«Не всё так очевидно»: обсуждаем распространённые заблуждения

Я люблю Хабр и Гиктаймс за то, насколько вменяемые и образованные люди здесь собрались. Но будучи даже мастером рационального мышления можно попасться на высказывании какой-нибудь глупости просто потому, что вы не задумались об альтернативах вовремя. Как говориться, сколько ещё морских свинок должно пострадать из-за того, что они не морские и не свинки? Я предлагаю вашему внимаю подборку и обсуждение некоторых достаточно распространённых заблуждений, чтобы впредь мы c вами были чуть меньше неправы. Давайте посмотрим, насколько вы знакомы с обратившими на себя внимание вопросами, и знаете ли правильные ответы на них.

Увидев приведённый на картинке XKCD #843 я немного разочаровался отсутствием такой статьи в русскоязычной Википедии, ведь в англоязычной она есть — List Of Common Misconceptions. Сперва я писал статью именно туда. Однако в правилах Википедии нашёлся пункт о недопустимости потенциально неисчерпаемых списков и статься была удалена. Увы, но мы точно живём не в этой вселенной.

А здесь мы воспользуемся тем, что нам не нужно придерживаться энциклопедического стиля и просто поговорим о некоторых любопытных вещах. И начнём мы, пожалуй, с чего-нибудь живого.

Заблуждения о животных

Какую температуру имеют холоднокровные животные? Меня интересует то, насколько они бывают теплее окружающей среды, и я имею ввиду вовсе не прогрев на солнышке. Вы же помните, что биологические процессы связаны с переносом энергии (в той или иной форме), а перенос энергии редко происходит со 100% КПД. А потери, как известно из термодинамики, выделяются в виде тепла. Для нас с вами этот эффект заметнее всего при работе мышц и переваривании пищи. Чем быстрее идёт обмен веществ, тем больше греется организм. Здесь важно соотношение между площадью поверхности (через которую идёт теплоотдача) и объёмом тела. Небольшая форель из горного ручья всего на 0.012° теплее воды, а вот температура тела крупного тунца или макайры уже заметно, не меньше чем на 6 градусов выше температуры воды.^[1]

Но самое примечательное здесь то, как используют эту особенность самки некоторых крупных видов питонов. Они высиживают свои яйца! Самка питона обвивает кладку яиц, и как только температура становится ниже оптимальной у неё начинает работать поперечная мускулатура. А силой, как вы понимаете, питон обладает немалой. В результате температура тела и яиц может поднимается на несколько градусов, что важно для полноценного развития змеят.^[1] Да, представители холоднокровных могут не только быть теплее окружающей среды, но нагревать себя до такого состояния.

Хорошо, следующий вопрос. Как ориентируются в пространстве летучие мыши? Широко известно, что большинство из них используют для этого эхолокацию. Но что насчёт зрения? Оно у них есть — летучие мыши вовсе не слепые, как многие считают. Просто зрение для них не играет ведущей, и уж тем более исключительной роли. Большинство же крылановых (по внешнему виду похожи на летучих мышей, но относятся к другому семейству) как правило вообще не способны к эхолокации, и имеют прекрасное ночное зрение и обоняние.^[2]

А летучие мыши, кстати, довольно продвинутые существа в плане использования своих возможностей. Они не просто узнают расстояния до объектов, но ещё и их форму, направление движения и даже текстуру. Используется для этого спектр отражённых волн в сочетании с их задержкой: летучие мыши не просто пищат на высоких частотах, они пингуют окружающее пространство, посылая относительно сложные ультразвуковые «пакеты». Но даже имея столь удобный аппарат для ориентирования в пространстве, летучие мыши не лишены зрения и видят в темноте.^[3]

Часто приходится слышать о том, что белые акулы путают дайверов и сёрферов с ластоногими животными (такими как тюлени, морские котики и моржи). Это не так. Откуда это известно? Их поведение при атаке сильно различается: атакуя тюленя, акула ракетой взмывает вверх, с огромной силой хватает свою добычу и яростно её терзает. В случае же с людьми ситуация кардинально отличается. Акула размеренно подплывает и кусает, просто пробуя незнакомый объект на вкус. Как говорил Эйдан Мартин, директор центра по исследованию акул ReefQuest в Ванкувере: «неторопливо и недраматично».^[4]

Заблуждения из физики

А вот и моё любимое, на котором можно поймать даже студентов-физиков: по какой причине разогреваются тела, входящие в атмосферу? Подумайте хорошенько, вы ведь всё-таки читаете статью о заблуждениях. Нет, дело не в трении, хотя оно и играет свою роль, но в торможении тела, а не в его нагреве.

Начнём с простой модели из школьной физики. Представим объект, быстро движущийся сквозь газ (но не слишком быстро, чтобы нам хватило школьной термодинамики). Перед ним газ сжимается, за ним создаётся разряжение. На достаточной скорости сжатие происходит быстро и газ адиабатически нагревается. То есть тело будет постоянно контактировать с разогретым газом. Итого, наша схема такова: сжатие воздуха ⇒ нагрев воздуха ⇒ нагрев объекта. Но наши текущие рассуждения работают только на дозвуковых скоростях. В реальности скорость входа значительно выше и одним лишь адиабатическим сжатием не обходится — в дело вступают ударные волны. Однако принцип остаётся тем же, поскольку ударные волны могут довольно внушительно разогревать среду (тысячи градусов), через которую проходят. А на ещё бо́льших скоростях происходят ещё более мощные вещи: атомы газа при столь стремительном воздействии на них ионизируются, и образуется плазма. Вот так вот, несмотря на то, что вязкое трение казалось очевидным ответом — ответ это не верный.^{[5, 6]}

Продолжая тему о падающем сверху: как вы представляете себе момент удара о землю метеорита? Дайте угадаю: раскалённый кусок камня / металла / ещё-чего врезается в землю и, разбрасывая грунт, оставляет кратер. Отмотаем чуть назад. Мы уже разобрали вопрос о нагреве нашего (пока ещё) метеора не-трением на большой скорости до температур, достаточных, чтобы частично расплавить его внешние слои. Раскалённое жидкое вещество будет просто сдувать, и при плохой теплопроводности метеора прогрев всего объёма будет проходить довольно неэффективно. А ведь на пути у него ещё есть нижние слои атмосферы. Они плотные, и, самое главное, холодные. А метеор уже успел притормозить. Поняли, к чем я клоню? Наше представление о раскалённом метеорите вовсе не обязательно соответствует реальности. Небольшие только-только упавшие метеориты могут быть ещё и холодными.^{[7, 8]}

Стекло не течёт при комнатной температуре как очень вязкая жидкость. Оно действительно обладает некоторыми свойствами жидкости, поскольку является аморфным материалом, но его текучесть проявляется только при нагреве до температур, близких к так называемой температуре стеклования. И для типичных силикатных стёкол это примерно 400−600°C.^[9] У вас дома не так жарко, верно? Тогда дожидаться сколь-нибудь заметного эффекта придётся в течение огромных сроков, по сравнению с которыми история человечества покажется довольно короткой.

Факт, что витражное стекло обычно толще книзу, часто трактуется как подтверждение его медленного стекания в течение веков. На самом деле, это является издержкой технологии производства, и известны примеры, когда стекло было установлено «вверх ногами», и в течение нескольких веков так и оставалось толще сверху.^[10]

По правде говоря, это не совсем заблуждение, хотя тема интересная: проводит ли вода электрический ток? Знаю, вопрос звучит довольно сомнительно, учитывая что большинство образованных людей знает бо́льшую часть ответа. Но не весь. Давайте разбираться по порядку.

За наличие проводимости отвечает наличие свободных носителей заряда (тех, что могут перемещаться в макроскопических масштабах). В металлах есть свободные электроны, и потому они отлично проводят ток. В диэлектриках свободных электронов нет. Но почему солёная (и именно солёная) вода тоже хорошо проводит ток? Соль, растворяясь в воде, диссоциирует, то есть распадается на ионы: . Так в воде появляются свободные носители зарядов. При приложении напряжения появляется их упорядоченное движение, также известное как электрический ток. Механизм проводимости в этом случает называется ионным, в отличие от электронной проводимости металлов. Аналогичная ситуация происходит и в случае растворов других веществ из класса электролитов.

Соответственно, типичный ответ: «Солёная вода хорошо проводит ток; обычная — тоже немного, но хуже, ведь соли в ней по прежнему растворены и ионы есть; а вот дистиллированная — никак, поскольку ионов там нет.»

Причина, по которой данный вопрос попал в статью в том, что последнее утверждение спорно. Технически, даже в дистиллированной воде есть ионы. Откуда? Давайте вспомним немного химии: что такое pH и каков он для воды. Как говорили в школе, эта величина отвечает за кислотность, и равна 7 с случае H₂O. Но почему именно 7? Математически, , то есть это минус десятичный логарифм концентрации ионов H⁺, выраженной в молях на литр.^[11] А вот и ионы! Это есть проявление так называемой автодиссоциации воды: даже в супер-дистиллированной воде всегда найдутся ионы, готовые вступить в упорядоченное движение и проводить ток. Просто их очень мало (10⁻⁷ моль/литр), и практической ценности отсюда никакой. Но, как говориться: «и всё-таки она вертится!»

Я знаю ещё один классный вопрос-заблуждение по физике: «Холодно ли в космосе?». Статья с развёрнутым ответом на него уже есть на Хабре, так что я не буду повторять написанное, и сошлюсь на неё. Желающие могут удовлетворить своё любопытство здесь: «О космическом тепле и холоде».

Заключение

Как я упомянул в самом начале — никто не застрахован от ошибок и заблуждений, и я надеюсь, что провёл достаточное исследование по выбранным вопросам, чтобы не написать какую-нибудь глупость. Но если вы считаете, что я это сделал — смело пишите в комментарии и приводите свои источники, мы всё обсудим.

Знаете, мне бы хотелось написать в сходном стиле и об исторических заблуждениях (вроде средневекового мифа о плоской земле, рогатых шлемах викингов и росте Наполеона), но я не считаю себя компетентным в этих вопросах. Предлагаю кому-нибудь, обладающему соответствующими знаниями сделать это. Буду рад почитать увлекательный рассказ о прошедших временах, и о том, как там всё было на самом деле.

Кстати, насчёт только что упомянутых шлемов: на Гиктаймсе есть любопытная статья «Средневековое оружие и броня: распространённые заблуждения и часто задаваемые вопросы». Ну так, вдруг кому тоже интересно.

Примечания

^{[1] ↑↑ Б. Сергеев «Занимательная физиология», 1969 г., стр. 151-157.
[2] ↑ А. Новик «Рукокрылые летуны» // Юный натуралист. — 1975. — № 7. — С. 30-35.
[3] ↑ U.S. Fish & Wildlife Service. "Common misconceptions about bats". Архивировано из первоисточника 19 мая 2008.
[4] ↑ Jennifer Hile. Great White Shark Attacks: Defanging the Myths on National Geographic.
[5] ↑ What-if #28 on xkcd by Randall Munroe.
[6] ↑ Atmospheric entry § Shock layer gas physics on Wikipedia.
[7] ↑ «Are meteorites hot or cold when they hit Earth?», Astronomy Department at Cornell University.
[8] ↑ «Meteorites Don't Pop Corn», NASA Science.
[9] ↑ «Стекло неорганическое». Энциклопедия Кирилла и Мефодия.
[10] ↑ Curtin, Ciara (February 2007), "Fact or Fiction?: Glass Is a (Supercooled) Liquid ", Scientific American.
[11] ↑ В.В. Ерёмин, А.Я. Борщевский «Основы общей и физической химии», 2012 г., § 3.2.}

Автор: diversenok

Источник