18+
Иллюстрация: James Round
Иллюстрация: James Round
Кристина Ятковская |

«Кот Шрёдингера был кошкой». Физик-теоретик ответил на самые глупые вопросы, которые мы смогли придумать

Соавтор книги «Физика повседневности» Андрей Варламов — о лестнице в космос, вечных аккумуляторах и теории струн (в двух словах)

В издательстве «Альпина нон-фикшн» вышла книга «Физика повседневности». Мы поговорили с ее соавтором, Андреем Варламовым, в новом для нас формате: просто задали ученому глупые вопросы о физике. Диапазон широк: почему мыльные пузыри круглые, а пузырьки в шампанском не вечные, когда сделают телепорт, как может искривляться пространство-время и другие занимательные вопросы (про котика Шрёдингера мы тоже спросили).

Почему, даже если я просто сижу, я испытываю силу трения?

Если вы сидите совершенно вертикально, на вас действуют только две силы: тяжести и реакции опоры. Сила трения возникает только как реакция на ненулевую сумму этих двух сил. Пока эта сумма мала, ее может компенсировать сила трения покоя. Когда же она превышает некоторую предельную величину, вы начнете скользить (как со стула на наклонной плоскости).

Почему, если я прыгаю, а Земля крутится, я приземляюсь в то же место?

Вкратце — потому что и вы, и Земля вращаетесь вокруг ее центра с одинаковой угловой скоростью. Подпрыгивая, вы продолжаете свое вращательное движение.

Почему, когда ты в Австралии, тебе не кажется, что ты вверх ногами?

Человеку удобно стоять вертикально, опираясь ногами на поверхность Земли. При этом направленная в центр Земли сила тяжести полностью компенсируется силой реакции поверхности. Вектор силы тяжести направлен по вертикали в центр Земли как в Австралии, так и в России. Однако два вектора, даже находящиеся на одной линии, могут иметь противоположные направления.

Почему нельзя построить лестницу в космос?

Можно. Если запустить спутник на геостационарную орбиту с радиусом 35 786 километров и суметь протянуть к нему трос с Земли, то по нему можно подниматься как по лестнице.

Как можно быть одновременно и частицей, и волной?

А можно ли быть одновременно зеленым и сладким? Квантовый объект может проявлять свои корпускулярные свойства в одних измерениях и волновые — в других. Вопрос очень правильный — он возникает перед каждым, кто начинает изучать квантовую механику. Физика микромира контринтуитивна, она не имеет прямых ассоциаций с накопленным каждодневным опытом. Поэтому, побившись головой о стену введений в учебники по квантовой механике, стоит освоить ее элегантный математический аппарат, а затем с решением многих и многих задач придет и приятие, а может быть, и понимание устройства квантового мира.

Что было до Большого взрыва в двух словах?

Ничего не было. В нашем современном видении мира Большой взрыв — начальная точка мироздания. Построение любой науки должно начинаться с нескольких постулатов, или аксиом, которые, во всяком случае на данном этапе развития, сомнению не подвергаются.

Почему мыльные пузыри круглые, пирамиды — треугольные, а телевизоры квадратные?

Мыльные пузыри круглые потому, что они таким образом минимизируют потенциальную энергию своей свободной поверхности. Пирамиды не треугольные, а тетраэдрические, потому что их такими построили древние египтяне. Пирамиды ацтеков или майя имеют в основании квадрат. Экран телевизора квадратным я не видел. Насколько я знаю (свой последний телевизор я выбросил на свалку лет 15 назад), раньше стандарт был 4:3, сейчас — 16:9. При желании, натянув мыльную пленку на каркас, можно сделать и мыльный тетраэдр.

Почему так сложно сделать аккумулятор, который работает неделю?

Вопрос некорректный — все зависит от необходимой мощности и запаса энергии. Батареи на американском «Вояджере», который уже улетел за пределы Солнечной системы, продолжают снабжать системы корабля электроэнергией на протяжении 33 лет. Прогресс в области хранения энергии в химической форме и ее преобразования в электрическую огромен, хотя эта задача по-прежнему остается одной из актуальнейших.

Когда сделают телепорт? Какие последние достижения в этой области?

Думаю, что никогда.

Правда ли, что у кряканья утки нет эха?

Это просто утка.

Почему пузырьки в шампанском не вечные?

Пузырьки в шампанском — это растворенный углекислый газ, который выделялся внутри бутылки в процессе вторичной ферментации на протяжении долгого времени (много месяцев). Давление в бутылке шампанского достигает 6 атмосфер, а степень растворимости газа существенно превышает ту, которая имеет место при нормальном давлении. При открывании бутылки давление для шампанского резко понижается, избыточный газ, хорошо растворенный в жидкости, начинает выходить в виде пузырьков (это явление называется перлаж). Рано или поздно весь избыточный для данного атмосферного давления газ покидает жидкость, перлаж заканчивается — шампанское выдохлось.

Как может искривляться пространство-время, что это вообще такое?

Представьте себе толстый мягкий резиновый коврик с нанесенным на него узором в виде квадратной сетки. Наступите на него ногой, и вы увидите, как эта сетка искорежится. Примерно это же происходит с пространством-временем вокруг массивного тела. Только вместо квадратной сетки выступает четырехмерное пространство, одна из координат которого есть время, умноженное на скорость света.

Выжил ли котик Шрёдингера все-таки или нет?

Прежде всего, не котик, а кошка (в оригинальной статье Шрёдингера, опубликованной на немецком языке). Суть парадокса именно в этом и заключается, что узнать, жива она или мертва в любой заданный момент, нельзя.

Зависит ли то, как быстро нагревается телефон на солнце, от того, темная картинка на экране или светлая?

Трудно сказать: здесь имеется два эффекта, работающие в противоположных направлениях. Понятно, что темный экран поглощает солнечное излучение лучше, чем светлый. С другой стороны, излучение матрицы самого смартфона также его нагревает. Но больше всего смартфон нагревается из-за джоулевых потерь в его электрических цепях.

Как меньше промокаешь под дождем — если бежать или стоять (то же время)?

Следует двигаться с такой скоростью, чтобы капли дождя в системе отсчета, связанной с человеком, падали вдоль его тела.

Воронка воды, которая закручивается в разные стороны в разных полушариях, — это правда сила Кориолиса или миф и это связано с чем-то другим?

Миф. Читайте нашу книгу «Физика повседневности».

Как теоретические физики могут верить в Бога?

Я сам в Бога не верю, поэтому вопрос не совсем по адресу. Думаю, что веру в Бога следует здесь разделить на два аспекта. Первый — это проповедуемая религией система моральных ценностей (заповеди и так далее), которые физик, как и любой другой человек, принимает или нет. Второй — это предлагаемая религией версия мироустройства и истории мироздания: шесть дней на создание мира, геоцентризм, плоскость Земли и т. д. и т. п. О вере физика-теоретика в подобные утверждения речи идти не может — это убедительно доказал Джордано Бруно, взойдя на костер за свои, как показала дальнейшая история, правильные убеждения.

Что такое теория струн по-простому?

Теория струн в свое время наделала много шума своей оригинальностью. Ее основная идея заключается в том, что все элементарные объекты мироздания одномерны, то есть представляют собой своеобразные нити. Прошло полвека, и она по-прежнему остается гипотезой.

Есть ли самая маленькая элементарная частица?

Имеет смысл ответить на этот вопрос, говоря не о размере, а о массе частиц. Тогда это нейтрино.

Поделиться: