Научный фокус. Простые и интересные фокусы для детей в домашних условиях. Мультисенсорная иллюзия «исчезающей руки»

Большинство из нас знакомы с феноменом оптических иллюзий благодаря развлекательным сайтам, научно-популярным книгам и творчеству художников, например, гравюрам знаменитого Маурица Эшера. Но оптические иллюзии способны не только удивлять - они помогают ученым лучше понять, как наше чувственное восприятие окружающего мира соотносится с объективной физической реальностью. Американская организация Neural Correlate Society способствует подобным научным исследованиям: каждый год она проводит конкурс, куда каждый желающий может отправить открытый им оптический обман с иллюстрацией и небольшим описанием. T&P выбрали пять иллюзий - победителей разных лет из опубликованных на сайте конкурса и описали их действие.

Механизмы, ответственные за возникновение оптических иллюзий, располагаются в разных частях нервной системы человека: от сетчатой оболочки глаза до зрительной зоны коры головного мозга. Изображение, попадающее на сетчатку, содержит в себе огромное количество информации, и далеко не вся она передается в мозг. Пусть цифры говорят сами за себя: в сетчатке находится в среднем 125 миллионов фоторецепторов и в сотню раз меньшее количество ганглионарных клеток, генерирующих нервные импульсы. Нашему мозгу приходится использовать абстрактные модели, чтобы дополнить и собрать воедино разрозненные фрагменты поступающей визуальной информации. Иногда он справляется с этой задачей слишком успешно: формирует ощущение цельности там, где его нет - другими словами, создает оптическую иллюзию. На примере нескольких из них мы покажем, как именно наш мозг вводит нас в заблуждение.

Иллюзия «невозможного движения»

Кажется, что деревянные шары в этом видеоролике катятся вверх по уклону, как если бы их притягивали магнитом. Их поведение необъяснимо, так как противоречит законам физики. Изображение не является компьютерной 3D-моделью, просто расположение желобов воспринимается наблюдателем «наоборот» - таким образом, что нисходящее движение объектов по ним принимается за восходящее. Примечательно, что иллюзия, созданная Кокичи Сугихара из японского Meiji Institute for Advanced Study of Mathematical Sciences, использует материальные трехмерные объекты и физическое движение вместо обычного двухмерного изображения. В данном случае обманчивый эффект достигается с помощью выстраивания определенной перспективы: очевидно, что если бы мы смотрели на эту конструкцию под любым другим углом, то иллюзия не сработала бы. По тем же законам работает материальная модель треугольника Пенроуза или «невозможного треугольника», которую придумали молодые ученые-энтузиасты. Правда, чтобы обмануться, нужно будет приложить усилие, ведь иллюзия будет работать «правильно», только если смотреть на нее с определенной точки.

Иллюзия «вращающейся маски»

Смотрим ли мы на выгнутую или вогнутую сторону маски, мы не можем визуально отличить одну от другой и всегда будем воспринимать каждую из них как лицо. Как уже говорилось, все, что мы видим, - это результат электрических сигналов, передающихся от глаза к мозгу по зрительному нерву. Именно мозг обрабатывает эти сигналы и конструирует определенное изображение, которое может воспринять наше сознание. Более того, нейробиологи считают, что в нашем мозгу есть определенные зоны, отвечающие за распознавание лиц. Из нашего опыта мы знаем, что лица выпуклы, и мозг выдает соответствующее нашим ожиданиям и сложившимся моделям изображение. Привычка так сильна, что игнорируется даже трехмерная модель реальности, которая создается нашим стереоскопическим зрением. Интересно, что люди, страдающие от шизофрении, не могут обмануться и способны визуально распознавать вогнутую сторону маски. Необработанная визуальная информация в их случае не «переписывается» высшими когнитивными процессами, происходящими в мозгу. Некоторые психологи считают, что подобная дисфункция в обработке сигналов (когда чувственное восприятие доминирует над сознанием) усиливает у больных ощущение диссоциации с реальностью.

Иллюзия «падающей башни»

Несмотря на кажущуюся простоту, эффект этой иллюзии впервые был описан в 2007 году учеными канадского Университета МакГилла. Два изображения Пизанской башни идентичны, однако у наблюдателя возникает стойкое ощущение, что наклон правой башни больше, как если бы она была сфотографирована с другого угла. Дело в том, что расположенные рядом фотографии воспринимаются нами как одно изображение. Обычно из-за законов перспективы, учитываемых нашей зрительной системой, контуры двух расположенных рядом башен стремятся к одной точке по мере их удаления из поля зрения. Но в случае, если их контуры параллельны, наш мозг предполагает, что башни должны расходиться в разные стороны. Главным открытием ученых стал тот факт, что наша визуальная система трактует два одинаковых изображения как единый пейзаж: как бы мы не старались воспринимать их отдельно, мы всегда будем видеть «Пизанские башни-близнецы», чья перспектива может быть объяснена только тем, что наклон одной из башен гораздо больше.

Динамический эффект Эббингауза

Геометрическая иллюзия Эббингауза возможна благодаря нашему восприятию отношений между размерами объектов. Человек среднего роста будет казаться выше или ниже в зависимости от того, будет он стоять рядом с профессиональным баскетболистом или с хоббитом. Так и центральный круг будет казаться больше или меньше в зависимости от размера окружающих его объектов. Этот феномен можно объяснить следующим образом: наше восприятие подстраивается под определенное отношение между объектом и его окружением и извлекает из него некий критерий, который затем переносится на новую ситуацию. Для простоты это можно сравнить с восприятием звуков: если ваш ноутбук вдруг перестанет гудеть, вы мгновенно осознаете наступившую в комнате тишину, хотя до этого могли и не обращать внимания на издаваемый им шум. В классической иллюзии Эббингауза объекты статичны, но оказалось, что визуальный эффект значительно усиливается в динамике: согласно ученым Университета Невады, авторам иллюзии, погрешность в восприятии размера увеличивается почти вдвое.

Мультисенсорная иллюзия «исчезающей руки»

Эта иллюзия, изначально задуманная учеными Ноттингемского Университета как симуляция потери чувствительности у переживших инсульт пациентов, использует зрение, осязание и чувство положения тела. Участник эксперимента не замечает, как постепенно изменяется его восприятие положения собственных рук: после специальных манипуляций, запрограммированных учеными, руки оказываются гораздо дальше друг от друга, чем кажется испытуемому. Когда правая рука исчезает с экрана, он тянется к ней своей левой рукой, но все, что он находит, это пустой стол. Сочетание потери видимости и физического контакта со своей рукой создает полную иллюзию ее отсутствия. Подобные эксперименты доказывают, что ошибки восприятия могут происходить не только при просмотре оптических иллюзий - весь наш аппарат рецепции и интерпретации реальности сильно ограничен абстрактными моделями, выработанными нашим мозгом в процессе эволюции. Мы не знаем, как на самом деле выглядит и звучит реальность, мы не знаем точно, какова она на ощупь, нас легко ввести в заблуждение, но именно благодаря научным исследованиям мы сможем приблизиться к наиболее полному восприятию окружающего мира.

Узнать больше об иллюзиях:

Мы предлагаем вашему вниманию 10 потрясающих фокусов-опытов, или научных шоу, которые можно сделать своими руками в домашних условиях.
На дне рождения ребенка, на выходных или на каникулах проведите время с пользой и станьте центром внимания множества глаз! 🙂

В подготовке поста нам помог опытный организатор научных шоу - профессор Николя . Он объяснил принципы, которые заложены в том или ином фокусе.

1 - Лавовая лампа

1. Наверняка многие из вас видели лампу, у которой внутри жидкость, имитирующая горячую лаву. Выглядит волшебно.

2. В подсолнечное масло наливается вода и добавляется пищевой краситель (красный или синий).

3. После этого добавляем в сосуд шипучего аспирина и наблюдаем поразительный эффект.

4. В ходе реакции подкрашенная вода поднимается и опускается по маслу, не смешиваясь с ним. А если выключить свет и включить фонарик - начнется «настоящая магия».

: «Вода и масло имеют разную плотность, к тому же обладают свойством не смешиваться, как бы мы ни трясли бутылку. Когда мы добавляем внутрь бутылки шипучие таблетки, они, растворяясь в воде, начинают выделять углекислый газ и приводят жидкость в движение».

Хотите устроить настоящее научное шоу? Больше опытов можно найти в книге .

2 - Опыт с газировкой

5. Наверняка дома или в соседнем магазине для праздника найдется несколько банок с газировкой. Прежде чем выпить их, задайте ребятам вопрос: «Что будет, если погрузить банки с газировкой в воду?»
Утонут? Будут плавать? Зависит от газировки.
Предложите детям заранее угадать, что произойдет с той или иной банкой и проведите опыт.

6. Берем банки и аккуратно опускаем в воду.

7. Оказывается, несмотря на одинаковый объем, они имеют разный вес. Именно поэтому одни банки тонут, а другие нет.

Комментарий профессора Николя : «Все наши банки имеют одинаковый объем, но вот масса у каждой банки различная, а это значит, что и плотность отличается. Что такое плотность? Это значение массы, поделенное на объем. Так как объем у всех банок одинаковый, то плотность будет выше у той из них, чья масса больше.
Будет ли банка плавать в контейнере или же утонет, зависит от отношения ее плотности к плотности воды. Если плотность банки меньше, то она будет находиться на поверхности, в противном случае банка пойдет ко дну.
Но за счет чего банка с обычной колой плотнее (тяжелее), чем банка с диетическим напитком?
Всё дело в сахаре! В отличие от обычной колы, где в качестве подсластителя используется сахарный песок, в диетическую добавляют специальный сахарозаменитель, который весит намного меньше. Так сколько же сахара в обычной банке с газировкой? Разница в массе между обычной газировкой и ее диетическим аналогом даст нам ответ!»

3 - Крышка из бумаги

Задайте присутствующим вопрос: «Что будет, если перевернуть стакан с водой?» Конечно, она выльется! А если прижать бумагу к стакану и перевернуть его? Бумага упадет и вода все равно прольется на пол? Давайте проверим.

10. Аккуратно вырезаем бумагу.

11. Кладем сверху на стакан.

12. И аккуратно переворачиваем стакан. Бумага прилипла к стакану, как намагниченная, и вода не выливается. Чудеса!

Комментарий профессора Николя : «Хоть это и не так очевидно, но на самом деле мы находимся в самом настоящем океане, только в этом океане не вода, а воздух, который давит на все предметы, в том числе и на нас с вами, просто мы уже так привыкли к этому давлению, что совсем его не замечаем. Когда мы накрываем стакан с водой листком бумаги и переворачиваем, то на лист с одной стороны давит вода, а с другой стороны (с самого низу) - воздух! Давление воздуха оказалось больше давления воды в стакане, вот листок и не падает».

4 - Мыльный вулкан

Как устроить дома извержение маленького вулкана?

14. Вам понадобится сода, уксус, немного моющей химии для посуды и картон.

16. Разводим уксус в воде, добавляем моющей жидкости и подкрашиваем все йодом.

17. Оборачиваем все темным картоном - это будет «тело» вулкана. Щепотка соды падает в стакан, и вулкан начинает извергаться.

Комментарий профессора Николя : «В результате взаимодействия уксуса с содой возникает настоящая химическая реакция с выделением углекислого газа. А жидкое мыло и краситель, взаимодействуя с углекислым газом, образуют цветную мыльную пену - вот и извержение».

5 - Насос из свечи

Может ли свечка изменить законы гравитации и поднять воду вверх?

19. Ставим свечку на блюдце и зажигаем ее.

20. Наливаем подкрашенную воду на блюдце.

21. Накрываем свечу стаканом. Через некоторое время вода втянется внутрь стакана вопреки законам гравитации.

Комментарий профессора Николя : «Что делает насос? Меняет давление: увеличивает (тогда вода или воздух начинают «убегать») или, наоборот, уменьшает (тогда газ или жидкость начинают «прибывать»). Когда мы накрыли горящую свечу стаканом, свеча потухла, воздух внутри стакана остыл, и поэтому давление уменьшилось, вот вода из миски и стала всасываться внутрь».

Игры и опыты с водой и огнем есть в книге «Эксперименты профессора Николя» .

6 - Вода в решете

Продолжаем изучать магические свойства воды и окружающих предметов. Попросите кого-то из присутствующих натянуть бинт и полейте через него воду. Как мы видим - она без всякого труда проходит через отверстия в бинте.
Поспорьте с окружающими, что сможете сделать так, что вода не будет проходить через бинт без всяких дополнительных приемов.

22. Отрежьте кусок бинта.

23. Оберните бинтом стакан или бокал для шампанского.

24. Переворачивайте бокал - вода не выливается!

Комментарий профессора Николя : «Благодаря такому свойству воды, как поверхностное натяжение, молекулы воды хотят все время находиться вместе и их не так просто разлучить (вот такие они замечательные подружки!). И если размер отверстий небольшой (как в нашем случае), то пленка не рвется даже под тяжестью воды!»

7 - Водолазный колокол

И чтобы закрепить за вами почетное звание Мага Воды и Повелителя Стихий, пообещайте, что сможете доставить бумагу на дно любого океана (или ванны или даже тазика), не замочив ее.

25. Пусть присутствующие напишут свои имена на листе бумаги.

26. Сворачиваем листок, убираем его в стакан, чтобы он упирался в его стенки и не скользил вниз. Погружаем листок в перевернутом стакане на дно резервуара.

27. Бумага остается сухой - вода не может до нее добраться! После того как вытащите листок - дайте зрителям удостовериться, что он действительно сухой.

Некоторые эксперименты на первый взгляд значительно больше похожи на фокусы, нежели на научные исследования. И все же, абсолютное их большинство является всего лишь очередным подтверждением известных физических истин. Тем не менее, этот факт не лишает их зрелищности.

Предлагаем вашему вниманию несколько алгоритмов зрелищных фокусов (или все же экспериментов?) с водой.

1. Взрыв

Итак, приступим. Для первого эксперимента вам придется раздобыть дистиллированную воду и заставить ее превысить точку кипения. Например, налив в специальный контейнер и поставив его в микроволновку. Дистиллированная вода нужна по той причине, что она не будет бурлить при кипячении, останется абсолютно спокойной и «перешагнет» отметку в 100 градусов по Цельсию. После этого остается только бросить что-нибудь в воду и пронаблюдать небольшой взрыв, заблаговременно отойдя на расстояние достаточное для того, чтобы вода от взрыва не могла попасть на тело или одежду. Она все-таки горячая.

2. Виски плюс вода

Нет, это не начало рецепта алкогольного коктейля. Все намного серьезней: эксперимент все-таки! Подозреваем, что отчасти он вам уже знаком: кто не набирал стакан воды, не накрывал его листом бумаги, не переворачивал вверх дном… Впрочем, дальше вы и сами знаете. Данный эксперимент несколько отличается: берем две рюмки, в одну наливаем виски (ведь теперь все по-взрослому!), в другую – воду. Накрываем листом рюмку с водой, переворачиваем и ставим вверх дном на емкость с виски. Аккуратненько высовываем лист на сторону, оставляя небольшое отверстие между двумя жидкостями. И – вуаля… Впрочем, что происходит, можете увидеть сами:

Чтобы просматривать видео на сайте - включите JavaScript, и убедитесь, что ваш браузер поддерживает HTML5 видео.

Главное, наберитесь терпения: эксперимент займет минут десять, не ожидайте мгновенного результата. Разница в плотности 40-градусного виски и воды сделает свое дело!

3. От вод до снега – один шаг

Да, шаг действительно один, только вот температура за окном должна быть соответствующая, иначе нечего и думать об этом эксперименте. С нашим глобальным потеплением, да еще и учитывая, что не за горами лето, ничего вам обещать не можем. Скорее всего, с реализацией фокуса придется подождать до ближайшего лета или до ближайшей поездки в вечную мерзлоту… Как бы там ни было, а если вскипятить воду и резко выплеснуть ее на улице в морозную погоду (вперед от себя и ни в коем случае не в направлении живого существа или какого-либо объекта!), вы сможете порадовать себя самодельным снегом.

Чтобы просматривать видео на сайте - включите JavaScript, и убедитесь, что ваш браузер поддерживает HTML5 видео.

4. Покоритель льда

Для демонстрации фокуса понадобится вода, что остается жидкой даже при температуре ниже 0 градусов. Иными словами, дистиллированная: в ней ведь нет посторонних микроэлементов, поэтому процесса кристаллизации не происходит (тут правда играет роль степень очищения воды от примесей). Заблаговременно поставив бутылку с такой водой в морозильник, а потом, изъяв оттуда все ту же жидкость в бутылке и произнеся сакраментальное «Крибле-крабле-бумс», вы можете потрясти всех присутствующих следующим образом:

Чтобы просматривать видео на сайте - включите JavaScript, и убедитесь, что ваш браузер поддерживает HTML5 видео.

5. Карабкающаяся вода

«Придумал» ее студент одного из австрийских университетов и получение таковой выходит за рамки домашних экспериментов. Конечно, нет преград для одаренных, как говорится, и если из катодной пробирки воду «переадресовать» в анодную… Нет, пожалуй, некоторые преграды все-таки есть. Так что просто предлагаем вам насладиться замечательным зрелищем.

Чтобы просматривать видео на сайте - включите JavaScript, и убедитесь, что ваш браузер поддерживает HTML5 видео.

Эти забавные научные фокусы обязательно понравятся вашим детям. Вы легко сможете выступить в роли мага и волшебника и продемонстрировать их на детском дне рождении или любом детском празднике. Малыши, безусловно, будут в восторге от ваших удивительных магических возможностей)

Вам потребуется два шарика, свеча и вода. Надуйте один шарик и подносите его к свече - шарик лопнет из-за высокой температуры. Возьмите второй шарик и налейте в него воды. Поднесите его к свече - в этот раз шарик не лопнет. Суть научного фокуса заключается в том, что вода поглощает почти все поступающее тепло от огня и не нагревает поверхность шарика до такой степени, чтобы он лопнул.

Вам потребуется вода, полиэтиленовый пакет и несколько хорошо наточенных карандашей. Налейте в пакет немного воды и плотно его завяжите. Там, где в пакете находится вода, проткните его карандашами - жидкость из пакета не вытечет. Это объясняется давление, которое вода оказывает на полиэтилен, который плотно прилегает к карандашу и не дает воде вытекать. Но если пакет сначала проткнуть, а потом налить воды - она вытечет.

Возьмите четыре стакана с водой, разноцветные пищевые красители, четыре белых цветка или четыре листа обычной капусты. Смешайте красители с водой и поставьте в нее цветы или листья. Вскоре вода поднимется по капиллярам и окрасит растения в цвет красителей.

Возьмите два яйца, два стакана воды и соль. В один стакан налейте чистой прохладной воды. Во второй налейте теплую воду, засыпьте в нее соль и хорошо размешайте. Положите по одному яйцу в каждый стакан. В стакане с чистой водой, яйцо упадет на дно. В стакане с соляным раствором яйцо должно плавать, поскольку плотность воды с солью выше, чем плотность чистой воды. Если и в стакане с чистой водой яйцо будет плавать, значит оно протухло и его нужно выбросить.

Зажгите спичку и подносите ее к стене на расстояние 5 см. Подсветите ее фонариком. Тень на стене будет отбрасывать только рука и сама спичка -тени от огня на стене не будет. В отличии от плотных предметов огонь полностью пропускает свет и не отбрасывает тень.

Интересный научный эксперимент, которым вы можете заняться вместе с ребенком. Чтобы вырастить разноцветные кристаллы вам потребуется вода, сахар, прозрачные сосуды, пищевые красители, кастрюля, палочки и плотная бумага.

Сварите в четверти стакана сахарный сироп. Высыпьте пару столовых ложек сахара на бумагу. Обмакните палочку в сироп и соберите ею крупинки сахара с бумаги. Оставьте палочки с сахаром на ночь сушиться. Утром растворите в 2х стаканах воды 5 стаканов сахара в горячей воде. Подождите пока полученный сироп немного остынет. Разлейте сироп по банкам и добавьте в него красителей. В раствор опустите палочки-заготовки так, чтобы они не касались стенок и дна сосуда.

Через некоторое время, когда сахар в сиропе остынет, его способность к растворению ослабнет. В итоге образуется осадок на стенах банок и на палочке. Получившиеся разноцветные сахарные кристаллы можно есть.

Вода – самое удивительное вещество на планете, обладающее целым рядом специфических физических и химических свойств. Именно на таких ее особенностях и основано основное применение. Однако использовать воду можно не только по прямому назначению, но и для того, чтобы удивить и восхитить окружающих. Для этого существует несколько интересных и эффектных фокусов с водой.

Загадка «Вода в стакане»

Данный трюк сложно назвать именно волшебством. Здесь дело, скорее, в способности мыслить и знать законы физики. Сама суть загадки состоит в следующем. Перед человеком ставится реквизит следующего плана:

• несколько металлических монеток;
• неглубокое блюдце;
• стакан с водой (немного, примерно на 1/8 заполненный);
• коробок спичек.

Нужно вылить воду из стакана в блюдце, а затем, не притрагиваясь больше к тарелке, переместить воду обратно. То есть использовать можно спички, монетки, стакан, но не блюдце.

Разгадка не сложная. Посмотреть ее можно здесь:

Нужно накрыть стаканом спички, пока они еще горят, но уже не первым сильным пламенем, иначе фокус не совсем удастся.

Эффектная заморозка

Очень красивый и даже пугающий трюк, который позволит вам стать центром внимания. Однако перед выполнением самого фокуса требуется тщательная подготовка самого реквизита. А это:

• чистая бутилированная вода, негазированная;
• морозильная камера;
• стол.

Бутылку с водой поместите в морозилку и следите за временем ее нахождения там, она должна простоять не меньше 2,5 часов. По истечении этого времени периодически проверяйте – как только в воде появятся первые кристаллики льда, сразу вынимайте. Все, вода готова.

Эффект трюка: волшебник показывает зрителям бутылку с холодной водой, демонстрируя, что она жидкая. Затем резко ударяет ее об стол и, на глазах у изумленных зрителей, вода в бутылке начинает снизу вверх волнообразно замерзать, становясь настоящим льдом. Буквально за несколько секунд вся она кристаллизуется.

Секрет фокуса: кроется в физических свойствах воды. Когда бутылка охлаждена до нужной температуры, то вода в ней находится на границе перехода из одного агрегатного состояния в другое. Поэтому резкое физическое воздействие приводит к катализации этого процесса и вода мгновенно переходит в твердую фазу.

После того, как воду вынули из холодильника и до демонстрации фокуса должно пройти не более двух минут.

Монета в бутылке с водой

Данный фокус выполняется перед разным количеством публики или же просто перед камерой. Важно, чтобы зрители видели руки волшебника и бутылку с водой и понимали, что их не обманывают. Эффект трюка: на глазах зрителей, маг в бутылку с водой, закрытую крышкой, через дно помещает монетку. Он не касается горлышка, не переворачивает бутылку и не делает ничего лишнего. Просто силой мысли помещает монетку из руки сквозь пластик внутрь. Целостность емкости от этого не страдает.

Разгадка данного эффектного трюка хранится здесь:

Перед выполнением данного трюка следует несколько раз потренироваться перед зеркалом, чтобы видеть, как он выглядит со стороны и скорректировать все моменты.

Структурированный лед

Для выполнения этого просто фантастического по эффекту трюка понадобиться:

• заранее специально охлажденная вода (как в опыте «Эффектная заморозка»);
• чаша с крошками льда или кубиками;
• демонстрационный стол.

Эффект фокуса для зрителя: волшебник льет обычную воду на кубики льда и, вместо ожидаемого растворения его, наблюдает мгновенное превращение вылитой воды в густой структурированный кашеобразный лед, который будет медленно ползти к горлышку.

Секрет трюка: опять же в свойствах воды при переходе из одного агрегатного состояния в другое. Главное, правильно подготовить саму жидкость.

Еще одна неплохая подборка красивых трюков с водой находится по этому адресу:

Здесь же можно посмотреть и разгадки данных трюков.

Водяная бомба

Эффектный фокус для детей и взрослых. Для его исполнения понадобится:

• дистиллированная вода (обязательно, обыкновенная не подойдет);
• микроволновка;
• небольшой предмет из любого материала (монетка, стеклышко, кольцо – не важно).

Суть трюка: на глазах у публики волшебник нагревает воду в микроволновке, а затем, достав ее оттуда, бросает любой предмет в чашу и происходит эффектный взрыв с разбрызгиванием!

Секрет фокуса: дистиллированная вода способна переходить рубеж точки кипения без внешних проявлений (не будет бурлить, образовывать пузырьки и так далее). Поэтому для зрителей вода будет казаться обычной. При попадании в перегретую кипящую дистиллированную воду посторонних предметов происходит взрыв.

Следует отойти на безопасное расстояние при выполнении опыта, так как можно получить ожег!

Исчезновение воды

Заказать можно