За изобретение сканирующего туннельного микроскопа Рорер и Бинниг получили Нобелевскую премию по физике в 1986 году. Во времена Демокрита Нобелевских премий не вручали, но он, безусловно, заслуживает того, чтобы его включили в Книгу рекордов Гиннесса – за максимальный срок, прошедший между моментом, когда он выступил со своей идеей, и тем моментом, когда она наконец получила подтверждение.
В чем же суть нашего рассказа об атомах? А вот в чем: каждый раз, когда вы совершаете вдох, вы вбираете в себя очередную порцию воздуха – делаете «глоток воздуха». Сколько «глотков воздуха» нужно сложить вместе, чтобы получился объем, равный атмосфере Земли? Трудно сказать, но, очевидно, это число будет очень большим. Вместе с тем в одном глотке воздуха содержится больше атомов, чем в земной атмосфере – этих самых «глотков». И не исключено, что во время вдоха вместе с порцией вдыхаемого воздуха вами будут поглощены атомы, которые выдохнула в свое время Мэрилин Монро. Или Юлий Цезарь. Или тираннозавр рекс, последний представитель семейства гигантских ящеров, когда-то бродивших по просторам Земли.
12. Губка в скале
Почему во время прилива падает уровень воды в колодцах?
Знаете ли вы, что уровень воды в колодце падает во время морского прилива и поднимается во время отлива? Об этом впервые поведал примерно за 100 лет до н. э. древнегреческий философ Посидоний, который наблюдал это явление на атлантическом побережье Испании. Его собственные свидетельства считаются утерянными, но их пересказывает древнегреческий географ Страбон в серии книг «География»: «В [храме] Геракла в Гадесе [Кадисе] есть родник с водой, пригодной для питья. Всего несколько шагов ведут вниз к этому роднику, расположенному в гроте. Вода в роднике подчиняется закону, противоположному тому, который заставляет подниматься и опускаться морские воды: он убывает во время полной воды и наполняется во время малой воды».
Невероятно, но факт: необычное наблюдение Посидония в течение двух тысячелетий не могло найти своего объяснения. Только в 1940 году американский геофизик Хаим Лейб Пекерис смог объяснить это явление: Луна вызывает колебания уровня воды не только в океанах и морях, но и в утесах (точнее, приливы появляются в результате гравитационного воздействия как Луны, так и Солнца, причем приливы от Луны в два раза больше, чем от Солнца).
Как понял еще Исаак Ньютон, приливы и отливы возникают вследствие искажений формы Земли, вызванных тем, что Луна сильнее притягивает более близкие к ней части земного шара. Представьте, что в данный момент Луна находится непосредственно над океаном. Она притягивает к себе поверхностные воды немного сильнее, чем воды, находящиеся у морского дна. Из-за этой разницы в силах притяжения морские воды «вспучиваются» по направлению к Луне. Этот же эффект вызывает появление вторичной приливной волны на противоположной стороне земного шара. По мере вращения Земли каждая точка на ее поверхности испытывает серию из двух ежедневных приливов: уровень воды в морях и океанах регулярно поднимается и затем падает.
Но из-за притяжения Луны возникают также приливные вздутия и в твердой оболочке Земли. Конечно, это явление гораздо менее заметно – жесткие скальные породы труднее сдвинуть с места. Факт, наблюдавшийся Посидонием, можно объяснить следующим образом. Почва вокруг колодца часто бывает заболоченной. Ее строение напоминает влажную губку. Когда такая «губка» вытягивается вверх во время прилива, она высасывает воду из колодца, понижая его уровень; а когда она сминается и опадает вниз во время отлива, вода уходит обратно в колодец, и уровень воды в нем повышается.
В качестве современного примера приливов, происходящих внутри горных пород, можно привести прорытый возле Женевы подземный кольцевой туннель с длиной окружности в 26,7 километра, в котором сейчас размещается Большой адронный коллайдер (БАК). Внутри этого туннеля встречные пучки протонов разгоняются до скорости, составляющей 99,9999991 % скорости света, и сталкиваются друг с другом. В июле 2012 года с их помощью удалось получить легендарную частицу Хиггса, квант поля Хиггса, который снабжает массой все остальные элементарные частицы.