Ю. В. Малюкин, д-р физ мат наук, проф., зав отд нанокристаллических

Гравитация и инерция. Для макроскопических объектов, таких как велосипеды и мосты, масса является определяющим свойством, диктующим логику инженерных расчетов.
Для устройств с характерными размерами в диапазоне от метра до сантиметра такие физические свойства, как трение, сила упругости, сцепление, напряжение растяжения и сдвига - являются соизмеримыми по амплитуде с воздействиями гравитации и инерции.
Переходя в любую сторону, либо к более крупным, либо к более мелким объектам, такой баланс сил будет нарушаться.
При увеличении размера объектов, масса их растет пропорционально кубу размера, в то время как жёсткость и сила трения пропорциональны квадрату размера. Такой опережающий рост инерционных или массовых свойств объекта приводит, например, к ограничению размера зданий. Нет таких конструкционных материалов, которые выдержали бы собственный вес небоскреба высотой в километр.
Масштабируя объекты в обратном направлении - в сторону уменьшения размера мы получим обратную ситуацию. Объекты размером в микрометр (микропесчинки, отдельные клетки) взаимодействуют между собой совсем иначе, чем макрообъекты в привычном нам макромире. Инерция больше не является заметным фактором. Это зачастую противоречит нашим интуитивным представлениям.
Например, движение бактерий обеспечивается вращением жгутика. На первый взгляд, если вращение жгутика прекратится, то бактерия


21




должна ещё некоторое время двигаться по инерции, как движется корабль после остановки гребного винта. Однако, поскольку инерция убывает с уменьшением размера объекта гораздо быстрее сил вязкости в воде, бактерия останавливается, проплыв по инерции расстояние меньше атомного радиуса, то есть, практически сразу.
Гравитационными силами тоже можно пренебрегать, рассмат­ривая микро- и нанообъекты. Движение таких объектов определяется их взаимодействием с окружающими молекулами, которые толкают их со всех сторон. Так микропылинки в воздухе не опускаются на пол, а находятся во взвешенном состоянии. А в микроскоп можно наблюдать броуновское движение мелких частичек в водном растворе. Силы притяжения между мелкими объектами также превышают гравита­ционные силы. Именно поэтому мелкие насекомые ходят по стенам и потолку, а мелкие капли росы висят на кончиках листьев и не падают.