Tom III

Rozdział 1. Elektrostatyka

Dotychczas przedstawiliśmy tylko jedno z oddziaływań podstawowych – grawitacyjne. Teraz omówimy bliżej następne z nich, oddziaływanie elektrostatyczne. Jest ono powszechnie zauważalne. Oddziaływania grawitacyjne decydują bowiem o budowie materii w skali kosmicznej, natomiast elektrostatyczne, a w szerszym ujęciu elektromagnetyczne – o kształcie i budowie bardzo licznej klasy ciał zarówno makroskopowych (o rozmiarach podobnych do rozmiarów człowieka), jak i mikroskopowych (o rozmiarach atomów). Z kolei o kształtowaniu ciał mniejszych – subatomowych, np. jądrowych – decydują przede wszystkim oddziaływania silne.

Spośród oddziaływań podstawowych elektromagnetyczne są najlepiej poznane, a ich teoria – wzorcowa dla pozostałych. Okazało się, że światło, a zatem ogół zjawisk optycznych, to także są przejawy oddziaływań elektromagnetycznych. Oddziaływania elektromagnetyczne decydują o budowie i własnościach atomów, cząsteczek chemicznych, ciał stałych, organizmów żywych. W tym sensie również człowiek i zwierzęta są „istotami elektrycznymi”.

Dzięki zgłębieniu istoty zjawisk elektromagnetycznych można było je wykorzystać w technice i innych dziedzinach działalności człowieka. Wpłynęło to w zasadniczy sposób na kształt naszej cywilizacji. Widzimy zatem, że te zjawiska są ważne i warto je bliżej poznać.

Należy sobie uświadomić, jak duże są siły elektromagnetyczne – oddziaływanie elektromagnetyczne jest około 10 36 razy (czyli miliard miliardów miliardów miliardów razy) silniejsze od grawitacyjnego. Spróbujmy sobie uzmysłowić tę niewiarygodną liczbę. Wiemy na przykład (Przykład 2), że dwa TIR-y stojące obok siebie przyciągają się znikomą siłą grawitacji (ok. 10 - 4 N ). Oczywiście, ani ich przyciągania, ani odpychania elektrycznego nie stwierdzamy, ponieważ są one obojętne elektrycznie, to znaczy mają dokładnie tyle samo ujemnych ładunków w elektronach, co dodatnich ładunków w jądrach atomów. Gdybyśmy teraz obu TIR-om zdjęli po 1% elektronów, tym samym uzyskując przewagę ładunków dodatnich, siła ich wzajemnego odpychania stałaby się niewiarygodnie wielka. Jak wielka? Czy wystarczająco, by podnieść w górę np. Pałac Kultury? Nie tylko! Aby podnieść Mount Everest? Nie tylko! Byłaby tak duża, że mogłaby unieść ciężar równy ciężarowi Ziemi na Ziemi!

Nic dziwnego zatem, że przy tak dużych siłach elektrycznych ładunki dodatnie i ujemne są zwykle w równowadze, w praktyce odebranie makroskopowemu obiektowi 1% jego elektronów jest czynnością niewykonalną.