Знаете ли вы, что такое время? А как придумали теорию струн? Какой химический элемент – самый большой в мире? А вот Дмитрий Побединский, физик, популярный видеоблогер и постоянный автор «Чердака», знает – и может рассказать!

Существуют ли параллельные вселенные?

Можно ли создать настоящий световой меч?

Что почувствует искусственный интеллект при первом поцелуе?

Как устроена черная дыра?

На эти и другие вопросы, которые любого из нас способны поставить в тупик, отвечает Дмитрий – легко и доступно для каждого из нас.

«Чердак: наука, технологии, будущее» – научно-образовательный проект крупнейшего российского информационного агентства ТАСС. Для 100 000 своих читателей команда «Чердака» каждый день пишет о науке – российской и не только, – а также рассказывает об интересных научно-популярных лекциях, выставках, книгах и кино, показывает опыты и отвечает на научные (и не очень) вопросы об окружающей действительности.

В формате pdf A4 сохранен издательский дизайн.

Книга:

Разделы на этой странице:

3.2. Что будет, если электричество исчезнет?

Согласитесь, самое нужное в нашей жизни работает на электричестве: холодильник, плазма, приставки, кулер в офисе, электроблинницы, в конце концов… Серьезно, без электричества мы бы умерли! Ведь по нашим нервным клеткам протекают электрические импульсы. Сердце бьется благодаря им. Так что, если электричества не будет, наша жизнь станет просто невозможна.

Но все же давайте представим, что будет происходить во вселенной, если электричество вдруг исчезнет.

Тут нужно уточнить. Большинство наших приборов – ноутбук, чайник, блинница – работают на электрическом токе. Это направленное движение электрических зарядов. Но они также могут быть и неподвижны. Тогда мы имеем дело со статическим электричеством. Давайте представим, что исчезнет не ток, а именно электрические заряды.

Тогда, конечно же, все электроприборы перестанут работать. Перестанут идти грозы, прекратится фотосинтез, да более того, остановится любая жизнь! Ведь многие процессы в клетках регулируются электричеством: синтез АТФ, проницаемость мембран, движение органелл. А в многоклеточных организмах вся нервная система устроена на электрических импульсах. Без этого мы не будем такими нервными, однако в живых мы тоже не останемся.

Но если углубиться в вопрос, все еще интереснее. Дело в том, что магнитное поле тоже возникает благодаря электрическим зарядам! Точнее, благодаря их движению. Вокруг проводов с током всегда есть магнитное поле, так устроены электромагниты. Да даже в обычном магните поле создается электричеством, ведь электроны в атомах движутся, и вокруг них возникают маленькие магнитные поля, которые складываются в большое магнитное поле. Можно даже говорить о едином электромагнитном поле, а электричество и магнетизм – это разные его проявления.

Вы только представьте, как только исчезнет электричество, все магнитики с холодильников отвалятся. Замочки на сумочках станут бесполезны. Да и вообще исчезнет магнитное поле Земли. Из-за этого часть атмосферы снесет солнечным ветром, усилится доза радиации от солнца, получаемая людьми, перелетные птицы будут сбиваться с пути. В целом произойдет много мелких, но не самых приятных изменений.

Но это еще не самое страшное. При исчезновении электрических зарядов мы все просто распадемся на атомы! Действительно, любое химическое соединение основывается на том, что «+» одних атомов притягиваются к «–» других атомов, и наоборот. Именно благодаря этим силам образуется кристаллическая решетка и твердые тела сохраняют свою форму. Если эти силы исчезнут, то молекулы распадутся и все мы моментально превратимся в пыль!

К тому же сами атомы тоже распадутся, ведь исчезнет притяжение между отрицательными электронами и положительным ядром. Это будет настоящий апокалипсис!

Но и это еще далеко не все! На все тела во вселенной всегда действует гравитация. Отдельные составляющие притягиваются друг к другу, поэтому гравитация старается сжать тела. Этому обычно противостоит отталкивание электронов в атомах, так как они имеют одинаковый заряд. Но если эта сдерживающая сила исчезнет, гравитация может сжать любое тело до неимоверно микроскопических размеров. В результате мы получим настолько плотную материю, что одна чайная ложка ее будет весить как 25000 останкинских телебашен.

Такая материя называется нейтронной.

Дальнейшему сжатию препятствует отталкивание нейтронов атомов, но это силы уже другой природы, не электрической. Астрономы обнаружили в далеком космосе много объектов из такой материи и назвали их нейтронными звездами. Так что если исчезнет электричество, то мы все станем маленькими звездочками… в каком-то смысле.

Но все-таки увидеть красоту всей этой катастрофы мы не сможем. И не только потому, что все наши атомы развалятся. Дело в том, что все фотоны, частицы света, исчезнут!

Согласно современным представлениям, поля, электромагнитные и прочие, представляют собой концентрации виртуальных частиц. Электроны, протоны, нейтроны перекидываются виртуальными частицами и таким образом отталкиваются или притягиваются. И каждому виду поля соответствуют свои виртуальные частицы. У электромагнитного поля это фотоны, частицы света. То есть раз электромагнитное поле исчезнет, то исчезнут и фотоны, исчезнет свет. Только представьте себе это: тьма поглотит всю вселенную от края до края…

К счастью, электромагнитные взаимодействия вряд ли исчезнут. Экспериментально еще не удалось доказать, что они могут куда-то деться.

Но стоит отметить, что существует материя, которая не восприимчива к электромагнетизму. Фотоны спокойно проходят сквозь нее, она для них абсолютно прозрачна. Поэтому ее называют темной материей. Вполне может быть, что мы полностью окружены темной материей. Но ее частицы не отталкиваются и не притягиваются к нашим атомам, поэтому пролетают сквозь нас абсолютно незаметно. Ведь причина, по которой один человек не может пройти сквозь другого, – это электрическое отталкивание электронных оболочек. Более того, благодаря электричеству ни один человек не может прикоснуться к другому: поднесите ладонь к другому человеку – ваши электроны будут отталкиваться от его электронов. А вот если бы мы состояли из темной материи, электричество для нас не играло бы никакой роли. И если бы оно исчезло, мы бы взяли попкорн и с удовольствием наблюдали за этим зрелищем.

Премия Просветитель

Zimin Foundation

Только физика, только хардкор!

Перед вами - фрагмент очередной книги из премии научно-популярной литературы «Просветитель» 2017 года. Это «Только физика, только хардкор!» Дмитрия Побединского, выпущенная издательством АСТ в 2016 году. Мы выбрали вторую главу из третьего раздела, который называется «Тайны электричества». Из нее вы узнаете, что произойдет, если электричество исчезнет... нет, не из розеток, а вообще из нашей жизни.

Что будет, если электричество исчезнет?

Согласитесь, самое нужное в нашей жизни работает на электричестве: холодильник, плазма, приставки, кулер в офисе, электроблинницы, в конце концов... Серьезно, без электричества мы бы умерли! Ведь по нашим нервным клеткам протекают электрические импульсы. Сердце бьется благодаря им. Так что, если электричества не будет, наша жизнь станет просто невозможна.

Но все же давайте представим, что будет происходить во вселенной, если электричество вдруг исчезнет.

Тут нужно уточнить. Большинство наших приборов - ноутбук, чайник, блинница - работают на электрическом токе. Это направленное движение электрических зарядов. Но они также могут быть и неподвижны. Тогда мы имеем дело со статическим электричеством. Давайте представим, что исчезнет не ток, а именно электрические заряды.

Тогда, конечно же, все электроприборы перестанут работать. Перестанут идти грозы, прекратится фотосинтез, да более того, остановится любая жизнь! Ведь многие процессы в клетках регулируются электричеством: синтез АТФ, проницаемость мембран, движение органелл. А в многоклеточных организмах вся нервная система устроена на электрических импульсах. Без этого мы не будем такими нервными, однако в живых мы тоже не останемся.

Магнитное поле

Но если углубиться в вопрос, все еще интереснее. Дело в том, что магнитное поле тоже возникает благодаря электрическим зарядам! Точнее, благодаря их движению. Вокруг проводов с током всегда есть магнитное поле, так устроены электромагниты. Да даже в обычном магните поле создается электричеством, ведь электроны в атомах движутся, и вокруг них возникают маленькие магнитные поля, которые складываются в большое магнитное поле. Можно даже говорить о едином электромагнитном поле, а электричество и магнетизм - это разные его проявления.

Вы только представьте, как только исчезнет электричество, все магнитики с холодильников отвалятся. Замочки на сумочках станут бесполезны. Да и вообще исчезнет магнитное поле Земли. Из-за этого часть атмосферы снесет солнечным ветром, усилится доза радиации от солнца, получаемая людьми, перелетные птицы будут сбиваться с пути. В целом произойдет много мелких, но не самых приятных изменений.

Атомы

Но это еще не самое страшное. При исчезновении электрических зарядов мы все просто распадемся на атомы! Действительно, любое химическое соединение основывается на том, что «+» одних атомов притягиваются к «-» других атомов, и наоборот. Именно благодаря этим силам образуется кристаллическая решетка и твердые тела сохраняют свою форму. Если эти силы исчезнут, то молекулы распадутся и все мы моментально превратимся в пыль!

К тому же сами атомы тоже распадутся, ведь исчезнет притяжение между отрицательными электронами и положительным ядром. Это будет настоящий апокалипсис!

Нейтронная материя

Но и это еще далеко не все! На все тела во вселенной всегда действует гравитация. Отдельные составляющие притягиваются друг к другу, поэтому гравитация старается сжать тела. Этому обычно противостоит отталкивание электронов в атомах, так как они имеют одинаковый заряд. Но если эта сдерживающая сила исчезнет, гравитация может сжать любое тело до неимоверно микроскопических размеров. В результате мы получим настолько плотную материю, что одна чайная ложка ее будет весить как 25000 останкинских телебашен.

Такая материя называется нейтронной. Дальнейшему сжатию препятствует отталкивание нейтронов атомов, но это силы уже другой природы, не электрической. Астрономы обнаружили в далеком космосе много объектов из такой материи и назвали их нейтронными звездами. Так что если исчезнет электричество, то мы все станем маленькими звездочками... в каком-то смысле.

Фотоны

Но все-таки увидеть красоту всей этой катастрофы мы не сможем. И не только потому, что все наши атомы
развалятся. Дело в том, что все фотоны, частицы света, исчезнут!

Согласно современным представлениям, поля, электромагнитные и прочие, представляют собой концентрации виртуальных частиц. Электроны, протоны, нейтроны перекидываются виртуальными частицами и таким образом отталкиваются или притягиваются. И каждому виду поля соответствуют свои виртуальные частицы. У электромагнитного поля это фотоны, частицы света. То есть раз электромагнитное поле исчезнет, то исчезнут и фотоны, исчезнет свет. Только представьте себе это: тьма поглотит всю вселенную от края до края...

Темная материя

К счастью, электромагнитные взаимодействия вряд ли исчезнут. Экспериментально еще не удалось доказать, что они могут куда-то деться.

Но стоит отметить, что существует материя, которая не восприимчива к электромагнетизму. Фотоны спокойно проходят сквозь нее, она для них абсолютно прозрачна. Поэтому ее называют темной материей. Вполне может быть, что мы полностью окружены темной материей. Но ее частицы не отталкиваются и не притягиваются к нашим атомам, поэтому пролетают сквозь нас абсолютно незаметно. Ведь причина, по которой один человек не может пройти сквозь другого, - это электрическое отталкивание электронных оболочек. Более того, благодаря электричеству ни один человек не может прикоснуться к другому: поднесите ладонь к другому человеку - ваши электроны будут отталкиваться от его электронов. А вот если бы мы состояли из темной материи, электричество для нас не играло бы никакой роли. И если бы оно исчезло, мы бы взяли попкорн и с удовольствием наблюдали за этим зрелищем.

Подробнее см.:

Побединский, Дмитрий. Только физика, только хардкор! - М.: Издательство АСТ, 2016. - 320 с.

Пожалуй, все сталкивались с такой ситуацией, когда в частном доме или квартире пропадало электричество. В силу того, что многие из нас не разбираются в электрике и даже боятся «контактировать» с ней, в некоторых ситуациях можно восстановить электроснабжение собственноручно.

Итак, что необходимо сделать, если внезапно исчез «свет». Первым делом, найдите свой прибор учета и посмотрите, измеряет ли он показания. Электросчетчик находится в работе, если на циферблате периодически моргает красный светодиод и на жидкокристаллическом дисплее или циферблате отображаются израсходованные вами киловатт-часы. В случае, когда счетчик работает причину отсутствия электричества нужно искать в доме. Если же прибор учета не работает, значит проблема может быть в вводном кабеле. Для начала поинтересуйтесь о наличии «света» у соседей на лестничной площадке или по улице. Услышав положительный ответ либо без него, обратитесь к диспетчеру электроснабжающей компании, так как все аварийные, оперативные отключения и переключения, а также потребительские заявки проходят через него. Тогда по вашему обращению приедет оперативно-ремонтная бригада и проверит наличие напряжения на вводе в ваш дом, поскольку линии электропередач находятся в их обслуживании. Кроме того, можно самому проверить наличие напряжения на вводе в дом, выполненным неизолированным алюминиевым проводом, с помощью мультиметра в режиме вольтметра или указателем напряжения (индикатор-отвертка). Если ввод однофазный, то прибор должен показать 200-230 В, а лампочка на индикаторе загорится при касании фазного провода; если же ввод трехфазный, то линейное напряжение должно быть в пределах 370-390 В, а лампочка индикатора будет загораться при прикосновении к трем из четырех проводов. В тех случаях, когда вводной кабель выполнен изолированным, без разрыва и подключен к опломбированным электросчетчику или автоматическому выключателю, помощи стоит ждать только от обслуживающего персонала электроснабжающей организации.

Что касается квартир, то питание в них однофазное и прибор учета располагается в распредщите на лестничном марше, в котором электроэнергия распределяется по квартирам этажа. Найдите свой электросчетчик и визуально определите, находится ли он в работе, а также подходящие и отходящие от него провода, по которым узнаете подключенные к ним автоматические выключатели. Проверьте наличие напряжения на клеммах вводного и отходящего автоматов, пользуясь опять же индикатором или мультиметром. Вместо мультиметра можно воспользоваться контрольной лампой. При подключении лампы к фазе и нулю, она должна загореться.

В современных многоквартирных домах аппараты защиты после электросчетчика установлены отдельно в каждой квартире в распределительном щите на входе.

Итак, убедившись, что ваш счетчик работает, а электричества как не было, так и нет, переходим к следующим действиям. Ищем автоматические выключатели или «пробки» , установленные после электросчетчика, и смотрим на их включенное или отключенное состояние. Если выключатель отключен, что можно проверить индикатором (верхний зажим — лампа индикатора горит, нижняя клемма — лампа индикатора не загорается), то на участке электропроводки, который он защищал был режим токовой перегрузки или короткого замыкания. Необходимо выдернуть из розеток все потребители, удлинители, проверить состояние ламп в люстрах и прочих светильниках, так как перегорание ламп может послужить срабатыванию аппаратов защиты. После чего снова включаем автомат. Если автомат не сработал при включении всех осветительных приборов, значит причина в одном из электроприборов, каждый из которых нужно включать до срабатывания защиты.

Также причиной срабатывания защиты может послужить подключения к сети нагрузки, превышающий номинальный ток автомата. Не раз сталкивался с проблемой спекания проводов (короткое замыкание) в длинных смотанных удлинителях с проводами малого поперечного сечения при подключении к ним мощного потребителя. Если автоматический выключатель срабатывает сразу после включения, то либо у него внутренняя поломка, либо где-то в электропроводке «коротыш», для выявления которого придется вскрывать разветвительные коробки и прозванивать провода. В данной ситуации без помощи опытного электрика не обойтись. При срабатывании узо(устройство защитного отключения) нужно найти участок в внутренних электрических сетях, где присутствует замыкание или утечка тока одной из фаз провода на корпус электроприбора, заземляющий электрод розетки или на «нуль».