Salon24 jest portalem, gdzie wiele osób tropi wszelkiego rodzaju oszustwa w fizyce. Zwykle chodzi o dowodzenie że STW jest do kitu, lub o to, że kwantologia robi co najwyżej wodę z mózgu. „Jacy głupi ci fizycy” – piszą blogerzy, biorąc Obelixa za wzór. To taka salonowa tradycja. A tradycja, to rzecz godna naśladowania. Dlatego też kilka notek poświęcę na tropienie oszustw „fizykalistów”, że użyję tu sformułowania salonowego klasyka.
Trzy stany skupienia
Na lekcjach fizyki uczą, że występujące w świecie substancje spełniają takie oto zależności:
Takiego opisu materii uczyłem się w szkole podstawowej i zdaje się obowiązuje on i dziś. Mamy trzy stany materii i sześć przemian między nimi. Prostota schematu jest tyle kusząca i łatwa do ogarnięcia umysłem, co nieprawdziwa.
Zdradzę ci mój czytelniku swe podejrzenie, że te stany, to mroczne dziedzictwo starożytnych Greków, które zostało przejęte przez alchemików i wciąż pozostaje w szkolnych podręcznikach. Chodzi o to, że kiedyś świat miał się składać z czterech żywiołów. I te żywioły, w które nie wierzył już Boyle, pozostały.
Ciało stałe reprezentuje ziemię, ciecz wodę, a gaz odpowiada powietrzu. Teraz nie ma się co dziwić, że spośród wielu możliwych form materii, akurat plazma dostępuje zaszczytu bycia czwartym stanem skupienia: Bo akurat ogień jest niezagospodarowany. Jeszcze raz potwierdza się, że najważniejsze prawo edukacji, to prawo inercji – nawet jeśli rzeczywistość nie pasuje do wykładanego modelu, to i tak uczy się go dzieci, bo ich rodzice i dziadkowie też się tego uczyli.
A może jednak świat, który nas otacza jest zbudowany z substancji będących w tych trzech stanach? Gdyby tak było, to mogą mieć one swoje źródło w bajaniach starożytnych Greków czy alchemików i nie ma w tym nic złego. Jak bliżej się przyjrzymy, to okaże się, że tych stanów jest jednak więcej niż trzy czy cztery.
Kisiel
Nawet najprostsze substancje pochodzenia biologicznego mają się do wyuczonych w szkole stanów skupienia jak pięść do nosa. Weźmy na przykład krochmal. Mieszanina wody (cieczy) i mąki ziemniaczanej (ciała stałego? trudno powiedzieć). A po podgrzaniu? Kisiel – co to takiego? Może żel czy inna galareta? A czy żele to ciecze czy ciała stałe?
Dużo pytań, a to dopiero początek. Weźmy jajko – po rozbiciu wyleje się białko i żółtko. Jakie mają stany skupienia? A po podgrzaniu? Wychodzi na to, że po dostarczeniu ciepła, z czegoś co miało płynną konsystencję dostaniemy coś o konsystencji stałej. No to całkiem odwrotnie jak uczą w szkole – przy dostarczaniu ciepła ciało ma się topić.
Spuśćmy zasłonę miłosierdzia na próby dopasowania bardziej skomplikowanych substancji, na które co raz natrafiają biolodzy czy chemicy. Zajmijmy się zwykłymi przedmiotami z jakimi możemy się spotkać na co dzień.
Na biurku
Patrzę na swoje biurko: drewniany blat, papierowe książki, plastikowe akcesoria i niewielka ilość metalowych przedmiotów, szklany kubek. Z tego zestawu tylko metal spełnia wszystkie wymagania stawiane ciałom stałym. Najważniejszym z nich jest to, że po podgrzaniu zaczną się topić. Odrzucamy więc drewno i papier – na pewno się nie stopią. Zostaje plastik i metal.
Druga cecha, o jakiej uczą się dzieci w szkole, to istnienie temperatury topnienia. Metalu nie topiłem (kolega topił jedynie ołów na żołnierzyki), ale kilka prób z plastikiem przeprowadziłem w bardzo młodym wieku. Wynikało z nich, że ten mój topiony plastik stopniowo stawał się coraz miększy – pod warunkiem, że się nie zapalił ☺. Mądre książki potwierdziły: plastiki (ogólnie ciała bezpostaciowe) nie mają temperatury topnienia. Stopniowo przechodzą ze stanu stałego do ciekłego. A więc czym jest taki częściowo stopiony plastik? Albo „zmiękczona” wysoką temperaturą świeczka?
Materiał z którego zrobiono szklany kubek zostawię sobie na następną notkę.
Przykłady można mnożyć…
…jeszcze długo, ale może już wystarczy. Prostota, a nawet prostactwo, podanych argumentów, ma zwrócić uwagę, że bardziej rozgarnięci uczniowie, a podobno tacy istnieją, od razu zauważą, że ich podręcznik kłamie.
Wbrew zawołaniom Obelixa, fizycy doskonale wiedzą, że stanów skupienia jest więcej niż trzy. Podobnie jak chemicy i biolodzy. Badanie rozmaitych form materii, które nie podpadają pod schemat wyrysowany na początku notki, to ich praca. Może nadszedł już czas, żeby widma żywiołów ziemi, wody i powietrza pokazać w otoczeniu rozmaitych kisielów, polimerów czy innych substancji o nieoczywistych strukturach wewnętrznych? Może nasze dzieci od tego nie zgłupieją?
