Елен Черскі - Буря в склянці води. Захоплива фізика повсякденного життя

У книжці, що у вас в руках, ідеться про пов’язування малих речей, які бачимо щодня, з великим світом, в якому живемо. Це таке собі бавлення з фізичним світом, коли на прикладах зі смаженою кукурудзою, з калюжами кави та магнітиками на холодильниках можна пролити світло на експедицію Скотта, медичні досліди, навіть посприяти розв’язанню наших майбутніх потреб в енергоресурсах. Наука – це не про «них», а про «нас», і кожен з нас може пережити ту пригоду по-своєму. Кожен розділ у цій книжці розпочинається з чогось такого, що ми часто бачимо, але над тим не задумуємося. У кінці кожного розділу можна побачити, як прості зразки пояснюють найважливіші досягнення науки й техніки наших часів. Кожне міні-дослідження корисне саме по собі, але справжня нагорода – складання всіх частинок головоломки в одне ціле.

Є також ще одна користь від знання того, як влаштований і діє світ, але про неї науковці говорять чомусь недостатньо часто.

Розуміння того, що рухає світом, змінить наше бачення. Світ – мозаїка з фізичних систем, а коли ми ознайомлені з його основними принципами, то починаємо усвідомлювати, як вони між собою взаємодіють. Сподіваюся, що мірою прочитання цієї книжки нау кові знання-пташенята, які вилуплюватимуться з кожного розділу, швидко вберуться в пір’я, подорослішають і стануть іншим способом мислення та баченням світу. В останньому розділі книжки йдеться про те, як різноманітні зразки візерунків з’єднуються й утворюють три системи життєзабезпечення – людське тіло, нашу планету і цивілізацію. Але погоджуватися з моїм баченням не обов’язково. Суть науки – самостійне експериментування з принципами, обміркування всіх наявних доказів, а тоді доходження до власних висновків.

Склянка – це лишень початок.

Вибухи на кухні загалом не є чимось бажаним. Але іноді невеличкі вибухи спричиняються до чогось смачного. Висушені кукурудзяні зерна містять багато їстівних складників, як-от: вуглеводні, білки, залізо, калій, але вони надто щільно запаковані, і дістатися до тих складників нелегко через тверду шкірку. Їхній потенціал – заманливий, але, щоб вони стали їстівними, необхідно піддати їх докорінній перебудові. Вибух – вхідний квиток, і дуже навіть зручно, що зерна містять осердя власного саморуйнування. Учора ввечері я вдалася до своєрідних стрільб на кухні й приготувала трохи попкорну, тобто кукурудзяних баранців. Завжди приємно дізнаватися, що всередині за твердою, неприємною шкіркою ховається щось м’якше, але чому в цьому випадку заміть того, щоб розірватися на частинки, зерно перетворюється на пухнасту хмаринку?

Коли олія на сковорідці зашкварчала, я висипала ложку кукурудзяних зерен, накрила кришкою, а тим часом поставила на плиту чайник з водою, щоб заварити чаю. А надворі, за вікном, знялася буря, стукотіла великими важкими краплями в шибки. Кукурудза смажилася на олії, стиха сичала. Здавалося, що геть нічого так і не відбудеться, аж тут на сковорідці розпочалося шоу. У кожному кукурудзяному зерні є зародок, з якого потім виростає нова рослина, а ще ендосперм, тобто поживне середовище, що відіграє роль їжі для нової рослини. Ендосперм складається з крохмалю у вигляді гранул і містить близько 14 % води. Коли зерна смажаться в гарячій олії, вода випаровується і перетворюється на пару. Щойно зерна нагріються, гарячі молекули починають рухатися швидше, а молекули води буквально гасають всередині зерен у вигляді водяної пари. Еволюційне завдання оболонки кукурудзяного зерна полягає в тому, щоб витримати облогу ззовні, але тепер зерняткові доводиться стримувати внутрішній заколот, бо воно перетворюється на міні-скороварку. Молекули води, що випарувалися, не знаходять виходу назовні, тому тиск всередині зростає. Молекули газу безперервно наштовхуються одна на одну й на оболонку зернятка, кількість молекул газу зростає, вони рухаються щораз швидше, щораз сильніше барабанять по стінках оболонки зсередини.

Принцип скороварки побудований на тому, що гаряча пара дуже швидко все готує, і те саме відбувається всередині кукурудзяного зернятка. Поки я шукала пакетики чаю, крохмальні гранули перетворювалися під дією температури на драглистий слиз, а тиск зростав і зростав. Зовнішня оболонка кукурудзяного зернятка якийсь час здатна витримувати такий тиск, але тільки до певної міри. Коли температура всередині наближається до 180 °C, а тиск зростає вдесятеро порівняно з тиском навколишнього повітря, то слиз опиняється за крок від перемоги. Я злегка потрусила сковорідкою і почула в ній перше глухе потріскування. За кілька секунд до мене долинула ніби черга якогось міні-кулемета, і я навіть побачила, як підстрибує кришка, обстріляна зсередини. З кожним почутим вистрілом щоразу здіймалася невеличка хмарка пари з краю кришки на сковорідці. На мить я відволіклася, щоб налити чаю, і протягом тих кількох секунд град вистрілів пересунув кришку, і в повітря полетіли кукурудзяні оболонки.