Утро.
Ранее утро. Часиков так двенадцать дня.
Завтрак. Неспешный такой завтрак. Потому что субботний.
Вы неторопливо лезете в холодильник. Достаете хлеб, масло, ветчину, зелень (список не претендует на полноту). Намазываете масло на аппетитный кусочек хлеба. Обильно выделяется слюна. Тянетесь за тонко нарезанной, розовой ветчиной. Случайно задеваете уже приготовленный бутерброд и ...
И масло оказывается между полом и куском хлеба.
И все... Утро, завтрак, день, неделя, жизнь кажутся уже не такими удавшимися.
Знаменитый закон Мерфи гласит: "Все, что может произойти плохого, обязательно произойдет". Частным случаем из этого закона является "закон бутерброда" - бутерброд всегда падает маслом вниз.
Соответствует ли это утверждение законам физики и математики? Этот вопрос уже давно задают ученые. И по разному отвечают на него.
В 1991 году на ВВС в цикле фильмов под названием 'QED' была проведена серия опытов, которые, как тогда казалось, опровергали закон Мерфи в применении к бутерброду. Из 300 кусков хлеба с маслом 148 упали маслом вверх, а 152 - маслом вниз. Примерно 50 на 50 - среднее распределение, такое же, как если бы подбрасывали не бутерброды, а монетку.
Но в реальной жизни все происходит ведь не так. Бутерброды никто не подбрасывает в воздух, а они падают со стола. То есть они не свободно вращаются в воздухе, падая с вполне определенной высоты на пол.
Самым подробным анализом закона Мерфи занялся журналист и физик Роберт Маттеус. Он даже смог получить за свою статью в European Journal of Physics, в которой описывал полученные результаты, ни много ни мало ИгНобелевскую премию.
Расскажу поподробней об этой работе. Сначала необходимо определить начальные условия задачи:
Вес масла в экспериментах Маттеуса составлял не более 10 процентов от общего веса бутерброда.
Большая часть масла была сосредоточена в центре бутерброда.
Бутерброд не подпрыгивает, когда падает на пол;
Небольшое физическое отступление под названием "Микродинамика бутерброда".
Пояснения к картинке:
A - половина длины бутерброда
B - критическое нависание
H - высота стола
W - угловая скорость вращения
e - угол отрыва
mg - масса бутерброда, помноженная на силу тяжести
n - ширина бутерброда
Согласно законам Ньютона,
W2=(6*g/A)(n/(1+3*n2))sin e (в формуле цифра после буквы означает степень, а значок - * - знак умножения)
Итак, согласно Маттеусу, решающую роль в том, окажется бутерброд маслом вниз или нет, играет "критический параметр нависания". То расстояние бутерброда, на которое надо сдвинуть его со стола, чтобы он начал падать. На рисунке оно помечено буквой В.
Для того чтобы бутерброд в воздухе совершил оборот на 360 градусов и упал маслом вверх - этот параметр, который зависит от толщины бутерброда, должен быть больше 6 процентов. Для простого куска хлеба "параметр нависания" равен двум процентам, а для куска с маслом - полутора. Слишком мало для полного оборота.
Но математики или физики не были бы таковыми, если бы не задали самый главный вопрос - а ВСЕГДА ли будет падать бутерброд маслом вниз? Если во Вселенной существуют существа, подобные нам, и они тоже едят бутерброды с маслом - будет ли у них падать этот негодяй-бутерброд тоже маслом вниз?
Ян Сюарт в своей статье в декабрьском номере "Scientific American" попытался дать общий ответ на этот вопрос. В 1980 году Вильям Пресс из Гарварда доказал, что рост живого организма, передвигающегося на двух ногах, зависит от гравитационного поля, в котором он существует. Максимальный рост его должен быть таков, чтобы, упав с такой высоты, он бы не расшибся насмерть.
Думаю, никто не спорит, что высота стола для нас не должна превышать половины роста. Максимум - около метра. Однако для того чтобы закон Мерфи не выполнялся и бутерброд падал только маслом вверх, стол должен быть трехметровой высоты! Соответственно, существо, у которого бутерброд падал бы аккуратно и маслом вверх, должно быть шестиметрового роста. Может ли такой счастливчик существовать где-нибудь на далеких планетах?
Маттеус вывел очень сложную и длинную формулу, чтобы добиться вразумительного ответа на этот вопрос. Не буду вам ее здесь приводить - скажу лишь его вывод.
Для условий нашей Вселенной максимальный рост двуногого существа может достигать 2,98704 метров. Напомню, что самый высокий человек планеты Земля Роберт Вадлоу имеет рост в 2,47 метра.
Увы, судя по всему, нет во Вселенной существа, у которого был бы такой стол, с которого бутерброд падал бы маслом вверх.
Что можно придумать, чтобы бутерброды не падали маслом вниз? Отъесть сразу кусочек от него, и тогда он сможет совершить достаточное количество переворотов, чтобы упасть маслом вверх. Построить трехметровый стол и есть на такой высоте. Или просто намазать обе стороны хлеба маслом.
Ну и напоследок - измененный закон бутерброда для Мерфи. Он был предложен читателем журнала Omni: Если кошка всегда приземляется при падении на лапы, а бутерброд всегда падает маслом вниз, то может быть, стоит прилепить бутерброд маслом вверх на спину кошки.