). Каждый вторник он отвечает на разные дурацкие вопросы читателей с точки зрения законов физики. Ниже перевод одного из выпусков.
Что, если внезапно стакан станет буквально наполовину пустым?
-Витторио Иаковелла
Считается, что оптимисту стакан кажется наполовину полным, тогда как пессимист находит его наполовину пустым. Эта притча породила целую кучу шутливых вариаций (инженер видит стакан, который спроектирован с двукратным запасом емкости; сюрреалист видит жирафа, жующего галстук и т.п.)
Но что, если пустая половина стакана действительно
стала бы пустой - т.е. содержащей вакуум? (Говорят, даже вакуум не является пустым, но мы оставим этот вопрос квантовым физикам).
Вакуум, конечно, не протянет долго. Но что с ним будет происходить, зависит от ответа на вопрос, который обычно забывают задать: какая именно половина стакана пуста?
Для нашего исследования представим три наполовину пустых стакана и проследим, что с ними будет происходить, наносекунда за наносекундой.
По центру стоит классический стакан с водой и воздухом. Справа - вариант, аналогичный первому, только вместо воздуха в стакане вакуум. В стакане же, который находится слева, пуста нижняя
половина.
Предположим, вакуум образуется в момент времени t=0.
Первые несколько наносекунд ничего не происходит. На таком отрезке времени даже молекулы воздуха почти неподвижны.
Большую часть времени молекулы воздуха носятся вокруг со скоростью несколько сотен метров в секунду. Но в любой момент времени некоторые из них могут двигаться быстрее остальных. Парочка самых быстрых развивает скорость свыше 1000 м/с. Именно эти молекулы первыми влетят в вакуум стакана справа.
Вакуум в стакане слева со всех сторон окружен преградами, так что молекулам воздуха не так-то просто туда попасть. Вода, будучи жидкостью, не расширяется, чтобы заполнить возникшую пустоту, как это делает воздух. Однако, на границе с вакуумом вода начинает кипеть, постепенно выбрасывая пар в нижнюю часть стакана.
В то время, как вода в обоих стаканах начинает выкипать, в правом стакане проникающий внутрь воздух не дает воде как следует разгуляться. Стакан слева продолжает наполняться легким туманом от кипящей воды.
Через несколько сотен наносекунд воздух, врывающийся в стакан справа, полностью заполняет вакуум и врезается в поверхность воды, посылая ударную волну сквозь жидкость. Стенки стакана слегка сотрясаются, но выдерживают давление и не бьются. Ударная волна отражается от воды обратно в воздух, внося свой вклад в уже возникшие там завихрения.
Ударной волне, образовавшейся от схлопывания вакуума, требуется около 1 мс, чтобы достичь двух других стаканов. Стакан и вода слегка прогибаются по мере того, как волна проходит сквозь них. Еще через несколько миллисекунд волна достигает человеческого уха в виде громкого хлопка.
Примерно в это же время стакан слева начинает заметно подниматься вверх.
Давление воздуха пытается сжать стакан и воду. Это сила, которую мы привыкли воспринимать как всасывание. Вакуум в стакане справа не протянул достаточно долго, чтобы всасывание могло поднять стакан, но поскольку воздух не может проникнуть в вакуум слева, стакан и вода начинают двигаться навстречу друг другу.
Кипящая вода наполнила вакуум очень небольшим количеством водяного пара. По мере того, как пустое пространство сжимается, масса водяного пара постепенно увеличивает давление на поверхности воды. Со временем этот процесс ослабит кипение, как это произошло бы при повышении атмосферного давления.
Однако, к этому времени стакан и вода движутся навстречу друг другу слишком быстро, чтобы пар мог иметь какое-либо значение. Меньше, чем через 10 мс после начала отсчета, они несутся друг навстречу другу со скоростью несколько метров в секунду. В отсутствие смягчающего слоя воздуха между ними – лишь жалких остатков пара – вода врезается в дно стакана, как кувалда.
Вода практически не умеет сжиматься, так что столкновение не растянуто во времени – оно происходит как один резкий удар. Стекло не выдерживает огромного давления и лопается.
Этот эффект «водяного молота» (также приводящий к возникновению глухого стука в старом водопроводе при закрытии крана) можно наблюдать в хорошо известном розыгрыше (воспроизведенном Разрушителями Легенд, изученном на занятиях физикой, продемонстрированном на бесчисленных вечеринках), когда резкий удар по горлышку бутылки выбивает у нее дно .
Когда ударяют по бутылке, ее резко толкают вниз. Жидкость внутри не может среагировать на возросшее давление воздуха моментально – как и в нашем случае – и на короткое время возникает разрыв. Это очень тонкий разрыв – толщиной лишь в долю сантиметра – но когда он схлопывается, удар выбивает дно у бутылки.
В нашем случае, силы будет достаточно, чтобы разбить даже самый прочный стакан.
Вода тянет дно стакана вниз и впечатывает его в поверхность стола. Вода разливается по столу, разбрызгивая капли и кусочки стекла во все стороны.
А в это время, оставшаяся в одиночестве верхняя часть стакана продолжает взлетать.
Через пол-секунды наблюдатели, услышав хлопок, вздрагивают. Их головы непроизвольно поднимаются, вслед за взлетающим стаканом.
Стакану хватает скорости, чтобы разбиться о потолок, разлетаясь на осколки…
… которые теперь возвращаются на стол.
Вывод: если оптимист заявляет, что стакан наполовину полон, а пессимист – что наполовину пуст, физик прячется под стол.
Вы склонны видеть, что стакан наполовину пуст или полон? Чтобы узнать это, прочитайте эти утверждения и представьте, что вы переживаете описанную ситуацию. Как бы вы отреагировали? Некоторые ответы могут не совпадать с тем, что вы думаете, но выберите ответ, который ближе к вашему образу мышления.
В конце теста посмотрите, какие ответы соответствуют оптимистическому или пессимистическому отношению и узнайте свой результат.
1. Вы нашли долларовую купюру на улице. Вы подумаете:
А. «Какой я удачливый человек!»
Б. «Какой я наблюдательный человек!»
2. После соблюдения строгой диеты вам удается потерять 10 фунтов. Вы думаете:
А. «Очень эффективна эта диета! Я надеюсь скинуть побольше фунтов».
Б. «Мои усилия принесли результаты! Мне удастся потерять лишний вес».
3. Вы на вечеринке, и вы встречаете своего друга, которого вы очень рады видеть. Ваши мысли:
А. «К счастью, я решил приехать на вечеринку».
Б. «Я был в нужном месте в нужное время».
4. Вы собирались организовать пикник с друзьями, но идет дождь. Вы думаете:
А. «Я должен был планировать это лучше».
Б. «Какое несчастье! В следующий раз все будет хорошо ».
5. Вы выигрываете викторину. Вы подумаете:
А. «Наверное, у меня хорошая память».
Б. «К счастью, у викторины были вопросы, на которые я знал ответы».
6. Это конец месяца, и у вас недостаточно денег, чтобы оплатить все счета. Вы думаете:
А. «Это был нехороший месяц. В следующем месяце все станет лучше».
Б. «Я не очень хорошо разбираюсь с управлением денег».
Ответы
1. А. пессимизм
Б. оптимизм
2. А. пессимизм
Б. оптимизм
3. А. оптимизм
Б. пессимизм
4. А. пессимизм
Б. оптимизм
5. А. оптимизм
Б. пессимизм
6. А. оптимизм
Б. пессимизм
Оптимистичный человек знает, как различать судьбу и успех. Он верит в свои сильные стороны и связывает каждый положительный результат, который он получает со своей тяжелой работой и личным способностям. Даже если все идет не так хорошо, оптимистичный человек не разочаровывается. Ставит цели и мечтает.
Стакан наполовину пуст или наполовину полон?Оптимизм: стакан наполовину полный.
Пессимизм: стакан наполовину пуст.
Реализм: стакан заполнен наполовину с водой, наполовину воздухом.
Скептицизм: А существует ли вода на самом деле? А стакан?
Нигилизм: Ни то, ни другое. И по большому счету нет никакой разницы.
Экзистенциализм: вода должна для себя решить, заполняет ли он или опустошает стакан. Она существует прежде собственных свойств.
Солипсизм: вода -- единственный субъект, который действительно существует - стакан, который окружает её, существует лишь в проекции её сознания.
Фатализм: Неважно наполовину пуст или наполовину полон стана -- мы не можем с этим ничего поделать.
Теизм: Кто-то налил воду в стакан.
Атеизм: вода появилась в стакане в результате серии естественных причинных событий.
Деизм: Кто-то налил воду в стакан, но ему все равно, что с ним происходит.
Политеизм / Язычество: вода и стакан произошли из Хаоса и теперь представлены соответствующими персонификациями (окончательно персонифицированы)).
Агностицизм: Неизвестно, как вода попала туда, если стакан наполовину полон или наполовину пуст.
Когнитивизм: вопрос не может быть решен, пока мы правильно не установим термины «стакан» и «вода».
Бихевиоризм: Правильный ответ на вопрос является производным от нашего наблюдения за водой.
Консеквенциализм: Чтобы увидеть, наполовину полнон или наполовину пуст стакан, необходимо использовать систему, определенную последствиями наших действий.
Позитивизм: Мы можем узнать правду, только выпив воду.
Импрессионизм: Детали не важны. Что важно, так это общая атмосфера стакана воды, и то, что он нарисован на открытом воздухе.
Экспрессионизм: Мы должны представлять стакан воды строго субъективно.
Символика: Мечты, воображение и духовность -- вот определяющие факторы точного представления о стакане воды.
Дадаизм: Где были бутерброды авокадо во время Второй мировой войны?? Гаражные ворота, альбатрос!
Кубизм: Мы должны представлять стакан воды из множества точек зрения.
Постмодернизм: The ontology veritably promulgated through the epistemological reality of the individual suffering from the Kierkegaardian concept of "Angst" indubitably demonstrates the truth as per experienced by the water perched almost precariously in its nondescript receptacle.
Астигматизм: Мы не будем знать, наполовину полнон или наполовину пуст стакан
так долго, пока не оденем очки.
Адвайта Веданта: вода и стакан являются одним и тем же.
Аскетизм: Надо отделить себя от материального мира, чтобы раскрыть правду. Воды и стакан всегда дают временное и иллюзорное счастье.
Схоластика: школа мысли, сочетающая представления отцов церкви о стакане воды и парадигмы Платона и Аристотеля относительно стакана воды.
Католицизм: вода субстанционально, но не материалистически обращается в кровь, с помощью процесса преосуществления.
Англиканство: Мы требуем права отделения стакана от воды.
Реформизм: Мы считаем, что наши предыдущие власти развращены. Они учат, что стакан наполовину полон, что противоречит тому, чему учил наш Господь! Кроме того, они практикуют продажу воды в обмен на землю!
Релятивизм: Если кто-то верит, что стакан наполовину полон или наполовину пуст, все правильно, даже когда два убеждения противоречат друг другу.
Антинатализм: Это аморально наливать воду в стакан.
Экстремизм: стакан либо полностью пустой или полностью полон.
Капитализм: Тот, кто заполняет стакан, может пить из него.
Коммунизм: Каждый человек в обществе имеет право на равную часть воды.
Фашизм: мощь стакана и воды в объединении своих индивидуальностей.
Анархизм: Никто не имеет полномочий, заставлять решать, является ли стакан наполовину полным или наполовину пустым.
Нон-конформизм: Если система хочет, чтобы мы считали стакан наполовину полным, мы будем настаивать на том, что он наполовину пуст, или наоборот.
Либерализм: вода имеет право исповедовать любую деятельность, которая не вмешивается в свободу стакана, и наоборот.
Учение эпикурейцев: Все, что имеет значение, сделает ли вода в стакане меня счастливым.
Рационализм: Bibo ergo sum.
Догматизм: То, что стакан наполовину полон или наполовину пустым, уже является ответом.
Утилитаризм: вода должна удовлетворять жажду максимально возможного количества людей.
Кантианство: путь стакана, который мы наблюдаем в настоящий момент, не обязательно эквивалентен тому, чем стакан действительно является.
Феминизм: Важно устранить патриархат, который отравляет воду, и принося обществу баланс, который позволит, чтобы вода утоляла жажду всех, независимо от пола.
Гуманизм: вода должна утолять жажду людей прежде всего.
Пацифизм: Важно задуматься о состоянии воды в стакане, никогда не прибегая к насилию, какими бы ни были обстоятельства.
Монизм: стакан и вода изготовлены из одного и того же вещества.
Дуализм: стакан и вода изготовлены из двух различных веществ, и не ясно, как они взаимодействуют
Что будет, если стакан воды внезапно станет наполовину пуст?
Витторио Иаковелла
Пессимисты, возможно, более правы, чем оптимисты. Когда люди говорят «стакан наполовину пуст», они обычно имеют в виду, что стакан содержит равные доли воды и воздуха:
Обычно оптимисты видят стакан наполовину полным, когда пессимисты видят его наполовину пустым. Это породило кучу шуток, например: инженер видит стакан размером в два раза больше, чем нужно; сюрреалист видит жирафа, поедающего галстук и т. д.
Но что, если пустая половина будет действительно пустой - вакуумом. (Хотя даже вакуум не пуст по-настоящему, но это вопрос к квантовой физике.)
Вакуум определённо не продержится долго. Но что именно будет происходить, зависит от ответа на вопрос, которым обычно никто не задается: «Какая половина пуста?»
Представим три разных полупустых стакана и проследим микросекунда за микросекундой, что будет с ними происходить.
Посередине традиционный стакан с воздухом и водой. Справа стакан подобный обычному, только вместо воздуха - вакуум. Стакан слева наполовину полон водой и наполовину пуст, но пуста нижняя часть.
Ну, представим вакуум в начале отсчёта, t=0 .
За первые несколько наносекунд ничего не произойдёт. За это время даже молекулы почти не сдвинутся.
Молекулы воздуха колеблются на скорости в пару сотен метров в секунду. Тем не менее, некоторые из них двигаются быстрее, чем другие. Быстрейшие двигаются со скоростью около 1000 метров в секунду. Они первыми проникнут в вакуум в стакане справа.
Вакуум в стакане слева окружён барьерами, так что молекулы воздуха не смогут быстро пробраться внутрь. Вода в жидком состоянии не стремится занять доступный объём, как это делает воздух. Тем не менее из-за вакуума в стакане вода начинает закипать, и водяной пар медленно начинает проникать в пустое пространство.
Пока поверхность воды в обоих стаканах начинает закипать, в стакане справа воздух прорывается внутрь. Стакан слева продолжает заполняться небольшими капельками воды.
Через пару микросекунд в стакане справа воздух, прорывающийся внутрь, полностью заполнит вакуум и создаст в жидкости ударную волну. Стенки стакана начнут слегка вибрировать, но они достаточно прочные и не разобьются, выдержав вибрации. Ударная волна отразится от воды и пойдёт обратно вверх, внося свой вклад в возникшие там потоки турбулентности.
Действие ударной волны от вакуумного коллапса будет продолжаться около миллисекунды, этого достаточно, чтобы она распространилась на другие два стакана слева. Стакан и вода слегка прогибаются по мере того, как волна проходит сквозь них. Ещё через пару миллисекунд волна достигнет человеческого уха, и мы услышим громкий хлопок.
В это же время стакан слева начинает заметно приподниматься в воздух.
Атмосферное давление давит и на стакан и на воду одинаково. Это та сила, которую мы считаем силой всасывания. Вакуум справа не держится долго, так что эффекта всасывания недостаточно, чтобы поднять стакан, но поскольку воздух не может проникнуть в вакуум в левом стакане, вода и стакан начинают наползать навстречу друг к другу.
Кипящая вода заполняет вакуум очень небольшим количеством водяного пара. Вакуумного пространства становится всё меньше, увеличившийся в количестве водяной пар медленно усиливает давление на поверхности воды. В конце концов это остановит процесс кипения, точно также, как это сделает более высокое атмосферное давление.
Стакан и вода сейчас двигаются слишком быстро для образования пара. Менее чем через 10 миллисекунд после начала отсчёта, они летят навстречу друг друга со скоростью в пару метров в секунду. Без воздушной амортизации между ними - ведь там только пара капелек водяного пара - вода ударяется в дно стакана как молот.
Вода действительно плохо сжимается, так что после столкновения она не выплеснется наружу, а создаст ударную волну. Сила удара будет такой большой, что стакан разорвёт.
Подобный гидравлический удар (той же природы, что и глухой стук, который можно услышать в старом водопроводе при закрытии крана) часто используют в трюке для вечеринок: воспроизведённый в «Разрушителях легенд», изученный на уроках физики и продемонстрированный в бесчисленном количестве студенческих общаг, - когда бьют по горлышку бутылки, чтобы взорвать её снизу .
Когда бьют по бутылке, она очень быстро опускается. Жидкость внутри не реагирует на возросшее давление моментально, точно как в нашем случае, и возникает разрыв между водой и дном. Это очень тонкий разрыв в долю дюйма, но когда он схлопывается, удар выбивает донышко бутылки.
В нашем случае эти силы будут достаточно велики, чтобы разбить даже самые прочные стаканы.
Мы привыкли делить людей на три категории: пессимистов, оптимистов и реалистов. На самом деле, каждый из обсуждающих проблему считает именно свое мнение единственно правильным и наиболее верно отражающим ситуацию. «Неужели вы не понимаете? Разве это не очевидно? Только глупцу не понятно, что…» - такие и подобные «аргументы» щедро, как из обрушиваются на головы оппонентов. Они доказывают лишь субъективность каждого из мнений и ничего более.
Кто из спорщиков оптимист, а кто пессимист? В этом нам поможет разобраться… стакан с водой!
Все хотят быть реалистами
Признавать себя оптимистом или пессимистом никто, как правило, не желает. Все хотят называться реалистами. Эта философская проблема озвучена Никакой по его мнению, не существует, все зависит от точки зрения. И реалистов не бывает, каждый видит мир по-своему. Человеку остается лишь осознать, к какому лагерю он принадлежит. И по возможности объективно, хотя это, опять же, практически невозможно.
Прибором-измерителем степени оптимизма может служить обычный наполненный водой (или другой жидкостью) до середины прозрачный стакан. Наполовину полон или наполовину пуст этот сосуд? Все уже забыли, когда впервые был задан этот вопрос.
Метод первичной диагностики доктора Гаала
Прошло уже много времени с того дня, как Гаал, американский врач-психолог, додумался при приеме пациентов проводить очень простой и наглядный тест. Он наливал в 200-граммовую стеклянную емкость ровно 100 г воды, и спрашивал: «Как, по вашему мнению, этот стакан наполовину полон или наполовину пуст?»
Полученный ответ говорил психологу о многом. Услышав его, можно было приступать к более детальному диагностированию, но главное врач уже знал. Если пациент утверждал, что стакан наполовину пуст, то его смело можно было отнести к сообществу пессимистично настроенных сограждан, и следовательно, большинство его проблем возникали по причине сумрачного отношения к окружающему миру. Это плохо, но не безнадежно. Про подобный недуг медики говорят, что это лечится. Если, конечно, сам пациент считает себя больным и желает исцеления.
Когда-то Генри Форд, автомобильный король Америки, споря со своим сыном-пессимистом, сказал ему, что в любой проблеме нужно видеть возможность изменить ситуацию к лучшему. Это яркий пример того, как рассуждает человек, для которого всегда стакан наполовину полон.
Оптимист глядит вперед, а не назад
Человеческое понимание неприятности или беды настроено на оценку потерь. Мысль снова и снова возвращается к воспоминанию о состоянии, предшествующем тому моменту, когда несчастье возникло. «Как было бы все прекрасно, если бы этого не случилось» - вот главный лейтмотив рассуждений, направленных в прошлое. Но беда уже произошла, и время поворачивать назад люди пока что не научились. Теперь нужно думать не о том, что утрачено, а трезво оценить оставшиеся активы, вырабатывая попутно возможные наиболее рациональные возможности их использования. Другими словами, определиться с вопросом о том, стакан наполовину полон или наполовину пуст, даже если осталась только треть или четверть. Ценность для оптимиста составляет не то, что ушло, а то, что есть.
Взгляд на болезни и безграмотность
Люди порой болеют. Иногда хвори одолевают настолько, что сам занемогший человек говорит про себя: «Я в полумертвом состоянии». Другой, более оптимистично настроенный пациент, хоть и находящийся не в лучшем состоянии, определяет себя как полуживого. При этом медицинская наука достоверно установила, что вера в выздоровление существенно влияет на эффективность лечения, причем психологический настрой не менее важен, чем самые современные и совершенные медикаменты.
Интересно, что малообразованные люди часто называют себя полуграмотными, но никогда - полубезграмотными. В этом проявляется их оптимизм по поводу возможного дальнейшего обучения и совершенно точное осознание того, что знаний убавиться не может.
Наполовину полный кошелек
Мерилом истинного положения может служить не только стакан. Наполовину полон или наполовину пуст стал кошелек после уплаты задолженностей и платежей за газ, воду и электроэнергию? На сколько дней хватит закупленных продуктов? Хватит ли денег на новую обувь для детей? На эти и подобные им вопросы вынуждены давать ответ люди небогатые, живущие в ожидании аванса и зарплаты. Углубление в созерцание собственных финансовых проблем таит опасность потери дополнительного заработка или нерациональной траты оставшихся денег, то есть дальнейшего ухудшения положения. Сосредоточившись на возможностях, которые предоставляют оставшиеся ресурсы, и изыскивая дополнительные средства, ситуацию можно улучшить.
В любом случае никакой психолог не сможет внушить своему пациенту должной степени оптимизма, если тот сам этого не хочет. Мы живем в свободном мире, где каждый решает сам, каков его стакан - наполовину пустой или полный.
