Физики-лирики

Лауреат Нобелевской премии Эрнест Резерфорд как-то сказал: «Вся наука – это или физика, или коллекционирование марок». По иронии судьбы сам Резерфорд получил Нобелевскую премию в области не физики, а химии. Физики, возможно, не самые скромные люди, но есть одна вещь, в чем они точно преуспели. Это придумывание всевозможных оригинальных названий для своих идей. Для примера, вот три из множества забавных названий физических теорий и терминов, и их истинное значение:

Оствальдское созревание

Представьте себе запечатанную бутылку с водой. На внутренней поверхности стекла – конденсат в виде множества мельчайших капелек воды. Если вы оставите эту бутылку воды на некоторое время и не будете ее трогать, вы заметите, что все эти крошечные капельки потихоньку начинают становиться все больше и больше. Думаете, вы занимаетесь ерундой? Внимание! Вы только что стали свидетелями явления, которое физики называют «оствальдское созревание».

Основной предпосылкой этого «чуда» является то, что большие капли более «энергетически благоприятны", чем маленькие. Это потому, что частицы на поверхности капли менее стабильны, чем в его середине, и маленькие капельки имеют большую, чем крупные, пропорцию таких молекул на поверхности. Для того, чтобы стать более стабильными, маленькие частицы притягиваются и сливаются друг с другом, образуя большие капли. Так что, если после прочитанного, вы продолжите наблюдение за бутылкой с водой достаточно долго, вы можете наблюдать, как крошечные капельки объединяются и становятся больше и больше.

Вихревая дорожка Кармана

В области механики жидкостей, физики часто моделируют различные потоки жидкости. Одна из наиболее эффектных моделей, которую они изучают, - закрученный набор вихрей и водоворотов, который, например, оставляет за собой в кильватере плывущие по воде суда. При движении судно как бы рассекает жидкость на две половины. Заново воссоединяясь за лодкой, вода создает модель переменного вихря, известного, как «вихревая дорожка Кармана».

Явление это имеет и важное прикладное значение. Высотные здания, дымоходы или подводные перископы должны быть рассчитаны на сильные потоки ветра. Вихри сильных потоков ветра могут быть причиной опасной вибрации структуры. Именно поэтому часто такие вещи, как антенны или перископы, имеют своеобразные «плавники», чтобы уменьшить ветровую нагрузку и предотвратить завихрения по обе стороны от встречного потока.

С вихревой дорожкой имеют дело не только предметы и строения. В природе каждый взмах крыльев любого насекомого создает крошечные вихри в воздухе. Но вместо того, чтобы преодолевать создаваемое вихрем сопротивление, насекомые успевают повернуть свои крылья за мгновение до ответного, направленного наверх, удара воздуха. Это позволяет «подхватить» крыльями поднимающийся вверх поток закрученной струи воздуха.

Теорема о волосатом шаре

Вы никогда не пробовали расчесать кокос? Любой физик скажет вам, что вы не сможете этого сделать. Но то, о чем они на самом деле говорят – это топология.

Если у вас есть шар, покрытый волосками одинаковой длины, не существует никакого способа расчесать их так, чтобы они все лежали красиво и ровно на поверхности шара. Представьте теннисный шар, как будто это голова с волосами. Если вы попытаетесь причесать их все красиво и аккуратно, вы где-то обязательно закручиваете вихор (чуб), а в месте, откуда вы начинаете расчесывать, обязательно образуется небольшая залысина.

Это теорию можно применить ко многим вещам, от компьютерной графики до циклонов. Представьте, что ветер– это копна волос, которые несутся по всей планете. Следуя указанной теореме, где-то на Земле всегда будет одно место, где воздух совершенно спокоен и полное отсутствие даже небольшого ветерка – как лысина на волосатом шаре.