«Алиса в Стране наук»: как биолог, математик и физик объясняют сказку Льюиса Кэрролла

Могли ли события, описанные Льюисом Кэрроллом в «Алисе в Стране чудес», произойти на самом деле? Политехнический музей задался именно таким вопросом и вместе с издательством «МИФ» создал книгу «Алиса в Стране наук». В ней российские учёные — физик Дмитрий Баюк, биолог Татьяна Виноградова и математик Константин Кноп — объясняют сказку Кэрролла с точки зрения своих дисциплин.
Волшебное уменьшение Алисы и биология

«Какое странное ощущение! — воскликнула Алиса. — Я, верно, складываюсь, как подзорная труба».
Алиса — человек, следовательно, она млекопитающее. Млекопитающие теплокровны, а значит, температура их тела не зависит от температуры окружающей среды. Итак, вопрос: до каких размеров Алиса могла бы уменьшиться, сохраняя теплокровность?
В наше время самые маленькие млекопитающие на Земле — карликовые многозубки (этрусские землеройки). Они достигают 3–4,5 см в длину и весят около 1,7–2 граммов. Такое маленькое животное теряет тепло очень быстро. Чтобы компенсировать потери энергии, оно вынуждено съедать за сутки пищи вдвое-втрое больше собственного веса!
Фактически многозубки и их близкие родственники — землеройки — почти всю жизнь проводят в поисках еды. Для некоторых из них даже двухчасовая голодовка смертельна. Кроме того, для получения энергии необходимо очень много кислорода, переносимого кровью. Поэтому сердце этих животных сокращается 1300 –1500 раз в минуту!
Алисе действительно повезло, что, уменьшаясь, она остановилась на размерах куклы. Еще немного — и пришлось бы ей с безумно колотящимся сердцем заниматься исключительно поисками еды.
Безудержный рост Алисы и физика

«Через минуту ей снова стало тесно — она продолжала расти. Пришлось ей выставить одну руку в окно, а одну ногу засунуть в дымоход».
Такие изменения размера, расширения и сжатия, можно наблюдать не только в Стране чудес, но и в реальности. Сжиматься и расширяться может даже вся Вселенная в целом. Более того — она просто обязана это делать!
Еще в начале 20-х годов прошлого века два математика — один русский, другой бельгиец — обнаружили, что теория относительности Эйнштейна устроена так, что Вселенная никак не может оставаться в покое: ей непременно надо либо сжиматься, либо расширяться, либо рождать материю из ничего.
Отдаленные галактики «убегают» друг от друга, причем чем больше расстояние между галактиками, тем с большей скоростью они удаляются. При разлете плотность материи во Вселенной, естественно, уменьшается. И если проследить эволюцию, то окажется, что когда-то Вселенная содержалась в единственной точке.
Случайные блуждания и математика

«— Скажите, пожалуйста, куда мне отсюда идти?
— А куда ты хочешь попасть? — ответил Кот.
— Мне все равно… — сказала Алиса.
— Тогда все равно, куда и идти, — заметил Кот».
В математике есть такой процесс — «случайные блуждания».
Представим себе водителя машины, который едет по городу и на каждом перекрестке случайно выбирает, ехать ли ему прямо, повернуть налево, направо или развернуться. Важно, чтобы выбор был действительно случайным и никак не зависел от выбора, который водитель делал на предыдущих перекрестках.
Как сделать случайный выбор? Например, водитель на каждом перекрестке дважды бросает монетку: первый бросок определяет, ехать ли и дальше по той же улице или повернуть на перпендикулярную; второй бросок определяет направление движения (вперед или назад по той же улице, направо или налево по перпендикулярной).
Оказывается, в таком движении очень много неслучайного — намного больше, чем кажется на первый взгляд. Например, существует теорема, утверждающая, что если город достаточно большой, а улицы его образуют строгую прямоугольную сетку, то водитель рано или поздно во всех случаях должен вернуться в исходную точку.
Но если бы мы умели так же свободно перемещаться и менять направление в трехмерном пространстве, то вероятность нашего возвращения в исходную точку была бы всего лишь 0,239 — то есть в исходную точку мы попадали бы реже, чем в одном случае из четырех.
Иллюстрации: iStockphoto (camelt)
Популярные комментарии
ОльгаНекоторые родители не умеют быть родителями. Потому что не понимают, что детей любят просто так, а не за что-то. А дети вообще не обязаны соответствовать ожиданиям родителей.
Я разлюбила своего единственного сына. Почему я вижу в нем только недостатки?
HelenВыбирать нужно не школу, а учителя. Мой младший сын пошел учиться в очень хорошую школу, недалеко от дома, бытовые условия шикарные. Все условия прекрасные были. Но в первом классе уже пришлось нанимать репетиторов русского, языка и математики. И всё четыре года постоянно репетиторы. По окончании 4класса, он единственный сдал все впр на отлично и единственный, который был зачислен в математический класс. Кроме того, он единственный смог поступить в математический лицей, претендентов было 23 человека из школьного потока. Теперь в среднюю школу ребенок пойдет не рядом со школой и прекрасными условиями, а в лицей, в котором условий нет совсем нормальных, но есть лучшие преподаватели города. И я, как нормальная мать, буду возить его и забирать 6 дней в неделю. В стране практически отсутствуют кадры, но есть много хороших, светлых и комфортабельных школьных зданий. А зачем они, если учителя нет квалифицированного.
Как выбрать школу, в которую ребенок захочет ходить: чек-лист для родителей
ВековойПора уже отказаться от письма на бумаге и перейти к письму на клавиатуре. Это позволит перейти к более эффективной методике обучения. Мои внуки стучали по клавиатуре, а на экране высвечивались их ошибки. При появлении ошибки сразу обращались к правилу. При таком подходе вырабатывается автоматизм при написании слов и лучше усваиваются правила. При этом наиболее успешно усвоено то, что чаще всего встречается в практике письма, а в таком случае меньшее число совокупных ошибок по всему тексту. При письме на бумаге ребёнок не замечает своей ошибки, а узнаёт о ней после проверки работы учителем. При этом он узнаёт сразу о нескольких ошибках, а поэтому в его мозгу снижается уровень концентрации на каждой из них. Фактически старая методика фиксирует излишний труд учителя при менее эффективных результатах в учёбе.
Близок ли к реальности русский язык, который изучают в школах? 6 вопросов филологу — о языке, ИИ и мемах




