Околонаучный испорченный телефон

Иллюстрация: Н. Кращин

Более тридцати лет назад в небольшом городке в Танзании два мальчика делали самодельное мороженое. Для этого они кипятили молоко с добавленным в него сахаром и затем ставили его в морозильник. Однажды они поставили в морозильник вскипяченное горячее молоко и молоко холодное, которое по какой-то причине не вскипятили. К удивлению мальчиков, горячее молоко замерзло быстрее, чем холодное.

Об этом узнали физики, появились статьи в журналах, в числе которых был «New Scientist» (1969, №652). Через некоторое время «New Scientist» вернулся к этой теме, рассказав об откликах читателей на это сообщение. О чем, в свою очередь, рассказала «Химия и жизнь» (1970 №1, с.89), которая проявила, однако, разумный скептицизм. Была отмечена любопытная особенность писем читателей в «New Scientist» — в них было много разных объяснений загадочного явления, но не было сообщений об опытах, которые подтверждали бы, что такое явление действительно существует. Будучи добросовестными, сотрудники «Химии и жизни» решили сами провести опыты и убедились: «горячее молоко упорно не желало замерзать первым». Такому результату было дано естественное объяснение: «Горячая жидкость не должна замерзать раньше. Ведь... ее температура должна сначала сравняться с температурой холодной жидкости. А как только это произошло — почему, собственно, она после этого должна остывать быстрее?»

Один из читателей «Химии и жизни» сообщил о своих опытах следующее (1970 №9, с.81). Он доводил молоко до кипения, охлаждал до комнатной температуры и ставил в холодильник одновременно с некипяченым молоком, тоже имевшим комнатную температуру. Кипяченое молоко застывало быстрее. Тот же эффект, но более слабый достигался при нагревании молока до 60°С. Кипячение могло иметь принципиальное значение: при этом испарится часть воды и улетучится более легкая часть жиров. В результате температура замерзания может измениться. Кроме того, при нагревании и тем более при кипячении возможны и какие-то химические превращения органической части молока.

Но «испорченный телефон» уже заработал, и через 25 с лишним лет эту историю описывали так: «Порция мороженого быстрее становится холодной, если ее засунуть в холодильник, предварительно хорошенько прогрев, чем если ее сперва оставить при холодной температуре» («Знание — сила», 1997, №10, с.100).

Про молоко стали постепенно забывать, и речь пошла в основном о воде. Через 13 лет в той же «Химии и жизни» появился такой диалог: «Если на мороз вынести две чашки — с холодной и с горячей водой, — то какая вода быстрее замерзнет?.. Дождитесь зимы и проверьте: горячая вода замерзнет быстрее» (1993, №9, с.79). Еще через год последовало письмо одного добросовестного читателя, который зимой старательно выносил на мороз чашки с холодной и горячей водой и убедился, что холодная замерзает быстрее (1994, №11, с.62). Он также сообщил, что Ф. Бэкон в «Новом Органоне» утверждал: «Слегка теплая вода замерзает быстрее, чем холодная». И от себя добавил, что, по его мнению, все это ерунда. Однако на указанной им странице (Cобр. соч., т.2, 1972, с.212) этого утверждения нет.

Еще через три года об этом парадоксе рассказал журнал «Знание — сила» (1997, №10, с.100). Там тоже вспомнили Ф. Бэкона, у которого уже не «слегка теплая», а просто «теплая» вода замерзала быстрее. Эта статья похожа на предыдущие — много различных объяснений и не заметно сообщений об успешных опытах. Создается впечатление, что стал забываться принцип того же Ф. Бэкона: «Критерий истины — опыт». Но один англичанин сделал опыт — зимой выносил на улицу ведра с горячей и холодной водой. К сожалению, в обзоре не сказано самое существенное — что он наблюдал. И все же можно предположить, что снег под ведрами с горячей водой таял, они опускались и тепловой контакт улучшался. Тем более если дело происходило в оттепель, когда температура земли была ниже температуры воздуха, то, касаясь земли, ведра с горячей водой должны были начать охлаждаться еще более интенсивно.

Подобный опыт был проведен с помощью холодильника, у которого морозильник покрывается толстым слоем инея. Когда я ставил на этот морозильник стаканчики с горячей и с холодной водой, то иней под стаканчиками с горячей водой подтаивал, они опускались и вода в них замерзала быстрее. Когда же я ставил на иней рюмки, то эффект не наблюдался, поскольку иней под рюмками не подтаивал. Не наблюдался эффект и тогда, когда после размораживания холодильника я ставил стаканчики на не покрытый инеем морозильник. Это доказывает, что причиной эффекта является подтаивание инея под стаканчиками с горячей водой («Химия и жизнь» 2000, №2, с.55).

Согласно публикации в «Знании — сила» (1997, №10, с.100), сам Ф. Бэкон ставил на лед деревянные бадьи с теплой и холодной водой. Возможно, он наблюдал схожее явление и сделал слишком далеко идущие выводы.

Один канадец заметил, впрочем, подтаивание инея под горячим сосудом, но соответствующих выводов не сделал («New Scientist», 1969, №652). В статье, которую он опубликовал, описан другой эффект, а о подтаивании инея он упомянул между прочим.

В журнале «Техника — молодежи» (2000, №3, с.41) был указан другой источник этой истории. Оказывается, «генерал Л. Гровс, один из организаторов проекта создания первой американской атомной бомбы, в книге «Теперь об этом можно рассказать» описал, как группе выдающихся физиков того времени сообщили, будто в морозильной камере холодильника горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. И физики совершенно серьезно восприняли сие вздорное сообщение, стали живо его обсуждать, а вернувшись домой, занялись явно лженаучными экспериментами». Здесь вся история с горячей и холодной водой трактуется как явный вздор.

Но и тут телефон барахлил — в книге Л. Гровса рассказано нечто иное: «В одной из газет... появилась заметка о том, что для ускорения замерзания льда в холодильнике нужно налить на поднос для льда кипящую воду» (Гровс Л. Теперь об этом можно рассказать. М.: Атомиздат, 1964, с.150). Точный смысл этого утверждения можно понять, только зная устройство американских холодильников того времени. Если лед в них должен был замерзать на самом подносе, то здесь действительно речь идет о том же самом явлении. Только вода уже не «слегка теплая» и не «горячая», а «кипящая».

Но если лед должен был замерзать в специальных формах, которые ставили на поднос, то это другое явление. Где были разделены: отдельно вода, которая замерзала, и отдельно кипящая вода, которая каким-то образом ускоряла замерзание. Возможно, например, через образование пара — благодаря повышенной теплопроводности влажного воздуха по сравнению с сухим.

В упомянутой выше статье в «Знании — сила» приведен еще один пример парадоксального поведения воды. Там утверждалось, что Аристотель в «Метеорологии» рассказывал о схожем явлении: «Жители холодных областей, располагаясь лагерем на льду, чтобы ловить рыбу (они для этого пробивают там отверстия, а потом рыбачат), льют горячую воду вокруг удочек, чтобы замерзало поскорее, ведь они пользуются льдом, как свинцом, чтобы закрепить удочки». И хотя я лично в «Метеорологии» этой цитаты не обнаружил, но тем не менее провел соответствующий опыт, предположив, что это могло происходить на замерзших участках моря, поскольку соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная. Поэтому я налил в несколько стаканчиков одинаковое количество соленой воды, а затем долил в них одинаковое небольшое количество теплой пресной воды. Часть стаканчиков я потряс, чтобы вода смешалась, и поставил все стаканчики в морозильник. В стаканчиках, которые я потряс, вода не замерзла, в остальных сверху образовалась небольшая льдинка. Трудно усомниться, что в них пресная вода не смешалась с соленой и осталась на поверхности. Возможно, что в заинтересовавшей меня статье речь шла о чем-то аналогичном.

Рассказ о парадоксе, замеченном танзанийским мальчиком, неоднократно сопровождался многозначительным замечанием — мол, не следует пренебрегать никакой, даже весьма странной, информацией. Пожелание благое, но нереализуемое. Если мы не будем предварительно отсеивать ненадежную информацию, то мы в ней утонем. А неправдоподобная информация чаще всего бывает неверной. Если же по какой-либо причине такая информация принимается всерьез, то, как мы здесь убедились, разумно сначала отыскать ее первоисточник. Часто бывает, что неправдоподобие является следствием искажения информации в процессе передачи. Действительно, утверждение «горячее прокипяченное молоко застывает быстрее, чем холодное, но некипяченое» не кажется совсем неправдоподобным — в отличие от «порция мороженого быстрее становится холодной, если ее засунуть в холодильник, предварительно хорошенько прогрев».

Поучительно также изучать реакцию на неправдоподобную информацию, исходящую из серьезного источника. Как в случае информации о парадоксальном поведении уже не молока, а воды, исходившей от самого Ф. Бэкона. Здесь в еще большей степени наблюдался эффект «испорченного телефона». Сначала вода «слегка теплая», потом — «теплая», потом — «горячая» и, наконец, — «кипящая». Вообще же в журнальных статьях, посвященных этому вопросу, я увидал три типичные реакции: полное доверие с попытками найти объяснение, полное недоверие и редкие попытки экспериментальной проверки, как правило, неудачные.

Но в данном случае наши эксперименты подтвердили, что иногда может быть разумным и наш подход — поиск дополнительных обстоятельств, в которых возможно то, что при обычных условиях представляется невозможным. При этом желательно найти вариант, допускающий экспериментальную проверку.

Описанный выше эксперимент показывает также, откуда может взяться неправдоподобная и, по существу, неверная информация, переходящая из одной книги в другую. Действительно, вполне возможно, что когда-то кто-то зимой в оттепель выносил на улицу ведра с горячей водой. И вода в них замерзала быстрее, чем в ведрах с холодной водой. Во времена Ф. Бэкона не было холодильников и наблюдать, как замерзает вода, можно было только зимой на улице или в неотапливаемом помещении. Но те, кто рассказывал об этом опыте, не сообщили о существенных подробностях. Ив результате информация о явлении, происходящем в весьма экзотических условиях, стала восприниматься как сообщение о явлении, которое происходит всегда. А «испорченный телефон» делал информацию все более и более неправдоподобной, превратив слегка теплую воду в кипящую. И, как это ни странно, не было видно попыток найти первоисточник явно неправдоподобной информации.

Остальные статьи на эту тему можно найти в подборке «Эффект Мпембы»