МІФИ  ТА  ЦІЛКОМ  ВІРОГІДНІ  ІДЕЇ  З  ТОЧКИ  ЗОРУ  ФІЗИКИ.

     Як будь-які ліки мають свої негативні побічні ефекти, так і розвиток науки породив величезну кількість забобонів і антинаукових міфів, активно розповсюджуваних засобами масової інформації.

     З давніх-давен людина вірила у різних божеств, духів. Те, що не могла пояснити, вона називала «магією», «чудом». Так сформувалися міфи, легенди та забобони. Деякі з них були розвіяні, деякі збереглися до наших днів.

     Те саме відбувається в науці. Суспільство схильне вірити застарілим твердженням, зовсім не приділяючи увагу новим відкриттям. Яскравим прикладом може послужити суперечка про форму Землі. Вважається, що церква засудила до страти за це не одного вченого, хоча на справді жодного. Джордано Бруно й  Мігель Сервет, які дійсно були страчені інквізіцією, постраждали зовсім не через їхні погляди на форму Землі. Більше того, причини їхньої загибелі мають лише приблизне відношення до науки. У справі Г. Галілея церква дійсно наполягала на зреченні вченого своїх наукових поглядів, але ж його не стратили... Отже потрібно завжди перевіряти факти й переглядати вочевиль невірні уявлення.

     А таких хибних ідей про світ і сьогодні багато. Тому  метою цієї статті буде розкрити деякі з них та дати зрозуміти, що деякі речі, в які ми завжди вірили, ніщо інше як вигадка. Але при цьому я також хочу показати, що невелика їх кількість цілком реальні та мають наукове обґрунтування.

                          Антинаукові міфи і їх викриття

1 Найяскравіша зірка на небі - Полярна

     У Сіріуса зоряна величина становить 1.47, в той час як у Полярної - лише 1.97 (чим менше значення, тим яскравіше зірка). Проте, Полярна зірка (так само Кіносура або Північна зірка) - грає для орієнтування на місцевості та навігації істотну роль, оскільки завжди вказує на північ, а її висота над горизонтом збігається з широтою місця, звідки ведеться спостереження.

     Кіносура - найяскравіша зірка в сузір'ї Малої Ведмедиці. Через прецесії земної орбіти кожні двісті років альфа Малої Ведмедиці зміщується на один градус, тому приблизно через 1000 років вона передасть свою роль «покажчика на північ» Альраі, гаммі Цефея, як до цього прийняла функцію дороговказної зірки у Кохаб, бети Малої Ведмедиці.

2 У Місяця є темна половина

     Повна нісенітниця - Місяць, як і Земля, освітлюється сонячним світлом з усіх боків. Непорозуміння виникло через те, що період обертання Місяця навколо нашої планети точно дорівнює його періоду обертання навколо власної осі. Тому зворотну сторону Місяця, вірніше 41% його поверхні, люди ніколи не могли побачити до початку епохи освоєння космосу.

     Вперше Місяць з невидимого боку вдалося сфотографувати в 1959 році з радянської автоматичної міжпланетної станції Луна-3. Основна частина місячних кратерів знаходиться саме на зворотньому боці, зате, на відміну від видимої, на «темної» половині майже немає морів.

3 Монетка, кинута з хмарочоса, здатна вбити людину

     Ще один міф, поширюваний дурними голлівудськими фільмами. В школі вчать, що завдяки прискоренню вільного падіння біля поверхні Землі швидкість падаючого тіла постійно зростає. У випадку точкових тіл це насправді так.

     Однак через аеродинамічні властивості плоскої монетки, сила опору повітря також буде значна, тому дуже велику швидкість предмету набрати не вдасться.

     Удар такою монеткою гуляючому під хмарочосом пішоходу, звичайно, буде неприємний, але якихось серйозних пошкоджень він не отримає.

4 Метеори розжарюються від тертя при вході в земну атмосферу

     Коли метеороїд влітає в атмосферу Землі, тобто стає метеором, його температура піднімається через тиск повітря, яке стискається, перед ним. Більшість метеорів дійсно згорає, не долітаючи до поверхні нашої планети, перетворюючись на «падаючі зірки».

     Зате інопланетні об'єкти, які все ж досягають Землі, практично завжди дуже холодні - вони негайно покриваються кіркою льоду. Адже їх температура під час польоту через космос всього на кілька градусів вище температури абсолютного нуля, тому стисненому повітрю вдається спалити лише зовнішню оболонку метеора, ядро ж залишається дуже холодним.

     Тому категорично не рекомендується торкатися метеорита, який щойно впав - небезпечний опік гарантований, тільки не від тепла, а від космічного холоду.

5 Блискавка не б'є в одне місце двічі

     Якщо під час грози раптом помітите, що блискавка вдарила в дерево - тримайтеся від нього якнайдалі: швидше за все незабаром відбудеться ще один удар. Адже атмосферна електрика прагне якомога швидше досягти землі, тому для розряду завжди вибирає найвищі об'єкти в околиці: дерева, будинки і скелі. Наприклад, Емпайр Стейт Білдінг, найвищий хмарочос в Нью-Йорку, щорічно отримує в середньому по 25 ударів блискавок.

6 В космосі немає гравітації

     Гравітація є скрізь, адже це сила тяжіння будь-яких матеріальних об'єктів, а їх в космосі предостатньо. Здається, що космонавти на Міжнародній Космічній Станції парять в невагомості, проте насправді вони знаходяться в постійному процесі падіння на Землю - разом зі своєю станцією.

     Правда, досягти поверхні планети вони не можуть, залишаючись на орбіті, де сила земного тяжіння становить лише 10% від тієї, що відчуваємо на собі ми.

7 Велика китайська стіна - єдиний рукотворний об'єкт, видимий з космосу

     Існують різні варіації цього висловлювання, але всі вони однаково хибні. Космонавти можуть побачити з низької орбіти безліч об'єктів, створених людиною. Наприклад, єгипетські піраміди, або навіть злітно-посадкові смуги великих аеропортів. Насправді побачити китайську стіну, не знаючи точно, де вона знаходиться, набагато складніше, ніж багато інших об'єктів. А вже побачити стіну з Місяця точно неможливо.

8 Зміна пір року відбувається через зміну віддаленості Землі від Сонця

     Зміна відстані від Землі до Сонця, що відбувається з рухом планети по орбіті, мало впливає на температуру на Землі. Вся справа в куті нахилу Земної осі по відношенню до Сонця, який, змінюючись, впливає на зміну пір року. Чим більше нахил, тим більше кут падіння сонячних променів, а отже і температура повітря нижча.

9 Якщо бігти під дощем, то змокнешь менше

     Ряд математичних рівнянь, розроблених спеціально для опису цього процесу, доводить, що це, швидше за все, правда. При бігу ви значно більше ризикуєте зіпсувати костюм, тому що більше всього намокне передня частина торсу. При розміреній ходьбі під час міського кислотного дощу ви більше всього ризикуєте волоссям, тому що саме голова страждає більше всього при такому способі пересування.

     На практиці, бігун скоріше добереться до місця укриття, тому менше намокне. Цікаво, що за деяких умов - куті падіння крапель, їх величині і щільності потоку - при бігу можна навіть більше намокнути, ніж при ходьбі за такий же час!

     «Руйнівники міфів» двічі перевіряли цю легенду. Першого разу вони створили штучний дощ і результати при бігу та ходьбі були однакові (1-ша серія 1-ого сезону), тому вони його спростували. Але після багатьох листів фанатів, які вважали, що через штучний дощ результати неправильні, «Руйнівники» вирішили знову перевірити цей міф. Вони дочекалися дощу і почали проводити ті самі тести, що і першого разу. Результати були такими – той, хто біжить намокне менше (38-а серія 3-ого сезону). На мою думку, такі результати не остаточні, оскільки «Руйнівники» використовували коротку дистанцію для своїх тестів (всього 30 метрів) і вони не враховували тип дощу (сильна злива чи грибний дощ), силу вітру та деякі інші чинники. Проте висновок другої перевірки вірогідніший за перший.

     Отже, цей міф , швидше за все,  правда.

Експертна оцінка фізиків щодо деяких поширених уявлень

1 Помилкові уявлення

 Учені дослідили казку «Троє поросят»

     Предметом дослідження британських вчених стала казка «Троє поросят». У журналі «Physics Special Topics» опублікована стаття, у  якій вчені вирахували силу вітру, необхідну для зняття даху будинку.

     Згідно казці, поросята ховалися в будиночку під солом'яною стріхою і під дахом із соснових дощок. Фізики підрахували вагу даху, площу, і виявилося, що швидкість повітря, яка здатна зірвати покриття будиночка, становить 4,8 км на секунду. Це число у багато разів перевищує швидкість звуку, навіть найпотужніші з відомих торнадо на Землі такої сили вітру не розвивали.

   Отже  вченим доведеться або визнати, що вовк аж надто казковий персонаж, або потрібно переглянути способи і надійність кріплення даху поросячого будиночка.

 Про температуру Раю та Пекла

     Так описується температура Раю в Біблії:

«І світло місяця стане, немов світло сонця, світло ж сонця усемеро буде ясніше, як сімох днів» /Ісая 30;26/

     Таким чином, Рай отримує від Місяця стільки випромінення, скільки Земля отримує від Сонця, і до того ж ще в 49 разів (7*7) більше, ніж Земля отримує від Сонця. Разом: 50.

     Використовуючи закон Стефана-Больцмана , де Е – температура Землі в Кельвінах, 300ºK. Отримуємо Н, температуру небес, 798ºK (525ºС).

     Так описується температура Пекла в Біблії:

«А лякливим, і невірним, і мерзенним, і душогубам…, їхня частина в озері, що горить огнем та сіркою…» /Одкровення 21;8/

     Озеро з розплавленою чи навіть киплячою сіркою означає, що його температура повинна дорівнювати температурі кипіння сірки (444,6ºС) або повинна бути нижча за неї (якщо сірка лише розплавилась).

     Виходить, що температура Рая - 525ºС, а температура Пекла нижча за 445ºС. Висновок: Рай спекотніший за Пекло.   

 Фільм «2012»

     Чудовим прикладом голлівудського абсурду є блокбастер «2012». Фільм зібрав у прокаті 769 мільйонів доларів. Здавалося, цей фільм якщо і має якісь недопрацьовані матеріали, то їх можна відкинути. Але жодна освічена в галузі науки людина не може подивитися цей фільм не отримавши «винос мозку». Коли бачиш на екрані, як знищуються цілі міста, думаєш: «Цьому має бути причина. Вони, напевне, порадилися з геологами, або з космологами, або метеорологами, або ще з кимось». Ні! Лише одна фраза, щоб пояснити усі події фільму.

     І так, Індія. Мусон. Людина приїжджає, явно похапцем. Цей вчений поспішав сюди. Його очікує зустріч з іншим науковцем. Перший каже: «Я прилетів як тільки зміг». Другий: «Ми отримали неймовірні результати». Перший: «О Боже, що там?» І другий вчений, фізик, без докорів сумління вимовляє найбільш геніальну фразу в історії кінематографу: «Нейтрино… мутували!»

     Якщо ви все ще не зрозуміли, я поясню. Нейтрино - стабільні нейтральні лептони з напівцілим спіном, що беруть участь тільки в слабкій і гравітаційній взаємодіях. Тобто це зовсім крихітні часточки, які не взаємодіють з матерією. Вони вивільняються під час ядерних реакцій, таких як на Сонці, наприклад. 500 трильйонів таких часточок проходять через ваше тіло кожну секунду. Вони не можуть мутувати. Як зазначив Дара О Бріен, відомий ірландський комік: «Він з таким же успіхом міг сказати: “Електрони розізлились”. Або: “Сонячне світло протухло”».

     Тож, якщо ви збираєтесь стати відомим режисером, вчіться та дізнавайтесь більше. Інакше нейтрино знову «мутують» і людство буде на межі вимирання.

2. Цілком реальні ідеї

 Політ Бетмена

     Фізики довели, що Бетмену не можна літати без гальм. Але польоти Бетмена, на відміну від вдалих приземлень, не суперечать законам фізики. Фізики змоделювали політ Бетмена і дійшли невтішного висновку: людина-кажан неминуче розіб'ється, якщо не внесе конструктивні зміни в свій костюм.

     На екрани кінотеатрів вийшов черговий фільм про героїчні пригоди людини-кажана «Темний лицар: Відродження легенди» режисера Крістофера Нолана. Фільм користується успіхом, але якщо головний герой франшизи - мільярдер і філантроп Брюс Уейн, який перетворюється ночами в грозу злочинного світу за допомогою темного трико і накладних м'язів – не розщедриться на модернізацію свого костюма, він ризикує зіткнутися з серйозними проблемами. Притому в буквальному сенсі.

     Головна навичка, яку перейняв Брюс Уейн у загону рукокрилих, стала не ехолокація, вампіризм, або, наприклад, здатність швидко знижувати свій обмін речовин, а вміння планерувати з височин, як правило - з дахів хмарочосів, розправляючи поли свого плаща.

     На відміну від надміцної і надгнучкої павуковій нитки, реальні аналоги якої матеріалознавцям не відомі, компактний гнучкий планер, що використовує аеродинамічну підйомну силу для подолання по повітрю пари сотень метрів, нічого незвичайного з себе не представляє. Саме тому плащ Бетмена, який грає роль такого планера, і весь час виручав свого власника, привернув увагу фізиків з Університету Лейстера (University of Leicester), що опублікували в університетському студентському щорічнику «Спеціальні питання фізики» дослідницьку статтю «Траєкторія падаючого Бетмена» .

     Провівши необхідні розрахунки, Девід Маршалл, Том Хендс і Ян Гріффітс, прийшли до двох висновків щодо цього плаща - позитивного і невтішного.

     По-перше, плащ такої конструкції дійсно може використовуватися для планування з високих будівель по траєкторії з плавною кривизною (прототип такого крила був розроблений ще Леонардо да Вінчі, чиї малюнки, до речі кажучи, були джерелом натхнення для творців коміксу). Звичайно, за тієї умови, що тканина плаща перетворюється на відносно жорстке монокрило типу дельтаплана (в коміксі ця проблема вирішується за допомогою спеціального матеріалу, по  якому пропускається електричний струм).

     По-друге, через велику швидкість, що розвивається при такому плануванні, зіткнення Бетмена із земною поверхнею буде еквівалентно зіткненню нерухомого об'єкта з машиною, що мчить зі швидкістю 80 км/год.

Розправивши поли плаща і стрибнувши з хмарочоса, Бетмен перетворюється на трикутний планер з розмахом крил 4,7 м (для розрахунку геометрії крила використовувалися кадри з фільму «Бетмен: Початок»), що приблизно в два рази менше, ніж розмах стрілоподібного крила у дельтаплана.

     Розрахунки показали, що якщо Бетмен стрибне на такому крилі з даху будівлі висотою 150 м, то максимальна дистанція, яку він зможе на ньому пролетіти, складе 350 м.

     Головна проблема, проте, буде чекати його в момент приземлення: якщо максимальна швидкість Бетмена на початку польоту становитиме приблизно 110 км/год, в кінці, за рахунок аеродинамічного гальмування і зміни кута падіння, вона трохи знизиться, але все одно залишатиметься дуже високою - приблизно 80 км/год.

     Погасити швидкість до прийнятних значень, зберігши підйомну силу крила і не впавши на землю з пристойної висоти, при таких розмірах планера буде неможливо.

     Щоб не змінити своєму фірмовому стилю, але й не розбитись, Бетмену доведеться взяти з собою або гальмівний парашут, або реактивні патрони, які зіб'ють швидкість.

     Альтернативний варіант - гора картонних коробок, що виконують роль подушки, це вже випробувано каскадером Гарі Коннері, але Брюсу Уейну навряд чи це підійде: на екрані приземлення в коробки виглядатиме комічно для героя, який позиціонується як супергерой, наділений високим інтелектом.

     Британські фізики з університету Лестера провели серйозне дослідження і з'ясували, що трюки Бетмена з використанням плаща небезпечні для життя. У статті, опублікованій в журналі «Journal of Special Physics Topics», вчені рекомендують супергероєві утриматися від використання плаща для планування з 160-метрового хмарочоса і вибрати більш відповідний для цих цілей і безпечніший парашут.

     Додамо, що метод спуску Бетмена з великої висоти не настільки вже безнадійно божевільний. Каскадер Гаррі Коннері, одягнений в спеціальний костюм-крило, зробив стрибок з вертольота з висоти 730 метрів без парашута. Але, на відміну від вигаданого борця зі злочинністю, Коннері точно розрахував параметри свого планування і поклав безліч картонних коробок в місці приземлення для забезпечення належного рівня безпеки. 

     Студенти з Університету Лестера провели дослідження аеродинаміки польоту Бетмена з метою з'ясувати - якщо цей супергерой існує, то як проходять його польоти з точки зору фізики.

     Для аналізу студенти використовували кадри з фільму «Бетмен: Початок», що вийшов на великий екран у 2005 році. У кінострічці супергерой, як звичайно, рятує жителів Готем-сіті від поганих хлопців, регулярно стрибаючи з одного криши на іншу. Для польотів він використовує свій плащ, який в повітрі стає жорстким і утримує свого власника, подібно дельтаплану.

     Фізики розрахували, що ширина плаща становить близько п'яти метрів, і якщо він дійсно стає жорстким, то цього достатньо для того, щоб спланувати вниз.

     Вчені орієнтувалися на те, що Бетмен важить близько 90 кілограмів і стрибає з будівлі висотою 150 метрів. У такому випадку за час польоту, який проходить не по прямій траєкторії, супергерой подолає близько 350 метрів, а його середня швидкість складе майже 100 кілометрів на годину.

     Виходить, що весь політ зайняв би у Бетмена близько трьох секунд, проте справжні проблеми почалися б у нього при зіткненні з поверхнею землі, яке, при такому розкладі, мало статися на швидкості в 80 кілометрів на годину.

     Згідно всім розрахункам, супергерой навряд чи пережив би приземлення, так як при такому розгоні земля спрацює поганим гальмом - Бетмен повинен був зламати кілька десятків кісток, отримати струс мозку та інші травми, погано сумісні з життям живої істоти.

     Незважаючи на це, сам механізм польоту студенти Універістета Лестера визнали цілком  життєздатним, оскільки він володіє необхідною аеродинамікою і підходить для того, щоб долетіти куди-небудь. Звичайно, якщо потім не доведеться приземлятися.

     «Очевидно, що плащ Бетмена не є ідеальним інструментом для польотів, оскільки в ньому немає системи гальмування. Ймовірно, супергероєві знадобився б невеликий парашут, в іншому випадку, йому доведеться зупинятися за допомогою сили думки», - говорить один з учасників дослідження Девід Маршалл ( David Marshall ) .

     Результати дослідження опубліковані в університетському журналі Лестера з питань спеціальної фізики.

 Меч джедая

     Британським фізикам вдалося з'ясувати, що плазмовий клинок, який дуже схожий на зброю героїв Джорджа Лукаса з фільмів серії «Зоряні війни» створити цілком реально. Попри поширену думку про те, що лазерний промінь не може бути основою для зброї, так як його «лезу» не вдасться відбити удар суперника, вчені впевнені в тому, що це не так. На їх думку, магнітне поле практично у всіх частинах меча буде достатньо стабільним, для утримання сяючої плазми в межах форми, окресленої лініями силового поля.

     Британські вчені в своїй статті, опублікованій в журналі «Journal of Physics Special Topics», підкреслюють, що плазмовий меч джедаїв може бути однаково небезпечний не тільки для ворогів, а й для самого власника зброї.

Колектив британських фізиків під керівництвом Еміля Дюрана (Emile Durant) з Лейчестерського університету (Великобританія) вивчила властивості такого меча і перевірила, чи можна його використовувати для фехтування в стилі джедайский поєдинків у "Зоряних війнах" .

     Перші ж розрахунки показали, що джедайский меч буде помітно відрізнятися за своїм зовнішнім виглядом від прямого променя світла, який ми бачили у фільмах Джорджа Лукаса. За словами Дюрана і його колег, плазмовий клинок буде більше схожий на кеглю від боулінгу або на скляну пляшку.

     Крім того, фехтування подібною зброєю буде вкрай небезпечним не тільки для противника джедая, але і для нього самого . Так, серія з декількох сильних ударів може призвести до "прориву" магнітного поля в районі кінчика або рукоятки меча. Ці аномалії призведуть до появи "іскор" з плазми, розігрітій до мільйона градусів Кельвіна, здатних заподіяти шкоду

власникові зброї.

     Тим не менш, обидва цих факти не скасовують самої можливості створення подібного пристрою. Як стверджують автори статті, магнітне поле в інших частинах меча буде достатньо стабільним для утримання світіння плазми в межах "пляшки", окресленої лініями поля.

ВИСНОВКИ

В нашому житті існує дуже багато хибних тверджень, які виникали століттями. Деякі з них створюються сучасним кінематографом та засобами масової інформації.
Тому нашою метою має бути самоосвіта у простих фактах науки. Це допоможе не бути ошуканим хитрими пройдисвітами . 

                                                              ДЖЕРЕЛА

1.    Лестерський студентський щорічник «Special Physics Topics»:

o   vol.10, №1(2011) –«Trajectory of a falling Batman»;

o   vol.11, №1 (2012) – «Possibility of Creating a ‘Star Wars’ Lightsaber»;

o   vol.11, №1 (2012) – «The Penny's Dropped»;

o   vol.12, №1 (2013) – «I Will Blow Your House In»;

Відеофайли:

·       Науково-популярна телепередача «Руйнівники міфів» («Mythbusters»);

·       Фільм «2012»;

·       Шоу Дара О Бріена «Доза гумору» («Craic Dealer»);