От динозавра до компота. Ученые отвечают на 100 (и еще 8) вопросов обо всем

Трудно решить, «идет» ли время или наши измерения заставляют нас думать, что оно «идет». С другой стороны, оно как-то все же движется, раз его можно замедлить: для этого нужно «всего лишь» подлететь близко к горизонту черной дыры и вернуться обратно. После возвращения выяснится, что часы, находившиеся на космическом корабле, отстали от тех, которые никуда не летали. Это происходит из-за того, что сильное тяготение (вроде того, с помощью которого Земля притягивает к себе нас и Луну, только намного сильнее) замедляет ход времени. Можно обойтись и упрощенной программой, разогнавшись на ракете до очень большой скорости, а потом вернувшись к месту старта. Тут тяготение присутствует в скрытой форме, так или иначе время замедляется. Остановить время совсем при этом не получится: чтобы оно «остановилось», надо разогнаться до скорости света, но это никому и ничему не под силу.

Очень завлекательный вопрос – можно ли повернуть время вспять или отправиться в путешествие назад по времени. Про «повернуть время вспять» сразу возникает очень много вопросов: должна ли ваза, упавшая на пол и разбившаяся, собраться в одно целое из обломков и вспрыгнуть обратно на стол? И что будет, если вы отправитесь во вчерашний день и встретите там самого себя? Разница между прошлым и будущим, которая, скорее всего, не позволяет машинам времени существовать, связана с причинностью: причины событий должны лежать в прошлом, а не в будущем. Только не надо путать причину и цель: если я накануне простудился и теперь сижу дома – это причина и следствие, эту простуду уже отменить нельзя; но если я репетирую пьесу, потому что завтра у меня концерт, то речь идет о цели выступить хорошо, и вообще-то я могу разлениться и не репетировать.

Несмотря на все эти рассуждения, я совсем не умею отвечать на вопрос о том, куда девается вчера, точнее куда делось сегодня, куда делся момент, который я только что пережил. Правда, я знаю, что мои действия сейчас могут повлиять на будущее; я даже стараюсь почаще об этом вспоминать.

Алексей Семихатов, физик

№ 90. Почему ездит машина?

Хорошо известно, что привести тело в движение, выведя из состояния покоя, может только внешняя «тянущая» или «толкающая» его сила. Но стоит движению начаться, как тут же вступают в игру другие силы сопротивления (как минимум сопротивление воздуха, сила тяжести), и если воздействие внешней силы будет слабым или прекратится, движение прекратится тоже. Одна из внешних сил, например (с ее помощью мы ходим), – сила трения. Она возникает между поверхностью нашей обуви, прижатой силой нашей тяжести к земле, и поверхностью, по которой мы собираемся передвигаться.

Обратимся к простейшему и наглядному эксперименту. Поставленная на горизонтальную поверхность неподвижная деревянная катушка сама по себе не покатится. А вот та же катушка, но закрученная на карандаше поведет себя иначе. Если ее, вращающуюся вокруг горизонтальной оси, аккуратно поставить на шероховатый стол и в момент касания поверхности быстро вынуть карандаш, то катушка покатится по столу: соприкасающаяся со столом часть катушки будет отталкиваться от него силой трения, природа которой в «зацеплении» мелких неровностей движущегося обода катушки о неподвижные мелкие выступы реальной поверхности.

На гладком столе катушка в основном будет скользить на месте.

А теперь вспомним, как мы ездили на трехколесном велосипеде (в случае двухколесного нам бы пришлось еще отвлекаться на обсуждение его устойчивости по вертикали). Сидя на велосипеде и нажимая ногами поочередно вперед-вниз на пару педалей, мы приводим во вращение звездчатое колесо, на оси которого и сидят педали. А так как это звездчатое колесо при помощи цепи связано с парой задних колес, они тоже приводятся во вращение. Как и катушка из предыдущего эксперимента, вращающиеся задние колеса из-за действия сил трения толкают велосипед вперед. А можно ли придумать какой-то способ заставить колеса велосипеда вращаться без приложения наших мускульных усилий?

Ответ в истории науки найден давно. Нужно, очевидно, в конструкции велосипеда заменить педали двигателем (это может быть как электрический мотор, так и двигатель внутреннего сгорания, в цилиндрах которого периодически происходят резкие сжигания – «взрывы» топлива, заставляющие поршни совершать внутри цилиндров челночные движения). А уже затем вращение мотора или поступательное движение поршней двигателя вверх-вниз передается паре ведущих колес. Использование поршней работающего двигателя (вместо педалей) для вращения колес и обеспечит движение велосипеда, превращая одновременно последний в «самоход» – автомобиль. Чтобы превратить циклические перемещения подвижных частей двигателя во вращательное движение ведущих колес, была придумана специальная инженерная система – трансмиссия, простейшей версией которой и являются звездчатое колесо и цепь велосипеда.