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

У момент катастрофи правила міняються. До тієї миті стала кількість водяної пари перебувала в обмеженому просторі, тому зі зростанням температури постійно зростав тиск усередині оболонки. Але коли тверда оболонка все ж таки піддалася, її внутрішній вміст потрапив у середовище з атмосферним тиском, панівним для решти сковорідки і без жодних обмежень в об’ємі. Крохмальний слиз далі був переповнений гарячими швидкими молекулами, але їх уже ніщо не стримувало. Тож він розширився під час вибуху, аж поки тиск усередині не врівноважився з тиском назовні. Стиснутий білий слиз став білою пухнастою піною, що вивертала ціле зернятко; поки температура спадала, піна застигла і ствердла. Зміна завершилася.

Висипаючи підсмажені, уже вибухлі, зерна кукурудзи зі сковорідки, помічаю ще кілька «недобитків». Темні, обпалені зерна, що не вибухнули, сумно торохтять на дні сковорідки. Якщо оболонка зерна пошкоджена, то хай би скільки було в ньому пари, при нагріванні вона просто з нього виходить через тріщину, тому тиск не зростає. Причина того, що одні зерна вистрілили, а інші так і залишилися цілими, полягає якраз у ніздрюватості оболонки таких зерен. Якщо зерно занадто сухе (можливо, було зібране в неналежний час), то в ньому бракує вологи для створення тиску, щоб розірвати оболонку. Без раптового вибуху неїстівні зерна кукурудзи далі залишаються неїстівними.

Узяла миску зі смачно приготованим кукурудзяними баранцями до вікна. Стояла з чашкою чаю і дивилася на зливу за вікном. Руйнування не завжди означає щось лихе.

Краса – у простоті. А ще приємніше бачити, як краса постає зі складності. Для мене закони, що керують поведінкою газів, нагадують одну з оптичних ілюзій, – коли думаєш, що бачиш одну річ, а тоді кліпнеш оком і бачиш щось цілком інше.

Ми живемо у світі, що складається з атомів. Кожна із цих крихітних цяток матерії вкрита характерним візерунком негативно заряджених електронів – компаньйонів важких позитивно заряджених ядер усередині. Хімія – це історія тих компаньйонів, які ділять свої обов’язки між кількома атомами, змінюючи структуру, завжди керуючись суворими правилами квантового світу, і тримаючи ядра-бранці у більших системах, молекулах. У повітрі, яким я дихаю, коли ось друкую ці рядки, є пари атомів кисню (кожна така пара – це одна молекула кисню), що рухаються зі швидкістю 900 миль [1] Приблизно 1450 кілометрів. ( Тут і далі прим. перекл., якщо не зазначено інше. ) за годину, ударяючись об пари атомів азоту, що літають зі швидкістю 200 миль [2] Приблизно 320 кілометрів. за годину, а тоді, можливо, відбиваються від молекули води і мчать зі швидкістю 1000 миль [3] Приблизно 1600 кілометрів. за годину. Це страхітливо заплутаний безлад – різні атоми, різні молекули, різні швидкості – у кожному кубічному сантиметрі повітря близько 30 000 000 000 000 000 000 (3 x 10 19) окремих молекул, кожна з яких об щось ударяється близько мільярда разів за секунду. Тут виникає думка: а чи не ліпше все це покинути, поки не пізно, і зайнятися, наприклад, нейрохірургією, економічною теорією або ж навіть зламом суперкомп’ютерів. Тобто зайнятися чимось простішим. Можливо, що першовідкривачі властивостей газів про таке штовхання навіть не здогадувалися. Так, невідання іноді буває корисним. Поняття атомів не приживалося в науці аж до початку ХІХ сторіччя, а цілковите доведення їхнього існування сталося не раніше 1905 року. У 1662 році єдине, що мали у розпорядженні Роберт Бойль і його помічник Роберт Гук, – то сякий-такий скляний лабораторний посуд, ртуть, трохи закупореного повітря й достатня кількість незнання. Вони зробили відкриття: коли тиск на повітряну кишеню збільшувався, його об’єм ставав меншим. Ось у цьому й полягає закон Бойля – Маріотта, який пояснює: при постійній температурі об’єм газу в замкнутій посудині обернено пропорційний тиску. Сто років потому Жак Шарль відкрив, що об’єм газу прямо пропорційний його температурі. Якщо вдвічі підвищити температуру, то об’єм газу також збільшується вдвічі. У це важко повірити. Як настільки складне атомне завихрення здатне призвести до чогось настільки простого й послідовного?

Ще один, останній, вдих повітря, ще один спокійний помах м’ясистим хвостом, і велетень лишає атмосферу позаду. Усе, що цьому кашалоту буде потрібно для життя протягом наступних 45 хвилин, зберігається в його тілі, тому починається полювання. Здобиччю має стати велетенський кальмар, гумова потвора, озброєна щупальцями, зловісними присосками та страхітливим дзьобом. Аби знайти свою жертву, кашалоту потрібно зануритися глибоко в справжню океанічну темряву, у місця, куди не доходить сонячне світло. Зазвичай він пірнає на 500-1000 метрів, а задокументований рекорд становить два кілометри. Кит зондує простір гідролокатором, яким з великою точністю прощупує темінь, очікуючи на слабке відлуння, бо воно означатиме, що десь неподалік плаває обід. А велетенський кальмар борознить води, нічого не усвідомлює й не підозрює жодної небезпеки, бо він глухий.