Х Зона

Обсудим, в каком смысле физики употребляют такое всем близкое и привычное понятие, как энергия.

Под энергией имеют в виду способность производить работу. Лежащий на земле камень не опасен: он ничего не может сделать. Напротив, брошенный камень, попадая в стакан, может его разбить, а стукнув человека — поранить. Таким образом, летящий камень, из-за того что он движется, может произвести разнообразную работу (я, правда, приводил сплошь отрицательные примеры его возможностей, но это не меняет дела). Имея в виду такую способность летящего камня, говорят, что камень обладает кинетической энергией. Текущая вода в отличие от стоячей имеет кинетическую энергию: если поток воды встретит водяное колесо, он приведет его в движение, которое можно использовать для выполнения разных работ, будь то помол риса или выработка электроэнергии.

Находящийся вверху неподвижный камень в отличие от камня, лежащего на земле, обладает энергией, так как, если убрать подпорку, он, набирая скорость в свободном падении, может, достигнув земли, со страшной силой ударить по находящимся на земле предметам. Чем выше начальное положение камня, тем больше запасенная им энергия. У двух одинаковых камней, один из которых расположен выше другого, запас энергии отличается на величину, пропорциональную разности высот, на которых покоятся камни. Энергию покоящегося тела, зависящую от положения, называют потенциальной энергией.

Кинетическая и потенциальная энергии — разные проявления механической энергии. Кроме механической, энергия выступает и в других формах. Известно, что, включив электродвигатель, можно выполнить многие работы; этот пример показывает, что электричество тоже обладает энергией. Энергия бывает световой, тепловой, химической, атомной и т. д.; разные формы энергии свободно переходят друг в друга. Например, включая электричество, вы зажигаете электролампу. При этом наблюдается превращение электрической энергии в световую. Но каковы бы ни были превращения энергии из одной формы в другую, полная, суммарная энергия с течением времени не может ни возрасти, ни уменьшиться. Это утверждение — один из основных экспериментальных фактов физики.

Теория относительности по-новому осветила также и понятие энергии. Как мы видели выше, энергия — это разновидность способности; энергия — не масса. И тем не менее в какой бы форме энергия ни выступала, она сама по себе обладает пропорциональной ей по величине инертной массой. И обратно: когда нечто обладает тяжестью, в этом «нечто» обязательно заключена энергия.