Hva er fysikk?Alderstilpasset version

Fysikken begynner med et løfte: at vanlige ting kan settes i orden og testes på nytt. Dugg på gress, ekko i gangene, termometre og motorer, skip som flyter og ballonger som stiger, magneter som trekker til seg spiker og lyn som knitrer over himmelen. Dette er ikke bare merkelige tilfeldigheter i livet – det er selve stoffet vitenskapen er bygget av. Vanlig kunnskap er en blanding av erfaring og rykter; vitenskapelig kunnskap ordner den slik at effekter knyttes til årsaker og ideer forbindes med målinger.

I dette verket bruker vi noen enkle ord: en hypotese er en foreslått forklaring, en teori er en godt testet ramme som binder sammen mange funn, og en lov er en regel som alltid gjelder, ofte så klar at den kan beregnes. For å snakke sammen bruker vi felles mål, særlig det metriske systemet med sine stabile enheter. Materie fyller rom.

Energi er evnen til å få noe til å skje.

Molekylideen binder alt dette sammen: alle stoffer er bygd opp av utrolig små molekyler som aldri slutter å bevege seg. Hvor tett de ligger og hvor sterkt de tiltrekker hverandre avgjør om noe er fast stoff, væske eller gass. Varm dem opp, og molekylene beveger seg raskere. I faste stoffer holder de seg til naboene og motstår formendringer.

I væsker glir de forbi hverandre. I gasser beveger de seg vidt omkring og fyller rom. Noen forandringer – smelting av is, koking av vann, oppløsning av sukker – bevarer identiteten og kalles fysiske. Andre, som brenning av magnesium eller sviing av sukker, skaper noe nytt og er kjemiske. Fysikken bryr seg mest om fysiske forandringer og de målbare sammenhengene de følger.

Bevis for molekylær bevegelse finnes overalt. En lukt sprer seg over et rom, selv om ingen blåser. Hvis du slipper ut ammoniakk- og saltsyredamp i kort avstand fra hverandre, suser de mot hverandre og danner en synlig sky omtrent på midten. Gasser beveger seg også med ulik hastighet gjennom porøse kopper: hydrogen løper forbi luft, sveller en beholder, og kan lage en liten stråle; når tilførselen kuttes, slipper hydrogen raskere ut enn luft kan komme inn, og skaper sug.

Trykket en gass utøver skyldes ikke at den er tettpakket – damp krymper til en brøkdel av sitt volum når den kondenserer – men fordi molekyler hele tiden treffer veggene uten stopp. Varme gjør treffene hardere; trykket stiger eller gassen utvider seg.

Ser du nøye på veldig små partikler som svever i en væske, vil de danse rykkevis. Det er brownsk bevegelse: ujevne små støt fra molekyler som treffer dem fra alle kanter. Væsker sprer også oppløste stoffer, de fordamper til tørrere luft og kjøler ned overflater fordi de raskeste molekylene slipper unna først.

Vann kan gå gjennom tynne membraner og trekkes mot sterkere løsninger. Det kalles osmose. Væsker og gasser flyter, men ikke like lett. Noen er tykkere enn andre, og selv gasser har en liten 'tykkelse' som bremser strømmen, akkurat som sirup flyter saktere enn vann.

Molekyler trekkes mot hverandre, både inni et stoff og mellom ulike stoffer. Når like molekyler holder sammen, kalles det kohesjon. Når ulike overflater tiltrekker hverandre, kalles det adhesjon. En tynn hinne på toppen av en væske – overflatespenning – kan gjøre rare ting: såpebobler blir stramme og blanke, en tynn stålnål kan hvile på vannoverflaten, våte børstehår samler seg i en spiss, og et bitte lite insekt kan faktisk bæres av gårde på en strukket væskehinne.

Når to væsker med ulik overflatespenning møtes, kan den ene spre seg plutselig eller trekke seg sammen på den andre. I trange rom vinner adhesjonen noen ganger over kohesjonen. Da kryper vann oppover i tynne rør, noe som kalles kapillærvirkning.

Når veggen ikke blir våt, som kvikksølv i glass, trekkes væsken ned. Veker, håndklær, trekkpapir og svamper fungerer slik. Vokset stoff slipper vanndamp gjennom, men ikke flytende vann. Jord og skogbunn lagrer og deler fuktighet gjennom slike små krefter, og tørrjordbruk lever på dem. Oppløsning og krystallisering viser at molekyler 'kjenner' hverandre.

Over tid og under rette forhold bygger stoffer krystaller med imponerende orden. Porøse faste stoffer tar opp gass, og væsker løser opp gasser mer eller mindre avhengig av temperatur og trykk. Det gjør brus musserende og bestemmer hvor mye oksygen fisk får i varmt sommervann.

Sammenkoblingen av faste stoffer viser seg i styrke og fjærende egenskaper. Hvis du trekker i en tråd innenfor rimelige grenser, blir den like lang igjen. Hvis du trykker ned en fjær og slipper, spretter den tilbake. Innenfor en viss grense er elastisitet enkelt å beskrive: dobbel kraft gir dobbel strekk. Hvis du overskrider grensen, kommer ikke formen tilbake fullstendig. Elastisitet finnes i skyv og trekk, i bøying og vridning, i form og i volum. Ytre krefter forstyrrer balansen mellom tiltrekning og varmebevegelse. Hvis du fjerner kreftene i tide, reiser den opprinnelige formen seg igjen.

Andre egenskaper varierer mye fordi den indre strukturen varierer: gull kan hamres så tynt som blad og likevel holde sammen; fjærstål tåler plutselige slag; glass motstår å endre form i lang tid og gir seg så plutselig med et knips. Slike forskjeller—seighet, sprøhet, hardhet—er ikke bare ord. De avgjør hva vi kan bygge og hvordan vi må behandle materialer.

Der væsker og gasser hviler eller strømmer, presser de mot alt omkring. Trykket øker med dybden og avhenger av tettheten. Hvis du holder et kort mot enden av et rør og senker det ned i vann, holdes vannet ute av lufttrykket inntil kreftene inni og utenfor kortet balanseres. Mål det, og gjør det igjen, og en regel fremkommer: på samme nivå i en væske er trykket lik vekten av væskesøylen over det nivået. Den totale kraften på en overflate avhenger av arealet, gjennomsnittlig dybde og hvor tung væsken er per volumenhet. Trykket i en væske er likt i alle retninger på samme punkt.

Hvis du stenger væsken inne og legger til ekstra trykk på ett sted, går dette trykket uendret gjennom hele væsken. Denne innsikten ble klargjort av en tenker som så det vi nå ser overalt: en liten sylinder som presser på en væske kan løfte tunge laster i en bred sylinder. Hydrauliske presser og jekker gjør nettopp det. Vi bytter bevegelseslengde mot kraft, og arealforholdet forteller hvor mye gevinst vi får. Det er som å bruke en lang arm for å løfte noe tungt. Vannsystemer nyter godt av dette – og lider under det. En artesisk brønn kan flyte av seg selv når vann i et skrånende lag ligger høyere enn hullet vi borer langt unna.

Store stålrør i en by får strømningsbehovene jevnet ut av høye vanntårn. Små luftputer ved kraner demper støtene når vi stenger raskt.

Væsker bærer også ting. En gammel lov sier at et legeme nedsenket i en væske opplever et oppadrettet trykk lik vekten av væsken det fortrenger. En flytende gjenstand presser ned nøyaktig like mye som vannet presser opp, og hvor dypt den synker forteller hvor tung last den bærer. Hvis du veier en stein i luft og deretter i vann, er vektforskjellen lik vekten av det fortrengte vannet, og dermed får du volumet.

Slik finner vi tetthet og egenvekt. Flytere synker dypere i lette væsker og grunnere i tunge. De kalles hydrometre og sitter som små spioner på tetthet i alt fra melk til syre. Gasser har mye til felles med væsker.

De flyter, de bærer, men de lar seg også lett klemme sammen. Luft har vekt. En kvikksølvsøyle i et glassrør står omtrent tre kvart meter høyt, holdt oppe av lufttrykk. Fjerner vi luften rundt, faller søylen. Bærer vi instrumentet opp et fjell, synker søylen med høyden. Slik ble det en gang for alle vist at luft trykker.

En annen regel sier at for en fast mengde gass ved samme temperatur, vil volumet avta når trykket øker, og omvendt. Det gir oss et enkelt verktøy for å forstå alt fra ekte skyer til å leke med sprøyter.

Fra disse egenskapene vokser det frem smarte verktøy. En luftpumpe trekker luft ut av en beholder gjennom ventiler. En vannstråle i et rør kan skape sug og tømme luft fra en innretning; den kalles en aspirator. Pumper som skyver gass inn i flasker eller dekk, bruker samme spill. Løftepumper henter brønnvann ved å la lufttrykk presse vann inn i en sylinder når stempelet gjør luften inne litt tynnere. Men fordi lufttrykk bare kan løfte vann omtrent ti meter, trenger dypere brønner sylinderen nede ved vannivået. Trykkpumper skyver vann ut gjennom ventiler. Luftkamre ved utløpet jevner ut strømmen slik at den ikke kommer i rykk og napp.

En sifon, når den først er fylt, fører væske over en kant så lenge utløpet er lavere enn overflaten vi starter fra. En liten glassdykker i en vannfylt flaske viser hvordan trykk går likt overalt, og at gass kan presses sammen mer enn væske. Klem flasken, dykkeren synker. Slipp taket, den stiger. Vannhammer, som vi vanligvis unngår i rør, kan likevel brukes i en smart maskin: en hydraulisk værhammer løfter en del av en fallende vannstrøm oppover uten annen kraft enn selve fallet. Ballonger stiger fordi de fortrenger mer luft enn de veier. Fallskjermer bremser fall ved å gi et stort areal til luften.

Trykkluft stopper tog, måler gass i hus og driver pumper som kaster væske oppover ved hjelp av roterende blader.

En kraft er et dytt eller et trekk. Vi kan måle den ved hvor mye den strekker noe elastisk, eller ved hvor mye den endrer bevegelse. En fjærvekt er pålitelig fordi, innenfor den elastiske grensen, gir likt ekstra dytt lik ekstra strekk. En kraft har størrelse og retning og virker i et punkt. Vi kan tegne den som en pil og legge sammen piler.

Like store krefter i samme linje blir større sammen. To krefter i en vinkel kan erstattes av én – resultanten – som peker langs diagonalen mellom dem. Kraften som ville holdt alt i ro, peker nøyaktig motsatt av resultanten og har samme størrelse. Vi må også skille mellom masse og vekt.

Masse forteller hvor mye stoff noe har og hvor vanskelig det er å endre farten. Vekt er jordens trekk på tingen, og endrer seg litt med hvor vi er. Bevegelse kommer i flere typer: glidning, spinning, svinging. Fart er hvor fort og hvilken vei, akselerasjon er hvor raskt farten endrer seg. Et fallende objekt akselererer. En ball kastet opp bremses av samme nedadgående akselerasjon. Bevegelsesmengden, momentum, er masse ganger fart. Endringer i den måler hva en kraft har gjort.

Tre klare påstander hjelper oss å forstå nesten alt som beveger seg. For det første: Et legeme forblir i ro eller fortsetter rett fram med samme fart hvis ingen nettokraft virker. Det kalles treghet. Når noe svinger i en sirkel, må en kraft trekke innover mot sentrum, ellers ville det fly rett ut. Kutter du snoren på en slynge, flyr steinen av tangentielt.

For det andre: Endringen i bevegelsesmengde er i kraftens retning og proporsjonal med hvor stor kraften er. To krefter virker uavhengig og legger seg sammen i sin virkning. Til slutt: Kraft og motkraft er like store og motsatt rettet. Når vi skyver på gulvet, skyver gulvet på oss.

Et stillas drar i veggen, og veggen drar tilbake. Alt dette betyr at vi ofte må splitte en kraft i deler langs retninger vi bryr oss om. En kjelke trukket av et skrått tau får en del som trekker fremover og en del som løfter litt. På et skråplan kan vi splitte vekten i en del som prøver å trekke kjelken nedover og en del som presser den mot overflaten.

For rotasjon bruker vi dreiemoment: kraft ganger den vinkelrette avstanden til aksen. Når dreiemoment med klokka er lik dreiemoment mot klokka, er alt i balanse. To like, motsatte, parallelle krefter danner et kraftpar som bare prøver å vri.

Ting trekker på hverandre. Vi kaller det tyngdekraft, og bildet blir oversiktlig. Mellom to klumper øker tiltrekningen når de blir tyngre, og avtar når de kommer lenger fra hverandre, raskere enn med avstand alene. Nær jorden trekkes alt mot sentrum; vekt måler tiltrekningen. Store kuler oppfører seg for ting utenpå som om all masse var samlet i sentrum. Vekten varierer litt med breddegrad og høyde, fordi jorden er utbulende ved ekvator og fordi rotasjon får vekten til å virke litt mindre der. Forestill deg et perfekt glatt hull gjennom jorden, fra pol til pol.

En gjenstand som slippes ned, ville kjenne mindre tiltrekning jo nærmere midten den kom, hvor den ville være null, for så å snu og bli trukket mot den andre siden. Uten luft og friksjon ville den svinge fram og tilbake på samme tid uansett hvor langt den gikk. For å samle alle de små trekningene på et legeme til én, bruker vi tyngdepunktet.

En vertikal linje gjennom det er retningen til gravitasjonen. Et legeme står stabilt hvis den linjen faller innenfor fotavtrykket. Senk tyngdepunktet og gjør fotavtrykket bredere, så øker vi stabiliteten. Det er derfor vi bøyer knærne når vi bærer noe tungt.

Slipper du ting, faller de likt når luft knapt bremser dem. Akselerasjonen nær jordoverflaten er omtrent den samme overalt. Starter man fra ro, øker farten jevnt, og på lik tid faller den mer og mer. Ved å la ting rulle ned et skråplan kan vi måle denne jevne akselerasjonen saktere og tydeligere. En pendel – en liten masse i enden av en snor – svinger fram og tilbake.

For små utslag avhenger tiden for en hel svinging bare av snorens lengde og tyngdekraften, ikke av hvor tung loddet er eller hvor lite det svinger. En lengre snor gir en langsommere svinging. Gamle klokker måler tiden ved å gi små dytt i riktig rytme for hvert tikkeslag.

Urmakere fant opp måter å holde den 'effektive lengden' nesten konstant på, selv om metall utvider seg med varme, slik at klokken ikke går fort om sommeren og sakte om vinteren.

Arbeid oppstår når en kraft får noe til å bevege seg i sin egen retning. Det er produktet av kraft og distanse i den retningen. Energi er evnen til å utføre slikt arbeid. Hvis vi løfter en stein i tyngdekraften, lagrer vi gravitasjonsenergi som kan frigjøres når den faller. Hvis vi trykker sammen en fjær, lagrer vi elastisk energi.

Når noe beveger seg, har det kinetisk energi. En tung blokk løftet høyt kan gjøre mye på veien ned. I fritt fall blir gravitasjonsenergi til kinetisk energi, og alt vi treffer blir presset, bøyd eller oppvarmet. Kinetisk energi vokser med kvadratet av hastigheten, så litt mer hastighet betyr mye mer energi. Effekt er hvor raskt arbeid utføres.

En hestekraft er hvor mye arbeid en sterk hest antas å gjøre på ett minutt. En watt er én joule per sekund; tusen watt er én kilowatt. Energi skifter lett form, men totalen forblir den samme. En pendel veksler rolig mellom høyde og fart, høy energi i posisjon blir til høy energi i bevegelse, og tilbake igjen.

Friksjon tapper den sakte over til varme. Kull lagrer gammelt sollys som kjemisk energi; når det brenner, blir varme til bevegelse i motorer. Fallende vann driver turbiner, en generator omdanner bevegelse til elektrisitet, en motor omdanner elektrisitet til bevegelse igjen.

Ingen maskin skaper energi av ingenting. Den enkle loven for maskiner er regnskap: utført arbeid er lik tilført arbeid, minus små tap. I en perfekt maskin er inngangskraft ganger inngangsdistanse lik lastkraft ganger lastdistanse. Hvis vi vinner i kraft, taper vi i distanse. En vektstang viser avveiningen åpent: vi er i balanse når produktet av kraft og arm på hver side er likt.

Et hjul og aksel er som en vektstang med mange armer rundt; forholdet mellom radiene gir den ideelle multiplikasjonen. Trissesystemer kan bare endre retning, men kan også multiplisere kraft med antall tau som holder. Virkelige maskiner taper til friksjon. Virkningsgrad er nyttig arbeid ut delt på arbeid inn.

Et skråplan bytter lang avstand med svak kraft; en kile – et dobbelt skråplan – tvinger ting fra hverandre; en skrue er et skråplan rundt en sylinder og kan gi stor kraft for en liten omdreining av et håndtak. Friksjon motsetter seg når flater glir, men rulling er lettere. Vi smører, polerer og bruker kulelager for å redusere tap. Samtidig trenger vi friksjon: uten den sklir føttene og hjul spinner uten grep. Vi lever i balansen.

For lenge siden ble vannkraft utnyttet med store hjul. Et hjul som fanger vann nedenfra bruker strømningshastigheten; et overfallshjul høyere oppe lar vannets vekt gi kraften. I bratt terreng kan vi sende en skarp vannstråle mot skålformede blader på et hjul som nesten reverserer strålen og tar bort mye av farten – et Peltonturbin.

Moderne turbiner ligger neddykket og leder vann jevnt gjennom buede blader. Vannet endrer retning og gir fra seg nesten all energien. Kraftverk setter turbin og generator sammen. Hvor mye kraft et sted kan gi, avhenger av hvor tungt vannet per sekund som kommer, og hvor mange meter det faller.

Hvor mye vi faktisk får til lys og motorer avhenger av maskinenes effektivitet og linjene som frakter strømmen langt. Derfor øker vi ofte spenningen for å redusere tap i ledninger, og senker den igjen der folk bor og bruker den.

Varme er energi som vandrer fra noe varmere til noe kaldere. Det kan komme fra solen, fra forbrenning, fra elektrisitet som går gjennom motstand, fra friksjon eller støt, og fra å komprimere gass. Når vi varmer opp et stoff, kan det utvide seg, bli varmere, endre tilstand, endre kjemi, og noen ganger endre elektriske egenskaper. Varme og temperatur er ikke det samme.

Temperatur forteller hvor 'varmt' eller 'kaldt' noe er; varme er energi. To like kopper med kokende vann har samme temperatur, men hvis den ene koppen har mer vann, har den mer total varmeenergi. Det finnes en liten enhet som forteller hvor mye varme som trengs for å heve temperaturen: én kalori varmer ett gram vann med én grad.

En annen enhet varmer ett pund én grad og kalles Btu. Vi bruker to vanlige temperaturskalaer: én med null ved is og hundre ved kokepunkt, og en annen som setter is til trettito og kokepunkt til to hundre og tolv. Lenger nede finnes en bunn hvor gasser mister nesten all varmebevegelse. Den kalles absolutt nullpunkt. Gasser utvider seg jevnt med temperatur når trykket holdes konstant; hvis begge forhold håndteres nøye, binder en fast regel trykk, volum og temperatur sammen for en gitt mengde gass.

Væsker utvider seg mindre; kvikksølv er stabilt og derfor godt for termometre. Vann er merkelig: det er tettest litt over frysepunktet, og utvider seg når det varmes opp fra det punktet – men også når det avkjøles under.

Det gjør is lettere enn vann og setter sitt preg på vinteren, vannet og klimaet. Faste stoffer utvider seg minst, men ikke like mye. Derfor lar vi det være igjen hull mellom skinnene, lar broer hvile på ruller, bruker to metaller som utvider seg forskjellig i termometre og brytere, og velger nøye metaller som kan feste seg til glass uten å sprekke når lamper lages.

Varme beveger seg på tre måter. Når det går fra molekyl til molekyl i et stoff, kalles det ledning. Metaller leder godt. Porøse stoffer som ull fanger luft og leder dårlig, og isolerer. Luft og vann leder dårlig. En termosflaske bruker vakuum og blanke vegger for å stoppe både ledning og stråling. Stråling er varme som beveger seg i rette linjer i tomt rom og beveger seg med lysets hastighet.

Den varmer bare når den absorberes. Polerte blanke overflater reflekterer mye og holder seg kjøligere under strålevarmere; svertede overflater absorberer mer og blir varmere. Hvis vi setter et lite viftehjul i en glasspære under en lampe, spinner det fordi gass nær svarte overflater blir varmere og spretter tilbake hardere.

Konveksjon er varmetransport i væsker og gasser som beveger seg. Varmt blir lettere og stiger, kaldt blir tyngre og synker. Skorsteinen trekker røyk fordi varm luft stiger. Rom får luft til å sirkulere rundt en peis eller radiator. Om dagen varmer land seg opp raskere enn sjø; det skaper vind som endrer retning fra dag til natt.

Oppvarming av et hus er alltid en balanse mellom å tilføre varme og ventilere.

En peis varmer mest ved stråling og ventilerer godt, men sender mye varme opp i skorsteinen. En ovn og kjele tilfører ledning og konveksjon. Varmtvannssystemer sirkulerer ved hjelp av tetthetsforskjeller. Damp varmer raskt og tåler pauser. Luftsystemer blåser ren, temperert uteluft over rør og inn i rom; små luftfuktere tilfører fuktighet.

En liten stripe av to metaller som bøyer seg ulikt med temperaturen, kan styre spjeld og ventiler via luft eller elektrisitet. Det er termostaten, som holder et rom omtrent slik vi liker det.

Vann krever mye varme for å endre temperatur. Det kalles høy spesifikk varmekapasitet og gjør klimaet mildere, og gir oppvarmingssystemer jevn varme men langsom endring. Når vi smelter is, trengs det mye varme uten at temperaturen stiger. Denne varmen kalles smeltevarme og kommer tilbake når vann fryser. Hvis vi strør salt på is, senker vi smeltepunktet, lager kaldt saltvann, og kan fryse iskrem uten fryser. Krystaller smelter ved en fast temperatur. Uregelmessige glass mykner over et intervall. Vann utvider seg når det fryser, is flyter og sprekker stein om vinteren.

Trykk kan smelte is litt under null; en stram tråd kan skjære gjennom en isblokk ved å smelte under og la vannet fryse igjen over. Når væske fordamper, tar den de raskeste molekylene og avkjøler det som blir igjen. Lavere trykk senker kokepunktet og hjelper fordampning. Koking skjer når damptrykket inne i små bobler blir lik trykket utenfor. Ved havnivå koker vann ved omtrent hundre grader; i fjellet ved lavere temperatur; i trykkokere som tåler trykk, ved høyere. Hvis vi gjør om væske til damp og tilbake med vilje, kan vi rense og skille stoffer.

Og ved å la en gass komprimeres, avkjøles ved å avgi varme, for så å ekspandere og fordampe en væske igjen, kan vi skape kulde og fryse mat på økonomisk vis.

Arbeid og varme er to sider av samme sak. Mens man boret kanonløp, la man merke til at det ble varmt og holdt seg varmt uten å stoppe, og en idé kom: Varme er laget av bevegelse som er stoppet. Senere målte en tålmodig mann hvilket arbeid som trengs for å varme opp vann en viss mengde. Han fant et fast forhold.

Det betyr at når vi gnir, slår eller komprimerer—blir det til varme, og når vi lar varme strømme gjennom en motor, kan vi få arbeid ut. Dampmaskinen er bestefaren til mange maskiner. Damp under trykk skyver et stempel. Ventiler åpner og lukker i takt, en forbindelsesstang gjør skyv til rotasjon, og et tungt svinghjul holder jevn fart.

En lur oppfinner fant ut at det lønner seg å kjøle ned eksosdampen et annet sted enn i selve sylinderen. Etter det ble motorer mer effektive, og fabrikker og skip kunne vokse. I en forbrenningsmotor antennes en blanding inne i sylinderen. Fire slag utgjør en syklus: innsug, kompresjon, arbeidsslag, eksos. Et svinghjul jevner ut bevegelsen. Slike motorer er små, raske og lette å starte. Store dampturbiner lar damp strømme over blader arrangert i rader og spinner aksler stille og raskt med få vibrasjoner.

Magneter tiltrakk jern lenge før noen kunne forklare det, og en magnetisk nål pekte nord og sør. Hvis vi gni eller spoie elektrisk strøm rundt jern, blir det magnetisk. Like poler frastøter, ulike tiltrekker. Magnetismen samles mest i endene. Hvis en magnet blir for varm, mister den mye av styrken. Herdet stål holder bedre på magnetisme, mens mykt jern lett tar til seg magnetisme, men slipper den raskt når feltet forsvinner.

Hvis du brekker en magnet i to, får du to hele magneter, hver med sin egen nord- og sørpol. Det tyder på at magnetisme lever i millioner av små «molekylære magneter» som kan innrettes på samme måte.

Hvis vi tegner et magnetfelt, ser vi buede linjer som går fra nordenden ut i rommet og inn mot sør-enden, og lukker sirkelen inne i magneten. Jern trekker linjene inn i seg. Små filspon på papir over en magnet tegner mønsteret. Jorden selv er en stor magnet. Et kompass peker omtrent mot en magnetisk pol.

Forskjellen mellom geografisk nord og magnetisk nord kalles misvisning og varierer fra sted til sted. Nålen heller også nedover i nordlige områder og oppover i sørlige. Store jernkonstruksjoner blir magnetiske av jordens felt; vertikale stolper i vår region får vanligvis en sørpol øverst.

Hvis vi gni visse pinner, tiltrekker de lette gjenstander. Det er statisk elektrisitet fra friksjon. Det viser seg at det finnes to typer ladning, som tiltrekker og frastøter hverandre parvis. Et lite instrument med to tynne blader kan vise om noe er ladet; bladene spriker når de får samme ladning. Når vi lader ved å gni, blir de to flatene vi gned like sterkt ladet med motsatt fortegn. Berøring kan flytte ladning. Hvis vi holder en ladet gjenstand nær en leder uten å berøre, skyver den elektroner rundt i lederen og endrer ladningsfordelingen der. Det kalles induksjon. I dag sier vi at små partikler, elektroner, bærer negativ ladning. Positiv ladning sitter i mer stabile atomkjerner.

Metaller lar elektroner bevege seg lett og kalles ledere. Glass og voks holder dem på plass og kalles isolatorer. Ladning samler seg på ytre overflater av en leder, og hoper seg opp ekstra ved skarpe punkter. Der kan den lekke ut i luften med en stille susen og et svakt lys. Lyn er en enorm utladning mellom sky og bakke eller mellom skyer.

Det varmer opp luften så brått at vi hører et smell, og det kan skade og drepe. Lynavledere leder ladningen trygt ned i bakken. Spenningsforskjell er som et høydesprang for ladning. Kapasitans er evnen noe har til å holde på ladning ved en gitt spenning. Hvis vi setter en annen leder i nærheten uten å berøre, øker kapasitansen.

To plater tett sammen kan holde mye motsatt ladning. Slik lagrer en kondensator ladning. Et gammelt glass med metall inni og utenpå var det første. Hvis vi utlader den over en spole, svinger den frem og tilbake noen ganger. Slike svingninger sender ut usynlige bølger.

Det finnes maskiner som lager statisk elektrisitet ved å berøre og bruke induksjon. En enkel plate kan gi en skive ladning om og om igjen. Snedige innretninger med roterende skiver og små kammer samler mange små ladninger til en jevn strøm av gnister. Hvis vi ønsker jevn strøm over tid, bruker vi en kjemisk celle – et batteri. Sink og kobber i en syreløsning skaper en spenning mellom seg. Hvis vi forbinder dem med en ledning, flyter strømmen. Små bobler på elektrodene svekker strømmen etter en stund; vi kan forhindre det med andre stoffer som "spiser" boblene før de hindrer. Uren sink brytes ned lokalt; et tynt kvikksølvbelegg kan beskytte den.

For korte og sporadiske oppgaver er en saltvannscelle med mangandioksid hendig. Kompakte versjoner uten væske ble 'tørrbatterier'. Der vi trenger jevn strøm over lang tid, brukes andre sammensetninger som foretrekker å avsette metall fremfor å lage gass. Der strøm flyter, blir et magnetfelt født. Rundt en rett ledning er linjene sirkler. Hvis vi peker tommelen i strømmens retning, krøller fingrene seg på samme måte som feltet. En spole oppfører seg som en stavmagnet. Mykt jern i midten gjør magneten mye sterkere. Vi kan arbeide på avstand med mange vindinger av ledning. Flere vindinger eller mer strøm gir større trekkraft.

Slik tikker telegrafen: en nøkkel langt borte åpner og lukker kretsen slik at en elektromagnet trekker en liten arm. Signalet fra en svak strøm kan starte en annen magnet som lukker en sterk strøm lokalt; det kalles et rele. En dørklokke får sin egen strøm til å avbryte seg selv og slå på klokken igjen og igjen. Og en enkelt kraftig gnist over en spole kan gjøre en liten stålnål magnetisk i lang tid.

For å bruke elektrisitet godt, ønsker vi å måle den. En magnetisk nål i et felt fra en strøm svinger ut og blir værende. En lett spole hengt opp mellom sterke poler svinger ut i en vinkel som fint samsvarer med strømmen. Det er grunnlaget for amperemeter og voltmeter. En coulomb er en ladningspakke. En ampere er én coulomb per sekund.

Hvor stor en ampere er, kan bestemmes ved hvor mye sølv den avsetter på en plate i en gitt tid i et væskebad. Motstand står i veien for strømmen, avhenger av lengde, tverrsnitt, materiale og temperatur, og måles i ohm. Spenning måles i volt. En enkel lov binder dem sammen: strøm er lik spenning delt på motstand.

Hvis vi kobler motstander i serie, adderes motstandene. Hvis vi kobler dem side om side, deler de strømmen på en måte som gjør den totale motstanden mindre. Battericeller kan settes i serie for å få høyere spenning, eller parallelt for å få lavere indre motstand og mer strøm. Vi kan måle ukjente motstander ved å se på forholdet mellom strøm og spenning, eller bruke en bro der en velvalgt justering hjelper oss å finne et punkt hvor nålen står stille. Strøm kan flytte materie. I en løsning med metallioner går positive ioner mot en negativ plate og avsettes som metall. Negative ioner går til den positive og avgir enten gass eller binder seg.

Hvor mye som beveger seg, er nøyaktig proporsjonalt med hvor mye strøm og hvor lenge. Vi kan bruke det til å legge på belegg, rense metaller, men også som en fare: rør i bakken kan korroderes hvis «villstrømmer» går inn og ut av dem. Noen batterier kan lades opp. Lagringsbatterier lagrer elektrisk energi som kjemisk og gir den tilbake senere. De med bly og syre er tunge, har lav indre motstand, leverer mye strøm og gir omtrent to volt per celle. Andre, med forskjellige kjemikalier, avveier vekt, kostnad og levetid på andre måter. Elektrisk varme er vanlig: strøm i en motstand blir til varme. Hvor mye avhenger av strøm, motstand og tid.

Vi beskytter ledninger med tynne ledninger som smelter først når strømmen blir for høy. Lamper lyser fordi en tynn ledning blir hvitglødende i vakuum. Wolfram tåler høy temperatur og gir mer lys per watt enn kull. En lysbue mellom to kullstenger brenner sterkt. I likestrømsbuer slites den positive stangen raskere, og vi må flytte dem. I lukkede kamre varer kullet lenger, men krever spesielle strømforsyninger.

Når magnetisme i en kjerne endres, oppstår en spenning i en spole rundt den. Trykk en stavmagnet inn i en spole, måler'nåla hopper. Trekk den ut, nåla hopper den andre veien. La magneten være i ro, lite skjer. Roter en spole i et konstant felt, vi endrer stadig hvor mye felt som passerer gjennom spolen og skaper vekselspenning.

Retningen er slik at den motsetter seg endringen som skapte den. Energi er også bevart her. Små generatorer med sterke magneter kan gi vekselspenning. Større maskiner lar magnetfeltet bli skapt av strøm i egne spoler. På den måten blir både spenning og strøm større. Hvordan vi kobler spolene, bestemmer hvordan spenningen holder seg når vi kobler til en last.

Vekselspenning tas ut gjennom glatte ringer, mens likeretting av spenningen inne i ankeret skjer med en kommutator som snur forbindelsen akkurat når strømmen reverseres inne, slik at vi får likestrøm ut. Mange spoler og segmenter gjør at alt flyter jevnt. En motor er den samme maskinen kjørt baklengs: strøm i et felt skaper krefter som får spolen til å snurre. Hvis vi reverserer retningen på feltet eller strømmen, reverserer også motoren. En spole med få vindinger og en stor sekundærspole kan lage korte høyspenninger når vi brått avbryter strømmen i den første. En kondensator over bryteren demper gnisten og skjerper avbruddet.

En transformator er ideen løftet til eleganse: en primærvikling sender vekselstrøm i en lukket jernkjerne som er laminert for å forhindre varmevirvler. Den skiftende magnetisme induserer spenning i en sekundærvikling proporsjonalt med antall vindinger. Slik trapper vi spenninger opp og ned med små tap. Noen rør og lysbuer leder lett den ene veien og blokkerer den andre, og kan lage jevn strøm fra vekselstrøm. Store kvikksølvlikerettere var en slik løsning. En telefon bærer tale ved å gjøre lyd om til små variasjoner i strøm og gjøre dem om til bevegelse langt unna. En tynn jernskive over en spole nær en liten magnet trekkes nærmere og lenger bort når strømmen gjennom spolen endres, og skaper lyd.

I den andre enden er små korn av karbon under trykk. Lydendringer komprimerer og frigjør trykket, og endrer motstanden. En liten strøm gjennom dem blir dermed modulert i takt med lyden. En spole kan løfte disse variasjonene for å sende dem langt. Små brytere og klokker styrer tilkobling og signalering, og med en felles kilde for mikrofonen kan hele byer snakke sammen.

Lyd er orden i bevegelse. Den trenger materie for å forplante seg. En streng, en stemmegaffel, stemmebånd – alt som vibrerer rytmisk lager fortetninger og fortynninger i luft. I vann og jern går lyd raskere enn i luft. Luft bærer den noen hundre meter per sekund, litt raskere når det er varmt. I vann og jern går den mange ganger så raskt. Bølger kan være tverrgående eller langsgående. I vann ser vi bølgetoppen bevege seg mens vannet går opp og ned. I luft beveger molekyler seg frem og tilbake. En hel svingning er en fortetning etterfulgt av en fortynning. Hvor stor utslaget er, oppfatter vi som lydstyrke. Hvor ofte svingningene kommer, oppfatter vi som tonehøyde.

Avstanden mellom to bølgetopper ganger hvor ofte toppene kommer, er hastigheten. Lyd reflekteres. Utfallsvinkelen er lik innfallsvinkelen. Et rop mot en fjellvegg kommer bare tilbake hvis rundturen er lang nok til at øret ikke blander start og slutt. Innendørs hjelper refleksjoner oss med å høre bedre. Gamle høretrakter og lydplanker samler og sender lydbølger. Musikk er rytmisk og periodisk bevegelse; støy er ujevn. Tone har styrke, tonehøyde og kvalitet. Styrken øker med utslaget, og med større vibrerende overflater gjennom lydplanker, og avtar med kvadratet av avstanden. Tynn luft bærer lyd dårligere. Tonehøyde avhenger av frekvens. Vakre intervaller følger enkle tallforhold: dobbel, tre-halv, fire-tredjedel.

For å kunne spille i alle tonearter blir disse forholdstallene litt kompromittert i det som kalles likestemmig temperament. Resonans forsterker bevegelse når driverens egenfrekvens og den naturlige frekvensen stemmer overens. To like gafler vekker hverandre. En luftsøyle under en gaffel kan klinge høyt når kvartbølgen dens matcher gaffelens frekvens, med en liten justering for enden. To nesten like toner kan skape mønstre av svak-sterk-svak, svevninger, i takt med frekvensforskjellen. Musikkinstrumenter deles grovt inn i membraner og plater (trommer), luft (fløyter, orgel, kornett) og strenger (piano, fiolin). Strenger har enkle lover: dobbel lengde gir halv tonehøyde, mer spenning øker tonehøyden med kvadratroten, tykkere streng senker den.

Virkelige strenger synger ikke bare med grunntonen, men har mange overtoner i heltallsforhold. Blandingen av disse gir klangfarge. Sandmønstre på plater kan tegne vakre former på steder som ikke beveger seg. Små flammer og nåler på voks kan gjøre lyd synlig og bevare den, slik at den kan analyseres og spilles igjen. Luft i rør ligner på strenger, der åpne rør inneholder en halv bølge og lukkede rør en kvart. Blås hardere, så oppstår høyere vibrasjonsmønstre. Ventiler og hull endrer effektiv lengde. Øret selv er et filter; små, fint avstemte deler i en cochlea-formet del reagerer hver på sin egen tone og sender et signal videre til hjernen.

Lys er også en form for bevegelse, men det trenger ikke materie. Det kommer fra noe som skinner, og vi ser det når det blir reflektert eller slippes gjennom noe. Vanligvis reiser lys rett. En liten åpning tegner et opp ned-bilde på motsatt vegg. Styrken på lyset avtar med kvadratet av avstanden. Speil følger én regel: innfallsvinkel er lik utfallsvinkel. Ru overflater sprer lys i mange retninger; glatte samler og sender pent. Et flatt speil skaper et bilde som ser ut til å stå bak speilet like langt som gjenstanden står foran. Store glassplater og smart belysning lurte en gang teaterpublikum med 'spøkelser'. Krumme speil kan samle eller spre.

Innbuede speil samler lys fra langt borte i et punkt midt mellom speilets senter og overflate. Hvis vi plasserer et objekt innenfor dette punktet, får vi et opp-ned eller opprett bilde avhengig av hvor det står. Utadbuede speil lager alltid opprette, små bilder som ser ut til å ligge bak. Når lys går fra et stoff til et annet, bøyer det seg.

Rett på går det nesten rett gjennom, men i en vinkel bøyes det mot normalen i et tettere stoff, og bort fra normalen når det forlater. Hvor mye bestemmes av brytningsindeksen. Vann omtrent en og en tredjedel, vanlig glass omtrent en og en halv, diamant mye mer. I en plate forskyves strålen bare litt til siden.

I et prisme bøyer strålen seg mot basen og brytes igjen på den andre siden. Hvis vi setter to prismer mot hverandre, peker de som en konveks linse og samler lys. Utover en viss vinkel ut av et tett stoff slipper ikke lyset ut i det tynnere; det blir totalreflektert innvendig. På den måten kan prismer snu og reflektere uten sølv. Lag med luft med ulik tetthet og temperatur kan bøye lys slik at vi ser himmelen i ørkenen som en 'innsjø,' eller skip speilet i himmelen. Det er luftspeilinger som lurer hjernen, men følger enkel fysikk.

Linser gjør bilder skarpe. En konveks linse samler parallelt lys til et brennpunkt. En konkav linse sprer det. Små hull gir uklare flekker fordi mange stråler fra samme punkt ikke møtes igjen. Linsen samler dem på et punkt. Hvis vi plasserer en gjenstand nærmere enn brennvidden, får vi et oppreist, forstørret bilde. Plasserer vi den lenger unna, får vi et omvendt, reelt bilde som kan fanges på en skjerm.

Øyet er en linse og en skjerm. Hornhinnen og linsen fokuserer et reelt, omvendt bilde på netthinnen. I hvile er det innstilt for å se langt. For å se nært, strammes små muskler, og linsen blir tykkere.

De fleste kan ikke se skarpt nærmere enn omtrent tjue til tretti centimeter. Et forstørrelsesglass lar oss holde gjenstanden nærmere uten anstrengelse. Et nærsynt øye fokuserer fjernt lys for tidlig og trenger konkav korreksjon. Et langsynt øye fokuserer for sent og trenger konveks. Ujevn krumning gir forvrengte bilder, korrigert med sylinderlinser.

Instrumenter bruker de samme enkle reglene. Et kamera fokuserer virkelige bilder på en lysfølsom overflate; kjemi gjør dem permanente. En projektor sender et forstørret, opp-ned-bilde mot en skjerm. Et mikroskop har kort brennvidde foran og skaper et lite, men virkelig bilde, som et okular forstørrer. Et teleskop for fjerne objekter har lang brennvidde foran og lar et okular forstørre et lite, skarpt bilde. En kort versjon, brukt i lommekikkerter, skaper opprettstående bilder ved å kombinere en konveks front og en konkav bak. Kikkerter med prismer bruker total indre refleksjon for å bøye lysbanen, gjøre tubene kortere og snu bildet riktig vei. Et prisme viser at hvitt lys er en blanding.

En smal spalte gjennom et prisme legger ut fargene pent. Et annet prisme plassert riktig kan samle dem tilbake til hvitt. Kortbølgelengdelys bøyes mer enn langbølgelengde; fiolett skiller seg mer enn rødt. Derfor har en enkel linse fargede kanter: ulike farger fokuserer på forskjellige steder. Hvis vi kombinerer en konveks kronglasslinse med en konkav flintglasslinse, kan vi oppheve fargespredningen mens vi beholder samlingen. Det kalles akromatisk og er nødvendig for gode bilder. Fargene vi ser, avhenger av hva overflaten gjør. En svart gjenstand absorberer nesten alt. En hvit gjenstand sender ut igjen nesten alt den mottok. Et rødt tøy sender ut mest rødt og absorberer resten.

En grønn flaske slipper mesteparten av grønt lys gjennom og stopper mer av de andre fargene. Hvis vi blander lys, kan to farger bli hvite hvis de er motsetninger. Hvis vi blander maling, tar vi bort og ender ofte opp med grått og brunt. Regnbuen er et prisme i naturen: sollyset brytes i dråpene, reflekteres en gang inni, og brytes ut igjen.

Strålene går i bestemte vinkler til øyet – fiolett nederst, rødt øverst. Hvis vi ser på solen gjennom en smal spalte og et prisme, oppstår mørke linjer der gasser i solens ytre lag har absorbert bestemte bølgelengder. Den samme gassen, varm og tynn, sender ut lyse linjer nøyaktig der. Slik kan vi lese stjernenes «kjemi» på avstand.

Vi ser farger som en blanding av tre grunnleggende følsomheter. Noen mangler en av dem og forveksler visse farger. Trykking med tre trykkplater – hver laget med lys som passerer gjennom spesifikke filtre – kan etterligne mange farger ved å trykke med riktig blekk. Det er magi bygget på måling.

Hva er lys egentlig? Tidlig forestilte noen seg små kuler som fløy i rette linjer. En annen tenker forestilte seg bølger i noe usynlig som fylte alt. To problemer plaget bølgeideen: hva er dette 'noe', og hvorfor ser lys ut til å bevege seg rett? Mye senere falt brikkene på plass. Lys bøyer seg rundt skyggen av svært små ting, men bare litt – fordi bølgelengden er så liten.

Og elektriske gnister ser ut til å sende ut bølger i et felt som inneholder både elektrisitet og magnetisme, et felt som også bærer lys og radio. Når to lysstråler møtes, kan det skje at de forsterker hverandre – eller opphever hverandre.

Hvis vi presser to glassplater nesten sammen og etterlater en tynn luftkile mellom dem, ser vi fargede striper i reflektert lys. Refleksjoner fra topp- og bunnflatene møtes og enten forsterker eller svekker hverandre, avhengig av tykkelsen. Med monokromatisk lys blir det lyst og mørkt i rader. Med hvitt lys forsvinner én farge ved en viss tykkelse, og vi ser et hint av komplementærfargen der — og den endrer seg utover.

Lyd i luft er longitudinal. Hvis vi prøver å stoppe den med gitter satt på tvers, går den likevel gjennom. Lys, derimot, kan svekkes og til og med stoppes ved å få det til å vibrere i bare én retning. To krystaller kan vise dette. Hvis vi slipper lys gjennom begge når de har samme orientering, går det fint.

Hvis vi roterer den ene nitti grader, blir det mørkt. Lys har tverrgående vibrasjoner. Det støtter bølgeideen mot det gamle partikkelbildet. Usynlige strålinger utvider bildet. Hvis vi lukker en kondensator med en liten krets, oscillerer den ikke bare én gang, men mange ganger, raskt. En lignende krets i nærheten, avstemt til samme frekvens, mottar energi og 'gnister' også.

Da det ble vist åpent at slike svingninger sender ut bølger som beveger seg med lysets hastighet, forsvant tvilen. Et lite rør med metallspon var følsomt: når en bølge kom, koherte sponet og ledet strøm. Det gjorde trådløs telegrafi mulig. Gnistsendere ladet og utladet kondensatorer mange ganger per sekund, og antenner som var nøyaktig avstemt, sendte ut. Mottakere avstemt til samme frekvens fanget opp. Hvis vi sender strøm gjennom luft i et nesten tomt glassrør, lyser glasset der strålene treffer. De kom fra den negative elektroden og ble bøyd av magneter. Det viste at de var elektroner, små bærere av negativ ladning.

Og der de stoppet brått i glass eller metall, dukket det opp en annen stråling som gikk rett frem, sverte fotografiske plater, gikk gjennom bløtvev og fikk noen krystaller til å lyse, men knapt ble bøyd eller reflektert. Den ble kalt røntgenstråler. I dag vet vi at det er lys med svært høy frekvens – bølger som skapes ved rask nedbremsing av elektroner.

Noen mineraler gjorde fotografiske plater tåkete helt av seg selv, uten lys og uten gnist. De sendte ut noe hele tiden. Fra en mørk malm ble det skilt ut en bitte liten del som gjorde det samme, men mye, mye sterkere. Denne delen kunne sende ut tre slags ting. Det første var tunge, positive biter som ble stoppet av tynt papir. Det andre var veldig lette og raske, negative biter. Det tredje var stråler som gikk gjennom mye og lignet røntgenstråler i styrke. En enkel skjerm med et stoff som flimrer når noe treffer, viste bittesmå glimt når en av de tunge traff.

Alt dette pekte mot at atomer ikke var udelelige kuler, men små systemer med deler og sterke bindinger som noen ganger brytes og frigjør energi langt større enn ved vanlig forbrenning. Stemmen ble etter hvert trådløs, ikke bare prikker og streker. En telefon med ledning gjør lyd om til endringer i strømmen gjennom karbonet i senderen. Store, rene svingninger med høy frekvens kan fungere som en 'bærebølge', og vi kan variere størrelsen deres i takt med lyden.

Et lite rør med tre deler gjorde dette mulig. En glødende liten ledning frigjør elektroner, en plate tiltrekker dem, og strømmen kan styres av en fin ledning imellom. Små variasjoner i spenningen til denne fine ledningen forårsaker store variasjoner i strømmen til platen.

Koblet til en oscillerende krets og en antenne, produserer røret stødige, rene bølger. Lyd kan ri på disse som en sekk, og tas av igjen i mottakeren. Det samme røret kunne både detektere og forsterke. Den hørbare energien i øretelefonen kom fra røret og strømforsyningen, ikke fra selve bølgen i luften.

Vekselstrøm gjør mer enn bare å snu retning hver halve syklus. Når feltet rundt en ledning vokser og krymper, avler det spenning i nærliggende ledninger. Transformatoren lever på det. Men det betyr også at vekselstrøm møter to typer motstand: en som faktisk bruker energi som varme, og en som ikke forbruker energi, men skyver strømmen bak eller foran spenningen. Den fra spoler kommer fra en egenskap kalt induktans. Den fra kondensatorer kommer fordi de tar opp og avgir ladning i takt med svingningen og slipper gjennom vekselstrøm lettere enn likestrøm. Sammen kalles denne motstanden impedans. Loven vi lærte gjelder fortsatt, men nå med denne kombinerte motstanden i stedet for den gamle.

Tap i strømnett vokser med kvadratet av strømmen. Derfor øker vi spenningen når vi sender strømmen langt, slik at strømmen kan være mindre for samme effekt, og senker den før vi bruker den. Når spenning og strøm ikke svinger i takt, er det en forskjell mellom hvor mye 'tilsynelatende' effekt vi beregner (spenning ganger strøm) og hvor mye reell effekt vi bruker i arbeid og varme. Forholdet forteller hvor godt vi utnytter nettet. Vekselstrøm kan leveres på en fase, som til hus, eller tre faser, tre like svingninger forskjøvet med en tredjedel av en periode. De tre skaper et roterende felt i et stasjonært viklingssystem, som driver en rotor.

Generatorer for slikt har ofte feltet som roterer med likestrøm, og viklingene som gir strøm, er faste. Motorer finnes i flere typer. En seriemotor, som går samme vei uansett retning, fungerer for verktøy og små apparater. En induksjonsmotor uten børster lever på feltet som roterer og induserer strøm i en 'ekornburrotor'; den går nesten like fort som feltet, bare litt etter. En synkronmotor låser seg til feltets svingning og går med en nøyaktig hastighet bestemt av hvor fort nettet svinger og hvor mange poler den har.

Når vi ser tilbake på alle disse emnene, er fremgangsmåten den samme. Vi søker årsaker i naturen, ikke i innfall. Vi måler, vi bruker de samme målene, vi knytter ord til konkrete handlinger og tall. Materie og energi skifter form, men summen forblir. Molekyler danser usynlig og avslører seg i trykk og diffusjon, fordampning og krystallglans. Krefter kombineres, balanserer, bøyer bevegelse, og låner og betaler tilbake i like store mengder. Væsker bærer, presser og strømmer, og klare lover gir pumper og skip, barometre og bremser. Varme sniker seg, strømmer og utstråler, skjuler seg i faseendringer, bytter med arbeid på en fast kurs, og styrer klima og komfort.

Elektrisitet og magnetisme flettes sammen, fra gnister i et rom til lyn over land, fra jordens stabile felt til nettverk av maskiner. Sammen, som elektromagnetisme, bærer de meldinger gjennom ledning og tom luft, lyser opp gater og rom, spinner motorer og turbiner, og lar stemmer og musikk krysse hav uten en tråd. Lyd og lys er forskjellige i om de trenger et medium og i retningen på vibrasjonen, men begge er bølger som reflekteres og brytes, som overlapper og avslører fjerne kilder etter faste lover. Og til slutt når blikket som begynte med dugg og ekko, inn i atomet, hvor energier langt utover ild og flamme viser seg i stille glimt.

Fra første til siste side er emnet ikke en liste, men en kjede der hvert ledd styrker de andre, slik at kjente ting belyser det generelle, det generelle forklarer det kjente, og verdens fakta blir et mønster som både kan forstås og brukes.