Намагниченные шарики. Естествознание

Публикую повторно эту весёленькую статью, поскольку я, кажется, когда-то нечаянно её стёр, сам того не заметив.
________________________________________________________




Под впечатлением на ст. "Структурная формула воды" (Виктор Бабинцев)


Вчера мне подарили случайно найденную по дороге довольно изящную безделушку, как сразу оказалось, весьма занятную для меня.
 
Эта безделица - просто всего лишь четыре довольно сильных магнитика в форме шариков диаметром 20 мм, изящно черного цвета, хорошо блестящие. Их, притягивающихся друг к другу, приятно просто так, как и арабские чётки, держать в ладошке и пальцами, играясь так от безделья, смещать относительно друг друга по их полированным почти скользким шаровым поверхностям.

Поскольку 4 одинаковые магнита, имеющие форму шаров, притягиваются, то в каком именно наиболее устойчивом взаиморасположении по отношении друг к другу они стремятся оказаться?

Казалось бы, само собой разумеется, что центр массы каждого шарика должен оказаться как можно ближе к общему центру массы трёх остальных шариков.

Это такое расположение, при котором центры этих четырёх шаров оказываются находящимися по всем четырём вершинам тетраэдра, - правильного четырёхгранника.

Да, в таком положении эти намагниченные шарики, действительно располагаются.
Но, - что для меня оказалось неожиданным, - это неустойчивое взаиморасположение шаров.

Все четыре шара стремятся расположиться в одной плоскости.

Наиболее устойчиво расположение этих 4-х шаров - по окружности.

Менее устойчиво такое их плотное расположение, при котором пара шаров, находящихся на меньшей диагонали ромба соприкасаются.

Очень устойчиво расположение этих шаров по прямой линии.

На ученической стальной линейке, лежащей на столе, эти четыре шара  выстраиваются вертикально в 4-этажное сооружение, опирающееся всего одной единственной точкой на горизонтальную плоскость. Если его толкнуть не слишком сильно, оно возвращается в это положение, как игрушка "ванька-встанька".

Такому поведению этих шаров я не могу дать себе понятное объяснение.

Но это - мне-то уже известное! - поведение четырёх  намагниченных шаров, к моему изумлению, не смог правильно предугадать и мой приятель, исключительно сильный и очень титулованный физик, когда я ему задал свой провокационный вопрос по этому поводу.



Жаль, что у меня имеется всего только четыре таких шарика. Хотелось бы посмотреть, как ведут себя такие шары в другом их числе. Кроме того, хотелось бы видеть взаимное расположение не только одинаковых шаров, - хотя бы лишь в нескольких примерах по разным числам и по разным пропорциям размеров достаточно сильно намагниченных шаров. Продолжу эти опыты.


Хотя я не могу объяснить, почему намагниченные шарики ведут себя именно так (слишком я слаб, пожалуй, даже в вопросах школьного курса физики), я однако всё-таки пустился в натур-философические рассуждения, как бы мировоззренческие, - всего-то лишь на основании этих почему-то чуть удививших меня таких вроде бы совсем неприметных бытовых наблюдений того, что не бросается в глаза пока большинству из моих знакомых.
 
 
Не аналогичным ли образом ведут себя составляющие в моделях разного уровня строения материи, например:

4 нуклона в альфа-частице, в ядре атома гелия;

4 электрона на верхней электронной оболочке атома в таком-то химическом элементе периодической системы;

4 молекулы воды, испарившиеся с поверхности, и, уже в атмосфере Земли таки  намагниченные (!) магнитным полем Планеты, как-то объединяющиеся в бесконечно многообразные - плоские! - никогда не повторяющиеся орнаменты таких идеально симметричных по строго определённым  осям столь ажурных снежинок;

4 атома водорода молекулы воды в её варианте по формуле 4Н-4О-4Н,

4  ближайших друг к другу атома углерода в алмазе и в графите;

4 атома какого-то химического элемента в какой-то молекуле;

4 молекулы чего-то в кристалле какого-то минерала; и т.д.


А почему именно только ЧЕТЫРЕ?!
Почему не рассмотреть прочие возможные варианты числа вершин всяких прежде всего правильных (с одинаковыми гранями) многогранников, - кроме этого, особо часто рассматриваемого в кристаллографии случая, - тетраэдр (потому что у него наименьшее число граней, - всего четыре).

Существует всего (если не ошибаюсь) семь разновидностей воды в твёрдом состоянии. Одна из них наиболее устойчива в тех условиях, при которых существует сам человек.

Это тот лёд, который нам знаком в быту.
Не отличаются ли остальные виды льда, имеющие очень экзотические свойства, тем, что атомы водорода и кислорода там имеют иное взаимное расположение, например, по формулам: 6Н-6О-6Н, 8Н-8О-8Н, и т.д.

Полимеры органических соединений имеют структуру длинных цепочек не по той же причине, по которой намагниченные шарики очень упрямо выстраиваются в линию, причём именно в линию прямую?

Все явления природы сводятся к действию сил притяжения и отталкивания.

Похоже, меня сейчас занесёт и в кварковую структуру построения моделей элементарных частиц, и в квантовую физику (в которой я понимаю ровно столько же), и в рассмотрение резонансных явлений Мега-мира, и в биофизику, и в философические рассуждения о том, что такое вакуум, и что такое ныне опять новомодный  вселенский эфир.
   






   
 



© Copyright: Иосиф Ольшаницкий, 2010
Свидетельство о публикации №21005211188
=============================================

Рецензии


=============================================
Вы не боитесь показаться глупым. И в этом есть Ваша сила, Ваше превосходство. Когда-то Вас, как и, возможно, меня, поймут. У нас с Вами одно хобби - думать и получать удовольствие от красивых мыслей. Ну я же прав?

Виктор Бабинцев   24.05.2010 12:05
=============================================   
Добавить замечания
__________________________


Если убрать слова "когда-то" и "возможно", то полностью с Вами согласен. С особым уважением и симпатией. ИХО.

Иосиф Ольшаницкий   24.05.2010 20:26 
=============================================