10 заблуждений, которые раздражают физиков

Физика наполнена множеством неверно истолкованных явлений и мифов: некоторым из них даже удавалось порождать панику в особо крупных масштабах. Развенчиваем десять распространенных мифов, которые бесят ученых.

№1. В коллайдерах рождаются черные дыры, способные уничтожить Землю

Этот миф не лишен оснований – теоретически рождение микроскопических черных дыр при столкновениях частиц действительно возможно.

Но не стоит недооценивать научное сообщество: физики изучили, насколько возможен подобный конец света. На самом деле Землю, как и все остальные объекты во Вселенной, ежесекундно бомбардируют космические лучи сверхвысоких энергий – частицы и ядра, рождающиеся вне пределов нашей Галактики. Их энергии сильно превышают максимальные возможности Большого адронного коллайдера, и за время жизни Земли подобные столкновения случались уже миллиарды миллиардов раз.

Поскольку Земля и другие небесные тела еще существуют, можно поставить ограничение на возможность рождения черных дыр. Оказывается, такие процессы либо не могут происходить вовсе, либо черные дыры настолько медленно поглощают вещество, что не вызовут никаких изменений за время жизни Солнечной системы.

№2. Физики знают, как выглядят черные дыры

Им, несомненно, крайне хотелось бы это знать. Но – увы – такие возможности нам пока недоступны.

У физиков есть различные идеи, но наблюдать черные дыры напрямую им пока не удалось, только лишь по косвенным проявлениям.

В настоящее время реализуется проект наземного интерферометра со сверхдлинных базой – Event Horizon Telescope. С его помощью ученые планируют получить изображения «теней» на фоне аккреционных дисков и излучения черных дыр в ядрах ближайших Галактик.

№3. Радиация существует только вблизи атомных электростанций или радиоактивных элементов, и любое облучение опасно.

Спешим вас огорчить – все окружающее нас пространство наполнено излучением различного рода. Вклад в него дают упомянутые выше космические лучи, приходящие в атмосферу Земли из космоса, и природные радионуклиды, содержащиеся в земле и воде. Довольно сильно «фонят» многие стройматериалы, а часть излучения человек получает вследствие медицинских исследований, таких как рентгенография.

Существует естественный радиоактивный фон, от которого никуда не скрыться, и, по данным исследований, он не влияет на организм человека. Хотя, если в ваших планах есть пешие прогулки вокруг реактора атомной электростанции, мы все же посоветуем от них воздержаться.

№4. Микроволновые печи облучают и вызывают рак

Само название «микроволновые печи» говорит о том, что печи нагревают еду за счет испускания так называемых СВЧ-волн, или волн сверхвысокой частоты, имеющих длину в диапазоне от сантиметра до десяти сантиметров.

Точно такие же волны, но меньшей интенсивности, используются в рациях, сотовых телефонах, технологиях WiFi и Bluetooth — так что они на самом деле окружают нас повсюду, далеко не только при нахождении около микроволновых печей.

Действительно опасно для человеческого организма ионизирующее излучение, в рентгеновском и гамма-диапазонах, способное приводить к мутациям — и его «микроволновки» не производят.

Поскольку интенсивность излучения микроволновых печей гораздо выше, чем у телефонов, мы не советуем пытаться засовывать части тела в работающий прибор — последствия нагревания вам точно не понравятся. В остальном можно быть спокойными — излучение надежно изолируется внутри печи.

№5. Небо голубое, потому что воздух голубого цвета

Сам по себе воздух не имеет цвета, а Солнце излучает свет во всем оптическом диапазоне, от красного цвета до фиолетового. Складываясь, луч разных цветов дают просто белый свет – и на первый взгляд, небо не должно иметь какой-либо окрас.

В том, что мы видим небо голубым, проявляется тот факт, что атмосфера Земли, состоящая из различных молекул, может рассеивать свет. За это ответственны процессы рассеяния Релея и Ми.

Фотоны с различными длинами волн, приходящие от Солнца, рассеиваются по-разному: воздух лучше это делает с короткими длинами волн, то есть синим и фиолетовым цветами в спектре. Из-за большей чувствительности наших глаз к синему, нежели к фиолетовому, небо для нас кажется сине-голубым.

№6. Молния не попадает дважды в одно место

Не спешите прятаться под дерево, которое только что испытало на себе разряд: это еще один распространенный миф.

На самом деле у молнии нет памяти, которая бы позволяла ей выбирать новые места, куда можно ударить. В среднем на каждый квадратный километр Земли приходится по шесть молний в год – и это значит, что рано или поздно точки попадания разрядов все равно повторяются.

Молнии представляют собой искровой разряд в атмосфере, возникающий, когда в грозовом облаке накапливается большой избыточный заряд. С этой точки зрения, для накопления новых зарядов в том же самом месте, где уже произошел разряд, действительно потребуется некоторое время. В целом, попадание молний в одну и ту же точку неоднократно наблюдалось, особенно в сильные грозы.

№7. Вес и масса – это одно и то же

С точки зрения физики, это две весьма разные величины. Под массой можно понимают меру инертности тела: насколько оно будет сопротивляться изменению своей скорости при воздействии внешних сил. Это скалярная физическая величина – она не имеет направления.

Вес – это сила, с которой тело давит на опору или подвес. Вес тела в обычных условиях равен силе тяжести, то есть произведению массы тела на ускорение свободного падения на Земле или другой планете. Вес, как и любая другая сила, являются векторной величиной, то есть обладает направлением.

Всем знакомые в обиходе весы действительно измеряют именно вес – силу, с которой предмет давит на поверхность механизма, и лишь потом полученное значение конвертируются в массу.

№8. Астероид, метеор и метеорит – это одно и то же

Эти термины действительно связаны между собой, но они имеют принципиальные различия.

Астероиды, или по-другому, малые планеты – небольшие космические тела, часто неправильной формы, имеющие размеры от одного до тысячи километров, а их орбиты преимущественно располагаются между орбитами Марса и Юпитера.

Метеором называется астероид или иное тело, попавшее в атмосферу Земли и сгоревшее при движении в ней. Этот процесс вызывает ионизацию молекул и возбуждение атомов воздуха, из-за чего возникает наблюдаемый яркий метеорный след: именно метеоры мы обычно называем «падающими звездами».

Если же метеор оказался достаточно большим, чтобы не сгореть в атмосфере полностью, и какая-то его часть все же долетела до Земли, тогда он уже называется метеоритом. Обычно различают каменные, железо-каменные и железные метеориты, а их массы разнятся от нескольких граммов до килограммов. Крупнейший из найденных, железный метеорит Гоба весом в 66 тонн, хранится там, где и был обнаружен – вблизи фермы Гоба-Уэст в Намибии.

№9. Специальная теория относительности говорит о том, что объекты при движении сокращаются

Эффект специальной теории относительности, релятивистское сокращение длины, состоит в том, что движущиеся относительно наблюдателя предметы, имеют меньшую длину, чем их собственная. И чем ближе скорость движения к скорости света, тем сильнее он проявляется.

Отсюда берет начало так называемый парадокс шеста и сарая: предположим, что существует сарай, размеры которого меньше длины некоторого шеста – в обычных условиях поместить шест в сарай не получится. Однако, по идее, если разогнать шест до околосветовой скорости, его длина сократится – и он, хоть и на мгновение, должен-таки поместиться в сарай.

Специальная теория относительности в первую очередь постулирует относительность одновременности – события, происходящие одновременно в одной системе отсчета, могут быть неодновременными в другой. Тело не «сплющивается» физически при движении: эффект проявляет себя именно при измерении длины.

Когда мы говорим, что шест поместится в сарай, это значит, что в системе отсчета относительно покоящегося сарая его концы будут одновременно находиться внутри – но с точки зрения шеста эти события уже не будут одновременными, и сначала в сарае окажется передний конец, и лишь потом – задний.

№10. Частицы представляют собой шарики, движущиеся по волнообразным траекториям

Частицам обладают свойством корпускулярно-волнового дуализма, то есть они одновременно проявляют себя и как микроскопические твердые объекты, и как волны. Чаще всего в своем воображении мы рисуем такую картинку: маленький шарик, который колеблется в пространстве.

Но на самом деле, как именно выглядит траектория частицы сказать довольно сложно, и о том, насколько электроны и протоны действительно похожи на шарики, нам тоже неизвестно. Понятие корпускулярно-волнового дуализма отражает тот факт, частицы в одних явлениях ведут себя подобно волнам, а в других – подобно частицам.

Так, например, электроны могут интерферировать – при наложении двух пучков друг на друга появляется интерференционная картина, чередование максимумов и минимумов, вместо простого сложения интенсивностей.

А фотоны, в свою очередь, участвуют в эффекте Комптона – сталкиваясь с электронами, они, словно два бильярдных шара, обмениваются энергией. За счет этого фотон теряет энергию, а длина его волны изменяется.

Наш телеграм-канал: никаких заблуждений