Nauka to lubię

Od ziarnka piasku do gwiazd

Co różni dorosłego od dziecka? Ciekawość świata. Dziecko pyta o wszystko. Dorosły - z reguły - tylko o to, co jest mu niezbędne. Czemu pomidor jest czerwony? Dlaczego błyskawice mają zygzako­waty kształt? Jak to możliwe, że ciężki samolot lata? Czym różni się lód od śniegu? Dziecko chce to wiedzieć. A dorosły? Najczęściej nawet nie zdaje sobie sprawy z tego, że nie wie. No chyba, że ktoś zapyta. - Co za głupie pytanie! Przecież wszyscy wiedzą, że piasek to... eee... hmm... No właśnie, co to jest piasek? Jak powstaje mgła? Albo chmura? Czy woda może pozostać płynna w ujemnej tempera­turze? A liście - po co zmieniają kolor jesienią? Od wielu lat popularyzuję naukę. I ciągle nie mogę zrozumieć, skąd wzięło się głębokie przekonanie niektórych (a właściwie większości) dorosłych, że dziecko rodzi się z konkretnymi predyspozycjami. Ze jedni to przyszli matematycy i fizycy, a inni to na pewno rzeźbia­rze, malarze i poeci. W końcu są - podobno - i tacy, którzy nie mają żadnych talentów. Swoją drogą ci ostatni to dosyć ciekawa grupa. Słyszałem o nich, ale jeszcze nigdy nikogo takiego nie spotkałem. Każdy człowiek rodzi się po to, by się uczyć, by poznawać. I o ile zo­staną mu do tego stworzone warunki, to się rozwija, co dzień zdoby­wa nową wiedzę.
Napisałem książkę dla dorosłych, którzy chcą poznawać świat tak, jak to robią dzieci. Może czasami nieco naiwnie, czasami niedosko­nale, ale na pewno skutecznie.
Napisałem książkę dla dzieci, które chcą być traktowane jak dorośli - poważnie. Chcą, by ktoś udzielił im odpowiedzi. Każdy rozdział tej książki składa się z tekstu głównego, w którym staram się możliwie szeroko wyjaśnić opisywane zagadnienie, z ciekawostek ł z dialogu dwójki dociekliwych dzieci z Profesorem. Większości tych rozmów doświadczyłem na własnej skórze. Oj, bywało ze mną krucho. Czasami odpowiedzi szukaliśmy razem z dziećmi. To ważne, bo dzieci uważają swoich opiekunów (rodziców, dziadków, nauczycieli) za wszechwiedzących. Dorośli uwielbiają zresztą sprawiać takie wrażenie. Jak czuje się człowiek w towarzystwie kogoś, kto wie wszystko? No właśnie, kiepsko. Myślę, że niewiele rzeczy skuteczniej podnosi samoocenę dziecka niż dochodzenie do sedna wspólnie z dorosłym. Dorosły nie wie wszystkiego, tak samo jak ja musi się uczyć - dla wielu dzieci to będzie istotne odkrycie. Każdy rozdział uzupełniłem też o doświadczenie. Można je z łatwo­ścią przeprowadzić za pomocą przedmiotów, które prawie każdy ma w domu. Miłego czytania i dobrej zabawy tomasz rożek – Wstęp

Fragment książki Nauka lubię to

DŹWIĘKI UCHEM FIZYKA

uwierzycie, że pleśń może mieć wpływ na brzmienie instrumentów? a w to, że smak potraw zależy od tego, jakiej muzyki słucha się w czasie jedzenia?

Dźwięki są wytwarzane przez wibrujące przedmioty. Te wibracje są przekazywane dalej i dalej, aż trafią do ucha. Nie ma znaczenia, co znajduje się między źródłem dźwięku a uchem. Tak długo, jak znajduje się „coś", dźwięk może być przekazywany. Jeżeli znajduje się „nic", czyli próżnia, dźwięk, choćby był najsilniejszy, nie będzie się rozchodził. W próżni nie ma co drgać, nie ma zatem niczego, co mogłoby dźwięk przekazać. Na Księżycu panuje więc idealna cisza. W ogóle w kosmosie panuje kompletna cisza. Odgłosy eksplozji w przestrzeni kosmicznej, których sporo w filmach, chociażby w Gwiezdnych wojnach, to wymysł scenarzystów, niemający nic wspólnego z rzeczywistością. Wibrujące przedmioty przekazują drgania powietrzu, cieczom czy innym ciałom stałym. Drgania poruszają się we wszystkich kierunkach z całkiem sporą prędkością. Ta prędkość zależy zaś od gęstości. Im gęstsze środowisko, tym dźwięk szybciej się w nim porusza. Jest coś jeszcze. Czym gęstsze środowisko, tym dźwięk będzie wyraźniej słyszany. Można to zresztą łatwo sprawdzić. W cichym pokoju połóż na blacie stołu (bez obrusa) mechaniczny zegarek i w odległości kilkunastu centymetrów od niego przyłóż ucho do blatu. A teraz w powietrzu oddal zegarek od ucha na podobną odległość. Kiedy wyraźniej słyszysz jego tykanie? W powietrzu dźwięk porusza się z prędkością około 1200 kilometrów na godzinę. W wodzie prędkość dźwięku jest prawie pięć razy większa i wynosi około 5400 kilometrów na godzinę, a w stali wibracje poruszają się z prędkością blisko 18 tysięcy kilometrów na godzinę.

Dźwięk jak sprężyna

Człowiek wydaje dźwięki przez wprawianie w drgania cienkich błon, zwanych strunami głosowymi. Drgają one, gdy przez krtań przepływa powietrze wydychane z płuc. Struna w gitarze drga, gdy muzyk ją szarpnie. Struna w skrzypcach wibruje wskutek pocierania smyczkiem. W przypadku wielu instrumentów, takich jak chociażby wspomniane gitara czy skrzypce, dźwięk jest dodatkowo wzmacniany przez pudło rezonansowe. Bez niego byłby ledwo słyszalny. Konstrukcja pudła, rodzaj drewna, z którego zostało wykonane, sposób jego suszenia, a nawet lakier, jakim pokryto pudło - wszystko to ma wpływ na barwę dźwięku wydawanego przez instrument. Właśnie dlatego nie wszystkie skrzypce mają takie samo brzmienie. Chyba najbardziej znane i przez wielu uważane za najlepsze są skrzypce wykonane na przełomie XVII i XVIII wieku przez włoskiego lutnika Antonia Stradivariego. Nic dziwnego, że ich ceny sięgają milionów dolarów. Skąd stradivariusy biorą swoje niepowtarzalne brzmienie? Gdzie tkwi ich tajemnica? Naukowcy ze Szwajcarskich Laboratoriów Federalnych twierdzą, że sekret tkwi w pleśni. Skrzypce zrobione z drewna, które zostało zarażone pewnymi rodzajami pleśni, mają ładniejszy dźwięk jy. Grzyby powodują bowiem, że drewno staje się mniej gęste. Zresztą na gęstość drewna wpływ ma także niska temperatura, w której rosły drzewa. Stradivari żył w tak zwanej małej epoce lodowcowej, gdy średnia temperatura na Ziemi była o jeden stopień niższa niż obecnie. W chłodniejszym klimacie rośliny rosną wolniej, a to wpływa na gęstość drewna. W tym gęstość świerków i jaworów, z których najczęściej wykonuje się pudła rezonansowe skrzypiec £. Wróćmy do dźwięku. Rozchodzenie się fali akustycznej w powietrzu - niekoniecznie tej, której źródłem są skrzypce - można porównać do rozchodzenia się „zagęszczeń" i „rozrzedzeń" długiej, elastycznej sprężyny, która jest energicznie ściskana i rozciągana. Każdy ruch dłonią („popchnięcie" sprężyny na jednym końcu) powoduje, że zwoje sprężyny „zagęszczają się" w jednym miejscu i „rozrzedzają się" w innym. Te „zagęszczenia" i „rozrzedzenia" wędrują wzdłuż sprężyny z jednego jej końca do drugiego. Podobnie wędruje zagęszczenie cząsteczek powietrza. A gdy dotrze do naszego ucha... No właśnie, co się wtedy dzieje?

Jak działa ucho?

Gdy fala akustyczna (wibracje powietrza) dotrze do ucha, powoduje drgania błony bębenkowej. Błona — od środka —jest połączona z trzema maleńkimi kosteczkami słuchowymi (młoteczek, kowadełko i strzemiączko), które przenoszą drgania dalej przez system kanałów do ślimaka ft. Nie tylko przenoszą. Trzy kosteczki są połączone w ciąg dźwigni wzmacniających dźwięk około dwudziestokrotnie. Kosteczki słuchowe są najmniejszymi kośćmi W ciele człowieka (najmniejsze strzemiączko ma około 3 milimetrów), ale też jedynymi, które nie rosną, które przez całe nasze życie nie zmieniają swojego rozmiaru. Rodzimy się z w pełni ukształtowanymi kosteczkami słuchowymi. C A wracając do ślimaka, jest to zakręcony kanał wypełniony płynem, tak zwaną endolimfą, w której wnętrzu znajdują się komórki zmysłowe. Wibracje powietrza przez bardzo precyzyjny mechanizm są zamieniane na wibracje płynu wewnątrz ślimaka. Wspomniane komórki zmysłowe są wrażliwe na drgania tego płynu i przekształcają jego wibracje na impulsy nerwowe. Te, nerwami słuchowymi, wędrują do odpowiednich części mózgu. Tam sygnały z ucha lewego i prawego są na siebie nakładane (dzięki temu słyszymy „przestrzennie"), sygnał nerwowy jest odczytywany i zostaje mu nadane znaczenie. Interpretacja dźwięku nie ma więc nic wspólnego z uchem.[...]