Каждая песчинка одновременно и мала, и велика, поэтому в поведении песка как целого есть редкая двойственность, лишь недавно переставшая казаться уникальной



Песок представляет собой простейший пример теоретических трудностей изучения наносистем. Главное различие лишь в том, что для песка эта трудность носит механический характер, а для систем нанометрового масштаба — квантовомеханический. Песчинки слишком мелки и их слишком много, чтобы можно было применить уравнения движения системы твердых тел, и в то же время они слишком крупны и их слишком мало, чтобы воспользоваться методами газо- или гидродинамики. А система размером в десятки или даже сотни нанометров (крупинка в сотню нанометров примерно в тысячу раз мельче песчинки!) содержит слишком много атомов или молекул, чтобы надеяться решить систему описывающих ее точных уравнений квантовой механики, но при этом их слишком мало, чтобы воспользоваться методами квантовой статистики. Следствия этой пограничной сложности, по крайней мере для песчинок, совершенно очевидны: природные образования из песка или песчаника могут принимать весьма причудливые и неожиданные формы.

Так что неудивительно, что еще в античные времена песок привлекал к себе внимание ученых. Одно из самых известных сочинений Архимеда (Άρχιμήδης, Archimedes, 287–212 до н. э.) так и называлось — «Исчисление песчинок». Оно наиболее часто привлекает к себе внимание современных исследователей. Правда, речь о размерах песчинок и странностях их поведения почти и не заходит. Главное, что интересовало Архимеда, это вычисление количества песчинок, которого хватило бы, чтобы заполнить всю Вселенную, и изобретение такого способа записи чисел, которое позволило бы это большое количество как-то обозначить. И хотя это последнее значительно меньше стасплекса, Архимеду пришлось немало потрудиться, чтобы справиться с задачей. По сегодняшним меркам его решение, может быть, и не удовлетворительно, но мы обратимся не к нему, а к формам, благо они не раз за последние годы привлекали к себе внимание наших читателей.