Бесплатный фрагмент - Наука, короче говоря

Предисловие, короче говоря

Дорогие читатели и читательницы!

Я очень рад, что вы держите в руках эту книгу или скачали её электронную копию. И не потому, что могу почувствовать себя популярным автором. За науку мне радостно, ведь в современном мире она часто остаётся на обочине общественного интереса, уступая брутальным сюжетам о пришельцах, духах из канализации и иных выдумках, которые так востребованы. Очень замечательно, что в подобной атмосфере вы выбрали научно-популярное издание, а не псевдонаучную книжку.

Надеюсь, среди моих очерков вы найдёте много интересного для себя или как минимум сможете убить время по дороге на работу (я реалист).

Хочу выразить благодарность своим студентам за хорошие вопросы на лекциях, своей супруге за помощь в подготовке текстов, Российской Академии Естествознания за информационную и организационную поддержку отечественной науки, форуму «Учёные против мифов» за то, что он такой один:-)

Так же хочу отдельно поблагодарить платформу «Яндекс. Дзен», благодаря которой научно-популярные материалы могут находить свою аудиторию.

Приятного чтения!

Открытия, оказавшиеся подделкой

В физике и других науках иногда объявляют об открытиях, которые преподносятся как эпохальные и даже революционные. Но после их проверки независимыми экспертами оказывается, что авторы или сильно ошиблись, или сознательно исказили факты. Такое бывает, ведь люди не идеальны, многим хочется славы или массовых денежных вливаний в собственные проекты. А как это всё получить, если не создать имидж первопроходцев, гениев или просто незаурядных талантов?

Обман некоторых учёных очень легко раскрыть: в науке принято все важные результаты проверять на практике. Причём в разных лабораториях, институтах и исследовательских центрах. Это принцип воспроизводимости: удачный эксперимент, который принёс неожиданный результат, должен быть заново поставлен другой командой специалистов, и не один раз. Получится сходный итог — ура, мы нашли нечто новое.

В истории физики фальсифицированные открытия, к сожалению, не редкость. В 1999 году лаборатория города Беркли заявила, что в результате ядерных реакций получила новые элементы таблицы Менделеева под номером 116 и 118. Результаты бросились проверять в России, Германии и Японии. Нигде в ходе экспериментов по технологии первооткрывателей новое вещество получено не было. Авторы признались в подлоге данных и навсегда завершили свою карьеру в физике.

Более громкий скандал разразился, когда доктор Мартин Флейшман заявил, что ему удалось провести термоядерный синтез при комнатной температуре. В основе этого процесса — слияние ядер атомов лёгких элементов и преобразование их в тяжёлые. Реакция (синтез) проходит в недрах звёзд при температурах в миллионы градусов и сопровождается невиданным выделением энергии. Однако Флейшман и его соратники уверяли журналистов, что процесс удалось провести чуть ли не в стакане с водой. Воодушевлённые данными, специалисты сотни лабораторий по всему миру весь 1989 год пытались воспроизвести эксперимент доктора. Но ни в одном случае никаких результатов, указывающих на термоядерный синтез, получено не было. Учёный какое-то время вяло парировал критику, даже подавал в суд на одну из газет, но затем ушёл из официальной науки и сменил гражданство. А вот миф о холодном термояде до сих пор имеет своих сторонников.

Эта неизвестная Земля

Казалось бы, что нового можно узнать о Земле — планете, на которой все мы родились и живём? Я не говорю об открытиях науки или о параграфах из учебника географии. Простые общеизвестные факты порой настолько поверхностно подаются в школе, что приходится постоянно уточнять информацию. Сейчас лекции о Земле входят даже в некоторые пособия по астрономии для студентов. И там можно почерпнуть много интересных фактов

Например, называть Землю круглой не вполне правильно. Круг всё же фигура плоская, а наша планета имеет объём. Так что определим её форму как шар. Но и тут есть неточность. Многочисленные измерения ещё в 1940 году показали, что правильнее всего Землю считать эллипсоидом, у которого экваториальный радиус равен 6378 километров, а полярный 6356. Немного сплюснутая фигура. Со временем, благодаря вращению планеты вокруг своей оси и воздействию Луны, эта сплющенность уменьшается.

Атмосфера планеты тоже не так проста, как кажется. Несмотря на расхожие заблуждения, в основном человек и все живые организмы на Земле дышат азотом, его в привычном воздухе целых 78%. Кстати, если бы атмосфера вдруг исчезла, то нарушился бы тепловой баланс нашего мира. В этом случае средняя температура поверхности Земли могла составить -14 градусов Цельсия. Такие условия явно не подходят не только для развития жизни, но даже для её зарождения.

Недра нашей планеты представляют огромный интерес для исследователей и наверняка обладают большим потенциалом для развития энергетики. Дело в том, что Землю можно назвать огромной тепловой машиной. Глубоко под корой планеты протекают процессы, которые заставляют породы нагреваться до высоких температур. Земное ядро считается таким же горячим, как поверхность Солнца — его температура по теоретическим подсчётам колеблется в районе 6000 градусов Цельсия. Причин у подобного явления много: и радиоактивный распад элементов, и влияние притяжения Луны. Можно сказать, что у нас под ногами на определённой глубине миллиарды лет работает природный ядерный реактор.

А ещё Земля остаётся единственным местом во Вселенной, где существует разумная жизнь. Пока что единственным, потому что поиск внеземных цивилизаций продолжается. Кто знает, что он нам принесёт в XXI веке

Как не попасться на удочку лженауки

C лженаукой или паранаукой сталкиваются многие из нас. Это и бесконечные предсказания конца света, которые не сбываются, рассказы о незаметном вторжении инопланетян, о чудодейственных приборах со способностью вырабатывать тепло буквально из ниоткуда… В конце XX века лжеучёные так убедительно рекламировали свои «открытия», что получали деньги на разного рода проекты. Автору особенно запомнился один из них, где говорилось о возможности получения энергии из обычного куска щебёнки.

Как понять, что вас вводят в заблуждение и обещают очередную пустышку?

Самые чёткие и полные критерии, по которым можно отличить правду от истины, формируются учёным и экспертным сообществом, то есть людьми, которые очень хорошо разбираются в той или иной области знаний. Но всё же следует быть настороже, если вы столкнулись с некоторыми сомнительными моментами в книгах или изобретениях непризнанных гениев.

Наука — это комплекс экспериментальных знаний о мире, который накоплен за сотни лет. Одно, два, даже десять открытий не приводят к тому, что прежние теории отменяются. Всё новое лишь корректирует старое. Поэтому если где-то говорят об ошибочности законов Ньютона, принципов классической физики и вообще всей «официальной науки», можно начать сомневаться в правдивости авторов.

В современном мире не принято сразу обращаться в СМИ, если человек совершил какой-то важный прорыв. Любое открытие для начала публикуется на страницах специальных журналов, обсуждается сообществом, повторяется в лабораториях и уж потом попадает на страницы новостей. Если изобретатель сразу написал о себе хвалебную статью, да ещё и сказал, что подвергается гонениям со стороны других специалистов, следует насторожиться.

У автора сенсационного материала или нового раздела науки должно быть профильное образование. Создать телепорт в параллельный мир может только физик или астроном, а получить успешное лекарство — врач. На практике авторами скандальных непризнанных трудов по истории могут быть математики, а вечные двигатели придумывают экономисты.

И главное, во времена повсеместного распространения интернета можно запросто проверить любые даже самые громкие заявления: учёные обязательно открывают материалы своих работ.

Никто никого не похищал

Вопрос о существовании инопланетной жизни уже давно не является сугубо научным. Наряду с вполне реалистичными гипотезами, обсуждаются очень много сообщений о наблюдениях летающих тарелок и о похищениях людей пилотами НЛО. Вот о последнем феномене сейчас и поговорим. Я не буду давать даже краткий обзор в стиле «топ самых страшных историй», а перейду сразу к причинам, которые могут стоять за рассказами о пребывании сонных землян на борту инопланетных кораблей.

Как это ни прискорбно, но никаких свидетельств феномена, кроме рассказов самих похищенных, обнаружить не удаётся. По крайней мере, со времён первых сообщений и до настоящего времени никто не смог даже сфотографировать тарелку, которая лучом затаскивает в свои внутренности бедных землян. Хотя в некоторых случаях рассказывают об исчезновении людей из многоквартирных домов в центре мегаполисов!

Поэтому в своих рассуждениях учёные и эксперты отталкиваются от уже известных ныне причин, которые могут спровоцировать ситуацию, похожую на «похищение инопланетянами».

Самое простое объяснение — это сонный паралич, состояние, знакомое как минимум 10% жителей Земли и автору данной статьи. Это очень неприятные ощущения, возникающие на границе сна и бодрствования, когда мышцы уже расслаблены, а сознание ещё не погрузилось в мир сновидений. Именно при наступлении такого паралича даже абсолютно здоровый человек может увидеть чрезвычайно красочные галлюцинации. А уж их сюжет может быть навеян чем угодно. В средние века люди видели сидящих на них домовых, а вот теперь настал черёд инопланетян. Что в массовой культуре чаще появляется, то мы и увидим.

Другая реалистичная причина феномена, к тому же проверенная экспериментально — осознанные сновидения, особое пограничное состояние человеческой психики. Учёные из OOBE Research Center вызвали у десятка волонтёров определённые переживания, когда те засыпали. Семь из них потом рассказывали, что пережили похищения и описывали его примерно так же, как и другие свидетели, сообщавшие о событиях в СМИ.

И последнее. Абсолютное большинство поcтрадавших от инопланетян говорят о том, что происшествие случалось ночью, когда они дремали в своей кровати или засыпали за рулём автомобиля…

Как торговали временем

Жизнь современного человека часто напрямую зависит от того, как точно измерено время. Отстали часы дома — и вот уже можно опоздать на поезд, остановился хронометр на вахте — забыли дать звонок на перемену и бедные студенты не видят конца и края лекции. Все важные системы промышленности, транспорта и связи сегодня не зависят от какого-то одного часового механизма в комнате начальства или на контрольной панели, а вот в XIX веке технологии не позволяли достичь нужной точности и синхронизации часов даже в рамках одного города. Тогда-то и появились торговцы временем.

На заре позапрошлого века в Англии многие службы работали достаточно оперативно: почтовые кареты развозили корреспонденцию, телеграфы передавали информацию, отправлялись без задержек поезда. Всем надо было сверять часы с определённым эталоном, ибо любое промедление могло парализовать бурную жизнь городов. Но вот беда, существовавшие в ту эпоху механизмы в среднем отставали на 15 минут за сутки и к вечеру часы кондуктора и машиниста поезда могли показывать разные цифры и никто не мог сказать, что только у него всё точно и правильно. Единственный эталон времени оставался в руках у физиков и астрономов из Королевской обсерватории в Гринвиче. Они устанавливали хронометры по положению небесных светил, настраивали корабельные часы для судов, уходивших в рейс.

Как только между Гринвичем и Лондоном открыли железную дорогу, то сотрудник обсерватории регулярно выезжал в город с предварительно настроенными часами. А там его уже ожидали сотни клиентов — банкиры, финансисты, часовщики. От последних «настройки» точных хронометров распространялись всё дальше и дальше. Естественно, услуги торговцев временем стоили определённых денег, но сумма была посильной даже для рядового хозяина лавки. Часть средств забирал себе непосредственный перевозчик эталона, остальные шли на нужды обсерватории. Первым торговал таким специфичным товаром Жан Анри Бельвилль, после его смерти дело продолжили вдова торговца и дочь Руфь Бельвилль.

Служба доставки точного времени просуществовала до конца тридцатых годов прошлого века, а Руфь получила неофициальный титул «Леди Время». Последний раз её поездка из Гринвича в Лондон состоялась в 1939 году

Радиация не убивает?

После чернобыльской катастрофы многие стали относиться к радиации как к невидимому убийце. Было время, когда люди покупали дозиметры и измеряли продукты, купленные на рынке — вдруг они заражены, а от одной ягодки можно будет получить лучевую болезнь. Но человечество, как и остальной живой мир, на протяжении всей истории планеты отлично сосуществует с природной радиоактивностью.

Недавно учёные выяснили: хотя радиация и несёт вред организмам в больших количествах, в малых она может быть полезной. Разумеется, сделали это открытие экспериментальным путём.

Работники лаборатории генетики старения МФТИ проверили, как на мух действуют слабые дозы излучения. Если вы думаете, что насекомые от него мрут, то я могу вас удивить: мухи не получили повреждений, радиация даже продлила их жизнь. Считается, что наблюдавшийся феномен вызван явлением гормезиса. Это процесс в человеческом организме, при котором небольшой стресс приводит к стимулирующему воздействию, а оно уже мобилизует ресурсы живого существа.

О неоднозначности влияния радиации на здоровье подозревали и раньше. Радиобиолог Т. Лакки проанализировал состояние здоровья работников атомных электростанций из 15 стран мира, всего около 410 тысяч человек. Результат получился очень интересным. Так, среди атомщиков Словакии уровень смертности от онкологических болезней был в два раза ниже, чем у обычного населения. Похожие показатели и в Австралии, где сотрудники АЭС в целом болели раком и иными заболеваниями на 15% меньше остальных. Рассматривался даже случай непреднамеренного облучения — в результате аварии на Тайване радиация «попала» в сталь, которая затем использовалась для строительных и бытовых нужд. Превышение нормального фона не было критичным, но около десяти тысяч человек несколько лет работали и жили вблизи источников слабой радиации. Среди них случаи смерти от рака фиксировались реже.

Хотя спешить с выводами рано. Пока непонятно, какая конкретно доза может быть полезной для человека, а какая станет причиной опасных недугов. Любой организм индивидуален и может реагировать на воздействие излучения по-своему.

Напомню: не стоит без нужды посещать места, где вы видите знак радиационной опасности.

Загадки Венеры

Хотя фантасты частенько переносят действие своих книг и фильмов в далёкие-далёкие галактики или хотя бы к соседним звёздам, некоторые особенности планет Солнечной системы заставляют недоумевать — чем же окрестности Земли так не приглянулись авторам? Вот, например, Венера стала бы идеальным местом для самого мрачного боевика или триллера, даже монстров никаких, как в DOOM, выдумывать не надо, а ещё и тайны готовые есть.

Ещё в середине прошлого века предполагалось, что на Венере условия отчасти похожи на земные. Дело в том, что поверхность этой планеты надёжно укрыта от наблюдателя толстым слоем облаков и делает невозможными наблюдения хоть каких-нибудь деталей рельефа привычными оптическими средствами. Вплоть до первых межпланетных полётов многие учёные выдвигали гипотезы, что под облачным слоем может существовать развитая жизнь, вроде флоры и фауны земного каменноугольного периода.

Но Венера очень сильно разочаровала даже осторожных мечтателей. Облачный покров на ней оказался не из водяного пара, а из серной кислоты. Из-за парникового эффекта от сплошных кислотных туч атмосфера планеты разогрелась до +400 градусов, а её давление почти в сотню раз превзошло земное. После первых удачных посадок на Венеру стало ясно, что у самой поверхности атмосфера является скорее сверхкритической жидкостью, а не газом.

И вот здесь начинается главная загадка планеты.

Дело в том, что Венера очень медленно вращается. Один оборот вокруг оси она совершает за 244 земных суток. Но венерианская атмосфера движется гораздо быстрее, буквально облетая планету за 96 часов. Ветры на определённой высоте, как можете догадаться, очень сильные. Подобное явление называется солидным термином «суперротация». И, что не добавляет ясности, отчего-то атмосфера движется в противоположную сторону относительно вращения планеты.

Если проанализировать все эти данные, то получается, что от трения о почти неподвижную венерианскую поверхность атмосфера должна была постепенно замедляться. Но этого не происходит: каким-то образом энергия Солнца поддерживает процессы в газовой оболочке планеты и заставляет суперротацию продолжаться. Интересно, удастся ли нам изучить это явление подробно в ближайшие годы?

Обуздать энергию звёзд

С каждым годом потребность человечества в электроэнергии всё выше и выше, а значит требуется всё больше электростанций для её производства. Существующие технологии, хотя и продвинулись вперёд по сравнению с прошлым веком, всё равно имеют ряд недостатков. Пожалуй, лишь атомные станции и альтернативные источники вроде солнечных батарей и ветряков оказывают меньше всего воздействия на природу, но им так же требуется много ресурсов. Поэтому во всём мире идёт интенсивное развитие термоядерной энергетики, основанной на процессах, происходящих внутри звёзд.

Термоядерные реакции происходят следующим образом: если при очень высокой температуре и давлении атомные ядра водорода сольются, то произойдёт образование более тяжёлых элементов. По массе они будут отличаться — это как если бы вы наливали молоко в кофе, и при этом полный стакан оказался легче, словно в него пенопласт накрошили. Вот эта разница масс ядер до реакции и после приводит к выделению большого количества энергии.

В результате синтеза мы получаем тепло и безвредный гелий. Как видите, практически безотходное производство. Сырья для термоядерных реакций на планете очень много, например, необходимый водород входит в состав воды.

Но на пути развития термоядерной энергетики стоит одна очень важная проблема. Процесс синтеза приводит к образованию горячей плазмы, то есть газа из заряженных частиц. Пока что основной проблемой является не столько создание условий для реакции, сколько удержание получившейся плазмы — на это уходит энергии больше, чем вырабатывает термоядерная установка.

В апреле 2019 года физики из России приступили к решающему этапу строительства реактора, в котором данная проблема теоретически решена. Предполагается, что в шарообразной камере лазерными лучами удастся разогреть небольшую ёмкость с водородом, после которой запустится синтез. Сама мишень будет покрыта особым веществом, испаряющимся при росте температуры. Пар разлетится во все стороны и в том числе, к центру мишени. Это позволит сжать и нагреть материал до нужных значений, а также удержать плазму на определённое время.

Установка носит название УФЛ-2М и сейчас находится в знаменитом институте экспериментальной физики в городе Саров.

Тунгусский феномен

30 июня 1908 года в районе реки Подкаменная Тунгуска немногочисленные местные жители стали свидетелями пролёта огромного светящегося шара (болида), а затем и ослепительной вспышки. Мощность произошедшего взрыва составила более 40 мегатонн, что превосходит некоторые ядерные испытания ХХ века, а лес на расстоянии 40 км от эпицентра был почти уничтожен.

Собственно, что же случилось в сибирской тайге летом 1908 года, однозначно сказать мы пока не можем. Виной тому время происшествия, чрезвычайно низкая плотность населения рядом с местом катастрофы и отсутствие исследований по горячим следам. Первая профессиональная экспедиция в район феномена отправилась лишь в 1920-х годах по инициативе специалистов-минералогов Кулика и Драверта.

Размах катастрофы под Тунгусской и задержка в изучении события до сих пор заставляет некоторых исследователей на полном серьёзе утверждать, что в Сибири в 1908 году взорвался корабль инопланетян, неприятели испытали атомную бомбу на невидимом дирижабле, и прочие небылицы.

Но, если учитывать особенности произошедшего (пролёт болида, характер вывала леса, состав обожжёной земли), научное сообщество предлагает несколько реалистичных гипотез, из которых всего две претендуют на самые вероятные.

Версия номер один. Столкновение Земли с кометой. Впервые этот вариант предложили еще в 1910 году. Гипотеза очень легко объясняет последствия взрыва: комета испарилась на некоторой высоте, затем взрывная волна отразилась от поверхности, не образовав кратера и оставив деревья в эпицентре стоять без веток и коры. Вещество кометы могло привести к свечению атмосферы, которое действительно наблюдалось в июле 1908 года.

Версия номер два. Рикошет кометы или астероида. Отличается от предыдущей гипотезы следующим: небесное тело вошло в плотные слои атмосферы лишь частично и на короткое время, как бы чиркнув по ним. Далее образовался горячий и сверхплотный участок воздуха, который взорвался и отбросил астероид обратно в космическое пространство. Это явление называют «коснувшимся метеором». Такие пролёты неоднократно фиксировались учёными, последний из них совсем недавно — в декабре 2014 года

Вам какую массу взвесить?

Мир вокруг нас устроен чуть сложнее, чем кажется, и от этого даже в повседневной жизни можно совершать маленькие личные открытия. Вот например, что вы знаете о массе? Ничего необычного в вопросе, положили предмет на весы и узнали…

Не спешите с ответом, ведь по стечению обстоятельств люди продолжают путать массу тела и его вес. И это не всё — массы существуют целых две, инертная и гравитационная. О какой из них вы говорите в магазине, попросив продавца килограмм сахара?

Да сразу обо всех, хотя вы могли и не подозревать об этом.

Масса — это не имеющая направления, то есть скалярная физическая величина, которая определяет самые базовые свойства тела. Например, его инертность, то есть способность противостоять любым воздействиям, вызывающим движение. Для того, чтобы сдвинуть с места вагон, вам потребуется гораздо больше усилий, чем при ударе по мячу. Говоря по правде, я думаю, что мяч после удара ноги полетит, а вагон даже не закачается. В этом случае мы рассматривали инертную массу, которая входит во второй закон Ньютона для определённых систем отсчёта. Когда вы не можете оторваться от стула, чтобы идти мыть посуду, то скорее всего проблема не в лени, а в инертной массе :-)

Есть масса гравитационная, она показывает, какое гравитационное поле может создать тело и как оно способно взаимодействовать с внешними полями. Именно благодаря её наличию работают весы. Объект в поле притяжения планеты давит на прибор, затем он выдаёт показания. Вы уже могли догадаться, что в невесомости обычные магазинные весы абсолютно бесполезны. Благодаря гравитационной массе мы встречаем рассветы и закаты и не сваливаемся с поверхности Земли.

И вот что самое интересное — гравитационная и инертная массы, хоть и определяют разные свойства тел, равны! Это называется принципом эквивалентности сил гравитации и инерции, важным составляющим общей теории относительности. Его неоднократно проверяли и не обнаружили значимых отклонений, так что сомневаться в справедливости выводов нет оснований.

Благодаря принципу эквивалентности мы даже не задумываемся, а какую массу мы узнали, взвесив объект. Это очень замечательное свойство упрощает нашу жизнь, делает Вселенную такой, какой она и является.

Метан на Марсе

Марс, наш сосед по Солнечной системе, продолжает подкидывать учёным загадки. Каналы, которые видели астрономы XIX века, фото пирамид на снимках в эпоху освоения космоса — всё это оказалось оптическим обманом, но поиски жизни на красной планете до сих пор продолжаются. В настоящее время исследования показали несколько аномалий, которые можно истолковать как результат деятельности живых существ, пусть и примитивных.

Одну из них зафиксировали в июне 2019 года. Аппарат «Кьюриосити» уловил своей чувствительной аппаратурой резкое повышение метана в атмосфере планеты. По сравнению с нормальными значениями содержание увеличилось в 22 раза. Казалось бы, обычный газ, который и так содержится в марсианском воздухе, но его источниками могут быть простейшие организмы.

На Земле метан образуется благодаря деятельности одноклеточных, называемых археями. Они в чём-то похожи на бактерии, но устроены менее сложно — у археев нет клеточного ядра и биологических мембран, поэтому подобные организмы относят к отдельному надцарству. Некоторые представители археев находили в совсем уж неподходящих для жизни местах — горячих источниках.

Однако по другой версии, метан может возникать из-за химических процессов в марсианских породах, которые содержат своеобразные включения газа. И колебания состава атмосферы в этом случае полностью объясняются сезонным изменением температуры, которое влияет на процессы в местной почве. Примечательно, что за время работы марсохода, регистрировалось несколько повышений содержания метана, пусть и не слишком мощных.

По мнению экспертов, такие вспышки трудно объяснить деятельностью живых организмов. Не тот масштаб и скорость. Зато метан даже на Земле может быть следствием вулканической активности или результатом реакции тёплой воды с веществом, содержащим железо.

Есть и другое предположение — марсианские породы анатаза и монтмориллонит способны выделять метан под действием солнечного света. К тому же, выбросы метана происходят не на всей поверхности Марса, а локально, в определённых точках равнин и кратеров.

Сразу же спешу заверить читателей, что точную причину метановых аномалий красной планеты пока установить нельзя и поэтому рассматриваются все гипотезы.

Как физики с пузырями игрались

Что только не становилось объектом исследований науки за все годы её развития. Гигантские планеты, галактики, мелкие вирусы и совсем крошечные атомы. А недавно физики завершили исследования обычных мыльных пузырей. Тех самых, которые пускают ради развлечения или в процессе принятия ванны. И дело не в том, что учёным просто стало скучно — на самом деле, даже самый простой, знакомый нам процесс, зачастую очень трудно объяснить в понятных терминах.

Представьте себе, что вы находитесь высоко в горах в холодный и ясный день. Вы выдули мыльный пузырь, который после непродолжительного полёта упал на снег и стал замерзать. По всему объёму пузыря начнут распространяться красивые структуры из кристаллов, такие же, как узоры на окнах в зимний январский день. В течении нескольких секунд пузырь замёрзнет или, если внутри воздух будет достаточно тёплым, разрушится. Во всяком случае, красивое зрелище физика точно обеспечит. А заодно вы станете свидетелем «эффекта снежного шара», впервые открытого учёным Винсентом Шефером. Удивительно, но долгие годы было не до конца понятно, какие эффекты заставляют пузырь замерзать именно таким способом.

В лаборатории физики занялись изготовлением пузырей и детально исследовали их замерзание при нескольких условиях. Если пузырь с остывшим воздухом внутри падал на холодную поверхность, то кристаллы начинали формироваться в точке соприкосновения, а затем потоки жидкости поднимали их вверх, словно в причудливом танце. Пузырь в таком состоянии был похож на сувенирный снежный шар, который встряхнули. Процесс завершался через минуту. При этом кристаллы поднимались за счёт потоков тепла, выделявшегося от замерзания в точке соприкосновения с поверхностью. Этот эффект называется эффектом Марангони.

Во втором случае, когда внутри пузыря был тёплый воздух, замерзание шло сначала от основания к середине, но потом быстро останавливалось — поднятые потоками жидкости кристаллики плавились. Затем температура внутри объекта выравнивалась, но стенки пузыря уже начинали истончаться под действием гравитации. Пузырь лопался.

Кстати, физики установили и предельную температуру поверхности, выше которой пузыри не успеют замёрзнуть — минус 6,5 градуса

Физики придумали всемирную паутину

Интернет стал неотъемлемой частью жизни современного человека. Социальные сети, поисковики, онлайн-сервисы, мессенджеры. Кажется, что эта технология с нами вечно, хотя ещё 15 лет назад множество людей обходились даже без сотового.

Но кому или чему мы должны быть благодарны за обилие самой разной информации, для доступа к которой нужен компьютер или смартфон? Откуда пошла технология гипертекста, системы страниц, связанных ссылками?

В конце восьмидесятых продолжалось развитие физики высоких энергий. Этот раздел науки работал с взаимодействиями элементарных частиц или ядер атомов при столкновениях. Учёные просто разгоняли частицы навстречу друг другу и потом изучали сам момент лобового удара и образовавшиеся осколки. Для подобных целей использовались ядерные реакторы и ускорители, а объём полученной информации был настолько большим, что приходилось постоянно совершенствовать цифровые технологии.

Одним из основных комплексов, работающих в сфере высоких энергий, был и остаётся Европейский центр ядерных исследований или CERN. Тот самый, благодаря которому у нас есть Большой адронный колайдер. Сотрудник Центра Тим Бернерс-Ли в 1989 году выступил с идеей системы глобальной сети документов, с помощью которых физики из разных стран смогли бы получать доступ к научной информации и следить за работой ускорителя. Сообщество высоко оценило концепцию и её техническое воплощение — текстовые файлы, которые можно изучать, переходя по ссылкам. Для работы системы понадобилась специальная программа, которую позже назвали браузером.

Спустя два года после первого публичного анонса, силами центра ядерных исследований и Бернерса-Ли появился первый в истории человечества сайт. Это была простейшая страница с информацией о гипертексте, именами авторов проекта и ссылками на нужный для работы софт.

Такая вот краткая история, как для нужд физики и учёных-ядерщиков была создана всемирная паутина, основа и самая известная часть сегодняшнего интернета. С того времени прошло много лет и теперь мы выходим в сеть не столько за научной информацией, сколько за развлекательной. И я не вижу здесь катастрофы, ведь открытия и изобретения учёных всегда служат не отдельным лицам, а всему населению Земли

Почему не надо мечтать о личном телепорте

Кто из нас не мечтал о телепортации? С лёгкой руки писателей-фантастов, в современном мире достаточно часто говорят о чудесном перемещении объекта из точки А в точку Б за ничтожную долю секунды. Причём телепортация предполагает, что между этими двумя точками объект не существует, он просто исчезает и появляется. Заманчивая перспектива: после работы нажал на кнопочку и вот ты уже дома. Или того лучше, сразу на пляже.

Однако, если в фантастических книгах подобное явление хоть как-то оправдано, в реальности перемещать крупные тела туда-сюда можно только старыми проверенными способами — прямо через пространство. Законы природы существуют сами по себе, и поэтому строго выполняются.

Зато телепортироваться способны мельчайшие частицы, и делают они это постоянно. Прямо сейчас прямо в теле каждого читателя или читательницы может осуществляться такой процесс. Понимание его основ и позволило учёным однозначно отвергнуть тезис о мгновенном перемещении тел куда им вздумается.

Итак, телепортация действительно существует, хоть и на малых масштабах. Только под ней не подразумевается перенос вещества и энергии, то есть того, из чего объект состоит. Это всего лишь перенесение свойства, состояния частицы из одной точки в другую. Представим себе электрон, стабильную заряженную частицу. Если для простоты рассуждений принять его за маленький вращающийся шарик, то можно установить основное свойство электрона, спин.

Под спином легче всего понимать направление вращения частицы, в нашем примере пусть спин направлен по часовой стрелке. Если мы хотим телепортировать электрон в некоторую точку, то в ней обязательно должна быть вторая точно такая же частица. Один в один, что на микроскопических масштабах осуществимо. Запускаем наш эксперимент и видим, что телепортация осуществилась удачно — второй электрон стал так же крутиться по часовой стрелке. У нас было исходное состояние у первого электрона и мы перенесли его на второй. Важно понимать, что при этом телепортируемое состояние начального электрона исчезло.

Иными словами, процесс не может перенести ни энергию, ни массу, он лишь заставляет появиться в другой точке исходную информацию. С работы домой подобным образом никто уйти не сможет.

Вода на Луне

Как только человечество вышло в космос, Луна стала первым небесным телом, на которые устремились автоматические станции и корабли с экипажем на борту. Можно понять интерес, который возник у всех землян и особенно, учёных — фактически, перед нами совсем иная планета, пусть и спутник, с неизвестным внутренним строением и экстремальными условиями на поверхности. Долгие годы считалось, что на Луне должна быть вода или похожие на неё соединения. Учёные всерьёз обсуждали возможность существования льда на дне глубоких кратеров. Большие запасы жидкости будущим внеземным колониям явно не помешают и получать её прямо из лунных пород было бы дешевле, чем возить с собой от места старта.

В девяностых годах прошлого века начался новый этап беспилотного исследования Луны, который позволил получить точные сведения и подтвердить гипотезу о наличии на планете воды. Одним из самых первых аппаратов, запущенных в космос для поиска лунной воды, был зонд «Клементина». Оборудование зонда позволило провести своеобразную радиоразведку. Аппарат облучал волнами некоторые участки Луны, а на Земле ловили отражённый сигнал. По его характеристикам удалось понять, что на Южном полюсе есть области, по своим характеристикам схожие с поверхностью ледяных спутников Юпитера. Рано было говорить об обнаружении воды, но все признаки показывали — наука на верном пути.

Затем был зонд «Lunar Prospector», который в 1998 году измерил интенсивность потока нейтронов от лунного грунта. Его исследования показали, что на Луне могут быть соединения водорода в больших количествах. В конце миссии зонд получил команду на столкновение с нашим естественным спутником. Надеялись, что после удара в атмосфере Луны можно будет зарегистрировать водяной пар, но этот эксперимент не принёс положительного результата.

Так же закончил свою работу и спускаемый аппарат MIP — он отделился от индийской автоматической станции и врезался в Луну. В облаке на месте падения приборы смогли зафиксировать не только пыль, но и испарившуюся воду.

Теперь предполагается, что из лунного грунта можно извлечь жидкость, хотя для этого понадобится очень много сырья. В килограмме смеси местных пород и льда последнего всего один или два грамма.

Успешный миф про воду

Так уж получилось, что вода является одним из самых распространённых веществ на Земле. Без её участия вряд ли жизнь смогла бы развиться до таких небывалых масштабов, которые мы видим сейчас. Во все времена человечество остро нуждалось в этой жидкости, а некоторые наиболее сообразительные представители рода человеческого всячески поддерживали самые разнообразные мифы о воде. Ещё не забылись времена, когда во время сеансов телевизионных магов и прочих экстрасенсов, миллионы людей ставили перед экранами банки и бутылки, чтобы вода зарядилась какой-то таинственной положительной энергией. Современная наука, работающая на самых маленьких и самых больших расстояниях, с самыми слабыми сигналами из бесконечных глубин космоса и самыми мощными вспышками излучения, эту энергию не обнаружила. И тем более не установила ни малейших признаков её влияния.

Поэтому и появляются ныне сенсационные репортажи о том, что воду можно структурировать и записать туда информацию. Один миф пришёл на смену другому, провалившемуся.

Структурированная вода — один из хитов альтернативной науки, набирающий популярность с каждым годом. За этим термином прячется предположение, что в жидкости можно определённым образом создать структуры, которые будут запоминать некоторую информацию.

Не буду излагать всю гипотезу, потому что уже на начальной стадии понятно — нам снова предлагают нечто за пределами законов природы.

Видите ли, вода состоит из молекул, которые находятся в постоянном тепловом движении. При определённых условиях они действительно способны на ничтожные доли секунды собраться в группы, но из-за избыточного количества энергии и ударов соседних молекул эти группы распадаются. Особенно быстро распад идёт при нагревании свыше 30 градусов.

Даже если бы мы обладали механизмами записи информации на такие кучки молекул, через считанные мгновения она бы стиралась.

Есть один, строго научный, способ сформировать в воде долгоживущие структуры — просто заморозить её. Тогда молекулы плотно сцепятся друг с другом (хотя и не прекратят колебаться) и у нас будет временное подобие устойчивых образований, пока температура не повысится

Все исследования, которые несколько лет проводились отечественными биофизиками, лишь подтверждают выводы о том, что структурированная вода — очередной миф, хотя и коммерчески успешный.

Резонанс Шумана касается каждого!

Каждую минуту в атмосфере Земли гремит несколько тысяч молний. И если в России наблюдать гигантские разряды природного электричества чаще всего можно только в тёплое время года, то тропический климат способствует образованию гроз все 12 месяцев подряд. Ничего просто так во Вселенной не происходит, и одно явление может провоцировать другое. Тем более, если речь идёт о населённых мирах. Оказывается, молния сопровождается не только вспышкой, треском и оглушительными раскатами грома — благодаря особенностям строения атмосферы планеты, возникает так называемый резонанс Шумана. Именно он способен оказывать влияние на живые клетки некоторых организмов. И далеко не вредное. Давайте обо всём по порядку.

На высоте около 60 километров над поверхностью планеты существует слой, который называется ионосферой. Вообще говоря, о его точной границе говорить трудно, и я привёл цифру, где влияние слоя становится ощутимым.

Чем же примечательна ионосфера? Именно там, под действием солнечного излучения образуются частицы, у которых наблюдается изменения внутренней структуры, приводящие к возникновению положительного или отрицательного заряда. Можете называть это состояние заряженным воздухом.

Когда молния «выстреливает» из тучи, то в пространство уходит большое количество излучения на разных частотах. Именно оно возбуждает ионосферу, в результате чего образуются электромагнитные волны, распространяющиеся по воздуху над всей планетой. Они так же способны долгое время не затухать, то есть не терять энергии во время своего существования.

Эксперименты в университете Тель-Авива показали, что клетки здоровых животных испытывают определённое влияние волн из ионосферы. Получасовое облучение подопытных крыс привело к интересным результатам. Клетки сердца грызунов под действием поля продемонстрировали снижение выброса ферментов и числа спонтанных сокращений. Эти признаки демонстрируют повреждение клеток. То есть, резонанс Шумана замедляет процессы разрушения органов у крыс.

Приятная новость, но рано делать оптимистические выводы. Пока эксперимент проведён только на одних представителях животного мира планеты. Вполне возможно, дальнейшие опыты покажут совершенно иную картину.

Земной магнетизм — откуда и зачем

Магнитное поле нашей планеты играет решающую роль в деле поддержания жизни. Именно благодаря ему задерживается часть космической радиации, негативно действующей на земную биосферу. Я уж молчу про компас, который значительно упростил навигацию человеку и сделал возможным открытие новых территорий.

Однако, почему Земля является мощным магнитом, было понятно не всегда. Даже сегодня существует ряд вопросов, которые требуют дополнительного изучения.

В целом, с уверенностью можно говорить, что происхождению магнитного поля мы обязаны процессам в глубине нашей планеты. Земля, как известно, образовалась из материалов, которые окружали Солнце миллионы лет назад. Самые тяжелые из них опускались к центру, сформировав твёрдое ядро, вокруг которого появились жидкие расплавленные слои. Их взаимное движение вызвало эффект геомагнитного динамо. В его основе — спонтанное возникновение устойчивого поля в жидкостях, которые способны проводить электрический ток. Необходимо добавить, что для протекания процесса нужно очень высокое давление и температура. Недра Земли способны поддерживать все эти условия, но не бесконечно. Когда-нибудь планета остынет и магнитное поле ослабнет, хотя даже внуки наших внуков не станут свидетелями этого события.

Возникает вопрос: а есть ли доказательства существования геомагнитного динамо? Не ошибается ли геофизика, вдруг у явления совсем иная природа? Удивительно, но процессы в центральных областях Земли удалось повторить в лаборатории. Специалисты Университета Карнеги поставили очень сложный эксперимент, который лишний раз подтвердил справедливость нынешних взглядов на природу магнитного поля планеты.

Ученые применили инструмент, так называемую ячейку с алмазными наковальнями. Этот прибор способен сжать частицы породы до запредельного давления, в миллионы раз превосходящего атмосферное, а нагревание лазером помогло смоделировать температуру земного ядра. В результате получилось состояние с энергией, которая в точности соответствует самым глубоким областям планеты. Результаты показали, что именно такая энергия позволяет геомагнитному динамо работать достаточно долгое время. Видимо, с самых ранних этапов формирования Земли и до её неотвратимой гибели.

От плюса к минусу или наоборот?

С электричеством знаком каждый из нас и уже с детства мы понимаем, что за оголённый провод лучше не хвататься, ничего постороннего в розетку засовывать не стоит, а шутки с техникой под напряжением могут закончится плачевно. Действительно, протекающий ток может не только создавать полезную работу, но и приносить неприятности. А как электричество течёт, если это не жидкость и почему от плюса к минусу?

Во времена зарождения электротехники появились обозначения положительных и отрицательных зарядов, которыми мы пользуемся и сейчас. Знак «+» присвоили тем зарядам, которые появлялись на стекле благодаря натиранию его шёлком. С тем же успехом его могли назвать стеклянным, но никому эта идея в голову не пришла. Отрицательным, со знаком «–», назвали заряд сургуча после соприкосновения с шерстью. В дальнейшем так же условились, что электрический ток течёт от плюса к минусу.

В конце XIX века, когда система обозначений уже вовсю использовалась, учёные открыли отрицательно заряженный электрон. Огромное количество таких частиц, их движение в одном направлении по проводнику действительно можно сравнить с потоком.

Вот только идёт он от минуса к плюсу. Причина кроется в законах природы — отрицательные заряды всегда притягиваются к положительным, это легко можно проверить на практике. Выяснилось, что все принятые ранее направления ошибочны и приходится делать множество оговорок, особенно, когда дело касается тонкой настройки электронных элементов.