Перельман «А вы знали?»

В фильмах космические корабли взрываются с грохотом. Лазеры жужжат. Двигатели ревут. Красиво - но неправда. В космосе абсолютная тишина. Самый мощный взрыв во Вселенной - и ни единого звука. Звук - это не «что-то, что издаёт предмет». Звук - это волна, которая передаётся через среду: воздух, воду, металл. Молекулы одна за другой передают толчок - как падающие костяшки домино. Этот толчок доходит до уха, и мы слышим звук. В космосе между звёздами - вакуум. Молекул нет. Толкать некого. Волне не через что пройти...

Выйди ночью на улицу. Посмотри вверх. Найди яркую звезду. Свет, который ты видишь прямо сейчас, вылетел из этой звезды десятки, сотни или тысячи лет назад. Он летел к тебе через пустоту космоса со скоростью 300 000 километров в секунду - и только сейчас добрался. Ты видишь не звезду. Ты видишь прошлое. Звезда Сириус - самая яркая на ночном небе - находится в 8,6 световых годах от Земли. Это значит, что свет от неё летит к нам 8,6 лет. Когда ты смотришь на Сириус сегодня - ты видишь его таким, каким он был в 2017 году...

Допустим, на Земле ты весишь 80 кг. Это привычно - каждый день ты носишь эти 80 кг и не задумываешься. А теперь представь, что тебя перенесли на другую планету. Весы покажут совсем другое число. Если на Земле ты весишь 80 кг: Меркурий - 30 кг. Как рюкзак школьника. Ты бы прыгал на два метра без разбега. Венера - 72 кг. Почти как дома. Но на поверхности +460°C и давление как на глубине 900 метров в океане - так что вряд ли попрыгаешь. Марс - 30 кг. Тоже лёгкость. Именно поэтому марсоходы могут ездить на тонких колёсах - всё легче...

Земля притягивает Луну. Каждую секунду. С огромной силой. Так почему Луна не падает? Перельман отвечал на это так: «Луна всё время падает. Просто промахивается.» Звучит как шутка? Это точнейшее описание орбитального движения. Представь: ты стоишь на вершине горы и бросаешь камень горизонтально. Он летит и падает - притяжение тянет вниз. Чем сильнее бросишь, тем дальше улетит, прежде чем упадёт. А теперь брось так сильно, что камень пролетит 10 километров. Земля-то круглая - за эти 10 км поверхность чуть-чуть ушла вниз...

Представь: ты летишь к чёрной дыре. Не в кино - по-настоящему, по законам физики. Что произойдёт с твоим телом? С твоим временем? С твоим другом, который наблюдает издалека? Ответ настолько странный, что если бы его написал фантаст - ему бы не поверили. Ты приближаешься к чёрной дыре. Поначалу ничего необычного - просто летишь в пустоте. Но гравитация дыры неравномерна: твои ноги (ближе к дыре) притягиваются сильнее, чем голова. Разница нарастает. Если дыра маленькая (масса нескольких солнц), тебя разорвёт задолго до горизонта событий...

Физика - это не учебник и не лаборатория. Физика - это стакан воды, свечка и пять минут свободного времени. Вот пять опытов, которые можно повторить прямо сейчас. Каждый - с объяснением, почему это работает. Свари яйцо вкрутую и очисти. Возьми стеклянную бутылку с горлышком чуть меньше яйца. Подожги бумажку и брось внутрь бутылки. Быстро положи яйцо на горлышко. Огонь погаснет. Яйцо всосёт внутрь. Почему: огонь нагрел воздух внутри бутылки. Горячий воздух расширился, часть вышла наружу. Когда яйцо перекрыло горлышко, огонь погас, воздух остыл и сжался...

- Пап, а почему небо голубое? Я слышал этот вопрос сотни раз. И каждый раз вспоминаю Якова Исидоровича Перельмана. Человека, который умел объяснять физику так, что она становилась занимательнее детектива. Перельман отвечал на этот вопрос за полминуты. Но я предлагаю тебе задержаться на пару минут. Потому что за простым словом «голубое» скрывается настоящий спектакль, в котором участвуют солнце, воздух и… наши глаза. Подумай 30 секунд. Не листай дальше. Как ты думаешь: если солнечный свет белый, почему...

Ставишь тарелку с супом в микроволновку. Через две минуты суп обжигающий, а край тарелки - холодный. Как так? Ведь тарелка стоит в том же пространстве, что и суп. Перельман не застал микроволновок - он умер в 1942 году. Но физику, на которой они работают, он бы объяснил за минуту. Внутри микроволновки стоит магнетрон - устройство, которое генерирует электромагнитные волны с частотой 2,45 гигагерца. Это частота, на которой молекулы воды начинают вращаться. Представь: молекула воды - это маленький магнитик с плюсом на одном конце и минусом на другом...

Два поезда находятся на расстоянии 300 км друг от друга и одновременно начинают двигаться навстречу со скоростью по 100 км/ч каждый. В тот же момент с носа одного поезда взлетает муха и направляется к другому, развивая скорость в 200 км/ч. Долетев до второго поезда, муха разворачивается и летит обратно на первый. Она продолжает так перемещаться туда-сюда, пока поезда не столкнутся. Вопрос: какую сумму расстояния пролетит муха за это время? Не спешите с ответом - подумайте ещё. Первая мысль - считать каждый отрезок пути мухи отдельно...

Пролей воду на футболку. Мокрое пятно моментально станет темнее. Вода прозрачная, ткань та же - откуда темнота? Этот вопрос задавал Перельман в «Занимательной физике». И ответ красивее, чем кажется. Когда свет падает на сухую ткань, он проходит сложный путь. Часть лучей проникает в волокна, отражается, преломляется и в итоге выходит обратно - в наши глаза. Ткань выглядит светлой, потому что много света возвращается. Теперь добавим воду. Вода заполняет промежутки между волокнами. Показатель преломления воды (1,33) близок к показателю преломления волокон ткани (около 1,5)...

Снег - холодный. Вода кипит при 100 градусах. Как снег может заставить воду закипеть? Никак - если ты думаешь при обычных условиях. Но Перельман думал иначе. Температура кипения воды зависит от давления. При нормальном атмосферном давлении - 100°C. Но если давление понизить, вода закипит при меньшей температуре. На вершине Эльбруса (5 642 м) вода кипит при 82°C. На Эвересте - при 72°C. А если откачать воздух из колбы почти полностью, вода закипит при комнатной температуре. Даже при +20°C. Теперь представь: в колбе с пониженным давлением находится вода, нагретая до +30°C...

Возьми кошку. Переверни вверх ногами. Отпусти с высоты метра. Она приземлится на лапы. Каждый раз. Даже если ей завязать глаза. Казалось бы - невозможно. Чтобы перевернуться в воздухе, нужно от чего-то оттолкнуться. В воздухе толкаться не от чего. Законы физики запрещают вращение без внешней силы. А кошка закон физики нарушает. Или нет? Закон сохранения момента импульса говорит: если тело не вращается, оно не может начать вращаться без внешней силы. Но кошка делает хитрее - она вращает части тела относительно друг друга...