Научно не придумаешь

Большинство научных теорий, принципов и законов сформулировал русский народ. Наши предки, правда, не утруждали себя строгими экспериментами и математическими доказательствами, а просто формулировали научное открытие в виде пословицы и применяли на практике. Хотя время от времени у них получались некорректные с точки зрения науки формулировки, как это вышло, например, с первым законом классической механики.

***

«Баба с возу — кобыле легче» — закон сохранения импульса

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Впервые сформулированный Рене Декартом закон сохранения импульса гласит, что векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
Вектор — это просто физическая величина, имеющая направление, а импульс — произведение массы на скорость, где скорость как раз и направлена туда, куда движется тело, то есть является вектором. Поэтому, если, например, кобыла с возом и бабой движутся по дороге вперед с постоянной скоростью, то, когда баба на ходу спрыгивает с возу назад, ее скорость становится равной нулю, и она передает свой импульс возу с кобылой. Плюс к этому баба еще и уменьшает массу движущейся системы, которой она только что отдала импульс, что, в целом, приводит к увеличению скорости кобылы с возом.

«Язык разум открывает» — гипотеза лингвистической относительности Сепира-Уорфа

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Гипотеза лингвистической относительности предполагает, что структура языка влияет на когнитивные процессы, мировосприятие и воззрения его носителей. Гипотеза была названа в честь Эдварда Сепира, одного из ярых ее противников, и Бенджамина Уорфа, его ученика, который в полемике со своим учителем в 1920-е годы сумел прийти к современной ее формулировке. На сегодняшний день есть данные как за, так и против того, что язык может влиять на способ мышления. Например, в языке австралийской народности гуугу-йимитир, чтобы описать расположения вещей в пространстве, используются только стороны света, поэтому носители языка гуугу-йимитир не способны выполнять даже простые задачи, если положение вещей в них описывается относительно говорящего. С другой стороны, люди разных народностей воспринимают цвета практически одинаково, несмотря на то, что цвета называются разными словами.

«Всяк кулик на своей кочке велик» — теория эволюции Чарльза Дарвина

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Теория гласит, что в процессе эволюции выживают и дают потомство особи, наиболее приспособленные к своей среде обитания. Во время кругосветного путешествия одним из главных источников научного вдохновения для Дарвина оказались галапагосские вьюрки, птички, когда-то бывшие одним видом, но теперь получившие принципиально разные формы клювов, что позволяет им питаться разными семенами и, соответственно, занимать разные экологические ниши. Всяк кулик, таким образом, велик ровно настолько, насколько сумел приспособиться к особенностям своей кочки.

«Яблоко от яблони недалеко падает» — закон расщепления (второй закон Грегора Менделя)

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Этот один из трех основных генетических законов гласит, что при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1. Иными словами, потомки похожи на родителей не точь-в-точь, а наследуют их признаки сикось-накось и крест-накрест. Согласно закону расщепления (второму закону Менделя), яблоко падает именно что недалеко от яблони, а не в ту самую точку, из которой растет сама яблоня.

«От копеечной свечки Москва сгорела» — первый закон теории хаоса

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Согласно этой теории, сложные системы могут быть чрезвычайно чувствительны к начальным условиям, небольшое изменение которых может привести к кардинальному изменению всей системы в будущем. Одним из пионеров прикладной теории хаоса был Эдвард Лоренц, работавший в 1961-м году над предсказаниями погоды. Он заметил, что малейшее изменение цифр, вводимых в машину, моделирующую погоду, приводит к совершенно другим результатам. Лоренц доказал, что атмосфера — это хаотическая система, и погоду нельзя предсказать точно на срок больше недели. Через десять лет он же дал жизнь легенде о бабочке, взмах крыльев которой вызывает ураган на другом конце Земли. Так что, если бы свечка из пословицы стояла на миллиметр ближе к центру стола, то, может быть, Москва бы и не сгорела.

«И рыба, и птица хвостом правит» — первый закон механики сплошных сред

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Модели течения газов, жидкостей и даже деформируемых твердых тел впервые были описаны в XIX веке французским математиком Огюстеном-Луи Коши. Коши показал, что законы движения материальных тел, заполняющих пространство непрерывно, не меняются в зависимости от их плотности. Именно поэтому подводное плавание можно рассматривать как полет в толще воды, и тогда пингвин, например — действительно подводная птица. И можно думать о полете, как о дрейфе по волнам воздушных потоков, то есть про орла можно сказать, что он не парит, а дрейфует по воздуху.

«Из песка веревки не вьют» — основной принцип материаловедения

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Этот принцип гласит, что свойства материалов, из которых люди делают любые вещи, определяются их структурой в той же мере, что и их составом. Несмотря на кажущуюся очевидность такого утверждения, систематические исследования подобных взаимосвязей долгое время не казались ученым необходимыми. Технологи и физики изучали влияние состава или физической структуры веществ на их свойства, а химики спокойно занимались связью между составом и химической структурой. Но только когда в середине ХХ века под влиянием таких людей, как Ричард Тресслер, материаловедение развилось в самостоятельную науку, ученые начали рассматривать воздействие химической структуры вместе с составом на физические и технические свойства материалов. Ведь если песок расплавить, обработать и вытянуть в нити, то из полученного стекловолокна можно сплести веревку. А если целлюлозу растительных волокон расщепить на молекулы глюкозы и закристаллизовать, то бывшая веревка рассыплется сахарным песком.

«И от маленькой трещины большой котел дребезжит» — теория кристаллических дефектов

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Теория гласит, что нарушения идеальной структуры кристалла очень сильно влияют на его физические и химические свойства.
Вещества, как и люди, зачастую оказываются наиболее интересны для нас благодаря своим недостаткам. И иногда чем больше изъянов, тем лучше. Твердая сталь с несколькими микротрещинками оказывается очень хрупкой, но после того, как кузнец с помощью ковки увеличит количество этих дефектов в тысячи раз, они начинают компенсировать друг друга, и прочность стали возрастает. И это только один тип дефектов — дислокации, теория которых была разработана в 1930-е годы Яковом Френкелем и Джеффри Тейлором. Благодаря другим дефектам существуют цвета драгоценных камней, полупроводниковые транзисторы в процессоре айфона и все нанотехнологии, которые основаны на энергии поверхностных дефектов.

«Ломать — не строить» — второе начало термодинамики

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Закон гласит, что неупорядоченность (энтропия) изолированной системы не может уменьшаться. Люди знали и использовали этот закон еще до того, как он был ясно сформулирован Уильямом Томсоном и Рудольфом Клаузиусом в XIX веке для работы с паровыми машинами. Из второго начала термодинамики следует, что вечные двигатели невозможны, чудес не бывает, и что, если не убирать комнату, сама она чище не станет. Строить что-то, а не только наблюдать, как мир рушится, нам удается исключительно благодаря тому, что система, где мы живем, планета Земля — не изолирована. Взрыв миллионов водородных бомб в секунду, который мы называем Солнцем, дает растениям, животным и нам достаточный приток энергии, чтобы хватало сил не только выживать, но и упорядочивать мир вокруг себя.

«Земля хоть и кормит, но и сама есть просит» — закон Ломоносова-Лавуазье

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Правильнее называть этот закон законом сохранения массы. Закон гласит, что масса физической системы сохраняется при любых ее естественных и искусственных превращениях. Или, как формулировал его Ломоносов: «Если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого». В Советском Союзе закон сохранения массы называли законом Ломоносова-Лавуазье, но примечательно, что ни Ломоносов, считавший этот закон не подлежащим сомнению философским принципом, ни Лавуазье, упомянувший закон в своем учебнике, как нечто само собой разумеющееся, никогда и не думали претендовать на авторство этого открытия.

«Слово не воробей, вылетит — не поймаешь» — информационная теория энтропии Клода Шеннона

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Теория информации предполагает, что энтропия является мерой количества знания, отдаваемого при передаче сообщения. Другими словами, знание, информация — это порядок, отсутствие хаоса, и наоборот, неопределенность, незнание — это хаос, энтропия. И когда какая-либо система отдает во внешний мир информацию, она уменьшает энтропию мира и увеличивает свою. Поэтому будьте аккуратны, говоря что-то, ведь информационная энтропия, как и обычная, может только увеличиваться, и если вы что-то сболтнули по глупости, то уже не сможете вернуть назад отданную информацию, ведь энтропию не уменьшишь. Разве что просить, чтобы вам дали какую-нибудь другую информацию взамен.

«Нет дыма без огня» — принцип причинности

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Принцип причинности в европейской философской традиции впервые сформулирован, кажется, Демокритом, а в восточной традиции — Буддой Гаутамой. Принцип предполагает, что любое событие в настоящем имеет вызвавшую его причину в прошлом и не может иметь причин в будущем.
Этот принцип настолько фундаментален, что никто даже не называет его законом. Он установлен чисто эмпирически, никто не может с абсолютной уверенностью доказать, что принцип причинности не может нарушаться. Но даже запросто играющая с нашей повседневной интуицией квантовая физика не смеет посягать на него. Нарушение принципа причинности в фантастических книжках и фильмах про путешествия во времени приводит к неразрешимым логическим парадоксам. Например, если путешественник в прошлое убивает своего дедушку, то, следовательно, не рождается, следовательно — не убивает дедушку, следовательно — рождается, следовательно — убивает дедушку, следовательно…

«Кто едет, тот не стоит, а кто стоит — не едет» — первый закон Ньютона с ошибкой

Иллюстрация: Рита Черепанова для ТД

Это неправильная поговорка. Она кажется настолько самоочевидной, что никому и в голову не придет в ней усомниться. Тем не менее, первый закон Ньютона гласит: в инерциальных системах отсчета, где на тела не действуют никакие силы, состояния покоя и равномерного прямолинейного движения неразличимы. Для нас это непривычно, потому что, независимо от того, едем мы, идем, или стоим, мы связываем нашу систему отсчета с поверхностью Земли, относительно которой мы, и правда, или движемся, или стоим. Но если бы стоящий наш предок и предок на телеге, движущиеся равномерно друг относительно друга, встретились в открытом космосе, то не было бы никакого способа определить, кто из них движется, а кто стоит на месте.