Текст книги "Книга всеобщих заблуждений"

Сколько у человека чувств?

Как минимум девять.

Пять – те, что всем нам известны, то есть зрение, слух, вкус, обоняние и осязание – были впервые перечислены еще Аристотелем, который, будучи выдающимся ученым, все же нередко попадал впросак. (К примеру, согласно Аристотелю, думаем мы с помощью сердца, пчелы происходят от разлагающихся туш быков, а у мух всего по четыре лапки.)

По общепринятому мнению, у человека есть еще четыре чувства.

1. Термоцепция – чувство тепла (или его отсутствия) на нашей коже.

2. Эквилибриоцепция – чувство равновесия, которое определяется содержащими жидкость полостями в нашем внутреннем ухе.

3. Ноцицепция – восприятие боли кожей, суставами и органами тела. Странно, но сюда не относится мозг, в котором вообще нет чувствительных к боли рецепторов. Головные боли – независимо от того, что нам кажется, – исходят не изнутри мозга.

4. Проприоцепция – или «осознание тела». Это понимание того, где находятся части нашего тела, даже мы не чувствуем и не видим их. Попробуйте закрыть глаза и покачать ногой в воздухе. Вы все равно будете знать, где находится ваша ступня по отношению к остальным частям тела.

Каждый уважающий себя невропатолог имеет свое собственное мнение насчет того, существуют ли еще какие-то чувства, кроме этих девяти. А некоторые вообще убеждены, что их не меньше двадцати одного. Скажем, как насчет чувства голода? Или жажды? Чувства глубины? Чувства смысла? Языка? Или бесконечно интригующая синестезия, когда чувства сталкиваются и переплетаются так, что музыка начинает восприниматься в цвете?

А как насчет чувства электричества? Или чувства опасности – когда волосы становятся дыбом?

Кроме того, существуют чувства, которые есть у некоторых животных, но отсутствуют у людей. Акулы, например, обладают сильной электроцепцией, позволяющей им чувствовать электрические поля; магнитоцепция определяет поля магнитные и используется в системах навигации птиц и насекомых; эхолокация и «боковая линия» практикуются рыбами для ориентации, а инфракрасное зрение необходимо оленям и совам для ночной охоты или поиска пищи.

Сколько у вещества агрегатных состояний?

Три – что может быть проще? Твердое, жидкое и газообразное?

На самом же деле их не меньше пятнадцати, причем список продолжает расти практически с каждым днем.

Вот наши последние «наилучшие усилия»:

Твердое, аморфное твердое, жидкое, газообразное, плазма, сверхтекучее, сверхтвердое, вырожденное вещество, нейтрониум, сильно симметричное вещество, слабо симметричное вещество, кварк-глюонная плазма, фермионный конденсат, конденсат Бозе – Эйнштейна и странное вещество.

Если не вдаваться в непостижимые (и для большинства из нас абсолютно ненужные) детали, одним из наиболее забавных агрегатных состояний вещества является бозе-эйнштейновский конденсат.

Конденсат Бозе – Эйнштейна (который зачастую называют «бозе-конденсат», или попросту «бэк») возникает, когда вы охлаждаете тот или иной химический элемент до чрезвычайно низких температур (как правило, до температуры чуть выше абсолютного нуля, минус 273 градуса по Цельсию, – теоретическая температура, при которой все перестает двигаться).

Вот тут с веществом начинают происходить совершенно странные вещи. Процессы, обычно наблюдаемые лишь на уровне атомов, теперь протекают в масштабах, достаточно крупных для наблюдения невооруженным глазом. Например, если поместить «бэк» в лабораторный стакан и обеспечить нужный температурный режим, вещество начнет ползти вверх по стенке и в конце концов само по себе выберется наружу.

Судя по всему, здесь мы имеем дело с тщетной попыткой вещества понизить собственную энергию (которая и без того находится на самом низком из всех возможных уровней).

Теоретическая возможность существования бозе-конденсата была предсказана Альбертом Эйнштейном еще в 1925 году, после изучения работ Шатьендраната Бозе, однако получить его экспериментально удалось лишь в 1995 году в Америке – за эту работу его создателям была присуждена Нобелевская премия по физике 2001 года. Сама же рукопись Эйнштейна, считавшаяся утерянной, была обнаружена лишь в 2005-м.

Каково нормальное состояние стекла?

Твердое.

Возможно, вы не раз слышали, что стекло – жидкость, которая остыла, но не кристаллизовалась и которая просто течет фантастически медленно. Это неверно – стекло bona fide[13]13
  По-настоящему, поистине (лат.).


[Закрыть] твердое.

В подтверждение заявлений о том, что стекло – жидкость, люди часто приводят в пример церковные витражи: указывают на нижнюю часть окна, где стекло толще.

Однако причина здесь вовсе не в том, что стекло со временем перетекло вниз. У средневековых стекольщиков порой просто не получалось отлить идеально равномерные стеклянные листы. В таких случаях они вставляли стекло в витраж толстым краем к полу – по вполне понятным причинам.

Путаница насчет того, считать стекло жидкостью или твердым телом, возникла от неверного прочтения работы немецкого физика Густава Тамманна (1861–1938), изучавшего свойства стекла и описавшего его поведение по мере затвердевания.

Согласно наблюдениям Тамманна, молекулярная структура стекла неупорядоченная – в отличие от четкого и аккуратного расположения молекул, скажем, в металлах.

Ища аналогию, ученый сравнил стекло с «переохлажденной жидкостью». Но сказать, что стекло похоже на жидкость, вовсе не означает, что стекло и есть жидкость.

В наши дни твердые тела подразделяют на кристаллические и аморфные. Стекло – это аморфное твердое тело.

Какой металл является жидким при комнатной температуре?

Помимо ртути, жидкими при комнатной температуре могут быть также галлий, цезий и франций. Поскольку все эти жидкости очень плотные (металлы все-таки), кирпичи, лошадиные подковы и пушечные ядра теоретически будут в них плавать.

Галлий (Ga) был открыт в 1875 году французским химиком по имени Лекок де Буабодран. Все, конечно, считали, что название нового элемента навеяно чисто патриотическими соображениями, однако на самом деле слово gallus по-латыни означает и «галл» («француз»), и «петух» – то же, что и «Lecoq» («Лекок»). Галлий стал первым химическим элементом, подтвердившим предсказанную Дмитрием Менделеевым периодическую таблицу. Из-за уникальных электронных характеристик галлий главным образом используют в кремниевых микросхемах. Его также применяют в проигрывателях компакт-дисков, поскольку в смеси с мышьяком галлий трансформирует электрический ток в лазерный луч, который и «считывает» информацию с поверхности диска.

Наиболее заметная область применения цезия (Cs) – атомные часы. Здесь цезий используется для определения атомной секунды. При контакте цезия с водой происходит крайне интенсивный взрыв. Слово «цезий» обозначает «небесно-голубой» – из-за ярко-голубых линий в его спектре. Впервые это явление было отмечено в 1860 году немецким ученым Робертом Бунзеном. Бунзен использовал спектроскоп, который изобрел вместе с Густавом Кирхгофом – человеком, доказавшим, что сигналы по телеграфным проводам проходят со скоростью света.

Франций (Fr) – один из самых редких химических элементов: по подсчетам ученых, на Земле он присутствует в количестве всего тридцати граммов. Это связано с тем, что франций столь радиоактивен, что моментально распадается, превращаясь в другие, более устойчивые элементы. В общем, металл этот жидкий, но ненадолго – максимум на пару секунд. Франций был выделен в 1939 году Маргерит Пере, работавшей в Институте Кюри в Париже. Он был последним элементом из найденных в природе.

Все эти химические элементы становятся жидкими при необычайно низких для металлов температурах, поскольку электроны в их атомах расположены таким образом, что им чрезвычайно трудно приблизиться друг другу и сформировать кристаллическую решетку.

Каждый атом плавает совершенно свободно, не притягиваясь к соседям, – точь-в-точь как и в других жидкостях.

Какой металл является наилучшим проводником?

Серебро.

Самый лучший проводник тепла и электричества является также и самым отражающим из всех химических элементов. Главный недостаток серебра в том, что оно слишком дорогое. Единственная причина, почему в нашем электрооборудовании мы используем не серебряные, а медные провода, заключается в том, что медь – второй по проводимости элемент – намного дешевле.

Помимо украшений, серебро главным образом используется в фотопромышленности, батарейках с длительным сроком эксплуатации и солнечных панелях.

Серебро обладает любопытнейшей способностью стерилизовать воду. Причем требуется буквально крошечное количество – десять частей на миллиард. Сей удивительный факт был известен еще с древнейших времен: так, в V веке до н. э. Геродот писал о персидском царе Кире, который постоянно возил с собой личный запас воды, взятой из особого источника, вскипяченной и запечатанной в серебряные сосуды.

И римляне, и греки не раз отмечали, что еда и питье, помещенные в серебряную посуду, сохраняются намного дольше. Сильные бактерицидные качества серебра использовались за множество веков до того, как были обнаружены сами бактерии. Этим можно объяснить, почему на дне древних колодцев часто находят серебряные монеты.

Небольшое предостережение, прежде чем вы начнете лить пиво в свою серебряную кружку.

Во-первых, серебро хоть и убьет бактерии в лабораторных условиях, однако далеко не факт, что оно даст тот же самый эффект, оказавшись у вас внутри. Многие из предполагаемых достоинств серебра до сих пор не подтверждены. А Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в США даже запретило компаниям рекламировать пользу серебра для здоровья.

Во-вторых, существует такая болезнь – аргирия. Ее развитие напрямую связано с попаданием внутрь организма человека частиц серебра, растворенных в воде. Наиболее явным симптомом аргирии является отчетливый голубой оттенок кожи.

С другой стороны, соли серебра являются наиболее безопасным заменителем хлора в воде плавательных бассейнов, а в США серебром даже пропитывают носки легкоатлетов, чтобы ноги не пахли.

Вода – исключительно плохой проводник электричества, особенно вода чистая, которая, кстати, используется как диэлектрик. Все дело в том, что электричество проводят не молекулы H₂O, а растворенные в воде химикаты – например, соль.

Морская вода проводит электричество в сто раз лучше пресной, но даже при этом она в миллион раз худший проводник электричества по сравнению с серебром.

Какой из химических элементов является самым плотным?

Либо осмий, либо иридий – в зависимости от того, как мерить.

Оба металла чрезвычайно близки друг к другу по плотности и несколько раз менялись местами за последние годы. Третьим по плотности элементом является платина, за которой следуют рений, нептуний, плутоний и золото. Свинец где-то далеко в конце списка – он лишь вполовину такой же плотный, как осмий или иридий.

Осмий (Os) – очень редкий и очень твердый серебристо-голубой металл, открытый (вместе с иридием) в 1803 году английским химиком Смитсоном Теннантом (1761–1815).

Сын викария из Ричмонда, Теннант также был первым, кто показал, что алмаз есть одна из форм чистого углерода.

Название «осмий» происходит от греческого osme, «запах». Металл выделяет высокотоксичный осмиевый ангидрид (или четырехокись осмия), обладающий едким, раздражающим запахом, способным повредить легкие, кожу, глаза и вызвать сильные головные боли. Осмиевый ангидрид активно используют при снятии отпечатков пальцев, поскольку его пары вступают в реакцию даже с мельчайшими следами жира, оставляемыми пальцами, и образуют черные отложения.

Исключительная твердость и коррозионная стойкость осмия нашли применение в производстве долговечных граммофонных иголок, стрелок компасов и напайках на кончик пера дорогих авторучек – отсюда название торговой марки «Осмироид».

Осмий также имеет необычайно высокую температуру плавления, 3054 °С. В 1897 году это обстоятельство вдохновило Карла Ауэра на создание осмиевой нити накаливания для электрической лампочки, намного превосходившей по качеству бамбуковое волокно, которое использовал Эдисон. Впоследствии осмий был заменен вольфрамом, плавящимся при 3407 °С. Торговая марка «Осрам» была зарегистрирована Ауэром в 1906 году и является акронимом слов «ОСмий» и «вольфРАМ».

Ежегодно в мире производится менее 100 кг осмия.

Иридий (Ir) – желтовато-белый металл, относящийся, как и осмий, к группе платиновых. Название (греч. iris – «радуга») получил благодаря красивой, разнообразной окраске своих солей.

Иридий также имеет чрезвычайно высокую точку плавления (2446 °С) и в основном используется при изготовлении тиглей для металлического литья и закалки платины.

Иридий – один из самых редких элементов на Земле (восемьдесят четвертое место из девяноста двух); однако в тонком скальном слое на границе мелового и третичного периодов, возникшем примерно 65 млн лет назад, были обнаружены невероятно большие запасы этого металла.

Геологи полагают, что иридий мог появиться там только из космоса, и это лишь подкрепляет теорию, что именно падение на Землю гигантского астероида стало причиной исчезновения динозавров.

Откуда берутся алмазы?

Есть три вещи, сделать которые необычайно трудно: сломать сталь, раскрошить алмаз и познать самого себя.

Бенджамин Франклин

Из вулканов. Все алмазы образуются под землей, под воздействием сверхвысоких температур и давления, а на поверхность их выносят извержения вулканов.

Образование алмазов происходит на глубине от 160 до 480 км. Большинство алмазов находится в вулканической породе, называемой кимберлитовой, и добывается в районах, где вулканическая активность – обычное явление. Все остальные, случайные, алмазы попросту вымывает из кимберлитовых трубок.

На сегодняшний день в мире насчитывается двадцать стран, где добывают алмазы. Южная Африка по объемам добычи занимает пятое место – после Австралии, Демократической Республики Конго, Ботсваны и России.

Алмазы состоят из чистого углерода. Так же как и графит – вещество, из которого делают грифели для карандашей, но в котором атомы углерода расположены по-другому. Алмаз – одно из самых твердых веществ, встречающихся в природе: десять баллов по шкале твердости Мооса; графит же, наоборот, является одним из наиболее мягких веществ с показателем всего полтора балла, то есть чуть тверже, чем самое мягкое вещество по той же шкале – тальк.

Самый большой из всех известных человечеству алмазов имеет 4000 км в поперечнике и весит десять миллиардов триллионов триллионов карат. Обнаруженный прямо над Австралией (на расстоянии восьми световых лет), алмаз сидит внутри звезды Люси в созвездии Кентавра.

Астрономы назвали эту огромную звезду «Люси» в честь незабвенной классики «Битлз» «Люси в небесах с алмазами», однако «техническое» ее имя – «белый карлик Би-Пи-Эм 37093». Сама же песня была названа так из-за рисунка сына Джона Леннона, Джулиана, на котором он изобразил свою четырехлетнюю подружку Люси Ричардсон.

Когда-то алмазы были самым твердым из известных человечеству материалов. Однако в августе 2005 года немецким ученым удалось получить в лабораторных условиях еще более твердую штуку. Названный ACNR, новый материал состоит из связанных друг с другом углеродных «наностержней» и получается путем сжатия и нагревания сверхсильных молекул углерода до температуры 2226 °С.

Каждая из таких молекул состоит из шестидесяти атомов, переплетенных в пентагональной и гексагональной геометрии; говорят, что они напоминают крошечные футбольные мячи. ACNR – материал настолько твердый, что без труда царапает даже алмаз.

Как мы измеряем силу землетрясений?

По шкале MMS (иначе – шкала магнитуды сейсмического момента, или шкала Канамори).

Шкала MMS была разработана в 1979 году сейсмологами Хиро Канамори и Томом Хэнксом (никакой связи) из Калифорнийского технологического института. Ученые посчитали общепринятую шкалу Рихтера недостаточной, поскольку она измеряет лишь силу сейсмических волн, которая не вполне отражает последствия землетрясения. Серьезные землетрясения, имеющие одинаковый балл по шкале Рихтера, могут причинять разрушения абсолютно разных масштабов.

Шкала Рихтера измеряет сейсмические волны (или вибрацию), ощущаемые на расстоянии 600 км от очага землетрясения. Она была предложена в 1935 году Чарльзом Рихтером, который, как и Канамори с Хэнксом, работал сейсмологом в Калифорнийском технологическом институте. Рихтер разрабатывал свою шкалу вместе еще с одним ученым, Бенно Гуттенбергом, – первым, кому удалось точно измерить радиус ядра Земли. Гуттенберг умер от гриппа в 1960 году, так и не дожив до возможности измерить Великое Чилийское землетрясение (сильнейшее из всех когда-либо зарегистрированных и произошедшее четыре месяца спустя).

В отличие от шкалы Рихтера, шкала MMS суть выражение энергии, выделившейся при землетрясении. Сейсмический момент здесь высчитывается путем умножения смещения двух частей разлома на общую площадь пораженной зоны. Цель – дать значения, более понятные по сравнению с их эквивалентами на шкале Рихтера.

Обе эти шкалы являются логарифмическими: увеличение на два пункта означает в 1000 раз больше энергии. Так, взрыв ручной гранаты – это 0,5 по шкале Рихтера, а атомная бомба в Нагасаки – 5,0. Шкала MMS используется только для крупных землетрясений – выше 3,5 балла по шкале Рихтера.

По данным Геологической службы США, самыми крупными из всех официально зарегистрированных землетрясений в Северной Америке были малоизвестные землетрясения в долине реки Миссисипи в 1811–1812 годах – исходя из площади поражения (600 тыс. кв. км) и площади, на которой ощущались толчки (5 млн кв. км). В результате образовались новые озера, полностью изменилось речное русло. Площадь же чувствительных сотрясений в десять раз превысила ту, что имела место в Сан-Франциско в 1906 году. Церковные колокола звонили сами по себе аж до самого Массачусетса.

Предсказать, когда случится очередное землетрясение, невозможно. Один эксперт утверждал, что самый надежный способ – подсчитать число объявлений о пропавших собаках и кошках в местной газете.

В Британии каждый год происходит до 300 землетрясений, однако все они столь малы, что население замечает лишь каждое десятое.

Какое вещество является самым распространенным в мире?

а) Кислород.

б) Углерод.

в) Азот.

г) Вода.

Ни одно из перечисленных. Правильный ответ: перовскит – минеральное соединение магния, кремния и кислорода.

Перовскит составляет около половины общей массы нашей планеты. Именно из него в основном состоит мантия Земли. По крайней мере, так считают ученые, однако никому до сих пор не удалось взять образцы, подтверждающие эту гипотезу.

Перовскиты – семейство минералов, названное так в честь русского минеролога графа Льва Перовского в 1839 году. Перовскит – настоящая чаша Грааля для исследователей сверхпроводников: ведь материал этот способен проводить электричество без всякого сопротивления при обычных температурах.

Благодаря перовскиту мир «плавающих» поездов и суперскоростных компьютеров стал бы реальностью. А пока сверхпроводники работают лишь при бесполезно низких температурах (самая высокая из официально зарегистрированных на сегодняшний день – минус 135 °С).

Считается, что помимо перовскита мантия Земли состоит из магниевого вюстита (формы окиси магния, найденной также в метеоритах) и небольшого количества шистовита (названного так в честь Льва Шистова, аспиранта Московского университета, который в 1959 году синтезировал новую форму кремнезема под высоким давлением).

Мантия находится между корой и ядром Земли. Предполагается, что она твердая, хотя кое-кто из ученых считает, что на самом деле мантия – это очень медленно движущаяся жидкость.

Откуда же нам все это известно? Ведь даже извергнутые вулканами камни залегали не глубже 200 км от поверхности Земли, а до начала нижней мантии – ровно 660 км?

Чтобы оценить плотность и температуру внутри планеты, можно послать вниз импульсы сейсмических волн и записать сопротивление, с которым этим импульсам пришлось столкнуться.

Далее полученный результат можно сопоставить с нашими знаниями о структуре минералов, образцы которых у нас имеются – из коры и метеоритов, – и о том, что происходит с минералами под воздействием интенсивных температур и высокого давления.

Однако все это – как и многое другое в естествознании – всего лишь очередная высоконаучная догадка.

Чем пахнет Луна?

Судя по всему, порохом.

Всего двенадцать человек совершили прогулку по Луне, и все они – американцы. Очевидно, что в герметичных скафандрах астронавты не могли понюхать Луну, однако лунная пыль – штука жутко прилипчивая, и когда американцы вернулись обратно на корабль, то притащили на подошвах немало «грязи».

В своем отчете астронавты сообщили, что на ощупь лунная пыль напоминает снег, пахнет как порох и вполне сносна на вкус. На самом деле лунная пыль почти наполовину является силикатным стеклом из диоксида кремния, возникшего в результате столкновений метеоритов с поверхностью Луны. Кроме того, лунная пыль богата железом, кальцием и магнием, входящими в состав различных минералов.

В НАСА есть небольшая группа спецов-«нюхачей», которые обнюхивают каждый элемент оборудования, отправляющегося в очередной полет. Делается это для того, чтобы ни один из предметов не смог изменить хрупкий климатический баланс, созданный на Международной космической станции.

Популярный миф о том, что Луна сделана из сыра, пришел к нам из XVI века. Первая же выдержка из «Пословиц» (1564) Джона Хейвуда гласит: «Луна сделана из зеленого сыра». Авторам представляется, что в данном контексте слово greene («зеленый») использовано скорее в значении «незрелый», чем «имеющий зеленый цвет», поскольку молодые сыры часто выглядят «испещренными» – почти как Луна с ее знаменитыми кратерами.