Лоренс Б. Уайт

Изучаем науку с помощью бумаги

ВВЕДЕНИЕ

Это начало научного сафари! Слово «сафари» означает «путешествие в дикие джунгли Африки» или «охота». Но чтобы поучаствовать в сафари, совсем не обязательно отправляться в Африку. Сам термин «сафари» произошел от арабского слова «сафара», значащего просто поездку или поход на охоту. Именно это мы и предлагаем вам в нашей книге – отправиться в настоящую научную экспедицию и начать охоту за знаниями и их использованием.

Страницы книги будут вашим надежным проводником в этом сафари, листочки бумаги превратятся в мишени, ну а трофеями станут удивительные факты, которые вы узнаете, и удивительные вещи, которые научитесь делать.

Мир полон компьютеров, космических открытий и электронных чудес, и вам может показаться, что лист бумаги слишком прост и неинтересен, чтобы превратить его в мишень научного сафари… Как же вы ошибаетесь! Научные приборы, как бы сложны они ни были, основаны на очень простых идеях. Могучая атомная энергия, дающая электричество целым городам, – результат изучения атомов – частичек материи, которые так малы, что мы не можем увидеть их невооруженным глазом. Ракеты для полетов к другим планетам слишком сложны для того, чтобы построить их у себя дома, но зато вы можете понять, как они работают, надув воздушный шарик и сразу же отпустив его, не завязывая. Существует множество научных принципов, которые можно изучить на простых примерах, а самый верный способ понять их – превратиться в охотника, выбрать один из принципов и как следует исследовать его. И тогда каждый из принципов окажется таким простым… прямо как лист бумаги!

Глава 1

ЧТО У ВАС НЕ ПОЛУЧИТСЯ

Эта книга – о вещах, которые вы можете сделать из бумаги. Но начнем мы, просто из интереса, с того, чего из бумаги и с бумагой сделать нельзя. Ниже вы найдете неплохой способ изучения невозможного.

Разорвите лист бумаги (как показано на рисунке) натрое. Каждая часть должна быть примерно по 7,5 см в ширину. Рвите не до конца, так, чтобы между частями оставалась маленькая полосочка бумаги. А теперь возьмите лист за концы и попробуйте разорвать его так, чтобы средняя часть упала на пол или стол, а у вас в каждой руке осталось бы по кусочку бумаги.

Очень просто? Но вы убедитесь, что бумага, сколько бы вы ни пытались, всегда будет рваться только на две части, а на три – никогда! Независимо от того, насколько аккуратно вы будете это делать, один из кусочков всегда оторвется первым. Разорвать бумагу одновременно на три части можно, но это такая случайность, что я уверен – у вас никогда не получится!

Рис. 1. Только надвое

Требуется: лист бумаги около 10^22,5 см.

Почему? Потому что для того, чтобы оба кусочка оторвались от среднего одновременно, необходимо сочетание следующих условий.

1. Оба надрыва должны быть абсолютно одной длины, с одинаковыми «перемычками» оставленной бумаги.

2. Плотность листа должна быть совершенно однородной. Если одна из оставленных «перемычек» окажется толще или «крепче», чем другая, бумага разорвется по–разному.

3. Вы должны тянуть за концы одновременно и с абсолютно одинаковой силой.

4. Оба надрыва должны быть сделаны с одной и той же скоростью. Если один из них «обгонит» второй, даже на долю миллиметра, вас постигнет неудача.

Теперь вы понимаете, почему выполнить эту задачу даже один раз сложно? Должно совпасть множество условий. Даже если однажды вы и добьетесь этого, вряд ли получится повторить опыт снова.

Итак, вы открыли одну вещь, которую не можете сделать, и теперь вам, наверное, захочется испытать себя еще раз? Давайте начнем с трех самых простых опытов.

• Сколько раз подряд вы сгибали пополам лист бумаги? Возьмите лист бумаги любого размера и сложите его пополам. Затем еще раз пополам. Продолжайте это занятие. Вы обнаружите, что невозможно согнуть один лист бумаги пополам десять раз! Попробуйте поэкспериментировать с листами разного размера.

• Отрежьте полоску газеты около 5 см шириной и 50 см длиной. Склейте ее концы или соедините клейкой лентой, чтобы получилось кольцо. Проведите карандашом линию по середине полоски и разрежьте ее ножницами. У вас в руках окажется два кольца. А теперь задача посложнее: сделайте другую полоску, как и первую, только перед тем, как склеивать, поверните один из ее концов на пол–оборота. Попытайтесь разрезать скрученное кольцо надвое. Ну как, получилось?

• Возьмите кусочек бумажного полотенца. Разорвите его сначала вдоль, а затем поперек. Вы обнаружите, что в одном случае вам легко это сделать по прямой, а в другом линия разрыва получается неровной, зигзагами. Оказывается, нельзя разорвать бумажное полотенце по прямой в обоих направлениях.

А почему это невозможно? Если действительно хотите это узнать, тогда вы настоящий охотник–исследователь и обязательно найдете нужные следы, когда отправитесь в сафари по страницам этой книги.

Глава 2

ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ