Звук порождается механическими колебаниями. Однако для того, чтобы эти колебания стали слышны, они должны происходить в какой-нибудь среде: воздухе, жидкости или твердом теле. Благодаря среде звук колебаний может достичьухаслушателя. Колебания могут быть правильными, то есть, другими словами, объект создает в среде волны, следующие через строго определенные временные промежутки. В этом случае результатом является мелодичный звук. Однако, если колебания неправильны, то их воздействие на наши уши доставляет гораздо меньше удовольствия. Звук, являющийся результатом подобных колебаний, называется шумом. Звуки отличаются друг от друга по громкости, высоте и тембру. Громкость звука зависит частью от удаления уха слушателя от звучащего объекта, а отчасти от амплитуды колебания последнего.

Слово амплитуда означает расстояние, которое проходит тело от одной крайней точки до другой во время своих колебаний. Чем больше это расстояние, тем громче звук. Высота звука зависит от быстроты или частоты колебаний тела. Чем больше колебаний совершает объект за одну секунду, тем выше производимый им звук. Однако два звука, абсолютно совпадающие по громкости и высоте, могут отличаться друг от друга. Музыкальность звука зависит от числа и силы обертонов, присутствующих в нем. Если заставить струну скрипки колебаться вдоль всей длины так, чтобы при этом не возникало никаких дополнительных колебаний, то будет слышен самый низкий тон, который она только способна произвести. Этот тон называется основным.

Однако, если на ней возникнут дополнительные колебания отдельных частей, то появятся дополнительные более высокие ноты. Гармонируя с основным тоном, они создадут особенное, скрипичное звучание. Эти более высокие по сравнению с основным тоном ноты и называются обертонами. Они-то и определяют тембр того или иного звука.

Сотни лет люди мечтали создать механизм, который, будучи однажды приведенным в движение, продолжал бы его, выполняя полезную работу, при этом не черпал бы энергию из внешнего источника. Однако каждая из известных нам машин требует наличия источника энергии. Например, крылья ветряных мельниц вращаются за счет энергии ветра, а двигатели автомобиля работают, используя энергию, высвобождаемую при сжигании топлива. Идея вечного двигателя заключается в том, что в процессе своей работы он должен сам для себя производить энергию.

Другими словами, всякий раз, совершая полный цикл, то есть возвращаясь висходное состояние, он должен произвести больше энергии, чемупотребил. Большинство людей, пытавшихся придумать вечный двигатель, исходили из каких-либо практических соображений. Они думали о том, как замечательно было бы, если б механизм качал воду илимолол зерно, не требуя никаких затратэнергии. Возможно ли создание такого двигателя?

Любой ученый ответит вам на этот вопрос отрицательно, ибо существование подобного механизма противоречило бы одному из самых главных законов природы: закону сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия в природе не создается и не уничтожается. Энергия может переходить из одной формы в другую, высвобождаться, накапливаться или рассеиваться. Однако ее нельзя создать, и это означает, что всякий механизм должен иметь источник энергии. За историю человечества были предприняты тысячи попыток решить задачу создания вечного двигателя. Они начались задолго до того, как был открыт закон сохранения энергии. Даже после того как это произошло, появлялось немало сообщений о том, что подобный аппарат наконец-то удалось сконструировать. Однако в каждом таком случае впоследствии обнаруживались ошибки изобретателя или простое жульничество.

Большинство людей полагают, что вакуум — это пространство, в котором абсолютно ничего нет. Однако, как утверждают ученые, подобное просто невозможно. Они считают, что не существует такого места, где не было б вообще никакой материи: ни единой молекулы газа или частички пыли. Таким образом, вакуум в действительности является пространством, где очень мало материи. Глубокий вакуум означает почти полное ее отсутствие. Однако главную роль в этой фразе играет слово «почти».

Одним из наиболее простых способов получения вакуума является откачка воздуха из сосуда, в котором он и создается. В настоящее время существуют достаточно мощные насосы, способные создавать очень глубокий вакуум, необходимый как для научных, так и для различных производственных целей. Такие насосы, например, создают вакуум в электрических лампочках при их производстве. Если б в лампочке оставался кислород, содержащийся в воздухе, то при ее включении нить накаливания сгорела бы за долю секунды. В самых современных лампочках удается откачать при помощи вакуумных насосов почти весь воздух. То же самое можно сказать и об электронных лампах в телевизорах или радиоприемниках, в которых перед запайкой отсасываюткак можно больше воздуха.

Другим хорошо знакомым всем предметом, в котором используется вакуум, является обычный термос. Он имеет двойные стенки, в промежутке между ними создается вакуум. Поскольку количество молекул газа в этом пространстве невелико, они находятся на большом расстоянии друг от друга, и тем самым передача тепла между ними уменьшается. Поэтому, если в жаркий летний день налить в термос холодное молоко, оно останется холодным. И наоборот, горячий чай не остынет в термосе, даже в самую морозную погоду.

Все, что занимает хоть какое-нибудь пространство в любом месте Вселенной, называется материей. Существует три состояния материи: твердое, жидкое и газообразное. Материя также делится на органическую и неорганическую. Растения, животные, люди являются образцами живой материи. Дрова, одежда из хлопка и шерсти, гречневая крупа также относятся к ней, ибо когда-то они являлись частью какого-то живого существа. Все остальное: железо, медь, стекло, вода, воздух и т. д. — представляет собой неорганическую материю.

Любая материя, вне зависимости от ее формы или состояния, состоит из атомов. Сами же атомы в своем составе имеют центральное ядро и вращающиеся вокруг него электроны. Электроны — это маленькие, находящиеся в постоянном движении частички электричества. Хотя атомы настолько малы, что человеку даже не под силу представить себе их размеры, тем не менее между ядром и электронами имеется значительное пустое пространство. По объему оно намного превышает суммарный объем частиц, из которых построен атом.

Таким образом получается, что материя на самом деле представляет собой в основном пустоту! Неважно, будь то человек или кирпичная стена. Если бы из вас удалить все пустое пространство, оставив лишь саму твердую основу, то вы бы уменьшились до размеров крошечной таблетки. Если бы все атомы были одинаковыми, то в мире существовал бы лишь один вид материи. Однако их существует более ста разновидностей, каждая из которых отдельно от других образует простейший вид материи, называемый элементом. Золото, железо, йод, кислород, медь вчистом виде представляют собой отдельные элементы.

Материя, построенная из комбинаций различных атомов, соединяющихся друг с другом прочными связями, называется веществом. Малейшая частица вещества называется молекулой. Чем ближе друг к другу располагаются атомы и молекулы, тем более «плотным» является данный вид материи. Чем плотнее материя, тем она тяжелей. Поэтому, например, золото тяжелей древесины. Материя может переходить из одного состояния (твердого, жидкого или газообразного) в другое. Ее нельзя полностью уничтожить, однако можно превратить в энергию.

Молекула — это мельчайшая частичка вещества, которая может существовать отдельно и при этом сохранять его свойства. Например, если вы каким-либо образом разрушите молекулу сахара и она распадется на составляющие ее элементы, то они не будут обладать свойствами сахара, в том числе цветом и вкусом. Простые молекулы, например молекулы большинства газов, состоят из двух-трех атомов. А у некоторых газов, таких как гелий и неон, — вообще из одного. Однако существуют и такие, которые имеют в своем составе тысячи атомов, соединенных друг с другом в сложной последовательности. Часто бывает, что молекулы содержат несколько одинаковых атомов. Например, молекула воды состоит из двух атомовводорода и одного — кислорода.