Теория Большого взрыва. Наука в сериале - Дэйв Зобель

Что же касается «очень много места», то это не преувеличение. Принцип, о котором говорил Фейнман, утверждал, что самые маленькие вещи, которые мы можем создать, могут быть предназначены для производства предметов еще меньше. Он представлял тот день, когда мини-аппараты будут создаваться из отдельных молекул, атом за атомом, самыми крошечными роботами в мире на самой крошечной фабрике в мире.

В какой Вселенной?

Вы туда отсюда не попадете

Если вы захотите посетить здание, в котором живут Шелдон, Леонард и Пенни, мы можем начать сбор информации с детали, что оно принадлежит корпорации «2311 Северная Лос Роблес». По совершенно удивительному совпадению, адрес здания как раз и есть 2311, Северная Лос Роблес авеню.

Лос Роблес авеню – это широкий проспект, обрамленный дубами, проходящий через центральную часть Пасадены. Как и остальные улицы города, пролегающие с севера на юг, он начинает отсчет своих зданий от бульвара Колорадо (восточно-западной магистрали, о которой поется в песне Джена и Дина «Маленькая старушка из Пасадены»). Сотни сменяются примерно каждую восьмую мили, поэтому здание по адресу: 2311 Северная Лос Роблес должно быть где-то в трех милях от бульвара Колорадо. (Для нас остается загадкой, как «заправка через дорогу» от квартиры может называться «Шеврон бульвара Колорадо». Наверное, это очень-преочень длинная заправка.)

В двух с половиной милях к северу от бульвара Колорадо, у северной границы Пасадены, есть только три улицы, которые не переходят в Алтадену. Лос Роблес является одной из них. Торговый ряд под названием Хенс Тиф Сквер охватывает городскую линию, обрывая Северную Лос Роблес на доме номер 2061, это самая северная часть города.

Когда Шелдон совершает акт преднамеренного вандализма и меняет номер дома на 311, он соотносит место событий с более-менее реальным адресом. Тем не менее по этому адресу нет настоящего дома, только мост над автомагистралью. Единственная домообразная постройка, которую можно там найти, – это трансформаторная будка. А в нее не поместится даже Леонард.

Мы же находимся в правильной Пасадене, так? Есть город с таким же названием недалеко от Балтимора, еще один рядом с Санкт-Петербургом и еще один, гораздо больше размером, в восточном Техасе, недалеко от родины Шелдона, города Галвестона. Но ни в одном из этих городов нет бульвара Колорадо, паба «Счастливчик Болдвин», ресторана «Фабрика чизкейков» и, конечно же, Калтеха.

Естественно, нужно провести дополнительное расследование. Нам, возможно, придется вернуться к проблеме чуть позже, если, конечно, сможем найти к ней обратную дорогу.

3

А сейчас слышно?

ШЕЛДОН: [У ЛЕОНАРДА С ПЕННИ] ИЗ ОБЩЕГО ТОЛЬКО ТЯГА К ТЕЛЕСНЫМ РАЗВЛЕЧЕНИЯМ. ПОЭТОМУ МНЕ И ПРИШЛОСЬ ПРИОБРЕСТИ ЭТИ ШУМОПОГЛОЩАЮЩИЕ НАУШНИКИ.

Бедный Шелдон, что бы он делал без пары шумопоглощающих наушников, особенно во время пижамных вечеринок Леонарда с Пенни. Или Леонарда со Стефани. Или Леонарда с Лесли. Или Леонарда с Джойс Ким.

У Раджа тоже есть пара таких наушников. (Не верьте злым языкам.) Ему они нужны для встреч Леонарда с Прией.

Но все это поднимает очень важные вопросы: как работают шумопоглощающие наушники? Что происходит с шумом после его поглощения? Он что, просто растворяется, как дым? Или он отскакивает туда, откуда пришел? Если дерево в лесу падает на пару таких наушников, оно издает звук? И самое важное, как человечество смогло выжить тысячи миллениумов с момента появления соседей по квартире до момента изобретения шумопоглощающих наушников? (И поскольку здесь прослеживается общая тема, возможно, вопрос должен звучать: «Как выжить соседям Леонарда в мире без шумопоглощающих наушников без постоянных позывов к рвоте?»)

Чтобы понять процесс звукопоглощения, мы должны установить, что звук – это упругая волна, состоящая из области высокого давления, сменяющегося областью с низким давлением, за которым идет область высокого давления, а затем низкого и так далее. Если бы вам посчастливилось увидеть звуковую волну, проходящую в воздухе, то она выглядела бы как поле зерен, разбросанных ветром, с янтарными волнами высокой и низкой плотности, догоняющими друг друга на плодотворной равнине.

Обычно звук образуется путем повторяющегося колебательного движения вибрирующего предмета. Когда предмет двигается вперед, он дает толчок всему, что его окружает, например молекулам воздуха. Эти молекулы тоже движутся вперед и натыкаются на своих соседей, передавая им этот толчок. Эти соседи сталкиваются со своими соседями и так далее, продвигая вперед волну высокой плотности.

В то же время, когда вибрирующий предмет движется назад, то он создает небольшую тягу, снова привлекая молекулы к себе. Движение обратно передается на соседей по цепочке, и, хотя сами молекулы движутся обратно, волна низкого давления путешествует вперед. Затем вибрирующий предмет начинает снова двигаться вперед и цикл повторяется, воздушные молекулы мечутся туда и обратно, и волны высокого и низкого давления проходят сквозь них.

Как создать волну

Волна – это возмущение, а не предмет. Предметы влияют на объекты по соседству, которые в свою очередь влияют на предметы вокруг них. Так волна перемещается в пространстве.

Например, круги на воде, произведенные камнем, брошенным в пруд, на самом деле являются самопроизводящейся цепью локальных возмущений. Водные молекулы, двигающиеся под влиянием камня, влияют на своих соседей, которые в свою очередь влияют на своих и так далее. Возмущение всегда распространяется во все стороны, а не только прямо на линии непосредственного исходного возмущения; но половина этих соседей уже подвержены волнению, и их колебания накладываются друг на друга и гасят друг друга во всех направлениях, кроме одного. В результате новая волна, неотличимая от старой, движется вперед, исходя от первоначального источника.

Чем быстрее вибрация предметов, тем короче дистанция между сменяющими друг друга областями высокого и низкого давления. Это происходит потому, что скорость волны в основном зависит от плотности материала, через который она проходит, а не от силы или скорости вибрации. Высота звука – это величина скорости, с которой волны сменяют области высокого и низкого давления, тогда как громкость, которую мы воспринимаем, это величина общей разницы в давлении. Если разница между областями высокого и низкого давления небольшая, то звук не передает большое количество энергии и воспринимается как негромкий; если разница велика (очень высокое давление сменяет очень низкое), то звук несет больше энергии и воспринимается как громкий.

Звуки не распространяются в вакууме. Без посредника (например, воздуха), передающего их, волны не смогут достичь вашего уха, и вы ничего не услышите. В открытом космосе нет идеального вакуума, но небольшие вкрапления веществ – в основном это одинокие атомы водорода – настолько далеко разбросаны, что процесс толкания и тяги не окажет на их соседей практически никакого влияния. Поэтому никто не услышит, как вы кричите в открытом космосе. (Или в случае с Леонардом, как он умоляет.)

Она меня волнует

Энергия, которую несет морская волна, измеряется не только высотой. Если бы это было не так, рябь на воде в стакане на четвертом этаже была бы сильнее цунами в бассейне на первом. Самые сильные волны те, у которых больше разница в высоте гребня и подошвы волны: самые высокие верхушки и самые низкие впадины.

То же самое относится ко всем волнам, даже тем, чья интенсивность не измеряется физической высотой. Самые высокие и низкие точки (гребни и подошвы) звуковой волны являются не взлетами и падениями, а сменами областей высокого и низкого давления, с молекулами, которые попеременно толкаются вперед и втягиваются назад. Чем больше разница в давлении между областями, тем сильнее волна и тем громче звук.

Световые волны не являются колебанием чего-то физического. Они являются чередованием интенсивности электромагнитного поля и стремятся в стороны, в то время как свет проходит сквозь них. Чем выше гребни и ниже подошвы, тем сильнее волна и ярче свет.

Звук, который ваше ухо может перенести без повреждений, в миллионы миллионов раз мощнее самого тихого, которое оно может различить. Между этими крайностями находятся частоты, которые улавливаются ухом как смена звукового давления. Если давление скачет вверх и вниз с частотой где-то в 20 раз в секунду, то звук воспринимается как очень низкое гудение. Если оно сменяется со скоростью 20 000 раз в секунду, оно звучит как писклявое нытье. (Снова здесь вспомним о Леонарде.) Звуки с частотой колебания ниже или выше просто не распознаются ухом, если это ухо не принадлежит слону или летучей мыши или какому-то другому подобному существу.