Рэндалл Манро - А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы

• Название: А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы
• Автор: Рэндалл Манро
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-17-088495-7

Эта книга – продолжение одного из самых знаменитых научно-популярных сайтов всех времен. Рэндалл Манро – инженер НАСА, ученый, художник и создатель невероятно популярного интернет-комикса xkcd.com – пытается найти серьезные ответы на самые невероятные вопросы, которые присылают ему посетители его сайта. Оказывается, о самых серьезных научных проблемах можно говорить легко и с большим юмором. Если вы любите науку, комиксы, Интернет и хорошую шутку – эта книга для вас.

В формате pdf A4 сохранен издательский дизайн.

---

Если вы как-нибудь попытаетесь это сделать (хотя я вам не рекомендую), у меня есть один невероятно полезный совет.

Не забудьте отключить детонаторы ракет.

Раздел коротких ответов

ВОПРОС: А что, если бы мой принтер мог печатать настоящие деньги? Как бы это повлияло на мировую экономику?

– Дерек О’Брайан

ОТВЕТ: На листе бумаги А4 можно уместить четыре стодолларовые купюры.

Если ваш принтер печатает одну страницу (с обеих сторон) в минуту, в цвете и высоком разрешении, получится 210 миллионов долларов в год. Этого достаточно, чтобы сделать вас очень богатым, но недостаточно, чтобы нанести урон мировой экономике. Поскольку в обращении одновременно находятся 7,8 миллиарда стодолларовых купюр, а продолжительность жизни купюры составляет примерно 90 месяцев, в год приходится допечатывать около миллиарда купюр. Ваши дополнительные два миллиона бумажек в год вряд ли смогут что-то изменить.

ВОПРОС: А что, если взорвать атомную бомбу в эпицентре урагана? Будет ли ураган мгновенно уничтожен?

– Руперт Бейнбридж (и сотни других людей)

ОТВЕТ: Этот вопрос задают часто. Как выясняется, Национальное управление океанических и атмосферных исследований, частью которого является Национальный центр по изучению ураганов, об этом тоже частенько спрашивают – так часто, что они даже опубликовали официальный ответ.

Советую прочитать его целиком[39], но думаю, что достаточно и последней фразы первого абзаца:

«Совершенно очевидно, что это не лучшая идея».

Меня радует мысль, что подразделение правительства США опубликовало свое официальное мнение по поводу возможности ядерной бомбардировки ураганов.

ВОПРОС: А что, если бы все мы установили маленькие турбинные генераторы на водосточных трубах своих домов и офисов? Сколько энергии мы смогли бы выработать? Получилось бы когда-нибудь выработать столько энергии, чтобы установка генераторов окупилась?

– Дэмиен

ОТВЕТ: В очень дождливой местности, например на Юго-Восточной Аляске, может выпадать 4 м осадков в год, и водяные турбины могут быть весьма эффективны. Если площадь дома 1500 кв. футов (140 м²) и его водосточные трубы будут начинаться в пяти метрах над землей, он выработает меньше одного ватта энергии от дождя, и максимальная экономия энергии составит:

Самый дождливый час в истории наблюдений, согласно данным, имеющимся на 2014 год, зафиксирован в 1947 году в Холте, штат Миссури, где за 42 минуты выпало около 30 см осадков. За эти 42 минуты наш гипотетический дом мог бы выработать до 800 ватт электричества, и этого было бы достаточно, чтобы работали все электрические приборы и бытовая техника в доме. Все остальное время мощность даже близко не подойдет к этой отметке.

Если установка генератора стоит 100$, то жители самого дождливого места в США – города Кечикан на Аляске – смогли бы окупить его стоимость меньше чем за столетие.

ВОПРОС: А что, если дать каждой звезде во Вселенной уникальное имя длиной в одно слово? Насколько длинными получатся названия, если использовать только удобочитаемые сочетания букв?

– Шеймус Джонсон

ОТВЕТ: Во Вселенной около 300 000 000 000 000 000 000 000 звезд[40]. Если считать, что слово удобочитаемо, если в нем чередуются гласные и согласные (для создания удобочитаемых слов есть способы и получше, но для условных расчетов этот подойдет), то каждая новая пара гласный+согласный, которую вы будете добавлять к имени, позволит вам дать имена 105 новым звездам (в латинском алфавите 21 согласных и 5 гласных букв). Поскольку информационная плотность цифр и букв близка – 100 вероятностей на знак, – можно предположить, что в самых длинных названиях будет столько же знаков, сколько в числе, обозначающем количество звезд.

Обожаю делать расчеты, которые включают в себя подсчет количества знаков в числе, записанном на бумаге (что, по сути, представляет собой просто логарифмические вычисления). И это работает – хотя на первый взгляд кажется, что это совершенно неправильно.

ВОПРОС: Иногда я езжу в школу на велосипеде. Зимой это не очень-то приятно, потому что очень холодно. С какой скоростью мне пришлось бы ехать, чтобы согреться до температуры космического корабля, входящего в атмосферу?

– Дэвид Ней

ОТВЕТ: Космический корабль, входящий в атмосферу, нагревается, поскольку сжимается находящийся перед ним воздух (а не за счет трения о воздух, как принято считать).

Чтобы повысить температуру слоя воздуха перед вашим телом на 20 °С (скажем, от нуля до комнатной температуры), нужно ехать со скоростью 200 м/с.

Самые быстрые наземные средства передвижения над уровнем моря, приводимые в движение мускульной силой человека, – это лигерады (лежачие велосипеды) с аэродинамическими обтекателями. Их максимальная скорость – около 40 м/с, скорость, на которой человек едва-едва развивает тягу, достаточную для преодоления возникающего лобового сопротивления воздуха.

Поскольку лобовое сопротивление пропорционально квадрату скорости, будет сложно преодолеть этот предел. Чтобы ехать на велосипеде со скоростью 200 м/с, потребуется примерно в 25 раз больше сил, чем если вы разгоняетесь до 40 м/с.

На этих скоростях не нужно волноваться по поводу температуры окружающей среды. Быстрый расчет показывает, что, если бы ваше тело выполняло такой объем нагрузок, его температура достигла бы смертельного уровня за несколько секунд.

ВОПРОС: Сколько места физически занимает Интернет?

– Макс Л.

ОТВЕТ: Есть много способов оценки объема информации, которая хранится в Интернете, но есть один любопытный вариант: просто посмотреть, какой объем занимают носители информации, которые мы (как вид в целом) покупаем.

Электронная промышленность производит около 650 миллионов жестких дисков в год. Если большая их часть – диски 3,5 дюйма, то в секунду производится восемь литров (2 галлона) жестких дисков.

А значит, все жесткие диски, произведенные за последние годы (при том, что объемы их производства постоянно растут), едва заполнят один большой нефтеналивной танкер. Так что, если считать таким образом, Интернет занимает меньше места, чем танкер.

ВОПРОС: А что, если прикрепить взрывчатку С-4 к бумерангу? Будет ли такое оружие эффективным или эта идея и в самом деле такая глупая, как выглядит?

– Чэд Мачевски

ОТВЕТ: Оставим в стороне вопросы аэродинамики – мне просто интересно: а какое тактическое преимущество вы предполагаете получить в том случае, если промахнетесь и бумеранг со взрывчаткой прилетит обратно?

Все, что вы хотели знать про молнию…

Прежде чем продолжить, я хочу еще раз напомнить: я не эксперт по безопасности во время грозы.

Я рисую картинки в Интернете. Я люблю смотреть, когда что-нибудь горит или взрывается, а значит, не всегда могу действовать в ваших интересах. Настоящие специалисты по безопасности во время грозы – это ребята из Национальной погодной службы США.

Ладно. С этим разобрались…

Чтобы ответить на нижеследующие вопросы, нам нужно понять, куда с наибольшей вероятностью ударит молния. Чтобы узнать это, есть отличный способ, и я вам прежде всего о нем расскажу: прикатите откуда-нибудь воображаемый[41] шар диаметром 60 м, установите его на местности и обратите особое внимание на точку, в которой он касается земли.

В этом разделе я отвечу на несколько разных вопросов, касающихся молнии. Говорят, что молния бьет в самую высокую точку на местности. Это одно из тех раздражающих своей неточностью утверждений, которые сразу вызывают массу вопросов. Самую высокую – в пределах какого радиуса? Я хочу сказать, что не все же молнии бьют в Эверест. Но будет ли молния выбирать самого высокого человека в толпе? Самый высокий человек, которого я знаю, это, вероятно, канадский писатель, программист и автор комиксов Райан Норт. Стоит ли мне стоять рядом с ним во время грозы – или это небезопасно? И вообще – стоит ли мне стоять рядом с Райаном из каких бы то ни было соображений?…

Наверное, мне все-таки стоит отвечать на вопросы, а не задавать их.

Так как же молния выбирает цель?

Удар молнии начинается с ветвящегося электрического заряда – «лидера молнии», который спускается с тучи. Он идет вниз со скоростью, составляющей десятки или даже сотни километров в секунду и преодолевает несколько километров до земли за несколько десятков миллисекунд.