Чудеса физические

Одно диво сменяло другое и в зале физики. Его экспозиция целиком основывалась на «Занимательной физике» и «Занимательной механике».

У входа стоял «пламенный» экспонат. Струя воздуха, вытекавшая из широкой воронки, почему-то не могла погасить горящую свечу. Воронку убирали, на ее место ставили кирпич. Воздух, пройдя сквозь его пористую толщу, легко гасил пламя свечи. Так с предельной наглядностью иллюстрировались два физических явления – истечение газов из раструбов и проницаемость тел.

Центральную часть зала занимала машина из двух согнутых коленчатых труб. То была самая настоящая аэродинамическая труба. Рядом лежали деревянные предметы различной формы: шары, конусы, пластины, груши, цилиндры, а также превосходно выполненные модели паровозов, самолетов, мостов, автомобилен и зданий. Нажималась кнопка, начинал рокотать мотор вентилятора.

– Скорость воздушного потока, – объявляет экскурсовод, – достигла сорока метров в секунду. Много это или мало?

Мнения посетителей на сей счет разделялись. Экскурсовод протягивал указку к шкале Бофорта, висевшей на стене. У отметки «40 м/с» значилось: «Тайфун. 12 баллов. Более 29 м/с». Рядом на фото – следы, оставленные тайфуном: вырванные с корнем деревья, выброшенные на берег суда, разрушенные жилища...

В искусственный ураган, завывавший в трубе, поочередно вводились разные модели и с помощью аэродинамических весов измерялась скорость обтекания и величина сопротивления тел. Сами экскурсанты, проделывавшие эти опыты, убеждались в преимуществе гладких, хорошо «зализанных» тел, в их высокой обтекаемости. Устроить аэродинамическую трубу помог профессор Н.А. Рынин.

Рядом стояла другая машина, позволявшая получать восходящий поток воздуха, вертикальную струю. Это была «катапульта Гроховского». В поток вводили деревянную куклу с парашютом, она мгновенно взмывала к потолку и висела там, поддерживаемая восходящим воздушным потоком.

Экскурсовод, взмахнув рукой, восклицал: «Сезам, отворись!», и в противоположном углу зала сама собой открывалась дверь. Это срабатывал невидимый фотоэлемент (в ту пору – техническая новинка; его предоставил Дому занимательной науки академик Л.Ф. Иоффе, институт которого разрабатывал такие приборы). Рука затмевала на миг луч света, падавший па фотоэлемент, и реле приводило в действие электромоторчик, распахивавший створки.

В разных концах зала стояли два параболических зеркала. Сказанная перед одним из них шепотом фраза звучала в фокусе второго зеркала усиленная. У зеркала – планшет с четверостишием Н.А. Некрасова:

Никто его не видывал, 
А слышать – всякий слыхивал, 
Без тела – а живет оно, 
Без языка – кричит...

Зеркала позволяли ставить не только оптические и акустические опыты, но и тепловые. В фокусе одного зажигали спичку, в фокусе другого другая спичка воспламенялась сама собою.

Специальная экспозиция зала была посвящена опытам с водой. Над стендами этой экспозиции висел портрет Леонардо да Винчи с его изречением: «Когда имеешь дело с водою, прежде посоветуйся с опытом».

Стоял в зале питьевой фонтанчик. Табличка гласила: «Пейте на здоровье!» Но все попытки утолить жажду оканчивались неудачей. Только наклонишься к фонтанчику, чтобы напиться, как струя мгновенно исчезала. Выпрямишься – снова бьет; не фонтанчик, а дразнилка! Посетитель своей головой заслонял луч света, падавший на фотоэлемент, приводивший в действие запорный краник.

На треножнике покоилось волосяное сито. Под ним этикетка: «Чудеса в решете». Предлагалось налить в решето воду так, чтобы она из него не выливалась. Десятки людей пробовали проделать эту операцию, по безуспешно. Однако стоило лишь смазать сито тонким слоем минерального масла из стоявшей рядом баночки, как вода некоторое время удерживалась в решете.

И, конечно, – соответствующее двустишие:

Который за водой пошел с решетом. 
Но не долго вода держалася в нем...

Тут же стоял граненый стакан с водой, около которого из коробочки торчали швейные иголки. Требовалось положить иголку па воду, чтобы она плавала в стакане. Напрасно – иголки тонули. Но стоило лишь потереть иголку между пальцев, чтобы она, положенная осторожно на воду, преспокойно плавала на пей. Над этим нехитрым экспонатом висела крупная фотография водомерки, шагающей по воде, аки по суху, и стихотворение Н.А. Некрасова:

Какие-то комарики. 
Проворные и тощие. 
Вприпрыжку, словно по суху. 
Гуляют по воде.

На картине, висевшей на стене, художник изобразил пиратскую шхуну, застигнутую жестоким штормом. Матросы выливают в море одну за другой бочки с оливковым маслом, чтобы укротить огромные волны... Картина, как и фотография водомерки, служила тому, чтобы проиллюстрировать физическое явление поверхностного натяжения. Это сложное явление возникает в результате взаимодействия жидкости и масляной пленки на границе раздела двух фаз. На границе раздела начинают действовать молекулярные силы, вызывающие стремление жидкости уменьшить свою поверхность, как бы сжаться. Поверхностное натяжение широко используется в тех областях техники, где приходится иметь дело с большими поверхностями раздела «жидкость – газ», «жидкость – жидкость» или «жидкость – твердое тело» (например, в установках флотации, при крекинге нефти и т.д.). Лапки водомерки покрыты тонким слоем жира, благодаря чему возникает поверхностное натяжение, позволяющее насекомому шагать по воде.

На столе стояла стеклянная ступка с хорошо пригнанным пестиком-поршнем. В ступку наливали воду, и экскурсовод приглашал: «Попробуйте толочь воду в ступе». Однако толочь ее вопреки известной поговорке никому не удавалось. Текст под ступой гласил: «Итак, вы сами имели возможность убедиться в практической несжимаемости воды».

Стайки школьников окружали экспонат «Маятник Максвелла», наблюдая за явлением упругого удара стальных шариков, подвешенных на тонких нитях. Всех поражало в этом приборе то, что сколько бы шариков вы ни оттянули для удара по остальным, с противоположного конца отскакивало ровно столько же. Рядом висело панно, изображавшее цирковой номер – атлет держит на груди массивную наковальню, а его ассистент ударяет по ней огромным молотом: еще один пример механики упругого соударения тел.

Перельман знал, что многие, позабыв элементарную физику, часто путают понятия массы и веса. Чтобы дать наглядное представление о них, в ДЗН имелась соответствующая экспозиция. На столе стояли два стеклянных ящика. В одном из них (меньшем) лежал свинцовый брусок, а в другом (большем) – хлопковый пух в неспрессованном виде. Под ящиками подпись: «Вес 1 килограмма. Что, по-вашему, тяжелее: килограмм свинца или килограмм пуха?»

Так наглядно демонстрировались понятия о количестве вещества в разных объемах при одинаковой силе притяжения их землей. На этом, однако, дело не завершалось, у экспоната имелось «двойное дно», так как тут же следовал вопрос экскурсовода: «Что тяжелее: тонна дерева или тонна стали?»

Посетители, уже умудренные опытом на примере пуха и свинца, дружно ответствовали: «Масса одинаковая, объемы разные». Такой, казалось бы, правильный ответ, оказывался на деле ошибочным. Начиналось коллективное вычисление потерь в весе дерева и стали, взвешиваемых в воздухе, согласно закону Архимеда. Ко всеобщему удивлению выяснялось, что тонна дерева почти на 2,5 килограмма тяжелее тонны стали...

Конечно, в зале физики была собрана коллекция моделей и рисунков вечных двигателей – рычажных, пневматических, тепловых, пружинных, водяных и прочих^*. Стоял там и диск из желтого дуба со стальными шарами, который Яков Исидорович показывал в 1923 году слушателям военно-морского училища и который демонстрировался в павильоне на Елагином острове. Скрытый в крышке стола электродвигатель приводил в действие эту грохочущую машину.

^* (Чрезвычайно интересная историческая сводка попыток создания вечного двигателя, начиная с XIII века и кончая нашими днями, дана в книгах А. Орд-Хьюма «Вечное движение» (М., Знание, 1980 г.) и С. Михала «Вечный двигатель вчера и сегодня» (М Мир. 1984 г.).)

Над группой экспонатов этого рода висел планшет с изречением Леонардо да Винчи: «О, исследователи вечного движения, сколько суетных планов создали вы при подобных исканиях!» А ниже почерком Перельмана было крупно написано: «Я знал рабочего, тратившего все свои заработки и сбережения на изготовление моделей «вечного двигателя» и дошедшего вследствие этого до полной нищеты. Он сделался жертвой своей неосуществимой идеи. Полуодетый, всегда голодный, он просил дать ему средства для постройки «окончательной модели, которая уже непременно будет двигаться». Грустно было сознавать, что этот человек подвергался лишениям единственно лишь вследствие плохого знания элементарных основ физики. Не уподобляйтесь же этому изобретателю! Я.И. Перельман».

Громкий смех вспыхивал у красочного панно, посвященного басне И.А. Крылова: воз с поклажей тянет вверх лебедь, в воду, вбок, увлекает щука, а рак, пятясь, тащит назад.

По баснописцу Крылову выходило, что из такого действия механических сил толку получиться не могло – «а воз и ныне там». Но, по физику Перельману, получалось нечто совсем иное.

На панно была изображена также схема действия трех механических сил, указанных баснописцем. Однако он ничего не сказал о четвертой силе – силе тяжести, направленной строго вниз. А с ее учетом получится, что лебедь, рвущийся в облака, не только не мешает работе рака и щуки, но, напротив, помогает им, так как уменьшает силу тяжести и трение колес о почву (а может быть, и полностью уравновешивает груз; ведь у Крылова говорится: «поклажа бы для них казалась и легка»). Остаются силы тяги рака и щуки. Обе эти силы направлены под углом одна к другой. Из построенного на схеме параллелограмма сил видно, что их равнодействующая обязательно должна сдвинуть воз с места!

Экспозиция зала завершалась комнатой оптики, которую называли так: «Не верь глазам своим!»

Видный советский специалист, профессор Государственного оптического института М.Л. Вейнгеров совместно с Перельманом придумал чудеса для этой комнаты. Различное цветовое освещение (в том числе ультрафиолетовыми, инфракрасными и рентгеновскими лучами) и флуоресцирующие краски волшебно изменяли предметы в комнате. Черный невзрачный глобус вдруг начинал светиться словно сделанный из алмаза; яркой красной краской выделялась на глобусе территория СССР... Белый снег на картине становился желтым... Алая роза, стоявшая в вазе, превращалась в синюю... Вместо плачущей девочки на цветной фотографии возникал хохочущий старик... На другой картине осень сменялась весной... Барельефы в стенных нишах светились «неживым» светом, скульптуры не давали тени, рентгеновская трубка любезно показывала содержимое кошельков, отбрасывала на экран тени костей скелета...

Главным экспонатом здесь была гостиная, устроенная в глубокой нише – эркере. Загорался красный свет, возникала комната, оклеенная светлыми шпалерами. На стене картина, изображающая Петра I на пустынном невском берегу. На стене календарь с датой «15 октября 1703 года» (год основания Петербурга). Рядом ваза с цветами, графин с водой. Щелкал выключатель, комната на мгновение погружалась в мрак, затем вспыхивал зеленый свет, и комната разом преображалась. Вода в графине становилась угольно-черной, вместо невского берега возникал берег Фонтанки и Дом занимательной науки, дата на календаре появлялась новая – «15 октября 1935 года», а вазу с цветами сменяла чернильница...

В этой комнате все покоилось на законе Ньютона о свете и цвете.

Для любителей оптических эффектов имелась большая коллекция рисунков, объединенных общей темой «Обманы зрения», и, кроме того, десятка два калейдоскопов, сделанных Н.Г. Тимофеевым под старину – в «сафьяновых» футлярах. Посетители, особенно школьники, с интересом вертели трубки, любуясь причудливой игрой симметричных разноцветных узоров. На планшете – строки баснописца А. Измайлова:

Смотрю – и что ж в моих глазах? 
В фигурах разных и звездах 
Сапфиры, яхонты, топазы. 
И изумруды, и алмазы. 
И аметисты, и жемчуг. 
И перламутр – все вижу вдруг! 
Лишь сделаю рукой движенье – 
И новое в глазах виденье...

Многие экскурсанты, насмотревшись в ДЗН диковинок, хотели оставить свои записи в книге отзывов. В Доме была книга, но «не такая, как другие». Едва посетитель присаживался к столу, чтобы записать свой отзыв, как книга сама собой вдруг открывалась – бери ручку и пиши! И как только он вставал со стула, сама же и захлопывалась (магнитно-рычажное устройство, спрятанное под стулом, действовало под тяжестью тела, открывая и закрывая книгу). Она была полна восторженных отзывов, например таких: «Экскурсия пробуждает огромный интерес к изучению тайн и секретов природы. Группа бойцов Н-ской части»; «Прекрасны ваши экспонаты и макеты. Покидаю Дом с благодарностью создавшим его. Инженер Покровский». Но, главное, стоило лишь взглянуть на лица людей, покидавших ДЗН, вслушаться в их восхищенные реплики, чтобы убедиться в том, насколько метко, по-снайперски, стреляла в цель его экспозиция! То и дело слышались возгласы: «Мы это проходили в школе, но совсем по-другому!», «А нам об этом учитель в классе рассказывал иначе»... И, конечно, самой высшей наградой для коллектива ДЗН было людское спасибо.

Основную массу посетителей ДЗН составляли школьники (среди них был и будущий летчик-космонавт СССР Георгий Гречко). Все, что изучалось па уроках физики, математики, астрономии и географии, представало в залах Дома как уже нечто хорошо известное и вместе с тем как новое, рассказанное совсем по-иному, живо, увлекательно. Учащиеся получали возможность сопоставлять учебный материал с экспозицией ДЗН и прочнее закреплять полученные в школе знания. Можно с полным правом сказать, что у школьников, посещавших Дом занимательной науки, двоек и троек было гораздо меньше, чем у не побывавших в его стенах.

Впрочем, и взрослые, переступив порог ДЗН, оставляли стеснительность и робость, вспоминали забытые школьные истины и восхищались тем искусством, с каким пропагандировались начатки наук в его залах. Разумеется, очень скоро в Доме появились свои завсегдатаи, которые по много раз слышали экскурсоводов и знали экспозицию наизусть. Однажды экскурсию по ДЗН вел Лев Васильевич Успенский. В числе других своих подопечных он заметил человека в золотых очках, уже не раз, видимо, бывавшего в Доме. Успенский впоследствии вспоминал: «Этим экскурсантом был старец невысокого роста, весьма темпераментный и бойкий. Он не скрывал, что все в Доме ему хорошо известно. В его присутствии невозможно было вести экскурсию обычным путем, от загадки к загадке. Он их разгадывал еще до того, как они предлагались публике, уже по одному виду экспоната. Ему-то было очень интересно, а моим экскурсантам и мне – чрезвычайно скучно. К тому же меня все время мучило сознание, что я знаю этого человека, где-то видел его портреты... И вдруг меня осенило.

– Вот что, дорогие товарищи, – сказал я, обращаясь к моей публике, уже было решившей, что экскурсовод явно уступает этому дедушке. – Вы видите, что один из вас обнаруживает блестящие познания, каким бы вопросом мы не занялись. В том нет ничего удивительного: он так же будет блистать и во всех остальных залах. Потому что вместе с нами совершает путешествие по ДЗН не кто иной, как революционер, бывший политкаторжанин, шлиссельбуржец, большой ученый Николай Александрович Морозов. Он одновременно и астроном, и географ, и физик, и математик, и поэт. Так попросим же его оказать нам большую честь и провести нас по Дому занимательной науки. Это будет интересно и вам и мне».

Н.А. Морозов прекрасно справился с обязанностью экскурсовода.