Феномен падающего бутерброда
Феномен падающего бутерброда — наблюдение, согласно которому намазанный маслом тост при падении чаще всего приземляется маслом вниз. Это выражение используется как идиома, олицетворяющая пессимистичный взгляд на вещи[1]. Исследователи неоднократно пытались проверить эту закономерность и получали разные результаты.
Происхождение
Письменные упоминания феномена встречаются с середины XIX века. Часто его связывают с пародийным стихотворением Джеймса Пейна 1884 года[2][3]:
У меня никогда не было куска хлеба,
Особенно большого и широкого,
Который не упал бы на пол,
И всегда намазанной маслом стороной!
В прошлом это часто считалось лишь пессимистичным поверьем. В 1991 году в исследовании для телепередачи Q.E.D. выяснилось, что при подбрасывании тоста в воздух он падает маслом вниз ровно в половине случаев (как и предполагает теория вероятностей)[4]. Однако несколько научных исследований показали, что при падении со стола (в отличие от подбрасывания в воздух) тост чаще приземляется маслом вниз[5][6]. За исследование этой темы Роберт Мэттьюз получил Шнобелевскую премию по физике в 1996 году[7][8].
Объяснение
Проблема изучалась путём моделирования тоста, сталкиваемого с края стола[4]. Когда тост начинает падать, он делает это под углом, что вызывает его вращение. Поскольку высота столов обычно составляет от 0,7 до 1,83 метра, тосту хватает времени, чтобы совершить примерно половину оборота и приземлиться в перевёрнутом положении относительно исходного. Исходное положение обычно маслом вверх, поэтому тост падает маслом вниз[9]. Однако при падении со стола высотой более 3 метров тост совершит полный оборот на 360 градусов и приземлится маслом вверх. Если столкнуть тост со стола с достаточно высокой скоростью (1,6 м/с), он не успеет повернуться настолько, чтобы упасть маслом вниз[4].
Профессор Роберт Мэттьюз объяснял феномен фундаментальными физическими постоянными. По его мнению, высота стола напрямую связана с ростом человека, который, в свою очередь, ограничен прочностью химических связей. Если бы череп человека находился на высоте более трёх метров, падение приводило бы к разрыву этих связей[7]. За эту работу Мэттьюз получил Шнобелевскую премию по физике в 1996 году[10].
Хотя вес масла на одной стороне мог бы влиять на процесс падения[11], математик Иэн Стюарт считает это воздействие на динамику и аэродинамику «незначительным». Масло в основном впитывается в центр ломтика тоста[4].
Шутки
Парадокс кошки с маслом — это шуточный мысленный эксперимент. Он задаётся вопросом: если тост всегда падает маслом вниз, а кошки всегда приземляются на лапы, что произойдёт, если прикрепить ломтик тоста маслом вверх на спину падающей кошке[12]?
В шутке о хелмских мудрецах рассказывается о домохозяйке, которая однажды утром с удивлением обнаружила, что кусок хлеба упал маслом вверх, вопреки известному выражению. После долгих консультаций со старейшинами в синагоге ей ответили: «Мадам, проблема в том, что вы намазали маслом не ту сторону хлеба»[13].