Опыт, о котором сейчас будет рассказано, –
один из самых легких для исполнения. Наполните стакан водой, покройте
его почтовой карточкой и, слегка придерживая ее пальцами, переверните
вверх дном. Теперь можете руку убрать: бумажка не отпадает, вода не
выльется, если только вы не держите стакан косо.
В таком виде вы можете переносить стакан с
места на место – но с большим удобством, чем при обычных условиях: вода
не расплескивается. При случае вам нетрудно будет изумить товарища,
принеся ему в ответ на просьбу дать напиться воду в опрокинутом стакане.
Что же удерживает карточку от падения?
Давление воздуха: оно действует на карточку снизу с силою, которая, как
легко рассчитать, гораздо больше, чем вес воды в стакане, т. е. чем
200 г.
Когда мне еще в детстве впервые показали и
объяснили этот опыт, мне было сказано, что вода должна наполнять стакан
весь, от дна до краев. Если она занимает только часть стакана, остальная
же занята воздухом, то опыт не удастся: воздух изнутри стакана будет
давить на бумажку, уравновешивая давление наружного воздуха;
следовательно, она должна отпасть. Рис. 63
Я решил
тотчас же проделать опыт с неполным стаканом, чтобы самому увидеть, как
бумажка отпадает. Представьте же мое удивление, когда я убедился, что
она и тогда не отпадает! Карточка держится не хуже, чем при полном
стакане.
Это послужило для меня наглядным уроком
того, как следует изучать явления природы. Высшим судьей в
естествознании должен быть опыт. Каждую теорию, как бы правдоподобна она
ни казалась нашему уму, следует проверять опытом. «Поверяя и проверяя» –
таков был лозунг первых исследователей природы (флорентийских
академиков) в XVII веке, таков он и для физика XX века. И если при
проверке теории окажется, что опыт не подтверждает ее, то надо
доискаться, в чем именно теория ошибается.
В нашем случае нетрудно найти ошибку
объяснения, на первый взгляд вполне убедительного. Отогнем осторожно
один угол бумажки в тот момент, когда она закрывает снизу отверстие
незаполненного стакана. Мы увидим, что через воду пройдет воздушный
пузырь. Что это показывает? То, что в стакане воздух более разрежен, чем
снаружи: иначе наружный воздух не устремлялся бы в пространство над
водой. В этом и вся разгадка: стакан хотя и содержит воздух, но менее
плотный, чем наружный, а следовательно, слабее давящий. Очевидно, при
опрокидывании стакана вода, опускаясь вниз, вытесняет из него часть
воздуха; оставшаяся же часть, распространяясь в прежнем объеме,
разрежается и давит слабее.
В сущности, и в том случае, когда вода
заполняет стакан, казалось бы, целиком, – над бумажкой, кроме воды,
имеется в небольшом количестве также воздух. Достаточно самого тонкого
слоя воздуха нормальной плотности, чтобы уравновесить давление атмосферы
снаружи. Но воздух в стакане немного разрежен по сравнению с наружным, и
оттого бумажка прижимается к краям стакана. Если бы воздуха в стакане
совсем не было, наружное давление прижимало бы бумажку с силою в
60–70 кг (соответственно площади отверстия стакана). Оторвать бумажку от
краев стакана было бы очень трудно; между тем в действительности для
этого достаточно самого слабого усилия.
Вы видите, что даже простейшие физические опыты при внимательном отношении могут навести на серьезные размышления. | 
