Карл Саббаг - Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки

• Название: Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки
• Автор: Карл Саббаг
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Научпоп
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-91678-144-1

Есть детские вопросы, на которые не каждый взрослый ответит: почему ночью небо темное? почему мы не проваливаемся сквозь пол? кто изобрел колесо? почему зеркало меняет местами только лево и право, а не верх и низ? Карл Саббаг подробно разбирает эти и многие другие загадки (да-да, загадки, причем Большой Науки!), и не просто разбирает, а легко, доходчиво, с хорошим юмором рассказывает об окружающих нас чудесах физики, химии, биологии, психологии и даже космологии. Вот еще вопросы: как работает Гугл? можно ли увидеть нейтрино? что такое пятый вкус, о котором никто не знает, кроме японцев? обижаются ли на нас собаки? кто был автором первого в истории мультфильма? Интересно? При чтении этой книги будет еще интереснее! Потому что именно с такой целью она и писалась: напомнить нам, что мир вокруг таинствен и удивителен.

Карл Саббаг (р. 1942) — британец палестинского происхождения, писатель, журналист, телевизионный продюсер. Автор многих научно-популярных книг, документальных фильмов и научно-популярных телесериалов.

---

Враскачку

Во времена моего детства в рождественские хлопушки клали загадочное и удивительное устройство, очень долго занимавшее мои мысли. Это был простой маятник: нитка и гирька — небольшой кусочек выкрашенного в бронзовый цвет металла, отлитого в форме стрелы или геральдической лилии. Если расположить такой маятник над ладонью мальчика или мужчины и немного подождать, то маятник начинал раскачиваться по прямой взад-вперед; если подержать его над ладонью девочки или женщины, он начинал описывать круги. Он умел даже угадывать пол домашнего животного. Более того — что еще поразительнее, — если подержать маятник над беременной женщиной, по движению гирьки можно было определить пол будущего ребенка.

Не могу сказать, что я верил показаниям маятника на сто процентов. Я был скептически настроенным ребенком, мне хотелось разобраться, что происходит, а значит, найти возможное объяснение. И желательно было проделать это, не раздвигая границы научного знания до идеи о существовании неких связанных с полом эманаций, исходящих от живых существ и влияющих на движение маятника.

Пример с беременной женщиной заставлял меня усомниться в довольно правдоподобном объяснении: мол, раз ты знаешь пол существа, над которым держишь маятник, ты сам каким-то образом — сознательно или подсознательно — двигаешь маятник в нужном направлении. Но как это может объяснить отчетливые круговые движения над животом женщины, которая и сама еще на тот момент не знала пол своего будущего ребенка, а потом родила девочку?

Теперь, став старше и немного мудрее, я знаю, что сомневался тогда не напрасно. В происходящем нет ничего таинственного, и изумление вызывает лишь способность человеческого организма исподволь использовать зрительную обратную связь.

А происходит на самом деле вот что.

Во-первых, эффект действительно основывается на знании пола человека или животного (о беременной женщине мы поговорим чуть позже).

Во-вторых, гирька движется так, как вы ожидаете, — если бы вам сказали, что прямая линия означает «женщина», а круг — «мужчина», маятник именно так и двигался бы. (Если вам объяснили наоборот, маятник двигается наоборот.)

Когда вы держите маятник неподвижно и «мысленно велите» ему двигаться, слабые и незаметные сокращения мышц пальцев сообщают нити движение. Благодаря этим движениям гирька маятника начинает чуть-чуть покачиваться в нужном направлении. Пока вы наблюдаете, как маятник движется, те же мышечные движения становятся более интенсивными, а другие движения, вызывающие колебания в ненужном направлении, тем временем гасятся. Вы вглядываетесь пристальнее, и маятник все более и более четко движется по нужной траектории, мышцы пальцев все более точно передают движение, благодаря которому возникает «таинственный» эффект.

Есть простой способ проверить правильность этого объяснения. Попробуйте силой мысли заставить гирьку двигаться тем или иным образом, не держа ее над рукой. Вы все равно можете этого добиться, как бы ни старались держать маятник неподвижно. Попробуйте заменить «мужчину» с прямой линии на круг, и вам это удастся. Попробуйте «приказать» маятнику вращаться (не совершая при этом сознательных движений рукой), а глаза при этом держите закрытыми. Ничего не произойдет, и тем самым будет доказано: зрительная обратная связь необходима, чтобы правильные движения мышц «вознаграждались» и усиливались за счет видимого подтверждения успеха.

Наконец еще одна впечатляющая наглядная демонстрация того, насколько сильно неуловимые мышечные движения подчиняются зрительной обратной связи. Подвесьте маятник внутри бутылки, плотно зажав нить между пробкой и горлышком бутылки, и поставьте бутылку на ничем не накрытую столешницу. Прижмите ладони к столу и пристально следите за гирькой. А теперь «велите» ей двигаться по прямой или кругами. Опыт займет немного больше времени, чем если бы вы держали маятник в руках, но рано или поздно гирька подчинится вашему приказу — в результате передачи незаметных сокращений мышц через древесину к бутылке, а потом и к нити.

А как же беременная женщина? Что ж, вынужден признать, что маятник все-таки предсказывает пол ребенка, но только с вероятностью пятьдесят процентов… Точно так же его предсказывает подброшенная монета.

Из Европы в Америку за один час, поездом

В 1956 году американский адвокат Фрэнк Пол Дэвидсон (р. 1918), проведя вместе со своим семейством целых семь часов в качающемся на волнах пароме, пересекающем Ла-Манш, решил, что должен быть какой-нибудь более удобный способ добираться из Франции в Англию. Дэвидсон имел хорошие связи в американских финансовых кругах, и как-то раз он поделился пережитым в компании своих приятелей, нью-йоркских банкиров. Прошло совсем немного времени, и они все вместе основали «Группу по изучению тоннеля под Каналом[79]». Прошло менее сорока лет, в 1994 году тоннель под Ла-Маншем был открыт, и вот благодаря тому самому начинанию поезда уже вовсю курсируют по подводному тоннелю между Англией и Францией, перевозя пассажиров и машины. И те, кто не любит летать самолетом, теперь не обязаны бороться с морской болезнью.

Дэвидсон, которому сейчас уже за девяносто, по-прежнему бодр и деятелен. Последние три десятилетия он вместе с небольшой группой инженеров из Массачусетского технологического института занимается разработкой трансатлантической трассы, которая пролегала бы на дне океана в тоннеле, тянущемся, допустим, от Бристоля к Бостону, а внутри этого тоннеля бегали бы поезда на магнитной подушке. Используемая технология — магнитная левитация, или маглев, — основывается на взаимном отталкивании магнитов поезда и рельсов, в результате чего создается воздушная подушка, по которой поезд передвигается практически без трения. В Японии был сооружен пробный участок подобной железной дороги, и в ходе испытаний поезд развивал скорость до 581 километра в час[80].

Но кто захочет отправиться на поезде в путешествие длиной в пять тысяч километров только ради того, чтобы попасть из Англии в Америку? Даже при скорости 500 километров в час дорога займет десять часов, а на самолете можно долететь за пять или шесть. Однако у «Атлантического тоннеля» Фрэнка Дэвидсона есть еще одно дополнительное качество: в тоннеле не будет воздуха; мчась в вакууме, поезд будет экономить энергию, которая при обычной магнитной левитации тратится на преодоление сопротивления воздуха, благодаря чему поезда смогут двигаться намного быстрее.

Таким образом, поезд Дэвидсона все-таки обгонит самолет, да еще с приличным запасом. Технология, которую пропагандирует Дэвидсон, предполагает, что у поездов практически не будет ограничений по скорости, поскольку с ростом скорости не будет нарастать сопротивление, как это происходит в воздухе. Поезда смогут с легкостью разгоняться до 8000 и более километров в час, так что можно будет смотаться из Англии в Америку на денек, потратив на дорогу по часу в каждый конец.

В отличие от большинства предсказанных технологий будущего, эта технология не требует разработки новых идей. Пока есть только два препятствия: деньги и общественное мнение. Построить тоннель, то есть изготовить в странах, расположенных на северных побережьях Атлантики, бетонные секции, а потом соединить их в одно целое, не так уж сложно. Необходимые технологии уже существуют. А развивающаяся семимильными шагами система спутниковой навигации поможет разрешить, пожалуй, самую непростую проблему — как предотвратить возможность случайного контакта поезда со стенами тоннеля на высокой скорости. (Возникшее в такой ситуации трение сожжет поезд дотла вместе с пассажирами.)

Прокладывание «Атлантического тоннеля» потребует тесного сотрудничества целого ряда стран и международных корпораций по части финансирования и осуществления строительных работ. Но стоимость проезда будет на удивление умеренной. Согласно произведенным несколько лет назад предварительным оценкам, билет будет стоить около ста фунтов в один конец, что несколько дешевле билета на самолет, а времени на дорогу уйдет гораздо меньше.

Фундаментальная химия

Гетероциклические соединения — это молекулы, состоящие из атомов, образующих кольцо (цикл), в которое, помимо углерода и водорода, входит атом какого-либо еще элемента. Существует много разных гетероциклических соединений с разным количеством атомов водорода и углерода, объединенных в кольца, и различными атомами других элементов, дополняющими эту структуру. Каждое из соединений имеет собственную уникальную формулу, например С5Н5N (пиридин) или С4Н8О2 (этилацетат), однако чаще в разговоре и на письме молекулы веществ обозначаются не формулами, а названиями. Но как быть, если известно множество вариантов того или иного типа молекул и всегда есть возможность синтезировать новые? И вот в 1880-е годы два химика, Артур Рудольф Ганч (1857–1935) и Карл Оскар Видман (1852–1930), независимо друг от друга разработали систему, позволяющую дать каждому соединению уникальное название исходя из количества атомов в кольце и свойств дополнительного химического элемента, входящего в состав соединения.