Книга всеобщих заблуждений

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 (По-настоящему, поистине (лат.).) 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.