В океане энергии

Прелесть, а не картина! До того все хорошо, что даже в самых современных книгах мы нет-нет да и пытаемся объяснить электрическое сопротивление именно таким образом. Но вот ведь беда какая! Охладим этот самый проводник до температуры, близкой абсолютному нулю. Что произошло? Электроны остались, атомы остались и даже в еще большей степени находятся на своих местах, чем в случае нагретого проводника. Под действием электрического поля электроны могут двигаться — им до температуры никакого дела нет. Однако электрическое сопротивление, правда, не у всех проводников, но у многих, падает до нуля. Проводник превращается в сверхпроводник. Почему-то электроны перестают сталкиваться с атомами.

Скорость электрона, движущегося в проводнике, примерно 1 см/с. На пути в 1 см электрон встречает около 100 млн. атомов и не сталкивается ни с одним. Скажем, более того: на сегодня единственная возможность как-то объяснить многочисленные явления, связанные с поведением электронов в твердом теле, состоит в том, чтобы полностью отказаться от взаимодействия электронов с атомами. Холодный проводник или нагретый — электроны свободно проходят через всю чащу атомов или, точнее, атомных ядер, не взаимодействуя ни с одним из них. 0;»;.Цо з>лектрическое сопротивление все же есть? Да, есть.' И причина в том, что электроны взаимодействуют с особого рода частицами, называемыми фононами.

В кристаллическом твердом теле атомные ядра довольно прочно закреплены в определенных местах, называемых узлами кристаллической решетки. Они могут совершать лишь малые колебания относительно своих положений равновесия. Тем не менее они взаимодействуют друг с другом. Стоит одному ядру как-то изменить свое состояние, все остальные это сразу «чувствуют». Чувствуют потому, что ядра непрерывно обмениваются фононами. Чем выше температура, тем больше фононов, тем чаще взаимодействуют с фононами электроны, передавая им свою энергию. Но почему электроны сталкиваются с фононами (которых, может, на самом деле п не существует) и не взаимодействуют с ядрами? Опять-таки единственное разумное объяснение этого обстоятельства таково: не взаимодействуют потому, что электрон — это все что угодно, но не твердый шарик.

В начале нашего века ученые вынуждены были смириться с мыслью, что электроны, как и вес прочие элементарные частицы, имеют двойственную природу. Где-то они проявляют себя как твердые материальные частицы, а где-то как волновые процессы. Мы не станем сейчас обсуждать вопрос о том, насколько такое представление о двойствености элементарных частиц проясняет физическую картину. Вместо того чтобы говорить, что электрон когда-то обладает свойствами частицы, а когда-то свойствами волны, можно сказать просто и ясно: электрон обладает свойствами электрона, а дальше описать эти •свойства. Описать их на языке математики, как это повсеместно принято в современной науке, и не пытаться найти аналогию с предметами, знакомыми на основании свидетельств наших органов чувств, по той простой причине, что такой аналогии нет.