Кружка Пифагора, или Как устроен знаменитый сосуд равенства
С этой кружкой надо быть аккуратным: если налить в нее слишком много воды, то вся она выльется наружу. Как работает такое устройство?
Если люди живут в местности с недостатком питьевой воды, перед ними встает задача поровну разделить этот ограниченный ресурс между всеми людьми. Пифагор Самосский — один из самых известных древнегреческих мыслителей, живший на острое Самос — предложил действенное решение этой проблемы.
История создания чаши Пифагора
Считается, что на греческом острове Самос был недостаток питьевой воды, но рабов там трудилось достаточного много. Чтобы каждому из них доставалось равное количество жидкости, Пифагор изобрел специальную кружку: если налить в нее больше положенного, абсолютно вся вода выльется из сосуда. Это должно было поощрять рабов не брать больше положенного, иначе они рискуют остаться вообще без питья.
Также есть версия, что наливали рабы в кружку Пифагора не воду, а что-то покрепче. А для того, чтобы они не пьянели до потери работоспособности, их ограничивали именно с помощью этой хитрой чаши, изобретенной, по легенде, в 520 году до нашей эры.
Но существует и другой вариант истории, более гуманный и приятный для ушей туристов. Как рассказывают греческие экскурсоводы, Пифагор, будучи не только математиком, но и философом, свято верил в бессмертие души. А поэтому и призывал к жизни без излишеств. Для своих последователей он и создал кружку Пифагора: все для того, чтобы они поняли, что жадность — это плохо.
Как работает кружка Пифагора
Эта кружка отличается от обычной наличием в ее центре колонки. Именно она и обуславливает такие свойства кружки Пифагора. Внутри нее располагается U-образная трубка с коленами разной длины. Короткое колено сообщается с самой кружкой, а длинное выходит через дно сосуда наружу. Работает вся эта конструкция по принципу сифона.
Сифон — это устройство, в котором происходит перемещение жидкости из сосуда, где ее больше, в тот сосуд, где жидкости меньше. Происходит это под влиянием сразу нескольких факторов. Когда вода начинает выливаться из колена большей длины, это создает разницу давлений, которая заставляет следующую порцию воды двигаться по длинному каналу. Действие атмосферного давления считалось главным объяснением работы сифона, но в XX веке ученые показали, что это устройство работает даже в вакууме.
Самое известное использование сифона связано с водяными часами Ктезибия. В них вода, достигнув определенной отметки, полностью выливается из колонки и вращает колесо, которое связано с часовым механизмом, отмеряющим время.
Проведенные во второй половине XX и в XXI веке эксперименты показали, что определяющими факторами в работе сифона являются гравитация и молекулярная когезия. Второй фактор обуславливает способность молекул воды «зацепляться» друг за друга и двигаться подобно цепи из множества звеньев. Если вы перебросите цепь через перекладину, то она под действием силы тяжести соскользнет на ту сторону, где звеньев больше. Подобный эффект наблюдается и в сифоне.
В результате, когда такая «цепь» из молекул воды переливается из короткого колена в длинное, она «падает» вниз (стекает) и вытягивает за собой молекулы из сосуда. И так будет происходить до тех пор, пока вода в сосуде не закончится или пока кто-то не додумается закрыть пальцем отверстие длинного колена.
Почему чашу Пифагора иногда называют Танталовой чашей
Пифагорова чаша имеет еще одно название — зачастую ее называют Танталовой чашей. Кто такой Тантал и почему он забирает лавры древнегреческого ученого?
Сын бога, как-никак. А именно — Зевса. Причем сын, который, по легенде, очень плохо себя вел и не слушался родителя. За что повелитель грома и молний «поставил в угол» непослушного ребенка. Справедливое по меркам древнегреческих мифов наказание последовало незамедлительно: Тантал был изгнан в царство мертвых.
Там сын Зевса был вынужден стоять в прохладной и соблазнительно сверкавшей воде, но при этом не мог прильнуть к ней губами. Над его головой свешивались неземные причудливые фрукты, но Тантал не мог дотянуться до веток и сорвать себе хоть самое скромное яблоко. Так близко, но нельзя!
Так и родилось устойчивое выражение «Танталовы муки». Его употребляют в ситуации, когда то, что ты хочешь, рядом с тобой, но ты не можешь этого получить по тем или иным причинам. А причем здесь чаша Пифагора? Во-первых, прослеживается тема соблазна в обеих метафорах. Во-вторых, в Хорватии нашли серебряную кружку Пифагора с изображением сына Зевса, мучающегося от наказания. Изготовили ее в 4 веке нашей эры. Так что у Тантала и Пифагора есть хоть что-то общее!
Как используют кружку Пифагора сегодня
Вряд ли вы будете использовать чашу Пифагора по назначению, даже если она попадет к вам в руки. А если вы и захотите себя ограничить в потреблении какой бы то ни было жидкости, вряд ли вы согласитесь при этом пожертвовать сухостью пола или ковра.
А для любителей Пифагора и тех, кому жизненно необходим подарок «с приколом», создают сувенирные варианты Танталовой чаши. Они имеют аналогичный историческому механизм, просто не имеют археологической ценности.
Чашу Пифагора, а именно удачно обыгранные физические законы, сегодня используют и в бытовой технике. Например, во время работы в отделе для жидкого кондиционера стиральной машины вода появляется в определенное время, «забирает» средство и утекает.
Работа некоторых бачков в унитазах тоже основана на принципе действия кружки Пифагора. Эти бачки устанавливают минимум в полуметре от самого унитаза, для того, чтобы, сработав против архимедовой силы (Пифагор против Архимеда: битва, которую мы заслужили), человек смывающий позволил воде экстремально быстро спуститься вниз. Тут еще правильно смывать надо учиться: прилагать больше усилий, чем при обычном нажатии на кнопку. Но Пифагорова чаша все равно полезна, ведь используется по сей день. Одно из гениальных изобретений древнегреческих ученых, о будущем применении которого создатели и не догадывались.
