Ударяли когда-нибудь по воде? Получаются брызги? Естественно. А по асфальту кулаком бить пробовали? Нет, потому что будет больно? А теперь представьте, что вы бьёте по воде, которая вдруг решила, что с неё довольно, и внезапно превратилась в асфальт. Именно так ведет себя шедевр физического мироустройства — вещество, у которого напрочь отсутствует чувство собственной идентичности.
Обычные, скучные жидкости, вроде воды или бензина, подчиняются скучным правилам. Чем сильнее ты их мешаешь или лупишь по тем, тем легче они текут. Их вязкость постоянна. Неньютоновские же жидкости — это бунтари. Их вязкость меняется в зависимости от приложенного усилия. Резко ткни в такую штуку пальцем — и встретишь сопротивление, как будто сунул палец в бетон. А теперь медленно погрузи в нее руку — и она утечет сквозь пальцы, как обычная водичка. Она не решила, твердая она или жидкая, и ведет себя соответственно обстоятельствам, как политик перед выборами.
Лучший пример, который можно создать на своей кухне, — это смесь крахмала и воды. Называется это «oobleck», и это идеальный способ доказать гостям, что законы физики — не всегда скучная муть. Налейте воду в крахмал, перемешайте и попробуйте резко шлепнуть по поверхности. Ваша ладонь отскочит, будто вы ударили по столешнице. А теперь просто возьмите и медленно перелейте эту субстанцию из стакана в стакан. Она будет стекать с мерзкой, ленивой грацией жидкого меда. Это и есть неньютоновская жидкость, которая ведет себя не как жидкость и не как твердое тело, а как нечто, что презирает ваши попытки его классифицировать.
В природе такой фокус использует, к примеру, муравьиный лев, строя свои ловушки в песке, или болотная трясина, которая засасывает тем решительнее, чем яростнее вы пытаетесь вырваться. Пытайтесь барахтаться — и она превратится в каменную хватку; сохраняйте спокойствие — и у вас есть шанс выбраться. Это как капризный подчиненный: если на него давить, он упирается; если действовать мягко — он растекается.
Но человек, будучи существом, которое не может оставить странные явления в покое, нашел этой аномалии кучу применений. Инженеры сделали из неё чудесные вещи. Например, современные бронежилеты. В них слои этой умной жидкости зажаты между слоями кевлара. Пуля, несущаяся с огромной скоростью, встречает на своем пути материал, который мгновенно твердеет от удара, распределяет энергию и останавливает снаряд. А потом его можно спокойно постирать, ведь при медленном воздействии он снова жидкость. Это гениально.
Или вот асфальт на дорогах. Добавьте в него частицы, создающие неньютоновский эффект, и он будет лучше гасить вибрации от машин, меньше проминаться и трескаться. Ещё это «жвачки для рук», которые можно мять часами, и всякие демонстрационные игрушки, но суть не в них.
Физика сего безобразия проста, как удар молотком. В жидкости плавают мелкие частицы (как те же частицы крахмала). Когда вы действуете на них медленно, у них есть время уплыть с дороги, раздвинуться, вести себя как приличная жидкость. Но стоит вам приложить резкую силу, как эти частицы не успевают среагировать, сталкиваются друг с другом, блокируются и ведут себя как сплошной твердый комок. Они просто не успевают разбежаться, как зеваки на пути у несущегося по тротуару автомобиля.
Вот и вся магия. Никакой мистики, просто частицы, которые при резком воздействии ведут себя как толпа в панике, а при плавном — как толпа на воскресной прогулке. Это ещё одно напоминание, что если в мире что-то ведёт крайне необычно, то на то обычно находится совершенно гениальная физическая причина.
Если было интересно, ставь лайк и подписывайся на мой Телеграм, а ниже ещё несколько интересных статей: