А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы Манро Рэндалл
Можно представить себе, что мы выпускаем нашу пулю из пистолета[169], но, может быть, интереснее просто ее уронить? В любом случае, пуля ускорится, пробьет земную кору и устремится к центру Земли.
Землю это не уничтожит, но эффект будет весьма странный.
Когда пуля будет в нескольких метрах от поверхности, сила ее гравитации притянет огромное количество почвы, частицы которой будут хаотически колебаться вокруг падающей пули, разлетаясь во все стороны. После падения пули вы почувствуете, как вздрогнула земля, а на месте падения останется смятый, неровный кратер без входного отверстия.
Пуля пройдет прямо сквозь земную кору. Вибрация на поверхности быстро прекратится. Но глубоко внутри пуля в процессе падения будет сдавливать и испарять вещество мантии. Ударная волна отбросит вещество с пути пули, оставляя за ней след из раскаленной плазмы. Подземная комета! Этого в истории Вселенной еще не было.
В конце концов пуля застрянет в никелево-железном ядре Земли[170]. Энергия, которую получит при этом планета, будет гигантской в масштабах человека, но Земля ее практически не заметит. Притяжение пули повлияет только на вещество Земли в радиусе нескольких метров – хотя пуля достаточно тяжела, чтобы пробить кору, ее гравитации самой по себе недостаточно, чтобы разрушить прочные скальные породы.
Пуля будет навсегда погребена в Земле. И когда рано или поздно Землю поглотит стареющее разбухающее Солнце, пуля упокоится в его центре.
Солнце недостаточно плотное, чтобы самому стать нейтронной звездой. После того как наше светило поглотит Землю, оно пройдет еще через несколько стадий расширения и сжатия и в итоге станет маленьким белым карликом с пулей, все еще хранящейся в его центре. Однажды, далеко в будущем, когда Вселенная будет в тысячи раз старше, чем сейчас, этот белый карлик окончательно остынет и погаснет.
Таков ответ на вопрос о том, что бы случилось, если бы мы выпустили пулю в направлении центра Земли. Но что, если бы мы просто держали ее у поверхности?
Сначала нам потребуется установить пулю на бесконечно прочный волшебный постамент, а постамент придется установить на столь же прочную платформу – достаточно большую, чтобы выдержать подобный вес. В противном случае вся конструкция уйдет в землю.
Если площадь постамента будет примерно равна площади городского квартала на Манхэттене, то он, скорее всего, сможет продержать пулю над землей хотя бы несколько дней, возможно – дольше. В конце концов, Эмпайр-стейт-билдинг – который весит столько же, сколько наша пуля, – стоит на аналогичной платформе, и хотя ему уже больше, чем несколько дней [источник не указан], под землю он еще не ушел [источник не указан].
Пуля не превратит атмосферу в вакуум. Она наверняка сдавит окружающий воздух и слегка его подогреет, но, как ни странно, не настолько, чтобы это стало заметным.
Давайте представим, что вы это сделали.
Гравитация у этой штуки очень сильная, но не чрезмерная. Представьте, что стоите в десяти метрах от нее. На этом расстоянии вы почувствуете очень слабое притяжение в направлении постамента. Ваш мозг, не приспособленный к нестандартной гравитации, решит, что вы стоите на склоне.
Не надевайте ролики!
Этот мнимый склон становится все круче по мере того, как вы подходите к постаменту, словно земля под ногами постепенно опрокидывается.
Когда вы подойдете на расстояние нескольких метров, очень сложно будет удержаться на ногах и не покатиться к постаменту. Однако если за что-нибудь ухватиться – за какую-нибудь ручку или за столб, – можно подойти довольно близко.
Физики из Лос-Аламоса сказали бы, что мы «дергаем дракона за хвост».
Если решите подойти достаточно близко, чтобы дотронуться до пули, вам потребуется за что-то очень крепко держаться. Честно говоря, лучше всего использовать ремни безопасности или хотя бы шейный корсет, потому что на расстоянии вытянутой руки от пули ваша голова будет весить примерно столько же, сколько маленький ребенок, и ваша кровь перестанет понимать, куда ей течь. Однако если вы – военный пилот, привыкший к перегрузкам, ваш организм с этим справится.
Кровь под таким углом будет приливать к голове, но дышать вы пока еще можете.
Когда вы вытянете руку, притяжение станет гораздо сильнее. 20 см от пули – это точка невозврата. После того как кончики ваших пальцев окажутся за этой чертой, рука станет слишком тяжелой, чтобы вы могли отдернуть ее (если вы умеете подтягиваться на одной руке, вам удастся подобраться еще чуть ближе).
На расстоянии нескольких сантиметров сила, действующая на ваши пальцы, станет огромной, их потянет вперед – с вами или без вас, – и кончики пальцев действительно коснутся пули (вероятно, в этот момент они будут вырваны из суставов, как и плечо).
Когда кончик пальца коснется пули, давление в пальцах станет слишком сильным и кожа порвется под напором крови.
Ривер Тэм из сериала «Светлячок» говорит, что человека можно полностью обескровить за 8,6 секунды при наличии «правильных условий».
Коснувшись пули, вы создали правильные условия.
Ваше тело удерживают ремни безопасности, а рука все еще прикреплена к туловищу – человеческое тело удивительно прочное, – но кровь вытекает из кончика вашего пальца гораздо быстрее, чем при обычном порезе, и возможно, необходимое время окажется даже меньше, чем 8,6 секунды.
Затем начинаются странности.
Кровь окружает пулю, формируя светящуюся темно-красную сферу, поверхность которой жужжит и вибрирует, и по ней бегут мелкие волны, слишком быстрые, чтобы их разглядеть подробно.
Есть еще кое-что важное.
Кровь добавляет вам плавучести.
Сфера вокруг пули растет, а сила, воздействующая на вашу руку, становится слабее… потому что кончики пальцев, погруженные в кровь, плавают в ней. Кровь плотнее, чем плоть, а половина веса вашей руки в последние минуты приходилась на две последние фаланги ваших пальцев. Когда они погружены в кровь на несколько сантиметров, их вес значительно уменьшается.
Если дождаться момента, когда кровавая сфера станет глубиной в 20 см, и если ваше плечо до сих пор не повреждено, можно было бы даже вытащить руку.
Проблема в том, что эта модель требует в пять раз больше крови, чем всего содержится в человеческом теле.
Похоже, это конец.
Перемотаем на начало.
Вы можете коснуться пули и выжить… но ее надо окружить водой.
ОБЯЗАТЕЛЬНО попытайтесь сделать это дома и пришлите мне видео.
А если хотите продемонстрировать, какой вы умный, можно опустить шланг в воду и заставить гравитацию пули всасывать воду самостоятельно.
Чтобы коснуться пули, наливайте воду на постамент, пока глубина со стороны пули не составит 1–2 метра. Вода примет приблизительно такую форму.
Если эти лодки утонут, не надо их спасать.
Теперь окуните в воду голову и руку.
Благодаря воде вы можете водить рукой вокруг пули безо всяких проблем! Пуля тянет вас к себе, но воду она притягивает с той же силой. Вода (как и плоть) практически не сжимается, даже при таком давлении, так что никакие жизненно важные функции не пострадают[171].
Однако возможно, что вам не совсем удастся коснуться пули. Когда ваши пальцы окажутся в нескольких миллиметрах от нее, сила гравитации приведет к тому, что огромную роль начнет играть плавучесть. Если рука чуть менее плотная, чем вода, она не сможет пройти этот последний миллиметр. Если она чуть плотнее, ее затянет вниз.
Вот для чего нам тут понадобятся соль и водка. Если вы почувствуете, что пуля притягивает кончики ваших пальцев, когда вы к ней тянетесь, это значит, что плавучесть ваших пальцев недостаточна. Добавьте в воду соли, чтобы вода стала плотнее. Если вы почувствуете, что пальцы соскальзывают с невидимого барьера вокруг пули, сделайте воду менее плотной, подлив в нее водку.
Если вам удастся добиться правильного баланса, можно коснуться пули и выжить.
Может быть[172].
Звучит слишком рискованно? Ничего страшного. Весь этот план: пуля, вода, соль и водка – можно рассматривать просто как рецепт самого сложного напитка в истории – коктейля «Нейтронная звезда».
Так что хватайте соломинку и пейте.
Но помните: если кто-то бросит вишенку в вашу «Нейтронную звезду» и вишенка уйдет на дно, не пытайтесь ее выудить. Ее больше нет.
Странные (и тревожные) вопросы из папки «Входящие» сайта «А что, если?»
ВОПРОС: А что, если я проглочу клеща, зараженного болезнью Лайма? Сможет ли кислота в моем желудке убить клеща?
– Кристофер Фогель
ВОПРОС: Если предположить, что резонансная частота пассажирского самолета постоянна, сколько кошек и на какой частоте должны замяукать, чтобы он упал?
– Бритни
15 баллов по шкале Рихтера
ВОПРОС: А что, если в Америке (скажем, в Нью-Йорке) случится землетрясение силой 15 баллов по шкале Рихтера? А 20 баллов? А 25?
– Алек Фарид
ОТВЕТ: Шкала Рихтера, которую сейчас заменила шкала магнитуды землетрясений[173], измеряет энергию, которая выделяется при землетрясении. Это шкала не ограничена, но поскольку обычно мы слышим о землетрясениях силой от 3 до 9 баллов, многие люди, скорее всего, считают, что она ранжирована от 1 до 10.
На самом деле десятка – не предел шкалы, но вполне могла бы им быть. Землетрясение в 9 баллов уже влияет на вращение Земли в степени, которую можно замерить. Два землетрясения мощностью 9 или более баллов, произошедших в этом столетии, изменили продолжительность суток (пусть и на мельчайшую долю секунды).
Землетрясение в 15 баллов привело бы к выделению примерно 10 Дж энергии, что примерно равно гравитационной энергии, которая не позволяет Земле развалиться на части. Можно сказать, что «Звезда смерти» вызвала на Альдераане землетрясение в 15 баллов.
Теоретически на Земле могло бы случиться и более сильное землетрясение, но на практике это означало бы только, что расширяющееся облако обломков будет более горячим.
Солнце, гравитационная энергия которого выше, могло бы пережить землетрясение мощностью 20 баллов (хотя это почти точно спровоцировало бы вспышку сверхновой). Такова мощность самых сильных землетрясений в пределах известной нам Вселенной (они происходят в сверхтяжелых нейтронных звездах). Такой выброс энергии примерно соответствовал бы энергии одновременного взрыва собранных вместе водородных бомб, равных по объему Земле.
Мы много говорим о грандиозных и опасных событий, но как насчет «хорошего конца» шкалы? Может ли случиться землетрясение мощностью в 0 баллов?
Да! На самом деле, шкала Рихтера опускается «в хорошую сторону» даже ниже нуля. Давайте рассмотрим варианты землетрясений с низкой мощностью и представим себе, что случилось бы с вашим домом.
Мощность = 0
Команда «Даллас Ковбойз» с разбегу врезается в стену гаража вашего соседа.
Мощность = 1
Один футболист врезается в дерево в вашем саду.
Мощность = 2
Кошка падает с комода
Мощность = 3
Кошка роняет телефон с тумбочки
Мощность = 4
Монетка падает со спины собаки
Мощность = 5
Нажатие клавиши на клавиатуре IBM Model M.
Мощность = 6
Нажатие клавиши на современной клавиатуре.
Мощность = 7
Перышко опускается на землю.
Мощность = 8
Песчинка падает в кучку песка в нижней части маленьких песочных часов.
…и давайте сразу перескочим на
Мощность = 15
Пылинка приземляется на стол.
Приятно иногда для разнообразия не уничтожить мир.
Слова благдарности
Книгу, которую вы держите в руках, мне помогали писать многие. Спасибо моему редактору Кортни Янг за то, что она с самого начала читала xkcd и была с этой книгой до конца. Спасибо разным потрясающим сотрудникам издательского дома Houghton Mifflin Harcourt, благодаря которым книга увидела свет. Спасибо Сету Фишмэну и Гернертам за терпение и неутомимость.
Спасибо Кристине Глисон за то, что она сделала из этой книги именно книгу, – хотя для этого ей приходилось в три часа утра расшифровывать мои каракули про астероиды. Спасибо специалистам, которые помогали мне отвечать на вопросы, в частности Ройвену Лазарусу и Эллен Макманис (радиация), Элис Каанта (генетика), Дереку Лоу (химические вещества), Николь Гульюччи (телескопы), Иэну Маккею (вирусы) и Саре Гиллеспи (пули). Спасибо davean, благодаря которому все это увидело свет, но который ненавидит внимание и, возможно, будет недоволен даже тем, что я его упомянул.
Спасибо ребятам из IRC за комментарии и правку, спасибо Финну, Эллен, Аде и Рики за то, что они прочитали все присланные вопросы и отбраковали те, которые были про Гоку. Спасибо и самому Гоку – персонажу аниме, обладающему, похоже, безграничной силой: он спровоцировал сотни вопросов, пришедших на сайт «А что, если?» – хотя я все равно отказался смотреть аниме-сериал Dragon Ball Z, чтобы ответить на них.
Спасибо моей семье за то, что она научила меня отвечать на абсурдные вопросы, многие годы терпеливо отвечая на мои. Спасибо отцу за то, что он научил меня измерениям, и матери за то, что научила меня понимать модели. И спасибо моей жене, которая научила меня быть сильным, смелым и разбираться в птицах.
Источники и ссылки
Merlis, Timothy M., and Tapio Schneider. Atmospheric dynamics of Earth-like tidally locked aquaplanets // Journal of Advances in Modeling Earth Systems 2 (December 2010). DOI:10.3894/ JAMES.2010.2.13.
What Happens Underwater During a Hurricane?
http://www.rsmas.miami.edu/blog/2012/10/22/what-happens-under-water-during-a-hurricane
Behavior of spent nuclear fuel in water pool storage.
http://www.osti.gov/energycitations/servlets/purl/7284014-xaMii9/7284014.pdf
Unp lanned Exposure During Diving in the Spent Fuel Pool // SciTech Connect
Mapping the World’s Population by Latitude, Longitude // GOOD
http://www.good.is/posts/mapping-the-world-s-population-by-lati-tude-longitude
http://www.wickedlasers.com/arctic
Таблица на с. 9 (страница в печатном варианте 15, pdf-файле 15)
http://www.epa.gov/opptintr/aegl/pubs/arsenictrioxide_p01_tsddelete.pdf
What if everyone jumped? // Dot Physics
http://scienceblogs.com/dotphysics/2010/08/26/what-if-everyone-jumped/
If everyone in China jumped off chairs at once, would the earth be thrown out of its orbit? // Straight Dope
http://www.straightdope.com/columns/read/142/if-all-chinese-jumped-at-once-would-cataclysm-result
How many habitable planets are there in the galaxy? // Disсover http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2010/10/29/how-many-habitable-planets-are-there-in-the-galaxy
Determination of Skin Burn Temperature Limits for Insulative Coatings Used for Personnel Protection
http://www.mascoat.com/assets/files/Insulative_Coating_Evaluation_NACE.pdf
The Nuclear Potato Cannon Part 2
http://nfttu.blogspot.com/2006/01/nuclear-potato-cannon-part-2.html
Wind Turbine Lubrication and Maintenance: Protecting Investments in Renewable Energy
McComas, D. J., J. P. Carrico, B. Hautamaki, M. Intelisano, R. Lebois, M. Loucks, L. Policastri, M. Reno, J. Scherrer, N. A. Schwadron, M. Tapley, and R. Tyler. A new class of long – term stable lunar resonance orbits: Space weather applications and the Interstellar Boundary Explorer// Space Weather, 9, S11002, doi: 10.1029/2011SW000704, 2011.
Swift, G. M., et al. In-flight annealing of displacement damage in GaAs LEDs: A Galileo story // IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 50, Issue 6 (2003).
Geothermal Binary Plant Operation and Maintenance Systems with Svartsengi Power Plant as a Case Study
http://www.os.is/gogn/unu-gtp-report/UNU-GTP-2002-15.pdf
Lecture L14-Variable Mass Systems: The Rocket Equation
[2.4] Attack Flogger in Service
http://www.airvectors.net/avmig23_2.html#m4
Otis: About Elevators
http://www.otisworldwide.com/pdf/AboutElevators.pdf
National Weather Service: Wind Chill Temperature Index
http://www.nws.noaa.gov/om/windchill/is/wind-chill-brochure.pdf
Prediction of Survival Time in Cold Air: см. таблицы на с. 24
http://cradpdf.drdc-rddc.gc.ca/PDFS/zba6/p144967.pdf
Linda D. Pendleton. When Humans Fly High: What Pilots Should Know About High-Altitude Physiology, Hypoxia, and Rapid Decompression.
Currency in Circulation: Volume
http://www.federalreserve.gov/paymentsystems/coin_currcircvolume.htm
Subject: C5c, Why don’t we try to destroy tropical cyclones by nuking them? // NOAA
http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/C5c.html
Stagnation Temperature // NASA
http://www.grc.nasa.gov/WWW/BGH/stagtmp.html
Lightning Captured @ 7,207 Fps
http://www.youtube.com/watch?v=BxQt8ivUGWQ
Lightning: Expert Q&A // NOVA
http://www.pbs.org/wgbh/nova/earth/dwyer-lightning.html
Computation of the diameter of a lightning return stroke // JGR
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/JB073i006p01889/abstract
Moore’s Law at 40
http://www.ece.ucsb.edu/~strukov/ece15bSpring2011/others/Moore-sLawat40.pdf
Чтобы освежить в своей памяти «Маленького принца», прокрутите к последнему разделу чудесной страницы Мэллори Ортберга
http://the-toast.net/2013/08/02/texts-from-peter-pan-et-al/
Rugescu, Radu D., and Daniele Mortari. Ultra Long Orbital Tethers Behave Highly Non-Keplerian and Unstable // WSEAS Transactions on Mathematics, Vol. 7, No. 3, March 2008. P. 87–94.
http://www.academia.edu/3453325/Ultra_Long_Orbital_Tethers_Be-have_Highly_Non-Keplerian_and_Unstable
Falling Faster than the Speed of Sound
http://blog.wolfram.com/2012/10/24/falling-faster-than-the-speed-of-sound
Stagnation Temperature: Real Gas Effects
http://www.grc.nasa.gov/WWW/BGH/stagtmp.html
Calculation of Reentry-Vehicle Temperature History
http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a231552.pdf
Back in the Saddle
http://www.ejectionsite.com/insaddle/insaddle.htm
How to Cook Pittsburgh-Style Steaks
http://www.livestrong.com/article/436635-how-to-cook-pittsburgh-style-steaks
KHL’s Alexander Ryazantsev sets new ‘world record’ for hardest shot at 114 mph
Superconduc ting Magnets for Maglifter Launch Assist Sleds
http://www.psfc.mit.edu/~radovinsky/papers/32.pdf
Two-Stage Light Gas Guns
http://www.nasa.gov/centers/wstf/laboratories/hypervelocity/gasguns.html
Hockey Vide o: Goalies, Hits, Goals, and Fights
http://www.youtube.com/watch?v=fWj6-Cf9QA
P. Stride. The St. Kilda boat cough under the microscope // The Journal of the Royal College of Physicians of Edinburgh, 2008; 38. P. 272–279.
L. Kaiser, J. D. Aubert, et al. Chronic Rhinoviral Infection in Lung Transplant Recipients // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, Vol. 174. 2006. P. 1392–1399. 10.1164/ rccm.200604-489OC
Oliver, B. G. G., S. Lim, P. Wark, V. Laza-Stanca, N. King, J. L. Black, J. K. Burgess, M. Roth, and S. L. Johnston. Rhinovirus Exposure Impairs Immune Responses To Bacterial Products In Human Alveolar Macrophages // Thorax 63, no. 6 (2008). P. 519–525.
Shatter beer bottles: Bare-handed bottle smash
http://www.youtube.com/watch?v=77gWkl0ZUC8
Douglas Adams. The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy. (Книга неоднократно издавалась на русском языке: Адамс Д. Автостопом по Галактике. – Прим. ред.)
A Failure of Serendipity: The Square Kilometre Array will struggle to eavesdrop on Human-like ETI
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1007/1007.0850v1.pdf
Eavesdropping on Radio Broadcasts from Galactic Civilizations with Upcoming Observatories for Redshifted 21cm Radiation
http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0610377v2.pdf
The Earth as a Distant Planet a Rosetta Stone for the Search of Earth-Like Worlds
SETI on the SKA
http://www.astrobio.net/exclusive/4847/seti-on-the-ska
Gemini Planet Imager
Enjalbert, Franoise, Sylvie Rapior, Janine Nouguier-Soul, Sophie Guillon, Nol Amouroux, and Claudine Cabot. Treatmen t of Amatoxin Poisoning: 20-Year Retrospective Analysis // Clinical Toxicology 40, no. 6 (2002). P. 715–757.
Richard Eshelman. I nearly died after eating wild mushrooms // The Guardian (2010).
http://www.theguardian.com/lifeandstyle/2010/nov/13/nearly-died-eating-wild-mushrooms
Amatoxin: A review
http://www.omicsgroup.org/journals/2165-7548/2165-7548-2-110.php?aid=5258
The Martian Chronicles
http://www.x-plane.com/adventures/mars.html
Aerial Regional-Scale Environmental Survey of Mars
http://marsairplane.larc.nasa.gov/
Panoramic Views and Landscape Mosaics of Titan Stitched from Huygens Raw Images
http://www.beugungsbild.de/huygens/huygens.html
New is from Titan
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Cassini-Huygens/New_is_from_Titan
Saturday Morning Breakfast Cereal
http://www.smbc-comics.com/index.php?db=comics&id=2305#comic ‘Beethoven Virus’–Musical Tesla Coils // Youtube
http://www.youtube.com/watch?v=uNJjnz-GdlE
Beast. The 15Kw 7’ tall DR (DRSSTC 5)
http://www.goodchildengineering.com/tesla-coils/drsstc-5-10kw-mon-ster
De Haven, H. Mechanical analysis of survival in falls from heights of fifty to one hundred and fifty feet // Injury Prevention, 6(1). P. 62–68.
http://injuryprevention.bmj.com/content/6/1/62.3.long
Armchair Airman Says Flight Fulfilled His Lifelong Dream // New York Times, July 4, 1982.
Читать бесплатно другие книги:
