Forward dans le passe

Готовьтесь получить знания по физике, а если быть точнее, по оптике. - Аки-сан, - внезапно обратился к девушке Риккардо. – Что случилось, - Э? – не поняла она. Рик фыркнул. - Вы слишком задумчиво выглядите, - пояснил он свои слова. Аловласка вздохнула. - Я вспомнила, что завтра контрольная по физике, а я не готова… - сказала она, прикусив губу. Получать двойку она явно не хотела, но, чует ее сердце, придется. - По какой теме? – спросил Юсей, наклонив голову. - Оптика… - Рик… - заканючили дети, дергая его за руки. Красноволосый закатил глаза. - Ну что? – вздохнув, спросил он у них. - У нас тоже скоро эта тема… Помоги, а? – попросила Рейко, смотря на него невинными глазами. - Ладно… Юсей, ты не против импровизированной лекции? Брюнет улыбнулся. - Да нет. Но ты, вроде, другим хотел заняться? – насмешливо смотря на Риккардо, произнес Юсей. - А я могу одновременно и тебе помогать и им объяснять, - хвастливо сказал Рик, а потом чуть наклонил голову, знакомым членам 5 D’s движением, но они никак не могли вспомнить откуда. Подзатыльник, что хотела дать ему Рейко, пал в пустоту. - Не хвастайся перед… - опомнившись, Рейко захлопнула рот, прежде, чем последнее слово успело сорваться с ее языка. Но 5 D’s заметило эту оплошность. - Тогда пошли, посмотрим, - произнес Юсей, кивая во внутрь гаража. Когда компания подростков расселась за столом, достав тетради и листы бумаги с ручками, а Риккардо вместе с Юсеем уселся за компьютерами, начался «урок». - Итак, - Рик собрался с мыслями. - Оптика от др.-греч. ὀπτική появление или взгляд — раздел физики, рассматривающий явления, связанные с распространением электромагнитных волн преимущественно видимого и близких к нему диапазонов. Если проще, - хмыкнул он, смотря на осоловелые мордашки друзей и будущей матери, которые пытались понять, что он только что сказал, - оптика – это раздел физики, где изучают природу света и световые явления. - Так действительно проще, - буркнул Митсуки, торопливо записывая определение. – Рик, я прошу, объясняй попроще, а то опять придется со словарем сидеть… - Ладно-ладно! – рассмеялся Рик. – Продолжим… Оптика разделяется на три раздела: геометрическая оптика, волновая оптика и корпускулярная оптика. Разберем сначала геометрическую оптику, - Рик остановился, давая возможность ребятам записать его слова. Пока они писали, он подошел к столу и нарисовал несколько рисунков. - Рик, как правильно пишется кор… - Намида запнулась на незнакомом слове. - Кор-пус-ку-ляр-ная, - по слогам повторил Рик. - Спасибо, - поблагодарила она его. - Геометрическая оптика, - начал объяснять Рик, отойдя к Юсею, который сидел рядом со своим D’Wheel-ом и слушал импровизированную лекцию. Подойдя к нему, он сел рядом и наклонился над компьютером и, не отрываясь от монитора, он продолжил объяснять, - это раздел оптики, в котором изучается свет на основе представления о световом луче. При этом не изучается внутренняя структура луча… - По медленнее! – возмущенно сказал Каэде, не успевая записывать. - Жду, - отозвался Рик, что-то набирая на клавиатуре. - Продолжай, - сказала Рейко, глядя на Рика, который помогал Юсею. - В основе геометрической оптики лежит несколько простых законов, - медленно произнес Рик, что бы остальные успевали записывать за ним. – Первый закон – закон прямолинейного распространения света. Он звучит так: в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. Доказательством этого закона является образование тени и полутени, - Рик поднял голову от монитора и посмотрел на детей, - Посмотрите на рисунок один и два. Если взять небольшой предмет и поставить его на пути луча света, испускаемого источником света такого же размера, что и сам предмет, то у нас образуется тень и полутень. Тень будет прямо за предметом, а полутень по краям. Теперь второй рисунок, если источник света по сравнению с предметом меньше размером, то у нас образуется только тень. Дети и Акиза быстро срисовали рисунки и уставились на Рика в ожидании продолжения лекции. Он же хмыкнув, указал на что-то на экране компьютера и продолжил объяснять. - Далее следуют законы отражения и преломления света. Их можно вывести из одного общего принципа, описывающего поведение волн. Этот принцип впервые был выдвинут современником Ньютона Христианом Гюйгенсом… - Подожди… - простонала Намида. - Дописывайте, а я пока расскажу про этого Гюйгенса, - усмехнулся Рик, отхлебнув воды из стакана. - Христиан Гюйгенс родился в Гааге 14 апреля 1629 г. в семье Константина Гюйгенса и Сусанны ван Барле, дочери амстердамского купца.       Когда Христиану было 8 лет, мать умерла. После ее смерти хозяйством семьи, насчитывавшей пять детей, занялась родственница. Старшим сыном в семье был Константин младший, затем следовали Христиан, Людвиг, Сусанна и Филипс.       В 1645 г. шестнадцатилетний Христиан и его брат Константин, который был старше на один год, поступили на юридический факультет Лейденского университета, готовясь к дипломатической карьере. Однако Христиан занимался главным образом математикой. Его учителем был известный в то время математик Франц ван Схоутен, приверженец Декарта.       В 1647 г. Христиан перешел из Лейденского университета в только что открывшийся Оранский колледж в Бреде. Предполагалось, что Гюйгенс продолжит в Бреде свое юридическое образование, на сей раз со своим младшим братом Людвигом. Но, как и в Лейдене, Гюйгенс занимался главным образом математикой. Ни он, ни его брат не закончили обучения. В 1650 г. из-за дуэли между Людвигом и одним из студентов отец приказал им возвратиться домой. Христиан не сдал академического экзамена ни в Лейдене, ни в Бреде.       Первый труд Гюйгенса вышел в свет в 1651 г. под заглавием "Теоремы о квадратуре гиперболы, эллипса и круга". Три года спустя был опубликован его труд "Открытие о величине круга". Эта работа окончательно утвердила его репутацию математика.       В пятидесятых годах 17 в. продолжал возрастать интерес Гюйгенса к проблемам физики. Он углубился в законы поведения сталкивающихся тел и сумел получить ряд важных результатов. Хотя он изложил эти результаты в рукописи 1655 г., а некоторые из них огласил - например на заседании Лондонского Королевского общества,- они были полностью опубликованы лишь после его смерти. Рукопись была опубликована в посмертных сочинениях под заголовком "О движении тел под действием удара".       Во времена Гюйгенса знания о явлении столкновений были скудными и неясными. В 1647 г. Декарт разработал 7 правил для столкновения между двумя полностью упругими телами, но по поводу этих правил можно было сделать много замечаний. Во-первых, мыслимы были случаи, в которых эти правила были неприменимы. Кроме того, некоторые из них явно противоречили опыту. Фактически только одно было правильным, как позднее доказал Гюйгенс, а именно правило для случая, когда две частицы одинаковой массы приближаются друг к другу с одинаковой скоростью вдоль прямой траектории и затем сталкиваются друг с другом точно по центру то есть - центральное столкновение.       Гюйгенс интересовался также оптикой. Он стремился к практической цели: к усовершенствованию существовавших телескопов и не ограничивался теоретическими исследованиями. Когда оказалось, что он не мог приобрести линзы хорошего качества, он стал сам шлифовать линзы. В этом ему помогал его брат Константин. Братья стали отличными шлифовщиками, и их линзы достигли невиданного в то время качества. Другим усовершенствованием был спроектированный Христианом окуляр, состоящий из двух линз или по-другому окуляр Гюйгенса.       Используя сконструированный им самим телескоп, Гюйгенс обнаружил в 1655 г. спутник Сатурна, который позднее был назван Титаном. Некоторое время спустя подтвердилась его гипотеза, что загадочные "придатки" Сатурна являются кольцом. Гюйгенс написал о спутнике Сатурна английскому ученому А. Уоллесу, а о кольце Сатурна сообщил с своих работах "Новые наблюдения спутника Сатурна" опубликована в1656 и "Система Сатурна" в - 1659.       После того, как Гюйгенс побывал в Париже в 1655 году, он заинтересовался исчислением вероятностей. Его исследования в этой области привели к созданию трактата о расчетах при азартных играх, который был издан в 1657 г. на латинском языке, а позднее, в 1660 г., на голландском. Этот труд содержал в себе основы современной теории вероятностей.       Также в Париже он написал две важных книги: "Маятниковые часы" в - 1673 и "Трактат о свете", который был опубликован лишь в 1690 г.       "Маятниковые часы" считаются главным произведением Гюйгенса и содержат результаты его исследований, относящихся к этому вопросу. Некоторые разделы имеют технический, другие - чисто математический характер. В "Трактате о свете" излагается совершенно новая теория света; она с успехом используется для разъяснения одного уже в то время известного загадочного явления: двойного преломления света в исландском шпате, проще говоря - расщепление луча света, падающего на кристалл исландского шпата, на два. Гюйгенс сумел объяснить это явление. Менее поразительные свойства света, такие как отражение и обычное преломление, также нашли простое объяснение в его теории.       Теорию света Гюйгенса часто называют теорией волн, но вернее называть ее теорией толчка. Гюйгенс использовал этот механизм для объяснения распространения света. Он предположил существование всюду промежуточной материи, "эфира", который в его представлении состоял из очень плотно упакованных очень мелких твердых частиц. По мнению Гюйгенса, свет был ни чем иным, как регулярно следующими друг за другом толчками, распространяющимися вышеописанным способом от помещенного в какое-то место источника света. Исходя из того, что каждая частица эфира действует как передаточный центр, он смог доказать, что толчки распространяются в пространстве сферообразно.       При создании теории света Гюйгенс исходил из новых тогда опытных данных, что скорость распространения света имеет конечную величину. Долгое время думали, что свет - мгновенное явление в том смысле, что он распространяется с бесконечной скоростью, однако в 1676 г. датский астроном О. Рёмер на основании своих наблюдений над спутниками Юпитера пришел к заключению, что скорость света конечна. Гюйгенс был убежден в правильности этого вывода. На основании наблюдений Ремера он оценил, что скорость света немного больше 200 000 км/с (действительная скорость равна почти 300 000 км/с).       Между теорией толчка Гюйгенса и теорией волн, собственно говоря, мало разницы. Если импульсы излучаются источником света через регулярные интервалы, образуется настоящее волнообразное движение или колебания, причем направление колебаний совпадает с направлением распространения по другому - продольные колебания.       В теории волн свет распространяется, заполняя сферическое пространство. Сферические границы называются в настоящее время "фронтами" волн. Принцип, согласно которому любая частица эфира действует как передаточный центр, в этой теории обычно выражается утверждением, что любая точка фронта волн сама является источником новых вторичных фронтов. Этот принцип, который применим ко всем волновым явлениям в материальных средах, известен как принцип Гюйгенса.       Часть лета 1689 г. он провел в Англии, где у него состоялось несколько встреч с человеком, который постепенно его опережал: Исааком Ньютоном. Мнения Гюйгенса и Ньютона по некоторым вопросам фундаментально расходились.       Например, В основном труде Ньютона "Математические начала натуральной философии" понятие "сила" играет совсем другую роль, чем в механике Гюйгенса. Для Ньютона достаточно знать, как сила действует, и он не спрашивает о ее причине. Сила - основное понятие. Эта исходная точка полностью противоречила механистической философии Гюйгенса, который требовал, чтобы для каждой силы была найдена причина в виде прямого контакта между материальными телами.       Понятие "действие на расстоянии" также было неприемлемо для Гюйгенса. Это понятие играет у Ньютона роль в связи с силой тяготения и означает, что сила не распространяется в среде, а действует мгновенно на расстоянии. Теория силы тяготения, принадлежавшая Гюйгенсу, была чисто механической по своему характеру. В своем труде "О причине тяготения", который был опубликована 1690 г. в одном томе с "Трактатом о свете", он исходил из существования "тонкой материи", состоящей из очень мелких частиц (еще мельче, чем частицы эфира), которые циркулируют вокруг Земли во всех направлениях с очень большой скоростью. Согласно мнению Гюйгенса, сила тяготения возникает из-за того, что при столкновении с частицами материальные тела получают импульс, направленный в сторону Земли. В этой теории, которая являлась развитием идеи Декарта, невозможно было найти удовлетворительного объяснения для некоторых важных фактов, например для того факта, что ускорение силы тяжести одинаково для всех тел. Поэтому неудивительно, что теория Ньютона - гораздо менее искусственная и вполне удовлетворительная также в экспериментальном отношении - быстро нашла всеобщее признание.       Второе различие было в отношении света. Ньютон считал, что свет состоит из потока частиц. Теория света Гюйгенса была вскоре отвергнута в пользу теории Ньютона. Но в XIX веке на основании экспериментов ученые пришли к заключению, что теория Ньютона была неправильной, и ее следует заменить теорией волн. В настоящее время свету приписывают как свойства частиц, так и свойства волн. В-третьих, относительность движения. Мы видели, что Гюйгенс сформулировал принцип относительности для равномерных прямолинейных движений и применил его к явлениям столкновения. Но он пошел еще дальше. Он считал, что все движения, также и вращательные, имеют относительный характер и абсолютного движения не существует. Это противоречило мнению Ньютона, который уверял, что вращения абсолютны, и в доказательство этого указывал на то, что при вращательных движениях всегда действуют центробежные силы.       В последние годы своей жизни Гюйгенс изложил свои предположения о существовании жизни на других планетах в книге, изданной после его смерти в 1698 г. под заглавием "Космотеорос". В ней он считает невероятным, чтобы Земля была единственной планетой, на которой существовали бы живые существа, и приходит к выводу, что формы жизни на других планетах не должны сильно отличаться от форм жизни на Земле.       Весной 1695 г. Гюйгенс заболел. Он скончался 8 июля 1695 г., вероятно, в своей квартире на Ноордэйнде в Гааге. 17 июля Христиан Гюйгенс был похоронен в семейном склепе в церкви Святого Якова в Гааге, - Рик закончил рассказывать и оглядел присутствующих. Видя их ошеломленные лица, он не сдержался и расхохотался. - Видели бы свои лица, - всхлипнул он, вытирая выступившие слезы. - Рик, как ты это запомнил? – в шоке спросил Джек, наконец справившись с эмоциями. - У меня память хорошая… А теперь, - он перевел лукавый взгляд на друзей, - посмотрим, кто меня слушал, а кто пропустил все мимо ушей, - после этой фразы Рейко, Митсуки, Каэде и Намида напряглись. Они-то знали, что после этой фразы следует. - Какой принцип, описывающий поведение волн выдвинул Гюйгенс? – невинным тоном спросил Рик. Вышеперечисленные нахмурились, пытаясь вспомнить. - Ты не говорил… - посмотрела на него Рейко. - Да ты что?! – всплеснул руками Рик, - и как я мог это забыть? - Что-то на счет того, что точка является источником волн… - неуверенно произнесла Аки, смотря на Рика. - Почти верно. Записывайте, если запомнить не можете: каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн. Из теории Гюйгенса вытекает закон отражения света: луч падающий, луч отраженные и нормаль к отражающей поверхности в точке падения лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу отражения… - Риииик… - простонал Каэде, роняя голову на стол, и для убедительности несколько раз постучал головой о поверхность стола. – А попроще? Тяжело вздохнув, Рик сказал «попроще»: - Законы отражения света описывают взаимное расположение падающего луча, отраженного луча и перпендикуляра, опущенного к плоскости в точке падения, - Рик посмотрел на друзей, которые спешили записывать за ним, справедливо полагая, что повторять все это еще и дома, он не будет. - Для отраженного света, справедливы следующие утверждения: первое – луч падающий, отраженный и перпендикуляр из точки падения лежат в одной плоскости и второе – угол падения α и угол отражения β – равны. Если непонятно, посмотрите на рисунок три, - дети притянули к себе третий рисунок и споро его перерисовали. - Законы отражения справедливы и при обратном направлении хода световых лучей. Луч, распространяющийся по пути отраженного, отражается по пути падающего луча. Это означает обратимость хода световых лучей, - Рик остановился и глотнул воды, такие длительные лекции были не редки, но голос у него быстро садился. Вздохнув, он продолжил: - Существует два вида отражения лучей: зеркальное и диффузное. Первое возможно, если отражающая поверхность абсолютно ровная, например зеркало. Лучи, входящие в световой пучок отражаются оставаясь параллельными. А при попадании световых лучей на неровную, шероховатую отражающую поверхность (размеры неровностей превышают длину световой волны) наблюдается диффузное отражение. В этом случае отраженные лучи направлены хаотично относительно друг друга. Именно благодаря явлению диффузного или рассеянного отражения мы можем различать предмеры, которые сами не способны испускать свет. Это изображено на рисунках 4, 5. Пока дети рассматривали и перерисовывали изображения, Рик решил кое-что уточнить у Аки. - Аки, что именно вы прошли по оптике? Просто там еще много чего… - Сказали изучить только геометрическую оптику, - ответила Аки, поднимая на него взгляд от тетради. - Уфф… - выдохнул Рик облегченно. – Значит, еще один закон и все…. вы закончили? – спросил он у друзей. - Да,- ответила за всех Намида. - Тогда продолжаем… - Рик на мгновение задумался. – Закон преломления света. Преломление света — явление, при котором луч света, переходя из одной среды в другую, изменяет направление на границе этих сред. Преломление света происходит по следующему закону: Падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред где α — угол падения, β — угол преломления, n — постоянная величина, не зависящая от угла падения. При изменении угла падения изменяется и угол преломления. Чем больше угол падения, тем больше угол преломления. Если свет идет из среды оптически менее плотной в более плотную среду, то угол преломления всегда меньше угла падения: β < α. Луч света, направленный перпендикулярно к границе раздела двух сред, проходит из одной среды в другую без преломления. Это всееее… - тяжело выдохнул Рик, последние фразы он просто отбарабанил. В ответ раздались хлопки. - Молодец, Рик, - произнес Юсей, - не знаю, смог бы я так же рассказать… - Благодарю за похвалу. Мне есть на кого ровняться… - хмыкнул Рик, покосившись на Юсея, а потом повернулся к компьютеру. – Ну что, Юсей, - спросил он насмешливо, - выходим на финишную прямую? Осталось всего ничего. - Выходим! – подхватил Юсей и продолжил программирование. Рейко, Митсуки, Каэде, Намида и Аки наконец отложили ручки и принялись растирать пястный сустав. - В жизни так много и быстро не писал… - выдал Митсуки, когда в конечность вернулась чувствительность. - Ну еще бы, - не отвлекаясь от работы сказал хриплым голосом Рик, - ты половину уроков пропускаешь, а я потом краснею перед директором. - Рик… - протянул Митсуки. - Что Рик? – возмутился аловолосый парень, - Скажешь не так? Родители между прочим в Академию не ходят, им банально некогда! Так что за все ваши промахи краснею я! И то, что у директора в кабинете мы каждые три дня сидим чаи гоняем, ситуацию не улучшает! Подростки мгновенно сделали наивные глазки и принялись сверлить взглядом потолок. Через пару минут Митсуки поднялся из-за стола. - Ребят, я пить хочу. Вам что-нибудь взять? - Возьми сок. Любой, - предупреждая последующий вопрос, произнесла Намида, поворачивая голову в его сторону. - Оки, - с этим словом рыжий вылетел за дверь. - Рик, - спросил Кроу, - откуда такие познания? - Мой отец имеет несколько высших. По одному из них он физик. Хочешь, не хочешь, но знать будешь, - пожал плечами Риккардо, поворачивая голову в сторону входа в гараж, ибо рядом раздалось рычание мотора D’Wheel-а. - Приехали, - оповестила друзей Лука, выглядывая наружу. - И ста лет не прошло, - пробурчал Джек, идя к входу. Его проводили недоумевающим взглядами. - Что это с ним? – шепотом спросил Риккардо у идущего рядом с ним Юсея. - Неудачное утро, - так же шепотом ответил он, открывая дверь. Выйдя наружу, Риккардо со своими застыл в шоке. Перед ними стояла Шерри, которая в их времени уже три года как мертва. В этот момент раздался звук падающих вещей – это Митсуки не удержал в руках пакеты. Бледный, как будто призрака увидев, он светящимися глазами смотрел на Шерри, а потом из зеленых, как у нее, глаз полились слезы и он, всхлипнув, развернулся и быстро скрылся за углом. За ним с непониманием следили Шерри, Кроу и Юсей. - Что это с ним? – недоуменно спросила блондинка у Юсея, потеряв парня из виду. - Я за ним, - оповестил друзей Риккардо и скрылся за тем углом, где ранее скрылся Митсуки. - Мы вам потом скажем, - тихо ответила Намида, стирая слезы. Рик тем временем залетел за угол и наткнулся на рыдающего друга. Присев перед ним, он притянул Митсуки к себе и стал гладить по голове, приговаривая: - Тихо, тихо, успокойся… Через пару минут Митсуки успокоился и Рик смог посмотреть ему в лицо. Стерев слезы, он еще раз обнял его, показывая этим, что он не один. - Идем обратно? – тихо спросил он у рыжика. - Угу, - всхлипнул он. Все находящиеся на площади смотрели в ту сторону где скрылись Митсуки и Риккардо. И в этот момент они вышли из-за этого угла. Глядя на покрасневшие глаза Митсуки можно сказать, что у него была тихая истерика, так как криков не было слышно. - В чем дело? – спросил Кроу, глядя на паренька, похожего на него. - Ничего особенного… - тихо сказал Рик, переглянувшись с друзьями, что не осталось незамеченным. - Просто… Шерри-сан похожа, очень похожа, на покойную мать Митсуки… Все замолчали, теперь понимая, почему Митсуки так смотрел на Шерри. - Прости, - произнес Кроу, понимая, что этим вопросом разбередил старую рану. - Ничего. Ты же не знал, - выдавил улыбку Митсуки, и тут его взгляд упал на пакет, что он уронил на землю. – Ой, прости Рик… Я сок уронил… - Плевать, - отмахнулся он. – Шерри-сан, - обратился он к блондинке, - Вы надолго сюда? - Нет. Я просто приехала поздороваться, - говоря это, Шерри метнула быстрый взгляд на Кроу, что заметил только Риккардо, который только хмыкнул на это. «Сделаем вид, что поверили», - сообщил он друзьям. Те на это хмыкнули. Через некоторое время Шерри со своим дворецким уехали. Компания вернулась в гараж, так как снаружи начал накрапывать мелкий дождик.