Выражение „количество, переходящее в качество“ как нельзя более применимо к замечательным опытам проф. Вуда, недавно проделанным в Лаборатории в Тукседа-Парке в САСШ. Результаты этих опытов над механическими колебаниями большой частоты (до 300 000 в секунду) настолько многообещающи, что, повидимому, уже в ближайшее время они должны будут найти дальнейшее свое развитие не только в чисто научных работах, и в практической жизни.
Классическая теория теплоты, прекрасно выраженная Тиндалем в одной из его работ словами „теплота, как род движения“, приписывает то, что мы называем температурой, особому колебанию молекул, из которых построены твердые и жидкие тела. Главный интерес опытов проф. Вуда заключается в том, что ему удалось получить явление теплоты, так сказать, искусственно, путем механических колебаний большой частоты и силы, подобных звуковым колебаниям. Напомним здесь, что звуковые колебания редко достигают частоты 15 000 — 20 000 в секунду и уже при частоте 40 000 не улавливаются нашим слухом.
Вот несколько примеров этих интересных опытов. На дно небольшого стеклянного сосуда с трансформаторным маслом помещался круглый кусочек листового свинца, соединенного с одним концом вторичной обмотки трансформатора; на свинец накладывалась круглая кварцевая пластинка, покрывавшаяся затем тонкой латунной пластинкой, соединенной с другим полюсом трансформатора. Погружение кварцевого диска в масло было необходимо ввиду того, что при применявшемся напряжении в 50 000 вольт кварцевая пластинка, окруженная воздухом, разлетается на куски. Опыт показал, что даже и маслянная ванна не предохраняет пластинку от разрыва, если пользоваться напряжением выше 50 000 вольт.
Звуковые вибрации столь высокой частоты не переходят из масла в воздух, но, отражаясь от поверхности жидкости, образуют в ее центре род вздутия 5 — 7 сантиметров высоты, от вершины которой отдельные капли вылетают на высоту 20 сантиметров и выше.
Если в масло погрузить стакан с водой, то вибрации тотчас же переходят из масла в воду, поверхность ее тоже вздувается, а внутри стакана появляется бесчисленное количество пляшущих пузырьков растворенного в воде воздуха, подобно тому, как это наблюдается под влиянием высокой температуры.
Если мы затем прибавим к воде немного ртути, она мгновенно разделяется на частицы, и вода становится черной, как чернила. Таким путем может быть достигнуто эмульсирование любых двух жидкостей, обычно не растворяющихся одна в другой, как напр, растопленного парафина и воды, жидкой серы и масла, а также целого ряда легкоплавких металлических сплавов и воды.
Слой легкой жидкости, вроде бензола, налитого на поверхность воды, разлетается в осциллаторе на мельчайшие частицы в виде облака или тумана, заполняющего собою весь стакан.
Энергия вибраций, развивающихся в масляной ванне, обнаруживает себя самым эффектным образом, если погрузить в нее конец тонкой стеклянной нити: нить почти мгновенно, не выдержав внутренних перенапряжений, разлетается на мельчайшие части. Более толстые нити, хотя и не разрушаются, но обнаруживают другую особенность: будучи зажаты между пальцев, они, оставаясь холодными, обжигают поверхность кожи. Это нагревание находит себе объяснение в трении между вибрирующим стеклом и кожей, благодаря толчкам поперечных колебаний. Подобное же явление можно наблюдать, если держать в руке какой-нибудь стеклянный предмет иной формы, вроде трубки, стакана или бутылки, один конец которых погружен в масло. Наибольший эффект нагревания получается с маленькой конической плоскодонной бутылкой, узкий конец которой вытянут в тонкую палочку, пяти миллиметров в диаметре. Сосуд этот устанавливается на штативе, позволяющем точно определить расстояние между дном сосуда и поверхностью кварцевого диска. Теперь, если прижать к острому концу кусок сухого дерева, то последнее через короткое время начнет дымиться и окажется прожженным насквозь, точно раскаленным гвоздем. Другой опыт обнаружения вибраций можно произвести, опустив в масло стеклянную трубку с кружком, на поверхность которого насыпан тонкий слой плаунова семени (ликоподия). Под действием невидимых вибраций, на поверхности ликоподия тотчас же образуются известные в физике „хладниевы фигуры“, в виде сложной системы взаимно переплетающихся линий.
Замечательно действие частых вибраций на кусок льда, погруженного в сосуд с ледяной водой. Если после непродолжительного действия волн, мы вынем этот кусок и слегка сдавим его в руке, он рассыпется мельчайшими кусками, так как нагревание проникло в самую толщу куска, вызвав таяние в промежутках между составляющими его кристаллами льда.
Любопытен характер ожогов от вибрирующих стеклянных предметов: — заживление таких ран происходит иначе, чем заживление обыкновенных ожогов, благодаря тому, что вибрации высокой частоты действуют на ткани каким-то иным разрушающим образом.
Чрезвычайно интересны физиологические действия вибрации большой частоты. Красные кровяные шарики разрушаются, а жидкость, в которой они взвешены, становится такой же прозрачной как раствор красной анилиновой краски. Явление это представит интерес для физиологов в тех случаях, когда по ходу опытов является необходимость разрушить красные кровяные шарики применения жара и химических реактивов.
Маленькие одноклеточные организмы под влиянием вибраций мгновенно убиваются, и клетки разрываются на части. Установлено, что вибрации разрушают красные кровяные шарики даже высших живых организмов (напр, у мышей), а маленькие рыбы и лягушки весьма быстро погибают в этих условиях. Последними опытами открывается широкое поле для интереснейших наблюдений в области биологии и физиологии. Так, например при помощи тонкой стеклянной нити станет возможным подвергнуть вибрациям малейшие точечки на поверхности яйца, зародыша или маленького организма и изучать под микроскопом влияний местных разрушений на их рост и развитие. Применяя вибрации меньшей интенсивности и разрушительности, можно произвести перемещение частиц внутри самой клетки, сохраняя целость других ее частей. Несомненно, что опыты в этом направлении приведут к чрезвычайно существенным результатам.
Нет сомнения так же и в том, что новооткрытые ультра-частые „жгущие звуки“ найдут себе широкое применение в разнообразных отраслях прикладной химии и технологии. Опыты в этом направлении уже ведутся в ряде промышленно-технических предприятий С.-А. Соед. Штатов. Американских химиков и техников особенно интересуют следующие особенности новых сжигающих звуков: способность их освобождать заключенные в воде растворенные газы, ускорять целый ряд химических реакций (напр., разложение йодистого калия серной кислотой), разрушая метастабильные (неустойчивые) соединения и т. д.
В. Никольский