А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы Манро Рэндалл

Правки в распечатанной «Википедии»

ВОПРОС: А что, если распечатать всю «Википедию» (скажем, английскую)? Сколько принтеров понадобится, чтобы успевать вносить в нее все изменения, появляющиеся в сетевой версии?

– Марейн Кёнингс

ОТВЕТ: Вот столько.

Если девушка пригласит вас к себе домой, и вы увидите в гостиной ряды принтеров, что вы подумаете?

Как ни странно, принтеров не особенно много! Но прежде чем вы соберетесь создать бумажную «Википедию», обновляющуюся в реальном времени, давайте посмотрим, что именно эти принтеры будут делать… и во сколько это обойдется.

Людям уже приходила в голову мысль распечатать «Википедию». Однажды студент по имени Роб Мэттьюз распечатал все избранные статьи (featured articles) «Википедии», и в итоге у него получилась стопка бумаги больше метра высотой. И это лишь маленький избранный отрывок – вся энциклопедия целиком была бы гораздо больше.

Пользователь Tompw создал инструмент, который рассчитывает текущий объем английской «Википедии» в печатных книгах.

Это многотомное издание заняло бы немало книжных полок, и успевать за правками было бы непросто.

В настоящее время в английскую «Википедию» вносится 125 000–150 000 правок в день, то есть 90–100 в минуту.

Можно было бы попробовать рассчитать число слов в средней правке, но вероятность успеха тут минимальна. К счастью, этого и не нужно. Мы можем просто исходить из того, что каждая правка вынуждает нас распечатать соответствующую страницу заново. Многие правки на самом деле потребуют замены нескольких страниц, зато другие исправления отменяют предыдущие, что позволит нам просто вернуть на место некоторые из ранее распечатанных страниц[147]. Так что принцип «одна страница на одну правку» кажется вполне подходящим.

Типичная статья «Википедии» представляет собой сочетание иллюстраций, таблиц и текста, а значит, хороший струйный принтер сможет печатать 15 страниц в минуту. Таким образом, необходимо шесть постоянно работающих принтеров, чтобы успевать за правками.

Бумаги потребуется немало. Используя книгу Роба Мэттьюза как точку отсчета, я прикинул на салфетке, каков объем современной английской «Википедии». Получилось, что потребуется около 300 м бумаги, чтобы распечатать весь материал – причем исключительно в текстовом формате.

Для сравнения: в ходе правки 300 м придется печатать ежемесячно.

Шесть принтеров – это не так уж много, но они будут работать постоянно, а это недешево. Электричества они потребляют всего на несколько долларов в день, бумага стоит примерно 1 цент за лист, значит, на бумагу будет уходить где-то 1000 долларов в день. Придется нанять людей, чтобы круглосуточно присматривать за принтерами, но это обойдется дешевле бумаги.

Даже сами принтеры окажутся не такими уж дорогими, несмотря на то, что они будут изнашиваться угрожающе быстро.

Но вот чернильные картриджи станут настоящей катастрофой.

Исследование, проведенное Quality Logic, показало, что для типичного струйного принтера стоимость чернил варьируется от 5 центов за страницу при черно-белой печати до 30 центов за страницу при печати фотографий. Это значит, что у вас будут уходить тысячи или десятки тысяч долларов в день на картриджи.

Лазерный принтер гораздо экономичнее, иначе спустя всего месяц или два этот проект уже будет стоить вам полмиллиона долларов.

Но это еще не самое страшное.

18 января 2012 года страницы «Википедии» стали черными в знак протеста против законов, ограничивающих свободу Интернета. Если когда-нибудь «Википедия» решит это повторить… что ж, придется раздобыть ящик маркеров и собственноручно закрасить все страницы.

В общем, я бы пока обходился электронной версией.

«Фейсбук» мертвецов

ВОПРОС: Когда в «Фейсбуке» станет больше страниц умерших людей, чем живых, и произойдет ли это вообще?

– Эмили Данхэм

«Наденьте наушники!» – «Не могу. Уши отвалились».

ОТВЕТ: В 2060-х или 2130-х годах.

В «Фейсбуке» покойников немного[148]. Все дело в том, что «Фейсбук» и его пользователи пока еще молоды. Средний возраст пользователя «Фейсбука» немного вырос за последние годы, но все же этой социальной сетью гораздо чаще пользуется молодежь.

Если исходить из роста аудитории «Фейсбука» и возрастной динамики его пользователей[149], где-то 10–20 миллионов пользователей уже успели завести аккаунт в «Фейсбуке», а потом умереть. На данный момент эти люди равномерно распределяются по всему возрастному спектру. Смертность среди молодежи ниже, чем среди людей в возрасте 60–70 лет, но молодые составляют немалую часть мертвецов на «Фейсбуке» просто потому, что среди пользователейих очень много.

Косплей пожилого Кори Доктороу: на нем надето то, что, с точки зрения людей будущего, он носил в прошлом.

Около 290 000 американских пользователей «Фейсбука», вероятно, умерли в 2013 году. Для всего остального мира эта цифра в 2013 году составляет несколько миллионов[150]. Спустя всего семь лет количество умерших возрастет вдвое, а спустя еще семь – снова удвоится.

Даже если завтра «Фейсбук» прекратит регистрацию новых пользователей, в течение многих десятилетий количество смертей в год будет расти, пока будут стареть поколения, учившееся в университете в 2000–2020 годах.

Решающий фактор для определения того момента, когда мертвых станет больше, чем живых, – это способность Фейсбука привлекать новых живых пользователей (по возможности молодых) достаточно быстро, чтобы обогнать это цунами смерти.

И это подводит нас к вопросу о будущем «Фейсбука».

Мы недостаточно давно наблюдаем социальные сети, чтобы уверенно предсказать, сколько просуществует «Фейсбук». Многие интернет-проекты начинались как вполне успешные, но затем утратили популярность, так что логично предположить, что «Фейсбук» постигнет та же участь[151].

В сценарии, согласно которому рыночная стоимость «Фейсбука» в ближайшее десятилетие падает и уже не возвращается на прежний уровень, линии графика пересекутся – то есть мертвых пользователей станет больше, чем живых, – около 2065 года.

Но это не единственный сценарий. Может быть, с «Фейсбуком» случится то же, что и с TCP-протоколом: он станет частью инфраструктуры, на которой будут основаны другие системы, и продолжит существовать по инерции.

Если «Фейсбук» останется с нами на века, то линии могут пересечься значительно позже, в середине 2100-х годов.

Но это кажется маловероятным. Ничто не длится вечно, и для компьютерных технологий быстрые перемены всегда были нормой. Мир усеян останками сайтов и технологий, которые десять лет назад казались незыблемыми.

Возможно, истина где-то посередине[152]. Нам просто придется подождать и узнать самим.

«Фейсбук» вполне мог бы хранить все наши страницы с информацией вечно. Живые пользователи всегда будут генерировать больше информации, чем мертвые[153], и именно профили живых пользователей должны быть удобны для просмотра. Даже если аккаунты мертвых или неактивных пользователей составят большинство, они вряд ли когда-нибудь составят большую часть бюджета этой социальной сети.

Важнее будут наши собственные решения. Чего мы хотим от этих страниц? Если не потребовать, чтобы «Фейсбук» удалил страницу, он, предположительно, будет хранить всю информацию вечно. Если даже этого не сделает «Фейсбук», то сделают другие организации, занимающиеся сбором информации.

Сейчас ближайшие родственники покойного могут превратить его аккаунт в мемориальную страницу. Но есть много вопросов, связанных с паролями и доступом к личной информации, на которые пока не существует общепринятых ответов. Должны ли такие аккаунты быть общедоступными? Что должно оставаться в привате? Имеют ли близкие родственники право доступа к сообщениям? Можно ли оставлять комментарии на мемориальных страницах? Как бороться с троллями и хакерами? Как вообще взаимодействовать с аккаунтом умершего человека? Можно ли его, например, включить этого человека в список друзей?

Ответы на все эти вопросы мы сейчас ищем методом проб и ошибок. Смерть всегда была серьезным, сложным и эмоционально напряженным вопросом, и каждое общество отвечает на этот вопрос по-своему.

Основные кирпичики, из которых складывается человеческая жизнь, неизменны. Мы всегда искали пищу, учились, росли, влюблялись, боролись и умирали. В зависимости от страны, культуры и технологий мы вырабатываем разные поведенческие модели, связанные с этими видами деятельности.

Как и каждое поколение до нас, мы учимся играть в те же игры на нашем собственном поле. Пробуя и ошибаясь, мы вырабатываем новые социальные нормы для свиданий, споров, учебы и взросления в Интернете. Рано или поздно мы научимся и оплакивать мертвых.

Закат над Британской империей

ВОПРОС: Закатилось ли наконец солнце над Британской империей, и если да, то когда именно?

– Курт Амундсон

ОТВЕТ: Пока что еще не закатилось. Но только благодаря нескольким десяткам людей, живущим на территории площадью меньше «Диснейленда».

Когда-то Британская империя охватывала весь земной шар. В результате появилось выражение «Империя, над которой никогда не заходит солнце», поскольку всегда где-то на ее территории был день.

Трудно сказать, когда начался этот бесконечный день. Процесс присоединения к собственному государству колонии (то есть территории, на которой уже живет другой народ) довольно сложен. По сути дела, британцы строили империю, просто плавая по морям и втыкая свои флаги на случайно встреченных берегах. Из-за этого сложно решить, когда та или иная часть империи была «официально» причислена к ней.

А это что за темное пятно?

Это Франция. Однажды мы и туда доберемся.

День, когда солнце перестало заходить над Британской империей, вероятно, наступил где-то в конце XVIII или начале XIX века, когда к ней были присоединены первые австралийские территории.

Британская империя распалась в середине XX века, но, как ни странно, солнце над ней по-прежнему не заходит.

У Великобритании есть 14 заморских (то есть находящимися вне Британских островов) территорий – это осколки Британской империи.

Многие колонии Британии, став независимыми государствами, присоединились к Содружеству наций. В некоторых из этих стран, например в Канаде и Австралии, королева Елизавета II официально считается сувереном. Однако это вполне независимые государства (просто у них по случайности одна и та же королева), и они не являются частью какой-либо империи[154].

Солнце никогда не заходит над всеми четырнадцатью британскими заморскими территориями разом (или даже тринадцатью, если не считать территорию в Антарктиде). Однако если Великобритания потеряет хотя бы одно из этих маленьких заморских владений, над ней впервые за два столетия зайдет солнце.

Около полуночи по Гринвичу солнце заходит над Каймановыми островами; оно взойдет над Заморской территорией Великобритании в Индийском океане только после часа ночи. На этот час крошечные острова Питкэрн на юге Тихого океана остаются единственной британской территорией, освещенной солнцем.

На островах Питкэрн живут несколько десятков человек – это потомки мятежников с корабля «Баунти». Острова стали печально известны в 2004 году, когда шесть человек, включая губернатора, – треть взрослого населения, – были осуждена за педофилию.

Но как бы ужасна ни была репутация этих островов, они все еще остаются частью Британской империи, и если британцы от них не откажутся, двухсотлетний британский день будет продолжаться.

Что ж, это не исключено.

В апреле 2432 года, впервые с тех пор, как на острове высадились мятежники «Баунти», случится полное солнечное затмение.

К счастью для империи, затмение произойдет в тот момент, когда солнце будет стоять над Каймановыми островами в Карибском море. Там полного затмения не будет, более того, солнце все ще будет светить и в Лондоне.

На самом деле ни одно полное затмение в ближайшую тысячу лет не произойдет над островами Питкэрн в момент, подходящий для того, чтобы прервать победную череду дней. Если Великобритания сохранит свою нынешнюю территорию и свои заморские территории, она может растянуть «британский день» на очень, очень долгое время.

Но не навсегда. Однажды – спустя множество тысячелетий – над островами Питкэрн случится затмение, и солнце наконец зайдет над Британской империей.

Помешивая чай

ВОПРОС: Я помешивал чай, и мне в голову пришла мысль: «Разве я не добавляю чашке кинетической энергии?» Мы помешиваем горячий чай, чтобы остудить его, но что, если мешать гораздо быстрее? Можно ли вскипятить чашку воды, просто помешивая ее?

– Уилл Эванс

ОТВЕТ: Нет.

Исходная идея логична. Температура – это просто кинетическая энергия. Когда вы помешиваете чай, вы повышаете его кинетическую энергию, которая должна быть на что-то потрачена. Поскольку чай не делает ничего увлекательного: не поднимается в воздух и не начинает излучать свет, энергия должна обращаться в тепло.

Я что – неправильно завариваю чай?

Вы не замечаете этого тепла по той причине, что добавляете его очень мало. Требуется очень много энергии, чтобы сильно нагреть воду, поскольку ее теплоемкость выше, чем у всех остальных привычных нам веществ[155].

Если вы хотите за пару минут довести воду комнатной температуры практически до кипения, вам потребуется большая мощность[156]:

Наша формула показывает, что, если мы разогреваем чашку воды за две минуты, нам нужен источник питания мощностью в 700 Вт. Обычная микроволновка потребляет 700–1100 Вт, и ей требуется где-то две минуты, чтобы нагреть кружку воды и заварить чай. Здорово, когда все получается!

Феликс Баумгартнер, британская версия

Нагревание чашки воды в микроволновке за две минуты при мощности в 700 Вт означает, что воде досталось очень много энергии. Когда вода падает с вершины Ниагарского водопада, она приобретает кинетическую энергию, которая уже у подножия водопада обращается в тепло. Но даже после падения с такой высоты вода нагревается только на долю градуса[157]. Чтобы вскипятить чашку воды, ее нужно уронить из точки, находящейся выше границы атмосферы.

Что общего у помешивания и работы микроволновки?

Судя по цифрам, которые я взял из инженерных отчетов по разработке промышленных миксеров, можно сказать, что энергичное помешивание чая нагревает его примерно на уровне одной стотысячной ватта. Это число, которым можно пренебречь.

На самом деле физический эффект перемешивания довольно сложен. Большая часть тепла покидает чашку благодаря конвекции воздуха, которая происходит над поверхностью жидкости, так что чай остывает сверху вниз. Помешивание поднимает горячую воду со дна чашки на поверхность, что дополнительно ускоряет этот процесс. Но происходят и другие явление – перемешивание повлияет и на воздух, который нагреет стенки чашки. Без точных измерений сложно сказать, что именно произойдет.

К счастью, у нас есть Интернет. Пользователь сети Stack Exchange под ником drhodes измерил скорость остывания чашки, сравнив ситуации, когда чай помешивают, когда его не помешивают и когда ложку периодически окунают в чашку и тут же вынимают из нее. Также Drhodes любезно выложил графики в хорошем разрешении плюс необработанные данные – о многих статьях в научных журналах такого не скажешь.

Вывод: не имеет особого значения, помешиваете ли вы чай, просто окунаете в него ложку или вообще ничего не делаете – чай остывает примерно с одинаковой скоростью (хотя в ситуации, когда в него окунали ложку, он остыл чуточку быстрее).

И тут мы возвращаемся к изначальному вопросу: можно ли вскипятить чай, если очень интенсивно его помешать?

Нет.

Первая проблема – это мощность. Необходимая мощность, 700 Вт, равна примерно одной лошадиной силе, так что если хотите вскипятить чай за две минуты, вам потребуется как минимум одна лошадь, которая его будет помешивать.

Можно обойтись и меньшей мощностью, если вы готовы разогревать чай очень долго, но если это время растянуть слишком сильно, чай будет остывать с той же скоростью, с которой вы его нагреваете.

Даже если бы вы смогли помешивать его с достаточной скоростью – 10 000 помешиваний в секунду, – в дело вступят законы гидродинамики. На таких скоростях движения жидкости начнется кавитация – вдоль пути ложки будет образовываться вакуум, и помешивание станет неэффективным.

И если вы помешиваете чай столь интенсивно, что происходит кавитация, площадь его поверхности начнет стремительно расширяться, после чего он за несколько секунд остынет до комнатной температуры.

Как бы сильно вы ни помешивали чай, теплее он не станет.

Все молнии мира

ВОПРОС: А что, если бы все молнии, которые случаются во всем мире за день, ударили в одно и то же место? Что бы случилось с этим местом?

– Тревор Джонс

ОТВЕТ: Говорят, молния не ударяет в одно и то же место дважды.

Так вот, это неправда. С точки зрения эволюции удивительно, что эта поговорка продолжает восприниматься на веру: логично предположить, что все, кто в это верили, постепенно были отфильтрованы из человеческой популяции.

Так работает эволюция, да?

Мои читатели часто интересуются, можно ли получать электричество из молний. На первый взгляд, это логично: в конце концов, молнии – это и есть электричество[158], и у разряда молнии действительно немалая мощность. Проблема в том, что не так-то просто заставить молнию ударить именно туда, куда вам нужно[159].

Типичный удар молнии имеет мощность, достаточную для того, чтобы в течение пары дней обеспечивать жилой дом электричеством. Это значит, что даже небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг, в который молнии бьют где-то 100 раз в год, не сможет обеспечивать себя энергией исключительно за счет небесного электричества.

Даже в тех районах Земли, где молния наблюдается особенно часто, например во Флориде или Восточном Конго, энергия, которую земля получает от солнечного света, в миллион раз превышает энергию, получаемую от молний. Вырабатывать электричество из молний – это все равно, что построить ветряк, работающий на торнадо: это будет совершенно непрактично[160].

Но в сценарии Тревора все молнии мира бьют в одно и то же место. Это делает молниевую энергетику куда более перспективной!

Предположим, что определение «в одно и то же место» значит, что молнии бьют параллельно одна другой.

Лидер молнии, несущий в себе заряд, имеет диаметр в 1–2 см. Наш пучок содержит примерно миллион отдельных молний, так что общий диаметр пучка составит где-то 6 м.

Авторы научно-популярной литературы любят сравнивать чуть ли не все физические явления с мощностью бомбы, сброшенной на Хиросиму[161], так что давайте тоже пойдем по этому пути.

Мощность молнии составит примерно две бомбы. С практической точки зрения этой энергии достаточно, чтобы несколько миллионов лет питать плазменный телевизор и игровую приставку. Или, иначе говоря, чтобы удовлетворить энергетические запросы США… на пять минут.

Сам разряд будет иметь диаметр не больше центрального круга на баскетбольной площадке, но оставит воронку размером с целую площадку.

Внутри пучка молний воздух превратится в заряженную плазму. Свет и жар от разряда немедленно подожгут почву на несколько миль вокруг. Ударная волна повалит деревья и снесет здания. Так что можно сказать, что сравнение с Хиросимой вполне оправдано.

Можем ли мы себя от всего этого защитить?

До сих пор ведутся споры по поводу механизма, благодаря которому работает громоотвод. Кое-кто считает, что это приспособление буквально «отгоняет» молнии, излучая заряд из земли в воздух, снижая таким образом перепад напряжения между облаком и землей и вероятность удара молнии. На данный момент Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) не поддерживает эту идею. Не знаю, что бы сказали в NFPA по поводу гигантской молнии Тревора, но громоотвод от нее все равно не спасет. Теоретически такой разряд мог бы пройти по медному штырю толщиной в метр и не расплавить его. К сожалению, когда разряд достигнет нижнего конца проводника, выяснится, что у почвы не такая хорошая проводимость, и взрыв расплавленного грунта в любом случае уничтожит ваш дом[162].

Собрать молнии со всего мира в одном месте, очевидно, невозможно. Но как насчет всех молний какой-нибудь одной местности?

На Земле нет места, где молнии били бы постоянно, но в Венесуэле имеется область, в которой они бьют почти постоянно. Вблизи юго-западного берега озера Маракайбо наблюдается удивительный феномен: постоянные ночные грозы. В дву зонах, над озером и над его западным берегом, где грозы формируются практически каждую ночь. Во время этих гроз молнии могут вспыхивать раз в две секунды, и потому озеро Маракайбо – грозовая столица мира.

Если бы вам удалось направить все разряды одной грозовой ночи в Кататумбо по единственному громоотводу и использовать их, чтобы зарядить огромный конденсатор, в нем набралось бы достаточно мощности, чтобы игровая консоль и плазменный телевизор, подключенные к нему, работали примерно сотню лет.

Конечно, случись такое, известную поговорку пришлось бы переделать еще сильнее.

Самый одинокий человек

ВОПРОС: Насколько далеко от всех остальных живых людей оказывался когда-либо человек? Было ли ему одиноко?

– Брайан Дж. Маккартер

ОТВЕТ: Сложно сказать наверняка!

Наиболее вероятными подозреваемыми будут шесть пилотов командных модулей кораблей «Аполлон», которые оставались на орбите Луны во время лунных экспедиций: Майкл Коллинз, Дик Гордон, Стью Руса, Эл Уорден, Кен Мэттингли и Рон Эванс.

Каждый из этих астронавтов оставался в одиночестве в командном модуле, пока двое его товарищей высаживались на Луну. В самой высокой точке орбиты они находились примерно в 3585 километрах от своих товарищей.

А если взглянуть с другой точки зрения, то это как раз человечеству в тот день удалось оказаться максимально далеко от этих надоедливых астронавтов.

Казалось бы, лунные астронавты должны быть вне конкуренции, но все не так просто. Есть еще несколько кандидатов, которые недалеко от них ушли!

Не так-то просто оказаться в 3585 километрах от человеческого поселения[163]. Полинезийцы – первые люди, колонизировавшие острова Тихого океана. Кто-то из них, одинокий моряк, лодка которого затерялась в море, – например, во время шторма, – мог уплыть очень далеко от своих товарищей, но мы никогда не узнаем наверняка, случалось ли что-то подобное.

Когда острова Океании были колонизованы, на Земли стало куда сложнее найти место, где можно оказаться в изоляции – чтобы на 3585 километров в любую сторону не было ни одного человека. Теперь, когда даже в Антарктиде постоянно проживают люди, это почти наверняка невозможно.

Во время покорения Южного полюса некоторым путешественника почти удалось побить (будущий) рекорд астронавтов. Возможно, одному из них это действительно удалось. Очень близок к этому мог быть Роберт Фалькон Скотт – британский полярник трагической судьбы. Его экспедиция достигла Южного полюса в 1911 году – лишь для того, чтобы узнать, что норвежский исследователь Руаль Амундсен побывал здесь всего несколько месяцев назад. Разочарованный Скотт и его товарищи отправились обратно к побережью, но все они погибли на шельфовом леднике Росса.

Последний оставшийся в живых участник экспедиции мог бы на короткое время оказаться одним из самых одиноких людей на Земле[164]. Однако вокруг него, кто бы он ни был, на расстоянии 3585 км находилось некоторое количество людей, в частности другие исследователи Антарктиды, а также маори, жившие на Ракиуре (остров Стюарт) в Новой Зеландии.

Хватает и других кандидатов. Французский моряк XVIII века Пьер-Франсуа Перон утверждал, что его бросили на острове Амстердам на юге Индийского океана. Если это правда, он был близок к тому, чтобы побить (будущий) рекорд астронавтов, но, во-первых, остров Амстердам находится недостаточно далеко от Маврикия, юго-западного побережья Австралии и Мадагаскара, а во-вторых, Перон был не один: вместе с ним на острове находились еще четверо моряков.

Возможно, еще какой-то моряк, потерпевший кораблекрушение и дрейфовавший в шлюпке по южным морям, мог установить рекорд самого «удаленного от всех» человека в мире – мы этого никогда не узнаем. И пока не появится достоверных исторических свидетельств, шестеро астронавтов шести кораблей «Аполлон» – достаточно убедительные кандидаты.

И это подводит нас ко второй части вопроса Брайана – было ли им одиноко?

После возвращения на Землю пилот командного модуля «Аполлон-11» Майк Коллинз сказал, что совсем не чувствовал себя одиноким. Он так и написал в своей книге «Несущий огонь: Путешествия астронавта»:

Я вовсе не чувствую себя одиноким и покинутым. Я ощущаю, что я – часть того, что происходит на лунной поверхности. Но я не спорю: да, я сейчас один. Я сам по себе, и это ощущение лишь усиливается, потому что радиосвязь с Землей обрывается в ту секунду, когда я оказываюсь позади Луны. Сейчас я один, абсолютно один, абсолютно изолирован от всех известных форм жизни. Я – и все остальные. Если бы кто-то решил подсчитать, то с той стороны Луны оказалось бы три миллиарда плюс два человека, а с этой – один человек плюс неизвестно что еще…

Элу Уордену, пилоту командного модуля «Аполлон-15», одиночество даже понравилось:

Быть одному – это одно, быть одиноким – это другое. Я был один, но не одинок. Изначально я был пилотом истребителя в ВВС, затем летчиком-испытателем, тоже по большей части на военных самолетах, и я привык быть один. Я искренне этим наслаждался. Я больше не должен был говорить с Дэйвом и Джимом… По ту сторону Луны не надо было говорить даже с Хьюстоном, и это стало лучшим моментом за весь полет.

Интроверты поймут – самый одинокий человек в истории просто радовался нескольким минутам тишины и покоя.

Странные (и тревожные) вопросы из папки «Входящие» сайта «А что, если?»

ВОПРОС: А что, если бы все жители Великобритании собрались на одном из берегов своего острова и стали грести? Смогли бы они сдвинуть остров хоть немного?

– Эллен Юбэнкс

ВОПРОС: Возможны ли огненные торнадо?

– Сет Уишмэн

ДА. Огненные торнадо – это реальная штука, которая случается на самом деле. Не вижу смысла что-то добавлять.

Капля дождя

ВОПРОС: А что, если бы во время сильного дождя вся вода пролилась в виде одной крупной капли?

– Майкл Макнил

ОТВЕТ: В Канзасе – середина лета. Жарко и душно. Два старичка сидят на веранде в креслах-качалках.

На юго-западе горизонта появляются угрожающего вида облака. Они приближаются и разрастаются, принимают форму, напоминающую наковальню. Слышно, как звенит на веранде музыка ветра. Небо темнеет.

В воздухе есть вода. Если бы вам удалось каким-то образом огородить от окружающего пространства столб воздуха от земли до верхней границы атмосферы, а затем охладить его, то влага, которая в нем содержится, выпала бы в виде дождя. Эта вода собралась бы в низу столба, и толщина слоя воды составила бы от нуля до пары десятков сантиметров. Это называется количеством осадков.

Обычно это количество составляет 1–2 см.

Метеорологические спутники анализируют количество этого водяного пара в каждой точке земного шара и на основе этого создаются невероятно красивые карты.

Представим, что наша буря протянулась во все стороны на 100 км и количество осажденной воды довольно велико – 6 см. Это значит, что объем воды в нашем шторме примерно равен:

(3,14 100 км/ч) 6 см = 0,47 км.

Эта вода весила бы 470 миллионов тонн (и это, по случайному совпадению, чуть меньше примерного суммарного веса всего вида Homo sapiens). В обычных условиях, часть такой воды выпала бы каплями в виде осадков, количество которых составило бы максимум 6 см.

В нашей буре вся вода собирается в одну гигантскую каплю – водяную сферу, имеющую около полукилометра в диаметре. Предположим, что что эта сфера формируется в паре километров над землей, как и обычный дождь.

Капля начинает падать.

Первые пять-шесть секунд ничего не видно. Затем основание облака начинает прогибаться вниз. На секунду нам кажется, что это формируется торнадо. Затем образовавшийся выступ стремительно увеличивается, и на десятой секунде из облака показывается низ капли.

Сейчас капля падает со скоростью 90 м/с. Яростный встречный ветер превращает ее поверхность в водяную пыль. Передний край капли обращается в пену, потому что воздух врывается в жидкость. Если бы капля падала достаточно долго, сила ветра в конце концов превратила бы единую каплю во множество дождевых капель.

Но до того как это произойдет, примерно спустя 20 секунд после возникновения капли, ее нижний край ударится о землю. Сейчас вода движется со скоростью больше 200 м/с. Прямо под точкой столкновения воздух не успевает убраться с ее пути, и сжатие нагревает его так быстро, что трава могла бы вспыхнуть, будь у нее достаточно времени.

К счастью для травы, жар продержится всего несколько миллисекунд, потому что его зальет холодная вода. К несчастью для травы, холодная вода движется со скоростью больше половины скорости звука.

Если бы все это время вы парили в центре этой сферы, то до этого момента вы не ощутили бы ничего необычного. В центре капли было бы довольно темно, но если бы вам хватило времени (и объема легких), чтобы проплыть несколько метров к краю капли, можно было бы разглядеть мутный дневной свет.

При приближении капли к земле нарастающее сопротивление воздуха привело бы к повышению давления, от которого у вас лопнут барабанные перепонки. Однако это уже не имеет значения: спустя несколько секунд при ударе капли о землю вас просто раздавит насмерть – ударная волна на время создаст давление большее, чем на дне Марианской впадины.

Вода врезается в землю, однако грунт не поддается. Давление заставляет каплю разлететься, образуя направленные во все стороны сверхзвуковые потоки, которые уничтожают все на своем пути.

Стена воды расширяется километр за километром и сносит на своем пути деревья и дома, сдирает верхний слой почвы. Дом, веранда и сидящие на ней старички мгновенно уничтожены. Все в радиусе нескольких километров полностью снесено, остается только лужа грязи поверх скальной породы. Вода продолжает движение, разрушая все на расстоянии 20–30 км. Лишь зоны, защищенные горными грядами, остаются в безопасности, и поток устремляется по естественным долинам и руслам.

Все находящееся за пределами этой территории пребывает в относительной безопасности, хотя через несколько часов в сотнях километров вниз по течению начнутся наводнения.

По миру распространяются новости о необъяснимой катастрофе. Людей охватывают шок и недоумение, и в течение некоторого времени каждое облако в небе будет вызывать массовую панику. Но пройдут годы, и катастрофа больше не повторится.

Попытки метеорологов выяснить, что случилось, так и не увенчаются успехом. В конце концов ученые сдадутся, а оставшийся неизвестным феномен назовут «последней каплей», поскольку, по словам одного исследователя, «это была лишь одна капля – зато какая!»

Экзамен наугад

ВОПРОС: А что, если бы все школьники, сдающие экзамен SAT, выбирали ответы наугад? Сколько стопроцентных результатов можно было бы ожидать?

– Роб Балдер ОТВЕТ: Ни одного.

SAT – стандартизированный тест, который сдают старшеклассники в Америке. Оценка выставляется таким образом, что в некоторых ситуациях ответ можно угадать. Но что, если бы вы попытались угадать все?

Экзамен SAT состоит не только из тестовых вопросов, но для простоты мы сфокусируемся именно на них. Предположим, что ваше сочинение написано отлично и в задачах на вычисления ошибок нет.

В SAT 2014 года было 44 тестовых вопроса по математике (количественный раздел), 67 – на анализ текста (качественный раздел) и 67 вопросов в письменном разделе.

На каждый вопрос предлагается пять вариантов ответа, так что при выборе наугад шанс ответить правильно составляет 20 %.

Вероятность угадать все 158 ответов:

Эту вероятность можно рассчитать по следующей формуле:

Это один шанс из 270 октодециллионов.

Если 4 миллиона 17-летних школьников сдают SAT и угадывают ответы случайным образом, можно быть практически уверенным, что стопроцентного балла не получит никто, ни в одном из разделов.

Насколько уверенным? Все очень просто: если все они каждый день будут проходить тест на компьютере миллион раз и если они будут продолжать в том же духе в течение пяти миллиардов лет, пока Солнце не превратится в красного гиганта и Земля не сгорит, то вероятность того, что кто-нибудь из них получит стопроцентный балл хотя бы в одном только разделе математики, составит около 0,0001 %.

Насколько это мало? Каждый год молния попадает примерно в 500 жителей США (я основываюсь на статистике, согласно которой в год происходит 45 смертей от молнии, а доказанная смертность при этой травме составляет 9 –10 %). Иными словами, для случайно выбранного американца вероятность получить удар молнии составляет примерно 1 к 700 000[165].

Это значит, что вероятность получить стопроцентный балл в SAT наугад меньше, чем вероятность того, что во всех ныне живущих экс-президентов США и актеров сериала «Светлячок» попадет молния… в один и тот же день!

Всем, кто в этом году сдает экзамен, – удачи!

Но ее одной будет недостаточно.

Нейтронная пуля

ВОПРОС: А что, если выстрелить в направлении центра Земли пулей, иеющей плотность нейтронной звезды? Уничтожит ли она Землю?

– Шарлотта Эйнсворт

ОТВЕТ: Пуля с плотностью нейтронной звезды будет весить примерно столько же, сколько Эмпайр-стейт-билдинг.

Неважно, из чего вы стреляете – эта пуля пройдет сквозь почву и пробьет земную кору, словно скальные породы сделаны из бумаги.

Рассмотрим две проблемы.

• Что станет с Землей после попадания пули?

• Если бы пуля осталась на поверхности, что происходило бы вокруг нее? И можно ли до нее будет дотронуться?

Сначала немного теории.

Нейтронная звезда – это то, во что превратилась гигантская звезда после коллапса под действием собственной гравитации.

Звезды существуют в состоянии равновесия. Их мощная гравитация всегда пытается подтолкнуть их к коллапсу, но это сжатие вызывает к жизни другие силы, которые удерживают звезду от коллапса.

В случае Солнца коллапсу противостоит жар ядерного синтеза[166]. Когда топливо для синтеза у звезды кончается, начинается сжатие (сложный процесс, во время которого происходит несколько взрывов), пока коллапс не остановится за счет закона квантовой механики, не позволяющего двум частицам вещества одновременно занимать одно и то же место[167].

Если звезда достаточно тяжелая, она преодолевает это квантовое давление и коллапс продолжается (при этом случается еще один, более сильный взрыв), чтобы стать нейтронной звездой. Если звезда еще более тяжелая, она станет черной дырой[168].

Нейтронные звезды – почти самые плотные объекты в мироздании (не считая плотности некоторых черных дыр). Их собственная огромная гравитация превращает их в подобие компактного «квантово-механического супа», отдаленно похожего на ядро атома, но размером с гору.

Нет. Шарлотта предложила пулю, которая такая же плотная, как нейтронная звезда, но не сделана из нейтронной звезды. Это хорошо, потому что из вещества такой звезды пулю не сделаешь. Если вещество нейтронной звезды вынести за пределы сопутствующей ему обычно колоссальной гравитации, оно тут же расширится, превратившись в невероятно раскаленное нормальное вещество, выделив при этом больше энергии, чем любое ядерное оружие.

Вероятно, именно поэтому Шарлотта предложила нам сделать пулю из волшебным образом стабильного вещества, у которого та же плотность, что у нейтронной звезды.