Читаем Вся физика в 15 уравнениях полностью

Хочется даже задать вопрос о глобальной стабильности Солнечной системы: раз нет возможности предсказать долгосрочное положение каждой планеты, можем ли мы хотя бы быть уверены в том, что орбиты в будущем останутся примерно одинаковыми? Нынешние орбиты эллиптические, практически круговые (выражаясь математически строго, их «эксцентриситет» мал), и, учитывая большие различия между их средними радиусами, ясно, что они не пересекаются. Но как насчет долгосрочной перспективы? Возможно ли, чтобы орбиты изменились достаточно сильно и пересеклись и, следовательно, возникла ненулевая вероятность столкновения? Может ли случиться так, что одна планета пройдет настолько близко, что другая покинет Солнечную систему? Короче говоря, может ли наша обычная мирная карусель планет превратиться в страшный планетарный бильярд с ударами и отскоками?

Последние оценки будущих событий, выполненные в результате численных расчетов на суперкомпьютерах на несколько миллиардов лет вперед, показывают, что такая возможность существует, хотя и довольно призрачная — вероятность подобной катастрофы за миллиарды лет не превышает 1 %.

Как я уже говорил выше, ответ на вопрос о стабильности Солнечной системы уже несколько раз изменялся между «порядком» и «беспорядком». Хаос, описанный в работе Ласкара, — это тот ответ, который дает нам современная наука. Могут ли существовать другие, еще не учтенные явления, управляющие движением планет? Это действительно живые и наболевшие вопросы, так как «хаотические» движения такого типа также существуют во многих других физических системах, которые гораздо более интересны, чем решение уравнения движения для одинокой планеты…

<p><strong>Глава 5</strong></p><p><strong>Уравнение состояния идеального газа</strong><a l:href="#n_9" type="note">[9]</a></p>PV=VRT

И снова перед нами очень простое уравнение, которое описывает зависимость давления от температуры, или уравнение состояния многих распространенных газов, включая окружающий воздух, при условии что они еще «недостаточно плотные». Этот закон очень важен сам по себе, так как позволяет понять такое важное природное явление, как изменение атмосферного давления с высотой. Уравнение состояния идеального газа при применении в научных лабораториях и промышленности раскрывает путь к точным расчетам и управлению газовыми средами: воздухом, паром и т. д.

Однако это уравнение может, помимо всего прочего, выполнять совсем другую роль. Несмотря на то что данное уравнение предназначено для описания поведения больших объемов газа, привычных для человека, или же даже чрезмерно больших, таких как атмосфера Земли, истинная его природа раскрывается в том, что оно является прямым и однозначным следствием того, что материя состоит из микроскопических и практически не взаимодействующих друг с другом атомов.

Идеальный воздух

Немного позже я подчеркну столь малоизвестный аспект, а сейчас давайте вернемся к самому уравнению. Из него можно сделать вывод, что для некоторого неизменного количества газа в замкнутом объеме произведение давления P на объем V пропорционально количеству газа v и температуре T. Коэффициент пропорциональности R называется «газовой постоянной» и численно равен 8,31.

Проще говоря: если я уменьшаю объем, в котором заключено заданное количество газа (медленно, чтобы температура не менялась), давление в объеме увеличивается (подобное можно наблюдать в действии велосипедного насоса). Если в фиксированный объем с газом я добавляю больше газа (увеличивая v), давление увеличивается (впрыскивая воздух в уже надутую шину). Если в заданном объеме при неизменном количестве газа увеличить его температуру, давление в объеме возрастет (вспомните скороварку) и т. д.

Как же нам повезло!

Уравнение идеального газа совершенно не заставляет трепетать от волнения: никаких дифференциалов, никаких симпатичных показателей степени или экспоненциальных функций. Но вместе с тем оно невероятно эффективно. На самом деле есть некий элемент маловероятной удачи в этом… Потому что большинство обычных газов при температуре окружающей среды почти идеально! К счастью для нас и для нашего стремления к объяснению окружающего мира, большинство встречающихся нам в природе веществ может находиться в одной из трех фаз (научный термин — «фазовое состояние»): твердой, жидкой и газообразной. Не шесть и не двенадцать фазовых состояний, а только три. И уравнение, которое связывает давление и объем (при постоянной температуре), не могло бы быть создано природой проще: твердые тела и жидкости в первом приближении несжимаемы: при любом давлении их объем не изменяется. Кроме того, есть газы, для которых произведение PV равно постоянной величине: если я уменьшаю объем в два раза, давление увеличивается в два раза. Все очень и очень просто.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Бозон Хиггса
Бозон Хиггса

Кто сказал что НФ умерла? Нет, она затаилась — на время. Взаимодействие личности и искусственного интеллекта, воскрешение из мёртвых и чудовищные биологические мутации, апокалиптика и постапокалиптика, жёсткий киберпанк и параллельные Вселенные, головокружительные приключения и неспешные рассуждения о судьбах личности и социума — всему есть место на страницах «Бозона Хиггса». Равно как и полному возрастному спектру авторов: от патриарха отечественной НФ Евгения Войскунского до юной дебютантки Натальи Лесковой.НФ — жива! Но это уже совсем другая НФ.

Антон Первушин , Евгений Войскунский , Игорь Минаков , Павел Амнуэль , Ярослав Веров

Фантастика / Научная Фантастика / Фантастика: прочее / Словари и Энциклопедии / Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
Ешь правильно, беги быстро
Ешь правильно, беги быстро

Скотт Джурек – сверхмарафонец, то есть соревнуется на дистанциях больше марафонских, вплоть до 200-мильных. Эта книга – не просто захватывающая автобиография. Это еще и советы профессионала по технике бега и организации тренировок на длинные и сверхдлинные дистанции. Это система питания: Скотт при своих огромных нагрузках – веган, то есть питается только натуральными продуктами растительного происхождения; к этому он пришел, следя за своим самочувствием и спортивными результатами. И это в целом изложение картины мира сверхмарафонца, для которого бег – образ жизни и философия единения со всем сущим.Это очень цельная и сильная книга, которая выходит за рамки беговой темы. Это книга о пути к себе.На русском языке издается впервые.

Скотт Джурек , Стив Фридман

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература