Буря в склянці води. Захоплива фізика повсякденного життя. Хелен Черски

інюємо. Але якщо нам хочеться знати, як влаштований всесвіт, то відповідь на це запитання потрібно шукати саме на Землі. Фізичний світ сповнений приголомшливого розмаїття, а в його основі лежать єдині принципи й поєднані в різні способи одні й ті ж атоми, які й дають нам настільки багату різноманітність. І вона не випадкова. Наш світ справді аж рясніє багатоманітними візерунками.

      Якщо налити молока до чаю, а тоді швидко все розмішати, то можна побачити водоверті – спіралі двох рідин, які кружляють, але майже не торкаються одна одної. У горнятку дві спіралі кружлятимуть кілька секунд, і тільки тоді обидві рідини повністю змішаються. Але цього вистачає, щоб помітити й зрозуміти, що рідини змішуються не миттєво, а перебувають якийсь час у візерунчатих завихреннях. Щось схоже можна побачити в інших місцях і з тієї самої причини. Якщо поглянути на Землю з космосу, часто дуже схожі завихрення можна побачити в хмарах, а зумовлюється це явище тим, що тепле повітря, танцюючи навколо холодного, змішується з ним не одразу. До Британії вихори мігрують із західної Атлантики і зумовлюють нашу горезвісну мінливу погоду. Вихори утворюються на межі холодного повітря на півночі та теплого повітря на півдні. Прохолодні та теплі маси повітря ходять одні за одними, а їхні візерунки добре помітні на знімках із супутників. Круговерті називаються тропічними депресіями або циклонами, і ми стаємо свідками швидких змін вітряної, дощової та сонячної погоди, коли повз нас проносяться рамена їхньої спіралі.

      Може здатися, що вирування бурі має мало спільного з помішуванням чаю, але схожість їхніх моделей поведінки – не простий збіг. Це ключ до розгадки чогось значно фундаментальнішого. За обома явищами ховається системна основа виникнення цих форм – відкритих, досліджених і підтверджених у різних дослідах та експериментах, проведених багатьма поколіннями людей. Наука – безупинний процес відкриттів, постійне вдосконалення, підтвердження нашого розуміння, а заразом – докопування до чергового відкриття, яке треба збагнути.

      Інколи той самий візерунок легко помітити в інших місцях. Проте часом зв’язок має глибинний характер, і коли нарешті ми його виявляємо, то отримуємо навіть більше задоволення. Наприклад, не обов’язково думати, що велосипедисти мають щось спільне зі скорпіонами. Але і ті, і ті використовують ту саму, хоч і протилежну, наукову хитрість для виживання.

      Безмісячна ніч у північноамериканській пустелі холодна і тиха. Знайти там щось майже неможливо, оскільки земля освічується тільки слабким світлом зір. Але, щоб знайти один конкретний скарб, ви берете спеціальний освітлювальний прилад і вирушаєте в темряву. І цей освітлювальний прилад має випромінювати світло, невидиме для нашого виду істот: ультрафіолетове або ж «чорне світло». Коли промінь «чорного світла» блукає поверхнею землі, то навіть точно не скажеш, куди він спрямований, бо невидимий. Аж тут бачимо спалах – і темрява пустелі раптом зблискує моторошною, яскравою, блакитно-зеленою плямкою, що біжить. Скорпіон.

      Ось так ентузіасти й знаходять скорпіонів. Зовнішні скелети чорних павукоподібних містять пігмент, який убирає ультрафіолетове світло і якого ми не бачимо, а відбиває світло, що можна розгледіти. Справді прегарно, але якщо ви боїтеся скорпіонів, то ваш захват буде дещо приглушений. Скорпіонова хитрість називається флуоресценцією. Блакитно-зелене світіння вважається пристосуванням до навколишніх умов, і воно допомагає скорпіонам віднайти найліпшу схованку в сутінках. Ультрафіолетове проміння є всюди і повсякчас, але в темряві, коли сонце заходить за обрій, більшість видимого світла зникає – залишається тільки ультрафіолетове. Отже, якщо скорпіон перебуває десь на відкритій місцині, він світиться і його легко помітити, бо навколо дуже мало іншого блакитного чи зеленого світла. Коли скорпіон хоча б тільки трішки видимий, то виявляє своє світіння і вже знає, що йому потрібно ще ліпше сховатися. Дуже витончена й дієва сигналізаційна система або принаймні такою залишається, допоки не з’являються люди з ультрафіолетовими ліхтариками.

      На щастя, для тих, хто потерпає від арахнофобії, не потрібно ходити нічною пустелею, де мешкають скорпіони, щоб зрозуміти, що таке флуоресценція, часто вистачить нудного світанку в місті. Погляньмо тепер не велосипедистів, які переймаються своєю безпекою: їхні добре видимі жилети мають незвично яскраве, порівняно з оточенням, забарвлення. Здається, ніби вони світяться, і насправді так і є. У похмурі дні хмари затуляють видиме світло, але багато ультрафіолетового світла все ж таки крізь них пробивається. Жилети просочені пігментом підвищеної видимості; пігмент убирає ультрафіолетове й відбиває видиме світло. Та сама хитрість, до якої вдаються скорпіони, але застосована з іншою метою. Велосипедисти хочуть світіння; якщо від них виходить більше світла, то вони стають помітнішими, а це сприяє їхній безпеці. Флуоресценцію люди отримали, немов дармовий обід; ми не бачимо ультрафіолетового світла, тому нічого не втрачаємо, коли воно перетворюється на щось корисне для людей.

      Просто дивовижно, що така крихта фізики взагалі існує, але найбільше тішуся тим, що вона – не лишень цікава сама по собі, але є справжнім знаряддям, яке щодня можна носити із собою. Флуоресценція може багатьом стати в пригоді. У нашому випадку те саме фізичне явище допомагає