Каким основным качеством должен обладать исследователь, будь то инженер, ученый, изобретатель или начинающий рационализатор? Опытные люди скажут в ответ на это:
— Исследователь должен уметь удивляться там, где другим все кажется весьма обыкновенным и серым.
Например, что особенного можно заметить в таком факте? Мальчик наливает воду из ковша в графин. Из графина слышится своеобразное рокотание водяной струи.
— Ну и что же? — спросит человек, не умеющий наблюдать и удивляться. — Шумит вода.
Шумит действительно вода. Но как шумит? Чем полнее графин, тем выше становится тон. Что вы на это скажете?
— Тут, видимо, есть какая-нибудь зависимость. Но какое это может иметь практическое значение? — вяло скажет ненаблюдательный человек.
— А звуки духового оркестра. Вы представляете, как они рождаются? — спросим мы у него.
— Представляю. Но ведь в музыкальных трубах нет воды!
— В них нет воды, но есть звуки! — намекаем мы.
— Ничего не понимаю.
Но человек, умеющий удивляться, обязательно ответил бы на вопрос: почему тон шума воды в графине становится все выше?
Иногда можно слышать, как кто-нибудь удивляется: — Ведь вот нашелся же человек, который один придумал такую сложную штуку, как швейная машина или, скажем, часы!
А между тем повода для такого удивления вовсе нет. Швейную машину создавал не один человек. Она создавалась многими людьми в течение нескольких поколений. Предком швейной машины является обыкновенная иголка с ниткой. Прошло немало времени, прежде чем мастера швейного дела додумались ускорить работу иголки при помощи челнока, предложить вместо короткой нитки целую катушку ниток, а вместо руки портного — шатун механизма.
И если бы люди задумали писать историю изобретения швейной машины, то пришлось бы создать толстую книгу. В ней упоминалось бы несколько десятков человек, каждый из которых является автором какой-нибудь лишь одной маленькой идеи.
Эта работа не закончилась и по сей день. Любую машину, в том числе и швейную, можно и надо улучшать. Но эта задача по плечу теперь лишь опытным мастерам.
А как быть молодому человеку, если он еще не окончил школу, а уже хочет изобретать что-нибудь? Я имею в виду нашего юного соседа по квартире. Его зовут Николаем. Чтобы занять его пытливый ум, я показал ему однажды две электролампочки, одинаковые по мощности и по размеру. Лампочки были рассчитаны на одинаковое напряжение, но колбы у них были разного цвета: одна колба отлита из прозрачного, а другая из синего стекла.
— Которая из этих ламп менее долговечна и почему? — спросил я.
Николай начал строить разные догадки и был уже недалек от истины. А вы, читатель, что ответите на этот вопрос?
— Хороший чайник я купила недавно, — сказала соседка. — Вот согрею в нем чай, поставлю на стол, и чай долго остается в этом чайнике горячим. А у вас не такой.
— Мой чайник тоже хороший. Он закипает на плите гораздо раньше вашего.
Речь шла о чайниках, которые изображены на рисунке. Каждый из них вмещает одинаковое количество воды. Сделаны чайники из одного металла. Площадь дна у обоих равная. С внутренней стороны эти чайники потускнели, а с внешней стороны один блестит— он покрыт никелем, — а второй простой.
В каком из этих чайников при одинаковых условиях вода закипает быстрее? В котором горячая вода остынет раньше?
Однажды порыв ветра сорвал с сарая новую железную крышу, сорвал и унес далеко за деревню. Часть крыши сарая, перед этим не успели покрыть железом, и на ней лежал старый, продырявленный толь. Казалось, что ветер должен был унести толь, который легче железа. Но вышло наоборот: ветер унес железо, а толь остался на месте.
В чем же дело? Почему ветер унес железо, а не толь?
Может быть, повадки гигантского вихря можно объяснить, если понаблюдать за действием не сильного ветра, а маленького. Небольшой ветерок можно создать самому. Например, лежит на столе книга. Вы беретесь за ее верхний переплет и быстро открываете. Следом за переплетом поднимаются еще один-два листа. Но если книгу раскрывать медленно, то ничего подобного не произойдет. Почему листы поднимаются в первом случае?
Теперь, пожалуй, можно ответить и на основной вопрос.
Что можно открыть за письменным столом, когда ты выполняешь домашние задания? Чтобы сделать открытие, надо хорошо знать какую-нибудь область науки. А у меня на столе, кроме ручки и чертежного рейсфедера, ничего нет. Приблизительно такие мысли я высказывал своему товарищу во время пятиминутного перерыва в своей работе. И он ответил мне на это:
— Да ты и этих двух вещиц хорошо не знаешь. Смотри, макаю рейсфедер и ручку в чернила. Теперь я поднимаю их остриями кверху.
— Ну и что? — равнодушно спрашиваю я.
— А то, — говорит товарищ, — что на рейсфедере, как видишь, чернила сохранились, а с пера потекли книзу, на ручку. Почему?
— Гм... — Я задумался.
В самом деле, почему?
— Белые пятна бывают только на географической карте, — сказал мальчик своему товарищу. — И то теперь уже нет: даже Антарктида исследована.
— Для пытливых белые пятна в окружающей жизни никогда не переведутся, — сказал другой мальчик. — Вот сейчас включу плитку, и ты увидишь.
— Что там я увижу! — не верил первый мальчик. — На электроплитке все до мелочей давным-давно изучено. Рассчитать и изготовить ее может даже школьник.
Но вот включенная плитка нагрелась, и мальчики ясно увидели, что спираль в одних местах покраснела сильнее, а в других — слабее.
— Ну вот! — сказал второй мальчик. — Почему это так? Разве ты раньше слышал объяснение этого факта?
— Нет.
— И обрати внимание, спираль нагревается сильнее в тех участках, где/ витки гуще. Почему?
— Тут действует, наверно, какой-нибудь сложный физический закон, которого мы с тобой еще не знаем и понять не сможем.
— Нет, я чувствую, что это объясняется как-нибудь очень просто, но как именно, не знаю, — не унимался второй мальчик.
Объявившаяся тайна электроплитки захватила наших ребят настолько, что они не переставали говорить о ней даже в двухдневном зимнем походе по родному краю. Поход совершали целым классом. После ночевки в прохладной деревенской школе, оказавшейся на пути туристов, между мальчиками состоялся такой разговор.
— Ну как? Выспался? — спросил второй.
— Я почти не спал, — сознался первый, потирая утомленные глаза.
— Отчего же? Все про электроплитку думал?
— И о ней думал, — сознался первый мальчик. — От бессонницы. Пальто, которым я укрылся, лежа в одиночестве, грело, но так слабо, что я едва не простыл. А продрогшему сон не идет.
— Жаль. А я, видишь, выспался, — бодро сказал второй мальчик, — Выходит, я не прогадал, что присоединился вчера вечером к компании ребят, которые решили спать вповалку. Под такими же, как у тебя, пальто нам было тепло. Ты в стороне просто остывал, а мы грели боками друг друга. Но не горюй. Зато ты уж, конечно, решил, почему это спираль электроплитки в одних местах краснеет сильнее, чем в других.
Первый мальчик отрицательно покачал головой:
— Устал я, ничего не соображаю.
— Гмм... А я, кажется, начинаю догадываться, в чем тут причина.
Может, и вы, читатель, легко отгадаете тайну электроплитки?
Федя работал на заводе учеником слесаря. Придя с работы, он любил прихвастнуть новыми «производственными» словами в окружении своих младших товарищей.
— Ну что вы понимаете в башмаке или в подпятнике? — говорил он. — У слесарей это не то, что у сапожников. Вот сегодня я возился с храповиком, а товарищи мои делали колено.
Башмак, подпятник, храповик, колено... Не все подобные названия Федя понимал так, как понимают их настоящие слесари. Но значения некоторых технических терминов он уже хорошо знал. Например, он не раз рассказывал много интересного про шляпку обыкновенного гвоздя или про шляпку клапана в цилиндре автомобильного мотора.
Рассказы Феди настолько врезались в память его младшей сестренки, что она сама пыталась увидеть в жизни хотя бы еще одну такую шляпку в какой-нибудь новой роли. И сестренке вскоре повезло. Она увидела такую шляпку дома.
— Федя! — позвала она. — Смотри сюда! Для чего это в умывальнике на конце стерженька делается шляпка, как у гвоздя?
Попробуйте ответить на вопрос девочки.
Дома вам, вероятно, не раз приходилось быть свидетелями такого интересного факта. Вы наливали в холодную бутылку немного горячей воды, чтобы ее вымыть; затыкали бутылку пальцем и начинали полоскать. Когда же через минуту вы открывали бутылку, из нее ударяла струя воды и воздуха. Как объяснить появление такой струи?
На кухне у стены стоит широкая доска из сырого дерева толщиной в палец. При высыхании доска, конечно, будет коробиться. В какую сторону: к стене или от нее?
Приятно войти с мороза в избу, где трещит затопленная печь. В избе еще прохладно, однако вы протягиваете к печке ладони, и вам становится теплее. Кто-то нетерпеливый открыл дверцу. Из печки пахнуло теплом, и лица греющихся людей озарились красным светом.
Завязывается беседа о морозе, о тепле, о печке.
— Спасибо тому, кто придумал огонь, — говорит ваш сосед полушутя, полусерьезно.
Все смеются.
— Отчего печка гудит? — говорит другой голос.
Ему никто не отвечает, потому что вопрос всем ясен. — А почему некоторые дрова трещат в печке?
По этому вопросу мнения расходятся. Одни отвечают так, другие этак. А как объяснить правильно?
Вы собираетесь выйти из дому. На улице пасмурно. Вы в нерешительности смотрите на свой плащ: брать или не брать? Смотрите еще раз в окно, но не можете определить, идет или не идет дождь. Будь во дворе лужа с прыгающими на ее поверхности фонтанчиками — все было бы ясно. Но лужи нет. Вы пытаетесь увидеть капли дождя в полете. Однако на фоне светлой стены противоположного дома ничего не заметно. Наконец вы случайно взглянули на чье-то окно и на его темном фоне четко увидели капли мелкого дождя. Вот теперь все ясно.
А впрочем, все ли? Как объяснить, что капли дождя, даже маленькие, оказались заметными на темном фоне?
Стакан с чаем. Что может быть проще? Все про него известно. Нет в нем тайн. С такими мыслями садился пить чай Миша. Он положил в стакан сахару и начал размешивать его ложечкой. Сахар уже давно растаял, а Миша все крутил ложкой. Его заинтересовал водоворот, образующийся в стакане. Поверхность крутящегося чая образует воронку с углублением посередине. Миша бросил на край этой воронки сухую чаинку, и она завертелась по спирали, приближаясь к центру воронки. Значит, существуют слои, которые двигаются по спирали к середине стакана. Почему? «Как будто ясно, — подумал Миша. — Потоки жидкости устремляются туда, где в меньшей степени сказывается тормозящее действие силы трения воды о стенки стакана». Мальчик видел, что, кроме отдельных слоев чая, текущих по направлению к середине воронки, вся масса чая также вращалась около этой середины. И тут у Миши возник новый вопрос: какая сила создает углубление в центре стакана, отбрасывая частицы воды к его стенкам?
Каково ваше мнение?
День ото дня мама все больше радовалась успехам Миши по домашнему хозяйству. Мальчик научился варить прекрасный суп. Вот что значит — у человека накопился опыт. Однако опыт Миши был вначале весьма горьким. Сколько стаканов лопнуло в его руках, прежде чем он научился подавать на стол горячий чай! Теперь все наладилось. Но если вы пожелаете узнать от него хотя бы один поварской секрет, он скажет: «Истина познается на опыте».
А эта истина заключается в том, что чайный стакан не лопается, если крутой кипяток наливать в него после того, как туда положен сахар, да еще вдобавок опущена чайная ложка.
Объясните, почему в таком случае стакан не лопается?