Занимательная наука на свежем воздухе - Яков Исидорович Перельман

чрезвычайно интересных закономерностей в мире кристаллов, но мало приблизили нас к разрешению основного вопроса — проблеме правильности и совершенства этих своеобразных объектов.

«Ледяные цветы» (фотография)

Снежинка (с микрофотографии)

Песочная фигура Декандоля

Фигура хладни

Одно лишь известно достоверно, — что правильность кристаллических форм обусловлена молекулярными (внутричастичными) силами, т.е. свойствами составляющего кристалл вещества. Опыт показывает, что как бы мелко ни был раздроблен кристалл, каждая частица его сохраняет характерные особенности кристаллического тела; то же потверждается и оптическими свойствами кристаллов, свойствами, неразрывно связанными с молекулярным строением вещества. Таким образом, красота, правильность и совершенство кристаллических форм есть лишь видимое, доступное нашим грубым чувствам отражение свойств, заложенных в самой материи, ее тончайшем строении и силах.

Пластинка азотнокислого калия в поляризованном свете

С первого взгляда может показаться сомнительным, чтобы строение материи, т.е. простое расположение невидимых молекул, могло обусловливать столь заметные явления. Но легко показать, что природа на каждом шагу достигает заметных результатов весьма простыми средствами. Что может быть красивее обыкновенного мыльного пузыря с великолепными переливами чистых и нежных красок? Однако всем знакомым с теорией световых явлений известно, что все это неописуемое разнообразие световых оттенков обусловлено одним очень простым обстоятельством — крайней тонкостью прозрачной мыльной пленки. Световые волны различной длины отражаются от внешней и внутренней поверхности пленки, сталкиваясь между собой, усиливая или ослабляя друг друга, и результатом этого является разделение белого смешанного пучка лучей на отдельные лучи самых разнообразных цветов. К сожалению, мы не можем здесь подробнее останавливаться на чрезвычайно интересной теории световых эффектов. Заметим лишь, что к той же области световых явлений (т.е. к так называемой интерференции световых волн) относится и радуга, а также те красивые цветные узоры, которые при известных условиях дает луч, проходящий через кристаллы (поляризованный свет).

Планета Сатурн с кольцами

Итак, вот где в конечном счете кроется причина красоты и правильности многих произведений природы — они обусловливаются, по крайней мере в простейших случаях, законами действия молекулярных сил и расположением частиц материи. Исчерпывающее знание их дало бы нам ключ к разгадке этой вечной тайны природы. Как наглядный пример того, что простые силы могут вызвать очень сложный и неожиданный эффект, напомним опыты физика Декандоля[37]. Он наполнял круглые и многоугольные сосуды тонким песком с водой и при помощи особых аппаратов приводил их в равномерное вращательное, колебательное и т.п. движения. В результате на поверхности песка появлялись тонкие, вполне правильные фигуры, сходные с упомянутыми выше узорами диатомеи. Декандоль высказал вполне правдоподобную мысль, что, быть может, эти последние также образовались из тончайшего кварцевого песку на морском дне под влиянием ритмического движения воды.

Другим примером могут служить так называемые хладниевы фигуры — узоры, образующиеся из песка на круглых и многоугольных стеклянных пластинках, когда последние приводятся в невидимое колебательное движение скрипичным смычком. Причина разнообразия и правильности этих фигур кроется в особенностях колебания пластинки: последняя колеблется не вся, и отдельные линии ее поверхности остаются в покое — вот в этих-то местах и скапливается песок; так как для каждого тона расположение узловых линий иное, то становится понятным разнообразие получающихся при этом фигур.

Даже среди гигантских мировых тел мы наблюдаем опять-таки то же совершенство и правильность форм, какие встречаем в мельчайших проявлениях творческих сил природы. Сферическая форма планет и солнц, эллиптическая форма орбит, даже странный вид сатурновых колец — все это прямые следствия механических законов, и можно доказать, что именно такими они и должны быть. Однако самое глубокое знакомство с силами природы, с законами их действия и разнообразия проявления нимало не уменьшает великолепия производимого ими эффекта, и красота форм природы по-прежнему поражает человеческий ум. Одно несомненно — природа не только великое царство закономерности, но и царство вечной красоты.

Цветочные часы

(Статья д-ра У. Даммера [38] , перевел и обработал Я. П.)

Многие, вероятно, знают, по крайней мере по названию, растение «царица ночи» — свечевидный кактус, который раскрывает свои огромные цветы за 2 часа до полуночи и спустя 4 часа снова закрывает их до следующей ночи. Это один из самых наглядных образчиков той довольно многочисленной группы растений, которые раскрывают и замыкают лепестки своих цветов в определенные часы дня или ночи.

Другим примером такой своеобразной периодичности среди садовых растений может служить очень распространенный тюльпан Duc van Tholl, цветущий рано весной: его шарлахово-красные лепестки разгибаются (при хорошей погоде) около 9 часов утра, но в три часа дня снова закрываются на весь остаток дня и всю ночь.

Внимательный наблюдатель может при частых ботанических экскурсиях заметить немало подобных растений в лесу и на поле. Среди обыкновенных, всюду произрастающих лесных и полевых цветов они вовсе не так редки, и опытный экскурсант мог бы по ним определять время, не обращаясь к карманным часам.

Здесь, впрочем, необходимо соблюдать осторожность и не спешить делать обобщающих заключений. Некоторые растения могут ввести недостаточно осмотрительного наблюдателя в заблуждение, так как периодичность их гораздо сложнее и охватывает несколько суток. Другие открывают и закрывают свои цветы просто в зависимости от погоды: при ясной, тихой погоде цветы их открыты, при холодном ветре или дожде — закрыты.

В общем, однако, если исключить эту незначительную категорию, можно сказать, что большая часть растений обнаруживают правильную периодичность в движении лепестков и могут служить довольно надежными указателями времени. Перемены погоды оказывают на них гораздо меньшее влияние, но во всяком случае необходимо иметь в виду, что сильный дождь или резкий, холодный ветер нарушают обычную «аккуратность» и этих растений.

Подобрав соответствующим образом растения, можно у себя в саду устроить настоящие «цветочные часы», т.е. клумбу, глядя на которую можно будет по внешнему виду цветов безошибочно определять час дня. При этом придется, однако, считаться с тем обстоятельством, что одно и то же растение раскрывает цветы в разные