Τα τελευταία 50 χρόνια, όλοι οι κλάδοι της επιστήμης έχουν προχωρήσει γρήγορα. Αλλά αφού διαβάσει κανείς πολλά περιοδικά για τη φύση του μαγνητισμού και της βαρύτητας, μπορεί κανείς να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι ένα άτομο έχει ακόμη περισσότερες ερωτήσεις από πριν.
Φύση του μαγνητισμού και της βαρύτητας
Είναι προφανές και κατανοητό σε όλους ότι τα αντικείμενα που πετάγονται πέφτουν γρήγορα στο έδαφος. Τι είναι αυτό που τους ελκύει; Μπορούμε με ασφάλεια να υποθέσουμε ότι έλκονται από κάποιες άγνωστες δυνάμεις. Αυτές οι ίδιες δυνάμεις ονομάζονται φυσική βαρύτητα. Μετά από αυτό, όλοι όσοι ενδιαφέρονται έρχονται αντιμέτωποι με πολλές αντιπαραθέσεις, εικασίες, υποθέσεις και ερωτηματικά. Ποια είναι η φύση του μαγνητισμού; Τι είναι τα βαρυτικά κύματα; Ως αποτέλεσμα ποιας επιρροής σχηματίζονται; Ποια είναι η ουσία τους, καθώς και η συχνότητά τους; Πώς επηρεάζουν το περιβάλλον και τον κάθε άνθρωπο ξεχωριστά; Πόσο ορθολογικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτό το φαινόμενο προς όφελος του πολιτισμού;
Η έννοια του μαγνητισμού
Στις αρχές του δέκατου ένατου αιώνα, ο φυσικός Hans Christian Oersted ανακάλυψε το μαγνητικό πεδίο του ηλεκτρικού ρεύματος. Έδωσετη δυνατότητα να υποθέσουμε ότι η φύση του μαγνητισμού σχετίζεται στενά με το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται μέσα σε κάθε ένα από τα υπάρχοντα άτομα. Τίθεται το ερώτημα, ποια φαινόμενα μπορούν να εξηγήσουν τη φύση του επίγειου μαγνητισμού;
Μέχρι σήμερα, έχει διαπιστωθεί ότι τα μαγνητικά πεδία σε μαγνητισμένα αντικείμενα δημιουργούνται σε μεγαλύτερο βαθμό από ηλεκτρόνια που περιστρέφονται συνεχώς γύρω από τον άξονά τους και γύρω από τον πυρήνα ενός υπάρχοντος ατόμου.
Έχει από καιρό αποδειχθεί ότι η χαοτική κίνηση των ηλεκτρονίων είναι ένα πραγματικό ηλεκτρικό ρεύμα και η διέλευσή του προκαλεί την εμφάνιση ενός μαγνητικού πεδίου. Συνοψίζοντας αυτό το μέρος, μπορούμε με ασφάλεια να πούμε ότι τα ηλεκτρόνια, λόγω της χαοτικής τους κίνησης μέσα στα άτομα, δημιουργούν ενδοατομικά ρεύματα, τα οποία, με τη σειρά τους, συμβάλλουν στην εμφάνιση ενός μαγνητικού πεδίου.
Που οφείλεται όμως το γεγονός ότι σε διαφορετικά θέματα το μαγνητικό πεδίο έχει σημαντικές διαφορές στη δική του τιμή, καθώς και διαφορετικές δυνάμεις μαγνήτισης; Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι άξονες και οι τροχιές κίνησης των ανεξάρτητων ηλεκτρονίων στα άτομα μπορούν να βρίσκονται σε διάφορες θέσεις μεταξύ τους. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι τα μαγνητικά πεδία που παράγονται από τα κινούμενα ηλεκτρόνια βρίσκονται επίσης στις αντίστοιχες θέσεις.
Έτσι, πρέπει να σημειωθεί ότι το περιβάλλον από το οποίο προέρχεται το μαγνητικό πεδίο το επηρεάζει άμεσα, αυξάνοντας ή εξασθενώντας το ίδιο το πεδίο.
Τα υλικά, το μαγνητικό πεδίο των οποίων εξασθενεί το προκύπτον πεδίο, ονομάζονται διαμαγνητικά και τα υλικά, πολύ ασθενώς ενισχυτικάΤο μαγνητικό πεδίο ονομάζεται παραμαγνητικό.
Μαγνητικά χαρακτηριστικά των ουσιών
Πρέπει να σημειωθεί ότι η φύση του μαγνητισμού παράγεται όχι μόνο από ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά και από μόνιμους μαγνήτες.
Οι μόνιμοι μαγνήτες μπορούν να κατασκευαστούν από έναν μικρό αριθμό ουσιών στη Γη. Αξίζει όμως να σημειωθεί ότι όλα τα αντικείμενα που θα βρίσκονται εντός της ακτίνας του μαγνητικού πεδίου θα μαγνητιστούν και θα γίνουν άμεσες πηγές του μαγνητικού πεδίου. Αφού αναλύσουμε τα παραπάνω, αξίζει να προσθέσουμε ότι το διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής στην περίπτωση της παρουσίας μιας ουσίας διαφέρει από το διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής κενού.
Υπόθεση του Ampère για τη φύση του μαγνητισμού
Η σχέση αιτίου-αποτελέσματος, ως αποτέλεσμα της οποίας η σύνδεση μεταξύ της κατοχής σωμάτων από μαγνητικά χαρακτηριστικά, ανακαλύφθηκε από τον εξαιρετικό Γάλλο επιστήμονα Andre-Marie Ampère. Αλλά ποια είναι η υπόθεση του Ampère για τη φύση του μαγνητισμού;
Η ιστορία ξεκίνησε χάρη στην έντονη εντύπωση αυτού που είδε ο επιστήμονας. Ήταν μάρτυρας της έρευνας του Oersted Lmier, ο οποίος πρότεινε με τόλμη ότι η αιτία του μαγνητισμού της Γης είναι τα ρεύματα που περνούν τακτικά μέσα στην υδρόγειο. Η θεμελιώδης και πιο σημαντική συμβολή έγινε: τα μαγνητικά χαρακτηριστικά των σωμάτων θα μπορούσαν να εξηγηθούν από τη συνεχή κυκλοφορία των ρευμάτων σε αυτά. Αφού το Ampere διατύπωσε το ακόλουθο συμπέρασμα: τα μαγνητικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε από τα υπάρχοντα σώματα καθορίζονται από ένα κλειστό κύκλωμα ηλεκτρικών ρευμάτων που ρέουν μέσα τους. Η δήλωση του φυσικού ήταν μια τολμηρή και θαρραλέα πράξη, αφού διέγραψε όλα τα προηγούμεναανακαλύψεις, που εξηγούν τα μαγνητικά χαρακτηριστικά των σωμάτων.
Κίνηση ηλεκτρονίων και ηλεκτρικού ρεύματος
Η υπόθεση του Ampère δηλώνει ότι μέσα σε κάθε άτομο και μόριο υπάρχει ένα στοιχειώδες και κυκλοφορούν φορτίο ηλεκτρικού ρεύματος. Αξίζει να σημειωθεί ότι σήμερα γνωρίζουμε ήδη ότι τα ίδια ρεύματα σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της χαοτικής και συνεχούς κίνησης των ηλεκτρονίων στα άτομα. Εάν τα συμφωνημένα επίπεδα είναι τυχαία σχετικά μεταξύ τους λόγω της θερμικής κίνησης των μορίων, τότε οι διεργασίες τους αντισταθμίζονται αμοιβαία και δεν έχουν κανένα απολύτως μαγνητικό χαρακτηριστικό. Και σε ένα μαγνητισμένο αντικείμενο, τα απλούστερα ρεύματα στοχεύουν στο να διασφαλίσουν ότι οι ενέργειές τους είναι συντονισμένες.
Η υπόθεση του Ampère είναι σε θέση να εξηγήσει γιατί οι μαγνητικές βελόνες και τα πλαίσια με ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα μαγνητικό πεδίο συμπεριφέρονται πανομοιότυπα μεταξύ τους. Το βέλος, με τη σειρά του, θα πρέπει να θεωρηθεί ως ένα σύμπλεγμα μικρών κυκλωμάτων που μεταφέρουν ρεύμα που κατευθύνονται πανομοιότυπα.
Μια ειδική ομάδα παραμαγνητικών υλικών στα οποία το μαγνητικό πεδίο είναι πολύ ενισχυμένο ονομάζεται σιδηρομαγνητική. Αυτά τα υλικά περιλαμβάνουν σίδηρο, νικέλιο, κοβάλτιο και γαδολίνιο (και τα κράματά τους).
Αλλά πώς να εξηγήσετε τη φύση του μαγνητισμού των μόνιμων μαγνητών; Τα μαγνητικά πεδία σχηματίζονται από σιδηρομαγνήτες όχι μόνο ως αποτέλεσμα της κίνησης των ηλεκτρονίων, αλλά και ως αποτέλεσμα της δικής τους χαοτικής κίνησης.
Η γωνιακή ορμή (σωστή ροπή) έχει αποκτήσει το όνομα - σπιν. Τα ηλεκτρόνια καθ' όλη τη διάρκεια της ύπαρξής τους περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους και, έχοντας φορτίο, δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο μαζίμε το πεδίο που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της τροχιακής τους κίνησης γύρω από τους πυρήνες.
Θερμοκρασία Marie Curie
Η θερμοκρασία πάνω από την οποία μια σιδηρομαγνητική ουσία χάνει τη μαγνήτισή της έχει λάβει το συγκεκριμένο της όνομα - θερμοκρασία Κιουρί. Άλλωστε, ήταν ένας Γάλλος επιστήμονας με αυτό το όνομα που έκανε αυτή την ανακάλυψη. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι εάν ένα μαγνητισμένο αντικείμενο θερμανθεί σημαντικά, δεν θα μπορεί πλέον να προσελκύει αντικείμενα από σίδηρο.
Σιδηρομαγνήτες και οι χρήσεις τους
Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχουν τόσα πολλά σιδηρομαγνητικά σώματα στον κόσμο, τα μαγνητικά τους χαρακτηριστικά έχουν μεγάλη πρακτική χρήση και σημασία. Ο πυρήνας στο πηνίο, κατασκευασμένος από σίδηρο ή χάλυβα, ενισχύει το μαγνητικό πεδίο πολλές φορές, ενώ δεν υπερβαίνει την κατανάλωση ρεύματος στο πηνίο. Αυτό το φαινόμενο βοηθάει πολύ στην εξοικονόμηση ενέργειας. Οι πυρήνες είναι κατασκευασμένοι αποκλειστικά από σιδηρομαγνήτες και δεν έχει σημασία για ποιο σκοπό θα εξυπηρετήσει αυτό το εξάρτημα.
Μέθοδος μαγνητικής εγγραφής
Με τη βοήθεια σιδηρομαγνητών κατασκευάζονται μαγνητικές ταινίες πρώτης κατηγορίας και μικροσκοπικές μαγνητικές μεμβράνες. Οι μαγνητικές ταινίες χρησιμοποιούνται ευρέως στους τομείς της εγγραφής ήχου και βίντεο.
Η μαγνητική ταινία είναι μια πλαστική βάση, που αποτελείται από PVC ή άλλα εξαρτήματα. Από πάνω του εφαρμόζεται ένα στρώμα, το οποίο είναι ένα μαγνητικό βερνίκι, το οποίο αποτελείται από πολλά πολύ μικρά σωματίδια σιδήρου ή άλλου σιδηρομαγνήτη σε σχήμα βελόνας.
Η διαδικασία εγγραφής πραγματοποιείται σε κασέτα χάρη στοηλεκτρομαγνήτες, το μαγνητικό πεδίο των οποίων υπόκειται σε αλλαγές στο χρόνο λόγω ηχητικών δονήσεων. Ως αποτέλεσμα της κίνησης της ταινίας κοντά στη μαγνητική κεφαλή, κάθε τμήμα της μεμβράνης υποβάλλεται σε μαγνήτιση.
Η φύση της βαρύτητας και οι έννοιές της
Αξίζει να σημειωθεί καταρχάς ότι η βαρύτητα και οι δυνάμεις της εμπεριέχονται στον νόμο της παγκόσμιας έλξης, ο οποίος δηλώνει ότι: δύο υλικά σημεία έλκονται μεταξύ τους με δύναμη ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη στο τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους.
Η σύγχρονη επιστήμη έχει αρχίσει να εξετάζει την έννοια της βαρυτικής δύναμης λίγο διαφορετικά και την εξηγεί ως τη δράση του βαρυτικού πεδίου της ίδιας της Γης, η προέλευση του οποίου, δυστυχώς, δεν έχει ακόμη εξακριβωθεί.
Συνοψίζοντας όλα τα παραπάνω, θα ήθελα να σημειώσω ότι τα πάντα στον κόσμο μας είναι στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους και δεν υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ της βαρύτητας και του μαγνητισμού. Εξάλλου, η βαρύτητα έχει τον ίδιο μαγνητισμό, απλά όχι σε μεγάλο βαθμό. Στη Γη, είναι αδύνατο να αποσπαστεί ένα αντικείμενο από τη φύση - ο μαγνητισμός και η βαρύτητα παραβιάζονται, κάτι που στο μέλλον μπορεί να περιπλέξει σημαντικά τη ζωή του πολιτισμού. Πρέπει κανείς να καρπωθεί τους καρπούς των επιστημονικών ανακαλύψεων μεγάλων επιστημόνων και να αγωνίζεται για νέα επιτεύγματα, αλλά πρέπει να χρησιμοποιεί όλα τα δεδομένα με ορθολογικό τρόπο, χωρίς να βλάπτει τη φύση και την ανθρωπότητα.
