Самый долгий научный эксперимент в истории всё ещё открывает нам тайны физики.
В 1927 году австралийский физик Томас Парнелл залил нагретую смолу в стеклянную воронку и создал эксперимент, который продолжается по сей день, а за самим процессом сегодня можно наблюдать в прямом эфире. За почти сто лет из воронки упало всего девять капель. Десятая формируется прямо сейчас, а в 2027 году опыт отметит столетие. В чём же смысл опыта, спросите вы?
Самая известная версия эксперимента была начата в 1927 году Томасом Парнеллом из Университета Квинсленда в Брисбене, Австралия, чтобы продемонстрировать студентам, что некоторые вещества, которые выглядят твёрдыми, на самом деле являются чрезвычайно вязкими жидкостями. Парнелл выбрал для этого пек другое название битума или асфальта. При комнатной температуре это вещество кажется абсолютно твёрдым: если ударить по нему молотком, оно расколется, как стекло. Но стоит его нагреть и оно станет текучим.
Парнелл залил нагретый образец пека в запечатанную стеклянную воронку и дал ему остыть и осесть в течение трёх лет. В 1930 году дно воронки было вскрыто, и пек начал течь. Вернее, начал пытаться: первая капля упала только через восемь лет в декабре 1938 года.
Еще больше познавательных материалов вы найдете в нашем
Telegram-канале.
Обязательно подпишитесь!
Идея Парнелла была не столько научным прорывом, сколько педагогическим приёмом. Он хотел, чтобы студенты поняли: граница между твёрдым и жидким не всегда очевидна. Некоторые вещества просто текут настолько медленно, что мы не замечаем их движения на протяжении всей жизни. Ещё один яркий и неочевидный пример этого стекло его тоже считают жидкостью.
Чтобы понять масштаб происходящего, нужно разобраться с понятием вязкости это мера того, насколько сильно жидкость сопротивляется течению. Вода течёт легко. Мёд сопротивляется куда сильнее. А пек сопротивляется так яростно, что одна капля может формироваться больше десяти лет.
Восьмая капля упала 28 ноября 2000 года, и это позволило экспериментаторам рассчитать, что вязкость пека примерно в 230 миллиардов раз превышает вязкость воды. Для сравнения: мёд всего в 2 00010 000 раз более вязкий, чем вода. То есть пек гуще мёда примерно в 20100 миллионов раз. Именно поэтому капли падают так редко.
Ключевой фактор в этом эксперименте вязкость, то есть мера сопротивления жидкости течению. Вода течет легко, мед сопротивляется, а смола сопротивляется настолько сильно, что для отделения одной капли может потребоваться более десяти лет.
Среднее время для первых семи капель составляло примерно 8 лет. Однако после седьмой капли в июле 1988 года интервал увеличился. Восьмая капля упала в ноябре 2000-го через 12,3 года, а девятая в апреле 2014-го, ещё через 13,4 года. Причина в здании установили кондиционирование воздуха, которое понизило среднюю температуру и увеличило вязкость.
Для вещества вроде пека разница в несколько градусов имеет огромное значение. Это как замедлить и без того невообразимо медленный процесс ещё сильнее. А вообще у материи есть больше необычных форм, чем привычные твёрдое, жидкое и газообразное: например, существуют необычные состояния вещества.
Эксперимент с битумной каплей знаменит не только своей невероятной медлительностью, но и поразительным невезением наблюдателей.
Парнелл показывал установку поколениям студентов, но сам умер в 1948 году, так и не увидев падения капли своими глазами. Аппарат мог бы навсегда остаться забытой диковинкой, если бы не физик Джон Мейнстоун, который обнаружил его, когда коллега сказал: У меня тут кое-что странное в шкафу.
Джон Мейнстоун был хранителем эксперимента 52 года. Он вернул установку на публичное обозрение и превратил её в одну из самых любимых лабораторных достопримечательностей мира. Но и ему не удалось лично увидеть ни одного падения капли.
Хранитель эксперимента Джон Мейнстоун рядом с установкой
Эксперимент с битумной каплей не делает поправок на выходные (капля 1979 года), перерывы на кофе во время конференций (1988 год) и сломанные видеокамеры (2000 год). В 2000 году на установку направили веб-камеру, чтобы наконец зафиксировать исторический момент. Но технические проблемы помешали записать падение капли в ноябре 2000 года.
Мейнстоун умер 13 августа 2013 года в возрасте 78 лет после инсульта всего за несколько месяцев до того, как девятая капля наконец отделилась в апреле 2014 года.
В октябре 2005 года Мейнстоун и Парнелл были удостоены Шнобелевской премии по физике пародии на Нобелевскую за эксперимент с битумной каплей. Эта награда вручается за работы, которые сначала заставляют смеяться, а потом задуматься, и у неё давно есть собственная коллекция нелепых научных изысканий. Мейнстоун получил свою Шнобелевскую премию из рук настоящего нобелевского лауреата Шелдона Глэшоу (Нобелевская премия по физике 1979 года).
После смерти Мейнстоуна хранительство перешло к профессору Эндрю Уайту. Уайт принял важное решение: девятая капля коснулась восьмой 12 апреля 2014 года, но всё ещё оставалась прикреплена к воронке. 24 апреля Уайт решил заменить стакан с предыдущими восемью каплями, пока девятая не слилась с ними иначе дальнейшее формирование капель было бы навсегда нарушено.
Кстати, именно дублинский аналог эксперимента в Тринити-колледже стал первым, на котором падение битумной капли удалось записать на камеру это произошло 11 июля 2013 года.
Квинслендский опыт самый знаменитый, но далеко не единственный. Похожий эксперимент начался в Тринити-колледже в Дублине в октябре 1944 года. В 2014 году в Университете Аберистуита в Уэльсе был заново обнаружен эксперимент, начатый ещё в 1914 году на 13 лет раньше квинслендского. Но пек там более вязкий, и первая капля ещё ни разу не упала по прогнозам, ждать придётся более тысячи лет.
Университет Сент-Эндрюс запустил свой эксперимент тоже в 1927 году, независимо от Парнелла, но там пек течёт непрерывным, хотя и крайне медленным потоком, а не отдельными каплями.
Эксперименты с битумной каплей проводятся в нескольких университетах мира
Ещё одна демонстрация с пеком в воронке была начата в 1902 году в Королевском шотландском музее в Эдинбурге, но её история задокументирована лишь частично. А в Хантерианском музее Университета Глазго хранятся две демонстрации лорда Кельвина из XIX века: он клал пули поверх блюда с пеком и пробки на дно со временем пули тонули, а пробки всплывали. Наука вообще любит странные эксперименты, особенно когда они выглядят почти абсурдно.
Эксперимент, который задумывался как простая учебная демонстрация, пережил своего создателя, своего главного хранителя и несколько поколений студентов. В 2027 году исполнится ровно сто лет с того момента, как Парнелл впервые залил пек в воронку.
Эксперимент занесён в Книгу рекордов Гиннесса как самый долго идущий непрерывный лабораторный эксперимент, и ожидается, что пека в воронке хватит ещё как минимум на сто лет. А сейчас с экспериментом происходит кое-что любопытное: десятая капля формируется быстрее, чем две предыдущие. Всего упало девять капель, и всё внимание приковано к десятой, которую ожидают где-то в 2020-х годах.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
