Всех приветствую! Сейчас разберем топ 10 самых трудных для понимания законов и довольно таки странных тоже. От самого легкого до самого сложного! Приятного чтения!
В чем суть - гидродинамический закон, который заставляет предметы двигаться наперекор центробежной силе.
Если вы насыпаете в чашку чай и начнете быстро мешать его ложкой по кругу, ваша интуиция скажет - чаинки тяжелее воды, их должно раскидать к стенкам чашки под действием центробежной силы. Но на практике все чаинки собираются в плотную кучку строго по центру дна.
Почему так происходит - трение жидкости о стенки и дно чашки создает так называемое вторичное течение. Жидкость внизу замедляется, давление падает, и придонный(нижний, у дна) слой воды устремляется внутрь, к центру, увлекая за собой все чаинки.
2. Закон теплового сжатия полимеров (Парадокс резинки)
В чем суть - закон термодинамики, который заставляет некоторые материалы сжиматься от нагревания, нарушая базовое правило макромира.
Нас со школы учат - все тела при нагревании расширяются. Но если взять обычную канцелярскую резинку, подвесить на нее груз и нагреть феном, она мгновенно сожмется и поднимет груз вверх.
Почему так происходит - молекулы резины представляют собой длинные, запутанные цепи. В холодном состоянии они растянуты. Когда мы добавляем тепла, мы увеличиваем их хаотическое тепловое движение. Молекулы начинают бешено вибрировать во все стороны и из-за этого хаоса сворачиваются в тугие клубки, стягивая резину. Тепло рождает хаос, а хаос уменьшает длину.
3. Эффект Лейденфроста (Закон тепловой левитации капли)
В чем суть - парадокс, при котором сверхвысокая температура не уничтожает жидкость мгновенно, а защищает ее от испарения.
Если капнуть каплю воды на сковороду с температурой 100 градусов, она зашипит и выкипит за секунду. Но если раскалить сковороду до 200 градусов и капнуть воду, капля не испарится - она превратится в идеальный шарик и будет бегать по металлу минутами.
Почему так происходит - нижняя часть капли при контакте с адским жаром мгновенно превращается в пар. Этот микроскопический слой пара становится изолирующей подушкой. Капля буквально левитирует на собственном пару, который плохо проводит тепло и защищает остальную воду от выкипания.
4. Закон замедления времени (Релятивистское замедление времени)
В чем суть - закон Специальной теории относительности, утверждающий, что время не является абсолютным и течет с разной скоростью для разных объектов.
Если один близнец сядет в ракетах и полетит в космос на скорости близкой к скорости света, а второй останется на Земле, то по возвращении космический брат окажется моложе земного. Время для него физически шло медленнее.
Почему так происходит - скорость света во Вселенной неизменна для любого наблюдателя. Чтобы этот закон выполнялся при огромных скоростях движения, сама ткань пространства и времени обязана деформироваться. Чем быстрее объект перемещается в пространстве, тем медленнее он перемещается во времени.
5. Принцип неопределенности Гейзенберга
В чем суть - фундаментальный закон квантовой механики, который запрещает нам знать точные параметры микромира, даже если у нас будут идеальные приборы.
Вы физически не можете одновременно точно измерить координату (где находится частица) и ее импульс (куда и с какой скоростью она летит). Чем точнее вы измеряете ее местоположение, тем более случайной и непредсказуемой становится ее скорость, и наоборот.
Почему так происходит - это не проблема плохих микроскопов. Частицы микромира не являются твердыми шариками - они обладают волновой природой. У волнового пакета просто физически нет одной конкретной точки пространства, в которой он заперт, пока мы не проведем измерение и не разрушим его волновую суть.
6. Эффект квантового туннелирования
В чем суть - квантовый закон, который позволяет частицам проходить сквозь непреодолимые энергетические барьеры. Чистая магия на уровне атомов.
Представьте, что вы катите мяч на высокую гору. Если у вас мало силы, мяч никогда не перелетит на ту сторону. Но в микромире электрон может просто пройти сквозь гору, исчезнув с одной стороны стены и мгновенно появившись с другой.
Почему так происходит - из-за волновой функции положение электрона описывается вероятностью. График этой волны вероятности плавно затухает внутри стены, но если стена достаточно тонкая, волна не успевает упасть до нуля и выходит с обратной стороны. Существует ненулевой шанс, что частица материализуется за барьером, наглухо прошив твердую материю.
7. Принцип Ландауэра (Термодинамика информации)
В чем суть - физический закон, связывающий чистую абстрактную информацию с реальным выделением тепла.
Каждый раз, когда вы стираете один бит информации на жестком диске, флешке или в памяти компьютера, этот процесс математически обязан выделить строго определенное минимальное количество физического тепла.
Почему так происходит - информация материальна. Стирание данных - это уменьшение количества возможных состояний системы, то есть принудительное уменьшение энтропии хаоса. Но по второму закону термодинамики общая энтропия Вселенной не может падать, поэтому уничтоженная информация обязана компенсироваться выбросом тепла в окружающую среду. Избавление от мыслей греет космос.
8. Теорема Пуанкаре о возвращении (Закон вечного цикла)
В чем суть - закон статистической механики, который утверждает, что любое хаотическое состояние системы рано или поздно обязано идеально повторить само себя.
Если вы откроете флакон духов в изолированной пустой комнате, молекулы разлетятся. Здравый смысл говорит - они никогда не соберутся обратно. Но математика Пуанкаре доказывает, что если подождать достаточно долго, молекулы духов сами по себе, без внешней помощи, соберутся обратно во флакон до единого атома.
Почему так происходит - фазовый объем замкнутой системы с конечной энергией неизменен. Двигаясь по законам Ньютона, система обязана бесконечное число раз возвращаться сколь угодно близко к своему начальному состоянию. Наша разбитая чашка когда-нибудь сама склеится и прыгнет в руку, просто время ожидания этого события превышает возраст Вселенной.
9. Квантовый эффект Зенона (Закон квантовой заморозки)
В чем суть - парадокс, при котором процесс наблюдения за системой физически блокирует ее способность изменяться. Научное доказательство фразы - наблюдаемый чайник никогда не закипит.
У нас есть нестабильная радиоактивная частица, которая должна распасться через секунду. Но если мы начнем измерять ее состояние безумно часто - миллионы раз в секунду - она никогда не распадется и будет жить вечно.
Почему так происходит - каждый акт измерения насильно схлопывает волновую функцию частицы обратно в начальное, чистое состояние. Постоянный контроль со стороны наблюдателя просто не дает квантовой системе времени, чтобы начать эволюционировать по уравнению Шрёдингера. Мы буквально приковываем реальность взглядом к одной точке. Про него подробней я писал ТУТ
10. Квантовая нелокальность (Теорема Белла)
В чем суть - самый сломанный и труднопонимаемый закон физики, который доказывает, что наша Вселенная не является одновременно реальной и локальной.
Если взять две запутанные частицы и разнести их на противоположные концы галактики, то измерение состояния первой частицы мгновенно, со скоростью превышающей скорость света в бесконечность раз, определит состояние второй частицы. Про это я писал ТУТ
Почему так происходит - Теорема Белла экспериментально доказала, что у частиц нет никаких скрытых параметров (записок внутри), которые они везут с собой. Свойства объекта физически не существуют в природе, пока мы на них не посмотрим. Разделенные огромным пространством частицы остаются единой, нераздельной системой. Вселенная на самом глубоком уровне представляет собой целостную квантовую ткань, где расстояние - это просто иллюзия нашего макромира.
P.s. если у вас есть желание, я могу рассказать о нем в отдельном посте.
Заключение
В заключении хочу сказать, что мы многое изучили, но в этом многом еще больше несостыковок. Но еще ужаснее, что приведенные наверху законы действительно доказаны и реальны. До сих пор иногда не верится, что это не гипотезы.
«Занимательная физика. Книга 1» (автор: Яков Перельман)
1-2 том «Фейнмановских лекций по физике»
Мои посты
С Хабра(спасибо автору, благодарен)
Надеюсь, вам понравился пост. Если это так, буду рад вашему лайку, а если вы не хотите пропускать посты от меня. - подпишитесь! У меня в профиле еще много всего интересного.
Также пишите в комментарии свои идеи для постов и что вам интересно о мире. Если у вас есть желание и возможность, я собираю на 3-4 том "Фейнмановские лекции по физике". Там более подробно изучаются крупинки нашего мира, и следовательно будет больше достоверности в моих словах и официальный источник.
