Rem Word - Żywa nauka – 2. Naturalne komiksy

Rysunek 6. Schłodzone Khladni

Zdjęcie 7. Po prawej – obraz uzyskany przez sedymentację zawiesiny na dnie szalki Petriego po prawej stronie – Schłodzone Khladni

8. Przykład bardziej złożonych danych dźwiękowych.

Eksperymenty z wibrującymi kroplami wody i markerem farby

Zdjęcie 9. Odlew z mieszanki tynkowej z dodatkiem nie tak drobnego piasku (widok z dołu). Małe frakcje są zbierane w środku, na przecięciu linii ukośnych. Wiedząc, że w pewnych warunkach słaby punkt tworzy się w środku rzutu, może być pomocny.

Zdjęcie 10. Odlewanie gipsu w zamkniętym pojemniku z atramentem dodanym jako marker… Tak więc słynne postacie Hladniego jako model do rozwoju linii Fermi – nie tego, czego szukamy? Jeśli sprawisz, że płyta wibruje, piasek na jej powierzchni tworzy całkiem interesujące wzory. Rezonuj z sąsiednimi symetrycznymi obszarami. Warunek ten odpowiada żądaniu określenia stref Fermiego wewnątrz obiektu. Spójrz na charakterystyczny wzór (rys. 7). Czy nie przypomina to już znanej «flagi» ujawnionej przez ustalone zawieszenie? Podobne zdjęcia ujawniają się w pojemnikach innej formy. Wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta liczba linii Khladni. Wzór zmienia się, ale jego wzór pozostaje taki sam. Istnieją metody manifestacji wzorów w trójwymiarowych formacjach materiałowych, na przykład kropli wody napromieniowanej dźwiękiem. Opracowano komputerowe obliczanie wzorców Khladni. Jaka może być korzyść z takiej wiedzy? Tłumaczymy badania na praktyczny samolot. Odlewy, elementy konstrukcyjne, to ważne. Czy możliwe jest zidentyfikowanie podatnych obszarów za pomocą pomysłów na domeny Fermiego? Wypełnij mieszankę tynku wodą podgrzaną do 90°C za pomocą znacznika farby. Zamknij pojemnik. Pozwól mieszaninie ostygnąć i stwardnieć. Powstały pasek jest malowany w taki sam sposób, jak spód biurety flagi brytyjskiej. Oglądane są szerokie linie ukośne. Tutaj zbiera się najdrobniejsze frakcje, tworzą się niejednorodności. Pęknięcia odlewów wzdłuż linii (zdjęcie 10, pęknięcia są podświetlone). Metody fizyczne lub symulacja komputerowa, w obiekcie o dowolnym kształcie, możliwe jest określenie obszarów o jego najniższej sile. Konieczne jest uzupełnienie zabezpieczeń…

Jeśli obecność pól Pauliego i stref Fermiego (mianowicie makroskopowych regionów wewnątrz obiektu, a nie cech jego spektrum) zostanie potwierdzona, fascynująca perspektywa otworzy się dla nauki. Niektóre eksperymenty, które już osiągają granicę magii naukowej, są wymienione w książce «Żywa nauka-1». Niestety, eksperymenty z wzajemnie podobnymi i przestrzennie oddzielonymi formami nie wyróżniają się dobrą powtarzalnością i jest zbyt wcześnie, aby o nich mówić. Pamięć przeszłych eksperymentów wydaje się kolidować z przebiegiem każdego nowego doświadczenia. Być może jest to charakterystyczna cecha układów kwantowych, a nie irytująca pomyłka? Jeśli przeniesiemy prawa mechaniki atomowej do naszego świata, otrzymamy zbyt wiele pytań.

Prostokątne biurety z osadzoną gorącą zawiesiną są oddalone o 6 cm, a rola wymiany ciepła w oddziaływaniu na zawiesinę jest oczywiście minimalna. Jednak ogólne «linie Fermiego» pojawiają się również w tym przypadku, w przybliżeniu tak, jak pokazano na zdjęciu, i wyjaśniają szczegóły widoczne przez oko (ale nie aparat), postać. Istnieje pokusa, aby umieścić w jednym z pojemników pewien mały przedmiot, «tag», aby zobaczyć, jak jego obecność zostanie odzwierciedlona w podobnej formie. Podobne eksperymenty, jak pokazano w książce «Żywa nauka-1», były wielokrotnie prowadzone przez autora. Zgodnie z nierozwiązanymi prawami mechaniki kwantowej lub z innych powodów, pozytywny wynik zanika.

Interesujący wynik, który można wytłumaczyć jakimś rodzajem banalności fizycznej, niezależnie od tego, czy nadal reprezentuje on działanie pola Pauli, które promujemy wśród szerokich mas społeczności naukowej. Jest szklany zbiornik wypełniony 80% gorącym (80—90 C) syropem z zawiesiną drobnego proszku metalicznego. Dodajemy kolejne 20% normalnej zimnej wody, delikatnie mieszamy i zamykamy pokrywkę. Po 15—20 minutach obraz zgrabnych ciemnych i jasnych pasków. Formacje te nie mieszają się ze sobą i utrzymują się przez kilka dni. W rzeczywistości takie wyraźne oddzielenie warstw wody nie jest powszechne. Zjawisko to zastanawia wielu naukowców badających warstwy jezior, mórz i oceanów. Kliny wodne o specjalnych właściwościach, na głębokości, czasem – wyjątkowo stabilne formowanie. Dźwięk jest odbijany od ścian kanału dźwiękowego utworzonego w ten sposób, a zatem jest w stanie pokryć odległość (tak – tak) dziesiątek kilometrów. Nawet jeśli można zrozumieć istnienie jednego, dwóch, nawet trzech skoków gęstości cieczy. Jednak tutaj mamy zdjęcie kilkudziesięciu warstw o tej samej grubości (0,7 – 1 cm), od dołu do samej górnej części pojemnika laboratoryjnego. Przejdźmy do koncepcji «pola Pauli». Ze względu na obecność sił odpychających, a nawet unikanie identycznych, wystarczająco małych przedmiotów, są one rozłożone nierównomiernie w cieczy. Fizyczne odpychanie zapobiega mieszaniu się pasm i osiadaniu na dnie, nawet pomimo naturalnej dyfuzji. Dlaczego jednak pole Pauli nie odsuwa cząstek znajdujących się w każdej poziomej warstwie? Można to wyjaśnić faktem, że pole to nie jest izotropowe. Siła wyporu jest w tym przypadku skierowana w górę iw dół, ale nie poziomo. W ten sposób hydrofilowe lub hydrofobowe cząsteczki tworzą swoje warstwy. Być może, w niektórych przypadkach, na poziomie mikroskopowym, akcja pola Pauliego jest maskowana przez tę akcję. Zakładamy jednak, że «ręce» nowego rodzaju interakcji są znacznie dłuższe niż wiązania molekularne. Jeden centymetr jest daleko od limitu. Innym wyjaśnieniem jest to, że każda warstwa ma poziomą gradację widma. W rzeczywistości wcześniejsze eksperymenty z sedymentacją zawieszonych cząstek na dnie biurety wykazały to dość przekonująco.

Przenieśmy nasze konstrukcje na odległości kosmiczne. Oto słynne pierścienie Saturna. Składają się zarówno z cząstek pyłu, ziaren piasku, jak i dość dużych, dość spiętrzonych bloków o rozmiarze około jednego metra. Astrofizycy uważają, że współistnieją przez setki milionów lat. Dlaczego warstwy się nie mieszają? Prędzej czy później, dzięki swojemu «ruchowi Browna», musiałoby się to wydarzyć. Również pola grawitacyjne, magnetyczne i elektrostatyczne przyczyniają się do mieszania elementów pierścieni. Domyślamy się, że to Pauli. Nie pozwala, aby kosmiczny pył i bardziej imponujące kamyki unoszące się w nieważkości trzymały się z daleka od siebie. Nasze założenie o pewnej nieizotropii pola P potwierdzają tak zwane «szprychy», które manifestują się na pierścieniach Saturna rozciągających się na dziesiątki tysięcy kilometrów. Gdybyśmy mieli dość wyobraźni, moglibyśmy nawet założyć, że pchanie galaktyk z coraz większą prędkością («czerwone przesunięcie») lub przynajmniej utrzymywanie grawitacyjnego Wszechświata w stanie stacjonarnym jest również odpowiedzialne za Pole Pauliego