Наглядная физика

Способность представить наглядно абстрактные понятия служит ключом к прояснению и последующему усвоению оных. Высказав такую фразу вначале, я тем самым обязываюсь выдерживать всё дальнейшее повествование в строгой научной манере.

Итак, начнём со столь важного для современного мира явления как проводимость в полупроводниках. Оная проводимость бывает, как всем нам объяснили в старших классах, двух типов: электронная и дырочная. Электронная проводимость – это когда ток в полупроводнике представляет собой движение электронов. Дырочная же проводимость – это когда ток представляет собой движение… хммм… мдааа… дырок от этих самых электронов.

Ну, хорошо, попробуем представить себе это наглядно. Представим, что электроны - это бублики: вот они проплывают мимо носа – это и есть электронная проводимость. А теперь представим, что мимо носа проплывают дырки от бубликов, а сами бублики остаются неподвижными. Мдааа… как-то не очень наглядно получается. Помню, в школе на уроке я объявил о своём затруднении нашему учителю физики.

- Это всё потому, что ты выбрал неправильную модель для наглядности, - важно начал объяснять он. - Наши дырки - это не дырки от бубликов, а дырки от… хмммм… дырки от…

Увы! Он так и не смог найти более адекватную модель для наглядности. Моё же прискорбное затруднение с пониманием дырочной проводимости не прошло и на первом курсе института, а затем продлилось ещё несколько месяцев, пока совершенно адекватная и более чем наглядная модель не была найдена мною в казарме учебной части где-то под Ленинградом.

«Казарма» - это гражданское слово. В армии место жительства солдат называется «расположением». «Расположение» - это огромная комната, набитая кроватями в два этажа, в которой проживают человек сто пятьдесят. Возле кроватей находятся тумбочки для хранения незамысловатого солдатского имущества, а в одну из стенок встроен открытый шкаф, в котором висят шинели. То есть не шинели, а шинелЯ, с ударением на последний слог. Многие слова в армии изменяют форму хотя бы в виде перестановки ударения. Так, например, по утрам «рожи и торсы» после умывания обтирают не полотенцами, а полотенцАми. Спят, опять-таки, не на кроватях, а на коечках. Некоторые слова допускается употреблять во многих формах. Так, можно сказать средствА, а можно и средства – насчёт этого слова не было строгих правил. Поэтому старшина нашей роты, человек чрезвычайно основательный, дабы не допускать возможности кривотолков, употреблял обе формы одновременно: «третий взвод отправляется на уборку снега и берёт с собой все необходимые средствА и средства!»

Однако вернёмся к шинелям. Полы шинели схватываются сзади специальным предметом гардероба, имеющим название хлястика. Хлястики легко теряются, рвутся и пропадают всевозможными другими способами. Обесхлященная шинель очень заметна даже в шкафу – необузданные полы расходятся в стороны, а дырка от хлястика прямо зияет. Надеть такую шинель – это просто заказать себе неприятности:

- Это что за чмо?!! Ты что, военнопленный?! А ну, уёбище, помчался, нашёл себе хлястик!!!

- Г-г-где же его взять, тащ-ржант? – в ужасе вопрошает солдатик.

- Ты чё, не понял, воин?!! А ну помчался, а то урою, бля! – возмущается сержант и награждает солдатика мощным пинком, дабы катализировать понимание.

Солдатик «мчится» и минут через пять прибегает с хлястиком. А когда взвод возвращается в расположение и развешивает шинели (или шинеля) в шкафу, мы можем наблюдать замечательное явление: дырка от хлястика переместилась на другую шинель! Эта способность дырки от хлястика к перемещениям и превращает оную в совершенно адекватную модель для изучения дырочной проводимости. В сущности, дырки от электронов перемещаются совершенно аналогично дыркам от хлястиков. При отсутствии дополнительных условий перемещения дырок от хлястиков имеют случайный характер, но можно создать и упорядоченное движение – хлястиковый ток. Для этого достаточно одеть один из взводов в бушлаты и увести его на работу на как можно большее время – это создаст необходимую разность потенциалов. Затем можно будет понаблюдать, как дырки от хлястиков с шинелей других взводов постепенно перетекают на шинеля отсутствующего взвода. Это явление и следует называть «хлястиковым током», и он вполне аналогичен электрическому току в полупроводниках.

Однако физика полупроводников не единственная область знания, для которой армия предоставляет исключительно наглядные модели. С немалой степенью визуальности можно здесь изучать и некоторые аспекты астрофизики, в частности движение лёгких небесных тел в гравитационном поле более тяжёлого.

Вот плац, то есть внушительных размеров площадь, на которой производятся построения полка. А вот шествует по плацу майор Шмелёв, заместитель командира этого самого полка. А вот солдатики, которые пытаются пересечь плац по маршрутам параллельным, перпендикулярным или направленным под различными углами к линии движения самого Шмелёва.

Как прискорбно неразумны эти солдаты! Не известно им, неучам, что в армии царствует нелинейная геометрия, а потому кратчайший путь к цели проходит по траектории как можно дальше отстоящей от офицеров. Увы, не распространены среди солдат эти знания. Многие, воспитанные в жёстких евклидовых постулатах, чудовищно заблуждаясь, полагают кратчайшим путём прямую. Не знают они, что в окрестностях майора Шмелёва пространство искривлено настолько, что пересечь плац по прямой удастся разве что чудом.

- Эй, военные, - громоподобно возглашает Шмелёв, - бегом ко мне! Строевым пройти, мать вашу!

«Военные», вздрогнув, бегом пускаются к майору. Шагов за пять-шесть каждый из них переходит на строевой шаг: правая рука под козырёк, левая прижата к туловищу, прямые ноги взметаются (поочерёдно) сантиметров на двадцать в воздух, а затем с грохотом всей стопой обрушиваются на землю. Глаза выпучены, лицо обращено к майору и изображает беззаветное и восторженное служение. Таким образом, нужно прошагать мимо Шмелёва так, чтобы ему понравилось.

- Отставить, - объявляет свой вердикт майор: значит, не понравилось.

При этом сам Шмелёв продолжает движение, так что неудачники должны теперь быстренько забежать впереди него и за пять-шесть шагов повторить попытку. Обычно и вторая попытка заканчивается полным фиаско, а за ней и третья, и четвёртая. В большинстве случаев попытки продолжаются до того момента, пока Шмелёв не войдёт в какое-нибудь здание.

Солдатики бегают вокруг Шмелёва с разными скоростями и описывают круги и эллипсы разных диаметров, так что их перемещения как нельзя более напоминают движение спутников какой-нибудь большой планеты. Юпитера, например. Наблюдать за всем этим, из какого-нибудь безопасного укрытия, очень поучительно и интересно.

При помощи майора Шмелёва можно также изучать явление передачи заряда от более заряжённого тела менее заряжённому. Наблюдать это можно во время утренней зарядки, которой Шмелёв с некоторого момента повадился лично руководить. На зарядку выгоняют в шесть тридцать, аккурат после заправки коечек. «Форма одежды», - торжественно объявляет дежурный по роте, - «с голым торсом!». «Голоторсный» полк вываливает на плац и, после получаса отжиманий, разучиваний приёмов рукопашного боя и прочей белиберды, выбегает в полном составе на шестикилометровый кросс. Надо сказать, что несущийся табун из тысячи полуголых молодцов есть зрелище весьма впечатляющее. Позади всех бежит Шмелев, который задает таким образом минимально возможную скорость бега. У самого Шмелёва торс не голый, дабы все могли видеть его майорские погоны и не путали бы его, паче чаяния, с каким-нибудь солдатом.

Некоторые молодые солдаты (среди которых бывают и толстяки) ещё не могут держать темп. Постепенно такой солдатик начинает тяжело дышать и отставать, пока не поравняется с майором Шмелёвым. Вот тут-то и происходит упомянутая нами выше передача заряда: следует грациозное, почти балетное, но одновременно мощное и резкое движение ноги майора, и изрядная доля энергии могучим импульсом переносится прямо в задницу незадачливого солдата. Солдатик взвизгивает, как поросёнок, которого собираются кастрировать, и начинает бежать раза в три быстрее. Правда, недолго. Вскоре он выдохнется, опять начнёт отставать, опять поравняется с майором, опять получит импульс, опять завизжит. И так до конца кросса.

Наблюдение описанного явления – занятие несколько рискованное, ибо нужно бежать метрах в десяти от майора, не удаляясь и не приближаясь. На втором году службы я научился это делать довольно неплохо (а до этого и сам неоднократно изведал майорского сапога).

Прибегаешь с кросса, впечатлённый увиденным, обливаешь «голый торс» ледяной водой из крана, обтираешься полотенцОм, смотришь: до завтрака ещё минут десять. Приляжешь тогда на скамеечку в умывальнике, лежишь и думаешь о многочисленных и разнообразных науках, преподаваемых в этой «школе жизни» - Советской Армии.