с антигравитации на гравитацию в целом, эти очерки стали представлять серьезную научную ценность. Стивен Хокинг (р. 1942) был одним из неоднократных победителей конкурса.

После смерти Бэбсона в 1967 году деятельность фонда потихоньку затухала и теперь практически сошла на нет, хотя конкурс очерков все еще проводится — правда, нерегулярно. Ко времени написания этой книги веб-сайт фонда работал в упрощенной версии и искал спонсора.

Прекрасную изобретательскую мысль выдал Джордж Райдаут из фонда Бэбсона. Если бы только существовал материал, действующий как гравитационный щит (то есть встав на который вы бы выходили из-под власти земного притяжения), такое устрой-ство можно было бы построить. Представьте себе вращающееся по горизонтальной оси колесо велосипеда. Поместите пластину из блокирующего гравитацию материала под одну сторону колеса (скажем, с левой стороны, если колесо смотрит на вас). Теперь представьте две частицы, А и В, входящие в состав колеса: А находится над пластиной, а В — диаметрально противоположно А с другой стороны колеса. Запустите колесо по часовой стрелке, и оно будет вращаться вечно, потому что гравитация притягивает частицы В вниз, а для поднятия всех частиц А энергии не нужно вовсе. Конечно, эта машина использует в качестве «топлива» земную гравитацию — подобно тому, как мельничное колесо использует проточную воду.

Все это было бы прекрасно, если бы материал, блокирующий воздействие гравитации, был изобретен, но это маловероятно. Да если бы он существовал, можно было бы создать куда более простой вечный двигатель: привязать пластину из этого материала к ботинкам и подпрыгивать.

Как и следовало ожидать, в рамках Программы NASA «Прорыв в области физики движения» было получено большое количество сообщений от изобретателей-любителей, убежденных, что они открыли космический источник энергии, который решит все будущие проблемы в области физики движения и подарит человечеству светлое будущее среди звезд… До сих пор ни одно из этих изобретений не сработало, но кто знает, может быть, однажды действительно произойдет непредвиденный прорыв. Чтобы сократить огромное количество времени, необходимого для изучения каждого предложения, NASA составило списки известных неработающих принципов. Большинство поступающих предложений задействуют один или несколько этих принципов, так что, пробежав по ним взглядом, их можно сразу отбросить.

Среди ошибочных принципов, которые часто задействуются в подаваемых предложениях, наиболее популярны гироскопическая антигравитация, электростатическая антигравитация и колебательные толчки.

Гироскопическая антигравитация. Наиболее известное гироскопическое антигравитационное устройство было придумано английским изобретателем Эриком Лейтуэйтом (1921–1997), создателем первого в мире высокоскоростного поезда и маглева [24] , профессором электромашиностроения Лондонского имперского колледжа, и было продемонстрировано им Королевской ассоциации в 1973 году. Его устройство, очень похожее на огромный гироскоп, весило около 25 килограммов (50 фунтов), и первое, что он сделал, — это показал, что с трудом поднимает его. Затем он начал вращать гироскоп с помощью электродрели и показал, что теперь может поднять хитроумное изобретение над головой одной рукой. Затем отметил, в шутку или всерьез, что демонстрировал нарушение ньютоновского закона движения… но Королевская ассоциация не оценила юмора; первый и последний раз за всю историю она отказалась публиковать отчет о проведенной лекции.

Лейтуэйт был озадачен физикой вращающегося гироскопа, который, казалось, на самом деле нарушает законы Ньютона, и потратил многие годы, исследуя этот феномен. Наконец он смог доказать математически, что законы Ньютона не нарушаются; в то же время он все еще верил в то, что такое поведение гироскопа можно задействовать в создании инерционного двигателя. Ближе к концу своей жизни он подал заявку на патент США именно на этот эффект и получил его. То, что его реакционный двигатель так и не сдвинулся со стадии опытного образца, конечно, возбудило подозрения; возможно, двигатель работает, несмотря на все основания верить в обратное. Лейтуэйт первым объявил, что его двигатель потребляет топливо в больших количествах, так что, по-видимому, у него нет преимуществ по сравнению с другими двигателями.

В общей теории относительности есть свидетельство того, что гироскоп, вращающийся с релятивистской скоростью, действительно может повлиять на локальную гравитацию, но, к сожалению, скорость движения гироскопа также означает, что масса устройства возрастает до бесконечности.

Электростатическая антигравитация. В устройствах, использующих так называемую электростатическую антигравитацию, как правило, по конденсатору необычной формы проводится ток высокого напряжения; конденсатор поднимается над водой, как при левитации. Различные исследования этого эффекта позволили сделать вывод, что подъем вызван так называемым «ионным ветром»: ионы переходят от одного электрода конденсатора к другому, создавая поток воздуха, и если электроды правильно расположены, то воздушный поток приподнимает конденсатор. Существуют подтверждения, что даже в космосе может иметься достаточный поток ионов, чтобы приподнять конденсатор. К сожалению, возникают сложности с притоком энергии, которая весит значительно больше конденсатора и должна подаваться по проводу. До сих пор никому не удалось представить себе ионный ветер, достаточной мощный для того, чтобы переместить не только конденсатор, но и источник энергии.

Колебательно-толчковые двигатели. Типичным примером колебательно-толчкового двигателя является печально известный двигатель Дина, который в I960 году захватил внимание Джона У. Кэмпбелла-младшего (1910–1971), редактора научно-фантастического журнала «Analog»; в течение долгого времени он писал «научные» статьи, пытаясь убедить читателей, что двигатель совершил прорыв, провозглашающий эпоху межзвездных путешествий. Этот маленький прибор, созданный Норманом Л. Дином, ипотечным оценщиком, мог облететь вокруг рабочего стола Кэмпбелла и, будучи поставлен на обычные напольные весы, при запуске немедленно начинал терять в весе. Он работал по тому же принципу, что и другие колебательно-толчковые двигатели: по существу, если подобрать последовательность грузов, которые запускались бы в одном направлении, а потом возвращались с другой стороны в исходное положение, то действительно создавался бы импульс… если бы прибор располагался на поверхности вроде рабочего стола Джона У. Кэмпбелла. Что же происходило в действительности? Толчков, созданных высокоскоростными грузами, которые движутся в одном направлении, достаточно, чтобы преодолеть трение между прибором и поверхностью стола, но более медленные, менее заметные движения в других направлениях не способны этого сделать; таким образом, в целом прибор начинает двигаться в «положительном» направлении. К сожалению, в космосе нет сколько-нибудь значимого трения, так что все, что сможет там сделать прибор вроде машины Дина, — это вращаться вокруг исходного положения.

Холодный ядерный синтез

23 марта 1989 года двое ученых, работавших в Университете Юты, Стэнли Понс и Мартин Флейшман, объявили, что открыли технику, которая станет практически неисчерпаемым источником энергии для человечества на необозримое будущее, и к тому же удивительно дешевым. Они говорили о холодном ядерном синтезе.

Ядерная энергия, которую мы используем для получения электроэнергии, на сегодняшний день является продуктом расщепления ядра, дезинтеграции (распада) больших атомов на группы маленьких, в процессе чего высвобождается энергия. Этому процессу постоянно сопутствует опасность, поскольку радиоактивно не только топливо, но и некоторые побочные продукты этого процесса. Однако практически в то же время, когда физики признали энергетические преимущества ядерного синтеза, они увидели, что едва ли не большие преимущества можно получить, не разбивая большие атомы на меньшие, а сжимая маленькие атомы друг с другом так, чтобы получились большие. Этот процесс известен как ядерный синтез — именно он поддерживает нашу жизнь. Это тот самый процесс, благодаря которому сияют звезды, включая наше Солнце.

На самом простом уровне, если взять два атома водорода, легчайшего и простейшего (а также самого распространенного) элемента из всех, и столкнуть их друг с другом, перед вами окажется один атом гелия — второй по легкости и простоте элемент… плюс некоторый объем дейтерия, который присутствовал в двух атомах водорода, но не потребовался при создании одного атома гелия. Дейтерий обычно предстает в виде энергии — как в случае распада, так и в случае синтеза: эту энергию можно использовать и в бомбах, и в качестве созидающей силы. Большой разницей между распадом и синтезом, в контексте их использования, является то, что синтез «чист» — его побочные продукты, такие как газ гелий и вода, безвредны, — и его топливо дешево и изобильно. Установите контроль над процессом синтеза, и вы почти решите проблему мировых поставок энергии.

Увы, до сих пор никому не удалось провести контролируемую, более или менее полезную в практическом смысле реакцию синтеза. Те, которые удалось провести, длились всего лишь доли секунды, а объем полученной энергии был во много раз меньше, чем требовалось для вспышки искорки света. Так появилась мечта о «холодном» синтезе, то есть таком ядерном синтезе, который был бы устойчив в условиях нагревания и давления, не слишком отличающихся от привычных нам. Чтобы доказать жизнеспособность холодного синтеза как технологии, не нужно доказывать, что он хорошо работает, достаточно доказать, что он просто работает — что действительно в результате этого высвобождается объем энергии, превосходящий тот, который мы затратили. В этом случае перед целеустремленной человеческой изобретательностью, может быть, встанет куда более простая задача: как сделать этот процесс наиболее эффективным.

Если разбирать эксперимент Понса-Флейшмана по крупицам, то можно увидеть, что он основан на известном факте: металл палладий обладает свойством «поглощать» ядро дейтерия — «тяжелого водорода» (если у обычного водорода ядро содержит только один протон, то ядро тяжелого водорода состоит из протона и нейтрона). Для запуска процесса синтеза в газообразной среде требуются чрезвычайно высокие температуры и давление; с палладием, твердым веществом, в качестве субстрата условия, в которые помещается ядро дейтерия, таковы, как если бы он был в газообразной среде под высоким давлением. Следовательно, есть смысл по крайней мере проверить и убедиться, нельзя ли, используя сверхпоглощающий палладий с дейтерием, создать условия, которые могут ускорить реакции синтеза между ядрами дейтерия [25] . Именно это и сделали Понс и Флейшман. Затем они с максимальной точностью измерили температуру палладия и окружающей его среды, чтобы понять, могло ли образоваться тепло в ходе реакции. Их результаты, казалось, доказывали, что тепло образовалось.

Физики и химики всего мира бросились воспроизводить эксперимент. Однако, хотя аппарат был недорогим и его легко можно было достать, измерить такие малые энергии оказалось весьма непростым делом. Некоторым, кто не был знаком с научными методами (ни один эксперимент не считается действительным, пока он не воспроизведен и результаты его не проверены), не хватило терпения дождаться, пока закончится процесс подтверждения, и в число таких торопыг входили многие финансовые дельцы и большое количество политических деятелей. Законодательный орган штата Юта потратил на эксперименты Понса и Флейшмана 4,5 миллиона долларов. Управление военно-морских исследований США внесло первый взнос в размере 400 000 долларов. Ожидалось, что правительство США вот-вот выделит на это десятки миллионов долларов. Когда поступили первые отчеты от других исследователей, казалось, что они подтверждают результаты Понса и Флейшмана и что дальнейшее промышленное финансирование проекта обеспечено.

Но проблема для обоих химиков и их наиболее верного сторонника — Университета Юты — уже назревала. Хотя все выглядело так, будто первые попытки других людей воспроизвести результаты указывали на подтверждение эксперимента, но были и те, у кого ничего не получилось, и вскоре превалировать стали сообщения об отрицательных результатах. То, что Понс и Флейшман в отчаянии и с явным запозданием подгоняли цифры, не помогло им отстоять свою пошатнувшуюся позицию. Университет Юты (который тут же снял с себя ответственность, когда этот вопрос был предан огласке) также бесцеремонно пытался заставить замолчать критиков, пригрозив им судом, — это больше, чем что-либо другое, подорвало доверие к Понсу и Флейшману. (Основное очевидное правило заключается в том, что только научное невежество пытается решить научный спор в суде.)

С нападками на отрицательные результаты экспериментов пришло и неверие в теоретическую подоплеку исследований Понса и Флейшмана. Вот всего лишь один пример: было доказано, что ядра дейтерия в насыщенном палладии на самом деле отдалены друг от друга больше, чем в тяжелой воде; если в результате происходящей в ней реакции синтеза тяжелая вода не нагревается сама по себе, почему это должно происходить с палладием?

Тем не менее не стоит сбрасывать со счетов, что по крайней мере несколько исследователей были убеждены, что им удалось воспроизвести результаты Понса и Флейшмана, и что годы спустя после того, как улегся первоначальный ажиотаж, их ряды пополнили и другие ученые. Двое профессоров из Юты, по-видимому, открыли не холодный синтез, как они полагали, а нечто, и это нечто, чем бы оно ни было, еще не до конца изучено.

Аналогичные сомнения связаны с заявлениями о проведении холодного ядерного синтеза, сделанными в 2002 году Рузи Талейарханом, который тогда работал в Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США, штат Теннесси, и позднее в Университете Пердью, штат Индиана. Его команда пропускала через лабораторный стакан, полный химически измененного ацетона, поток нейтронов, а затем звуковые волны так, что появлялись пузырьки; как сообщила команда журналу «Science», когда пузырьки лопнули, была выявлена энергия синтеза. У других групп (включая самого Талейархана), однако, были сложности с воспроизведением результатов. Работая в Пердью, он наконец заявил в 2004 году, что проводил эксперимент с использованием соли урана — нитрата уранила. В связи с этим возникло много вопросов. Брайан Нараньо из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в 2005 году сообщил, что его команда провела холодный синтез, нагрев кристалл лития, пропитанный газом дейтерия; он проанализировал результаты Талейархана и пришел к выводу, что ученый из Пердью обнаружил не энергию холодного синтеза, а утечку энергии от некоего другого радиоактивного источника в лаборатории. Если это так, то Талейархан допустил элементарную ошибку. Гораздо серьезнее было то, что некоторые коллеги Талейархана из Пердью начали подавать жалобы, так или иначе связанные с экспериментом, говоря, что Талейархан заявил о получении положительных результатов в ходе эксперимента, по которому отказался предоставить исходную информацию; что он противостоял опубликованию ими их собственных — отрицательных — результатов и т. д. Ко времени написания этой книги его работа пересматривалась Университетом Пердью.

_{Китайская схема акупунктурных точек, на которой изображены меридианы и нервные центры, расположенные на передней стороне туловища человека}

ГЛАВА 6 Мы… или нечто, похожее на нас

Согласно Аристотелю (384–322 гг. до н. э.), в живых существах есть основополагающее жизненное начало — «жизненная сила», которая отличает их от неживой материи. Боги вдыхают это жизненное начало в живых существ, таким образом наделяя их жизнью, — реалистичное объяснение для теории самозарождения (см. стр. 131). Первые алхимики, по-видимому, считали это начало настолько реальным, что не только полагали, будто все сущее состоит из различных соотношений мертвой материи и жизненной силы (духа), но и предпринимали попытки использовать его в своих экспериментах так же, как любое химическое вещество (они даже пытались пометить его в бутыль). Эта идея — идея витализма — была все еще уважаема в те туманные дни, когда алхимия качественная превращалась в алхимию количественную: Георг Эрнст Шталь (1660–1734) был одним из ее сторонников.

Теория начала разваливаться в 1828 году, когда Фридриху Вёлеру (1800–1882) удалось из неорганических веществ синтезировать мочевину — основной продукт выделения организма и, таким образом, несомненно, вещество органическое. В 1840-х годах Эмиль Дюбуа-Реймон (1818–1896) экспериментально доказал, что импульсы, проходящие по нервам, согласуются с механистической схемой, свойственной электрическому току; а в 1894 году Макс Рубнер (1854–1932) обнаружил, что объем энергии, получаемой организмом из пищи, можно предсказать, основываясь на законах термодинамики. Открытие в 1896 году Эдуардом Бухнером (1860–1917) того, что для брожения не требуется наличия живых клеток, забило последний гвоздь в крышку гроба этой теории.

Но, подобно вампиру, эта теория не хочет покоиться в гробу. В середине XIX века Карл фон Рейхенбах (1788–1869) с его «одической силой» был к ней близок. Сила «од» больше похожа на электромагнитное поле, пронизывающее все. Ученый ввел ее для объяснения большинства паранормальных явлений. Он полагал, будто человеческое тело насыщено светящимся одом и необходимо тщательно выбирать одежду и не носить того, что сделано из непроницаемой для ода материи. Медиумы («сенситивы») могли видеть одический ореол вокруг человеческого тела. Он схож с аурой, которую, как заявляют фотографы, работающие по «методу Кирлиан», можно запечатлеть на пленке.

Нус

В самом упрощенном смысле нус — это жизненное начало, чем-то схожее с жизненный силой витализма. Точнее всего это понятие переводится с греческого языка как «ум», «разум», «интеллект». Но важно понимать, что диапазон значения слова «нус» значительно шире, чем диапазон значений нашего слова «интеллект»: его точный смысл меняется в зависимости от контекста и от того, кто это слово употребляет.

С другой стороны, нус может означать просто разумность (как в выражении «что тебе подсказывает здравый смысл?»); если быть еще более точным, он относится к сочетанию внутреннего озарения и интуиции, позволяющему постигнуть основополагающие принципы космоса. Таким образом, эта концепция ближе к восточной идее «видения», чем к западной вере в мышление на базе евклидовой логики.

В то же время разум может быть творческим, подвижным сознанием, лежащим в основе космоса и почти не отличимым от христианского понятия воли Божьей. В космологии Анаксагора (ок. 500–428 гг. до н. э.) Вселенная вначале была однородным морем одинаковых базовых частиц. Нус придал этому морю импульс движения, зная, что через какое-то время частицы перемешаются и расположатся таким образом, что все будет так, как оно есть сейчас.

Типы телосложения

Средневековая система четырех типов телосложения, которая непосредственно породила медицинскую школу энантиопатии и косвенно аллопатии (см. стр. 292), возникла из желания видеть в строении тела признаки четырех аристотелевских элементов (см. стр. 251). Так, земля была представлена в теле черной желчью, или меланхолией, воздух — желтой желчью, или просто желчью, огонь — кровью, а вода — слизью, флегмой. Мы будем использовать слова «меланхолический», «холерический», «сангвинический» и «флегматический», не говоря уже о слове «желчный». Если человек был горячим и сухим, то он страдал от избытка крови (эквивалента огня, который горяч и сух), и, соответственно, требовались пиявки и т. д. Уровень смертности был высок.

Ятрохимия

В то время как основные усилия алхимиков были направлены на попытки превратить неблагородные металлы в золото и серебро, в XVI веке появилась школа, которая применила техники и философские тезисы алхимии к приготовлению лекарств. Традиционно символом алхимической чистоты было золото; для ятрохимика это означало абсолютно чистое лекарство. Таким образом, ятрохимия стала предшественницей фармакологии.

В этой области были две выдающиеся личности — Парацельс и Ян Баптиста ван Гельмонт. Ван Гельмонт (1577–1644) внес большой вклад в различные области науки. Он первым открыл существование газов, отличных от воздуха, и ввел термин «газ»; тем не менее он оставался ярым приверженцем алхимии и верил в философский камень. Одна из его сомнительных гипотез — что материя состоит почти полностью, если не целиком, из воды — стала причиной важного и ценного эксперимента. Ван Гельмонт взвесил меру почвы и посадил в ней саженец. Через четыре года он обнаружил, что вес дерева увеличился больше чем в тысячу раз, а вес почвы лишь немного уменьшился. Конечно же, дерево набирало вес благодаря тому, что его поливали, а вовсе не благодаря почве, как полагали другие. Его вывод, что вода каким-то образом преобразовывалась в саженец, был неверным (он не думал, что воздух например тоже может участвовать в процессе), но его эксперимент разрушил по крайней мере одно бытовавшее в то время заблуждение.

Но важнейшей фигурой в ятрохимии был, несомненно, Парацельс. Его труды были настолько — и преднамеренно — странными (и нередко попросту неприличными), что зачастую трудно понять, что же он на самом деле хотел сказать. В результате читатель оказывается в неловком положении, когда не знает, какая из его идей была ошибочной, какая — намеренно вводящей в заблуждение, а какая опережала свое время. Например, лишь очень и очень нескоро после смерти Парацельса выяснилось, что его инструкции по «экстракции купороса» (экстракт купороса он использовал для усыпления цыплят и скорее всего применял в своей медицинской практике) были на самом деле инструкциями по созданию анестезирующего эфира. Аналогично его передовое использование металлов в лечении не признавалось веками, хотя в некоторых случаях, будучи предвестниками гомеопатии, его металлические дистилляты были настолько очищенными, что в дозе не оставалось металла вовсе.

Парацельс выполнил важную предварительную работу по нескольким заболеваниям, особенно сифилису, хотя полагал, что сифилис — всего лишь признак других заболеваний, а не отдельная болезнь. Не менее важно, что в эпоху, когда лечение могло быть гораздо опаснее самой болезни, он следил за объемом лечения: Парацельс понимал, что у человеческого организма есть способности к самоисцелению, хотя многие из них он приписывал тканям, содержащимся в активном исцеляющем начале — мумие.

Парацельс заменил четыре аристотелевских элемента тремя «гипостатическими началами»: ртутью, серой и солью (ртуть и сера уже были любимицами алхимии). Если под «солью» весьма приблизительно подразумевалось то, что мы сейчас способны представить, к ртути и сере это не относилось. Это были три начала, общие для всех живых существ. Дистиллируя органическое вещество, вы выясните, что первой выпаривается тонкая летучая составляющая — «ртуть». Она способствует жизни, молодости и изменению формы. За ней следует клейкое вещество — «сера», способствующая например росту и увеличению. И наконец перед нами на дне сосуда остается сухая масса — «соль».

Конечно, концепция этих трех начал — даже когда их количество впоследствии увеличилось — была лишь слабой предшественницей концепции четырех элементов, особенно в их сочетании с оккультными тайнами. Так что Парацельс не только стал родоначальником современной науки химии, но и надолго сбил ее с истинного пути, и «падение» флогистона ничего не изменило в существующем положении вещей.

Вопросы секса

Незаконно соблазнять кормилицу наследника британского престола: вы можете загрязнить королевскую кровь своими плебейскими качествами, которые передадутся младенцу с молоком. В том же ключе аятолла Хомейни (ок. 1900–1989) предопределил: «Моча и экскременты коровы, овцы или верблюдицы, с которыми совершен акт содомии, становятся нечистыми, и даже молоко их непригодно к употреблению».