Kilka lat temu świat zelektryzowała reklama firmy Hi-Tech zapewniająca, że chodzenie po wodzie jest jak najbardziej możliwe. Wystarczyło założyć obuwie pokryte specjalnym materiałem, który miał „odpychać” cząsteczki H2O. Dla miłośników sportów ekstremalnych mamy jednak złe wieści – nowa dyscyplina, ochrzczona już przez internautów „liquid mountaineering” (w wolnym tłumaczeniu – wspinaczka wodna), to nic innego jak kolejna genialna bzdura.
W serwisie YouTube do dziś można oglądać filmik, mający nieco ponad trzy minuty długości. Występujący w nim sportowcy z lekkością biegają po tafli portugalskiego jeziora i pokonują w ten sposób całkiem spory dystans. Według twórców filmu wystarczy wziąć dobry rozbieg i oczywiście mieć na nogach cudowne buty wspomnianej firmy. Burza, która rozpętała się w internecie po opublikowaniu filmu, zmusiła jego autorów do publicznej spowiedzi. „Tak, kłamaliśmy” – przyznają. „Nasi aktorzy biegali w rzeczywistości po schowanym pod wodą drewnianym pomoście. Ale te buty są naprawdę nieprzemakalne!”.
Jezus made in China
Taki wyczyn jest jednym z marzeń ludzkości. Sięga ono co najmniej czasów biblijnych – zgodnie z trzema ewangeliami po wodach Jeziora Galilejskiego spacerować miał przecież Jezus. Nic dziwnego, że ludzie cały czas próbują pójść w jego ślady. Niektórzy – z sukcesem!
Mnisi z chińskiego klasztoru Shaolin biegają po wodzie, a konkretniej – po ułożonych na jej powierzchni cienkich deskach, powiązanych ze sobą sznurkami. Taka konstrukcja – inaczej niż to było podczas kręcenia filmu reklamującego wodoodporne buty – nie jest niczym podparta. To swoista pływająca mata z desek. Sekret polega na tym, by szeroko rozłożyć ręce na boki i bardzo, bardzo szybko przebierać nogami. Amatorów takich wyczynów muszę jednak ostrzec – mnisi trenują tę sztukę latami i niewielu Europejczykom udało się ją opanować. W Chinach natomiast dyscyplina ta stała się na tyle popularna, że absolwenci tamtejszych uniwersytetów świętują zakończenie nauki, biegając po wodzie w uczelnianych togach.
W stylu jaszczurki
No dobrze, ale deski to jednak oszustwo. Czy można pobiec po samej wodnej tafli, bez dodatkowych podpór? Istnieją zwierzęta, którym ta sztuka się udaje. Najbardziej znane przykłady to południowoamerykańska jaszczurka zwana bazyliszkiem płatkogłowym (Basiliscus plumifrons) oraz spokrewnione z moskitami owady z rodziny nartników.
„Kluczowy jest tu rozmiar ciała oraz prędkość uderzania nogami” – mówi dr Jakub Gac z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej, zajmujący się hydrofobowymi polimerami (materiałami, które odpychają molekuły H2O i pozostają suche nawet po całkowitym zanurzeniu w wodzie). Na zwierzęta biegające po wodzie działają trzy rodzaje sił: siła parcia wody na kończynę (czyli siła wyporu, wynikająca z prawa Archimedesa), siła reakcji podłoża, wywoływana przez uderzenie kończyny o taflę wody, oraz siła napięcia powierzchniowego cieczy (powstaje wskutek wzajemnego przyciągania się przez jej molekuły). Wszystkie te siły muszą zrównoważyć siłę ciążenia, działającą na biegnące po wodzie zwierzę.
Jeśli mamy do czynienia z tak małym i lekkim stworzeniem jak nartnik, wystarczy sama siła napięcia powierzchniowego. Cząsteczki H2O przyciągają się tak mocno, że nogi owada, mające właściwości hydrofobowe (tzn. odpychające wodę) nie przebijają powierzchni cieczy. Gdyby człowiek był tak mały jak nartnik, mógłby nawet stać na wodzie – o ile miałby na nogach wodoodporne buty, np. takie jak te reklamowane przez firmę Hi-Tech.
Znacznie większy bazyliszek musi się bardziej postarać. Dla niego kluczowa jest siła reakcji, wytwarzana przez kończynę uderzającą o wodę. Stopy tego gada mają – w stosunku do wielkości jego ciała – olbrzymią powierzchnię. Gdy uderza nogą w wodę, wytwarza bąbel i zanim ten zdąży się zamknąć, bazyliszek cofa stopę i błyskawicznie uderza nią w kolejnym miejscu. Biegnąca jaszczurka w pewnym sensie ubija wodę, podobnie jak błyskawiczny ubijak do ciasta. A że jest bardzo szybka, jej stopy nigdy nie zdążą utonąć.
Usain Bolt zostaje w tyle
Teraz wyobraźmy sobie człowieka, który chce powtórzyć taki wyczyn. Nasze stopy mają o wiele mniejszą powierzchnię w stosunku do reszty ciała niż w przypadku bazyliszka. Z kolei waga naszego ciała (przyjmijmy średnią 70 kg) jest wielokrotnie większa niż jaszczurki (200 g). Jedynym wyjściem byłoby więc zwiększenie tempa. Z obliczeń wynika, że człowiek musiałby przebierać nogami ponad 19 razy szybciej niż gad, żeby nie utonąć. A to oznacza co najmniej 273 km/godz., czyli prawie jedną czwartą prędkości dźwięku!
Niestety, z dalszych analiz wynika również, że człowiek nie jest w stanie przełożyć nogi z jednego bąbla do drugiego tak szybko, jak robi to jaszczurka. Stopy bazyliszka praktycznie cały czas pozostają w kontakcie z wodą – w sumie jest mu łatwiej, ponieważ jest czworonożny. Dla nas, dwunogów, bieganie po wodnej tafli oznaczałoby jeszcze większe podkręcenie tempa – do mniej więcej prędkości dźwięku! Coś takiego moglibyśmy osiągnąć chyba tylko wtedy, gdyby nasze ciało wspomagał i chronił egzoszkielet – zbroja z własnym napędem, taka jak kostium Iron Mana… Krótko mówiąc: bieganie po wodzie to czyste science fiction i to jeszcze na długo.
Dla głodnych wiedzy:
- Nasz artykuł o innych sposobach na chodzenie po wodzie