Лауреат Нобелевской премии Эрнест Резерфорд как-то сказал: «Вся наука – это либо физика, либо коллекционирование марок». (Иронично, но Нобелевскую премию Резерфорд получил по химии.) Да, физики бывают самодовольными и даже немного зазнайками, но, если они в чем-то действительно хороши, так это в придумывании странных теорий со смешными названиями. В этой статье мы собрали самые забавные теории в физике, чтобы просто рассказать вам об их существовании, а не обсуждать их профпригодность. Поэтому давайте не будем задавать вопросов, а просто посмотрим на то, какие необычные предположения порой выдвигают ученые.
Созревание Оствальда
Представьте бутылку с водой, на которой собирается конденсат. Сперва он будет выглядеть как много мелких капелек воды, но спустя некоторое время они начнут расти. Просто оставьте бутылку и позже увидите, что капли действительно стали больше. Этот эффект называется созреванием Оствальда в честь российско-немецкого физика Вильгельма Оствальда, который его и придумал.
Основная идея теории заключается в том, что крупные капли «энергетически выгоднее» мелких. Это объясняется тем, что частицы на поверхности бутылки не такие стабильные, как внутри, где все капельки собраны в единую жидкость. Поэтому, чтобы стать более устойчивыми, маленькие капли (которые еще и содержат больше молекул, чем крупные) собираются вместе, становясь больше. Поэтому, если оставить бутылку с водой надолго, вы заметите, как со временем капли конденсата на ней становятся крупнее.
Даже если вы не хотите тратить время на то, чтобы просто следить за бутылкой воды, не волнуйтесь – вы точно уже не раз становились свидетелями созревания Оствальда. Вы ведь оставляли мороженое в морозилке? Когда оно лежит там слишком долго, маленькие кристаллики воды на его поверхности собираются вместе, что в итоге приводит к образованиям этих мерзких ледяных скоплений наверху.
Вихревая дорожка Кармана
Гидромеханика – область физики, изучающая потоки жидкости в пространстве и создаваемые ими узоры. Да, есть целый раздел науки, занимающийся рассматриванием природных картинок. Одни из самых красивых узоров, которые изучают физики, – завихрения и водовороты на водной глади, которые создают, например, лодки. Во время движения лодка разрезает воду пополам, а когда та соединяется обратно, она закручивается в несколько идущих друг за другом вихрей. Такая картина называется вихревой дорожкой Кармана.
Данное явление на самом деле имеет большее значение, чем кажется на первый взгляд, так как относится не только к жидкостям, но и газам. Например, высокие здания, дымоходы и перископы подводных лодок подвержены ветру, который дует вокруг. Вращаясь вокруг них, ветер заставляет эти структуры сильно вибрировать. Поэтому некоторые подобные конструкции имеют ребра, отсекающие ветер и предотвращающие образование вихрей.
Более того, вихревую дорожку создают не только крупные объекты. Даже летающие насекомые, взмахивая крылышками в воздухе, образуют миниатюрные вихри. Чтобы не тратить силы на сопротивление вихрю, насекомые поворачивают крылья перед взмахом так, что они поднимаются вверх по ходу этого воздушного потока, а не против него.
Тахионный антителефон
Задумывались ли вы над тем, как было бы круто иметь возможность отправлять сообщения в прошлое? Что ж, тогда просто достаньте свой тахионный антителефон и сделайте это. Идея отправки сигналов в прошлое с помощью физики впервые была озвучена в 1907 году Альбертом Эйнштейном. Он предположил, что провернуть такое можно было бы с помощью отправки сигналов со скоростью выше скорости света. Однако Эйнштейнне называл это тахионным антителефоном. Такой термин предложил Грегори Бенфорд в 1970 году. Однако он же пришел к выводу, что подобное невозможно, иначе оно приведет к различным временным парадоксам, например:
Алиса может отправить сообщение Бобу на два часа назад во времени. Они договариваются о том, что, если Алиса не получит сообщение от Боба в час дня, она напишет ему в три часа. Таким образом, Алиса пишет Бобу в три часа, тот получает сообщение в час и отправляет ответ, который приходит Алисе сразу же. А как мы знаем, она должна была написать только в том случае, если в час сообщение от Боба не пришло. То есть обмен сообщениями между ними произойдет только тогда, когда он точно не произойдет.
Также тахионный антителефон, исходя из названия, для работы требует тахионные частицы, которые даже в теории не существуют, не то что на практике.
Теорема о причесывании ежа
Вы когда-нибудь пробовали расчесать кокос? Любой физик скажет вам о том, что, если вы хотите сохранить свою психику в порядке, лучше вам этого не делать. Но физики в этом случае говорят конкретно о топологии.
Если у вас есть шар, который покрыт волосками одинаковой длины, вы никогда не сможете расчесать его так, чтобы все волоски лежали ровно на поверхности. Это явление называется теоремой о причесывании ежа или теоремой о волосатом шаре. То же самое касается теннисного меча и даже вашей собственной густой шевелюры. Как бы вы ни пытались уложить все одинаковые волоски ровно, в том месте, где вы начали расчесывать, всегда будет оставаться вихрь или залысина.
Думаете, это бесполезная теорема? Как бы не так. Она используется в физике, математике, создании компьютерной графики и даже в ядерной энергетике – с ее помощью было доказано, что нельзя создать квазистационарный ядерный реактор, топологически эквивалентный сфере. Теорема даже применима ко всей Земле. Так как потоки ветра, обдувающие нашу планету, похожи на пучок волос, то всегда будет одно место, где воздух останется абсолютно спокойным – та самая залысина, с которой вы начали расчесывание. Также, если где-то дует ветер, то где-то в другом месте точно появится циклон – тот самый вихрь.
Грандиозная теорема
Грандиозная или огромная теорема получила свое название не из-за напускного пафоса – она буквально гигантская. Ее более научное название – классификация конечных простых групп. Чтобы доказать эту теорему, понадобилось более 100 математиков, 500 научных статей, 172 года и 15 000 журнальных страниц. Это действительно самое большое и долгое математическое доказательство за всю историю науки.
В данной теореме математики доказали, что каждая конечная простая группа чисел принадлежит одной из четырех категорий: циклическая, знакопеременная, группа лиева типа или спорадическая. Изучение этих категорий началось еще в 1832 году и закончилось только в 2004-ом. Скорее всего, людей, которые полностью понимают доказательство этой теоремы, можно пересчитать по пальцам. До сих пор неясно наверняка, получила ли математика что-то полезное от этого. Если не считать зафиксированный мировой рекорд.
