Рэндалл Манро - А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы Страница 42

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?

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, имеющей плотность нейтронной звезды? Уничтожит ли она Землю?

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.

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.