Тайна пузырьков раскрыта: почему ученые 500 лет наблюдали за их движением в воде и при чем тут Леонардо да Винчи

Что произошло

Группа физиков заявила, что наконец-то смогла решить загадку Леонардо да Винчи, над которой исследователи бились пять веков.

• Итальянский ученый заметил, что некоторые пузырьки воздуха в воде по необъяснимым причинам начинают двигаться по спирали или зигзагом вместо того, чтобы подниматься прямо к поверхности. Отклонение пузырьков от траектории получило название «парадокс Леонардо».
• В течение пяти столетий никто из ученых не предложил удовлетворительного объяснения этого явления. Единственное, что удалось установить в ходе наблюдений, — от траектории отклоняются в основном более крупные пузыри. 
• Теперь двое ученых заявили, что им удалось решить загадку. Мигель Геррада из Севильского университета и Йенс Эггерс из Бристольского университета провели новые расчеты и заключили, что критический размер пузырьков составляет 0,926 мм.
• Если его диаметр превышает эту величину, он становится нестабильным и теряет ровную сферическую форму — на его поверхности появляются изгибы. На тех участках, где изгиб больше, вода обтекает пузырек быстрее, а значит, ее давление оказывается ниже, заставляя пузырек смещаться вбок. При этом такое пониженное давление позволяет сильно изогнутому участку восстановить форму и слегка «округлиться». Затем он деформируется вновь, так как остается нестабильным, — и все повторяется. 
• «Пузырек деформируется в ответ на силы, действующие на него со стороны воды, и наоборот, форма пузырька меняет характеристики течения воды вокруг него», — написали ученые в статье.

Это не просто любопытное теоретическое исследование, отмечается в научных журналах. Пузырьки, образующиеся в жидкости, сопровождают целый ряд природных явлений. Например, хруст пальцев исследователи объясняют схлопыванием пузырьков газа, которые формируются, когда объем сустава резко увеличивается. Понимание свойств пузырьков позволит лучше разобраться в естественных процессах, а также поможет развитию промышленности.

История вопроса

Леонардо да Винчи, которого считают гением, буквально генерировал идеи, но многие из них оставлял незавершенными. Историки утверждают, что он мог страдать от синдрома дефицита внимания — людям с таким расстройством тяжело удержать внимание на чем-то одном в течение длительного времени и сосредоточиться на деталях. Расшифровывать записи ученого и разбираться с наследием предстояло потомкам, этим человечество и занимается до сих пор. 

• Например, да Винчи сделал наброски летательного аппарата с винтообразным пропеллером. Лишь в прошлом году студенты из США создали дрон на основе эскизов. Аппарат получил название Crimson Spin, он способен взлетать и перемещаться.
• В 2009 году в рамках телепередачи «Аппараты да Винчи» на Discovery Channel команда ученых и механиков собрала модель танка по его чертежам. Итальянец разработал конструкцию из дерева и металла на четырех колесах с 16 легкими пушками и смотровой площадкой, до этого она существовала лишь на бумаге и никогда не применялась в реальном бою. 
• В 2008 году швейцарец Оливье Тепп прыгнул с парашютом, разработанным по схеме да Винчи. Он описал устройство, похожее на шатер, в своей работе «О летании и движении тел в воздухе», утверждая, что с таким аппаратом «человек может бросаться с любой высоты без опасности для себя». Тепп успешно приземлился, однако заметил, что такой парашют практически неуправляем. 

Прецедент 

Благодаря упорной работе ученых удается получить ответы на загадки, которые долгие годы считались неразрешимыми.

• Один из ярких примеров — история о том, как в XIX веке французский востоковед Жан-Франсуа Шампольон смог расшифровать Розеттский камень. Благодаря нему ученые в дальнейшем смогли читать и переводить египетские иероглифы — ранее понять, что означают эти письмена, не представлялось возможным. Шампольон понял, что надпись на греческом языке, сделанная на обратной стороне камня, представляет собой перевод с египетского. Он обнаружил там имя Птолемея и, заключив, что имена собственные в разных языках зачастую передаются схожим образом, смог понять, какие иероглифы используются для обозначения тех или иных звуков.
• В 1940-х молодой математик Джордж Данциг нашел решение двух задач, которые считались неразрешимыми, — он опоздал на лекцию и принял написанные на доске математические парадоксы за домашнюю работу. Задания показались ему «сложнее обычных», но он все же выполнил их, чем поразил преподавателя. Позже Данциг написал на эту тему диссертацию, а история обросла множеством подробностей и превратилась в легенду (в ней Данциг выступает не аспирантом с серьезным профильным образованием, а обычным студентом-прогульщиком, также иногда упоминается Альберт Эйнштейн), которая неоднократно всплывала в кино и мотивационных книгах.

Но при этом

Ответы на множество вопросов ученым еще предстоит найти.

• Можно ли победить старение и фактически достигнуть бессмертия? Некоторые эксперты предполагают, что это вполне реально, но ученые пока не могут сказать, каким именно образом это можно осуществить. Для этого медики и биологи разрабатывают технологии омоложения клеток и учатся выращивать новые органы в лабораторных условиях.
• Возможна ли эволюция животных и создание собственной цивилизации нового вида? У многих животных и насекомых ученые наблюдают сложные структуры общества, в которых есть и иерархия, и собственные ритуалы. Однако смогут ли они однажды создать собственную культуру, технологии и цивилизацию, пока неизвестно.
• Откуда, наконец, взялся коронавирус? Споры о происхождении COVID-19 не утихают уже несколько лет. Были предположения о лабораторном происхождении вируса, а также о его передаче от животных к человеку, но ни одно из них до сих пор не подтвердилось. В ВОЗ осенью 2022 года заявили, что организация «продолжает активно заниматься расследованием происхождения коронавируса».