По общепринятому мнению, у человека есть еще четыре чувства.
1. Термоцепция — чувство тепла (или его отсутствия) на нашей коже.
2. Эквибриоцепция — чувство равновесия, которое определяется содержащими жидкость полостями в нашем внутреннем ухе.
3. Ноцицепция — восприятие боли кожей, суставами и органами тела. Странно, но сюда не относится мозг, в котором вообще нет чувствительных к боли рецепторов. Головные боли — независимо от того, что нам кажется, — исходят не изнутри мозга.
4. Проприоцепция — или «осознание тела». Это понимание того, где находятся части нашего тела, даже мы не чувствуем и не видим их. Попробуйте закрыть глаза и покачать ногой в воздухе. Вы все равно будете знать, где находится ваша ступня по отношению к остальным частям тела.
Каждый уважающий себя невропатолог имеет свое собственное мнение насчет того, существуют ли еще какие-то чувства, кроме этих девяти. А некоторые вообще убеждены, что их не меньше двадцати одного. Скажем, как насчет чувства голода? Или жажды? Чувства глубины? Чувства смысла? Языка? Или бесконечно интригующая синестезия, когда чувства сталкиваются и переплетаются так, что музыка начинает восприниматься в цвете?
А как насчет чувства электричества? Или чувства опасности — когда волосы становятся дыбом?
Кроме того, существуют чувства, которые есть у некоторых животных, но отсутствуют у людей. Акулы, например, обладают сильной электроцепцией, позволяющей им чувствовать электрические поля; магнитоцепция определяет поля магнитные и используется в системах навигации птиц и насекомых; эхолокация и «боковая линия» практикуются рыбами для ориентации, а инфракрасное зрение необходимо оленям и совам для ночной охоты или поиска пищи.
Сколько у вещества агрегатных состояний?
Три — что может быть проще? Твердое, жидкое и газообразное?
На самом же деле их не меньше пятнадцати, причем список продолжает расти практически с каждым днем.
Вот наши последние «наилучшие усилия»:
Твердое, аморфное твердое, жидкое, газообразное, плазма, сверхтекучее, сверхтвердое, вырожденное вещество, нейтрониум, сильно симметричное вещество, слабо симметричное вещество, кварк-глюонная плазма, фермионный конденсат, конденсат Бозе-Эйнштейна и странное вещество.
Если не вдаваться в непостижимые (и для большинства из нас абсолютно ненужные) детали, одним из наиболее забавных агрегатных состояний вещества является бозе-эйнштейновский конденсат.
Конденсат Бозе-Эйнштейна (который зачастую называют «бозе-конденсат», или попросту «бэк») возникает, когда вы охлаждаете тот или иной химический элемент до чрезвычайно низких температур (как правило, до температуры чуть выше абсолютного нуля, минус 273 градуса по Цельсию, — теоретическая температура, при которой все перестает двигаться).
Вот тут с веществом начинают происходить совершенно странные вещи. Процессы, обычно наблюдаемые лишь на уровне атомов, теперь протекают в масштабах, достаточно крупных для наблюдения невооруженным глазом. Например, если поместить «бэк» в лабораторный стакан и обеспечить нужный температурный режим, вещество начнет ползти вверх по стенке и в конце концов само по себе выберется наружу.
Судя по всему, здесь мы имеем дело с тщетной попыткой вещества понизить собственную энергию (которая и без того находится на самом низком из всех возможных уровней).
Теоретическая возможность существования бозе-конденсата была предсказана Альбертом Эйнштейном еще в 1925 году, после изучения работ Шатьендраната Бозе, однако получить его экспериментально удалось лишь в 1995 году в Америке — за эту работу его создателям была присуждена Нобелевская премия по физике 2001 года. Сама же рукопись Эйнштейна, считавшаяся утерянной, была обнаружена лишь в 2005-м.
Каково нормальное состояние стекла?
Твердое.
Возможно, вы не раз слышали, что стекло — жидкость, которая остыла, но не кристаллизовалась и которая просто течет фантастически медленно. Это неверно — стекло bona fide (По-настоящему, поистине (лат.).) твердое.
В подтверждение заявлений о том, что стекло — жидкость, люди часто приводят в пример церковные витражи: указывают на нижнюю часть окна, где стекло толще.
Однако причина здесь вовсе не в том, что стекло со временем перетекло вниз. У средневековых стекольщиков порой просто не получалось отлить идеально равномерные стеклянные листы. В таких случаях они вставляли стекло в витраж толстым краем к полу — по вполне понятным причинам.
Путаница насчет того, считать стекло жидкостью или твердым телом, возникла от неверного прочтения работы немецкого физика Густава Тамманна (1861 — 1938), изучавшего свойства стекла и описавшего его поведение по мере затвердевания.
Согласно наблюдениям Тамманна, молекулярная структура стекла неупорядоченная — в отличие от четкого и аккуратного расположения молекул, скажем, в металлах.
Ища аналогию, ученый сравнил стекло с «переохлажденной жидкостью». Но сказать, что стекло похоже на жидкость, вовсе не означает, что стекло и есть жидкость.
В наши дни твердые тела подразделяют на кристаллические и аморфные. Стекло — это аморфное твердое тело.
Какой металл является жидким при комнатной температуре?
Помимо ртути, жидкими при комнатной температуре могут быть также галлий, цезий и франций. Поскольку все эти жидкости очень плотные (металлы все-таки), кирпичи, лошадиные подковы и пушечные ядра теоретически будут в них плавать.
Галлий (Ga) был открыт в 1875 году французским химиком по имени Лекок де Буабодран. Все, конечно, считали, что название нового элемента навеяно чисто патриотическими соображениями, однако на самом деле слово gallus по-латыни означает и «галл» («француз»), и «петух» — то же, что и «Lecoq» («Лекок»). Галлий стал первым химическим элементом, подтвердившим предсказанную Дмитрием Менделеевым периодическую таблицу. Из-за уникальных электронных характеристик галлий главным образом используют в кремниевых микросхемах. Его также применяют в проигрывателях компакт-дисков, поскольку в смеси с мышьяком галлий трансформирует электрический ток в лазерный луч, который и «считывает» информацию с поверхности диска.
Наиболее заметная область применения цезия (Cs) — атомные часы. Здесь цезий используется для определения атомной секунды. При контакте цезия с водой происходит крайне интенсивный взрыв. Слово «цезий» обозначает «небесно-голубой» — из-за ярко-голубых линий в его спектре. Впервые это явление было отмечено в 1860 году немецким ученым Робертом Бунзеном. Бунзен использовал спектроскоп, который изобрел вместе с Густавом Кирхгофом — человеком, доказавшим, что сигналы по телеграфным проводам проходят со скоростью света.
Франций (Fr) — один из самых редких химических элементов: по подсчетам ученых, на Земле он присутствует в количестве всего тридцати граммов. Это связано с тем, что франций столь радиоактивен, что моментально распадается, превращаясь в другие, более устойчивые элементы. В общем, металл этот жидкий, но ненадолго — максимум на пару секунд. Франций был выделен в 1939 году Маргерит Пере, работавшей в Институте Кюри в Париже. Он был последним элементом из найденных в природе.
Все эти химические элементы становятся жидкими при необычайно низких для металлов температурах, поскольку электроны в их атомах расположены таким образом, что им чрезвычайно трудно приблизиться друг другу и сформировать кристаллическую решетку.
Каждый атом плавает совершенно свободно, не притягиваясь к соседям, — точь-в-точь как и в других жидкостях.
Какой металл является наилучшим проводником?
Серебро.
Самый лучший проводник тепла и электричества является также и самым отражающим из всех химических элементов. Главный недостаток серебра в том, что оно слишком дорогое. Единственная причина, почему в нашем электрооборудовании мы используем не серебряные, а медные провода, заключается в том, что медь — второй по проводимости элемент — намного дешевле.
Помимо украшений, серебро главным образом используется в фотопромышленности, батарейках с длительным сроком эксплуатации и солнечных панелях.
Серебро обладает любопытнейшей способностью стерилизовать воду. Причем требуется буквально крошечное количество — десять частей на миллиард. Сей удивительный факт был известен еще с древнейших времен: так, в V веке до н. э. Геродот писал о персидском царе Кире, который постоянно возил с собой личный запас воды, взятой из особого источника, вскипяченной и запечатанной в серебряные сосуды.
И римляне, и греки не раз отмечали, что еда и питье, помещенные в серебряную посуду, сохраняются намного дольше. Сильные бактерицидные качества серебра использовались за множество веков до того, как были обнаружены сами бактерии. Этим можно объяснить, почему на дне древних колодцев часто находят серебряные монеты.