Фонтан из цепочки

Фонтан из цепочки, также эффект Моулда — контринтуитивный физический эксперимент.

Длинную (минимум несколько метров) цепочку укладывают в банку, поднимают банку высоко (минимум на высоту человеческого роста), и конец цепочки перебрасывают через край. Определённые типы цепочки, выползая из банки, зависают в воздухе и начинают «фонтанировать», не опираясь на край. Если цепь достаточно длинная, а банка поднята достаточно высоко, фонтан может подниматься на 1 метр и даже выше.

С обычной цепью из плоских звеньев опыт не проходит, она выползает, опираясь на край. Наилучшие результаты получаются на некоторых видах новогодних бус, а ещё лучшие — на шариковой цепочке. Впрочем, трудно найти длинную непрерывную шариковую цепь, а если срастить несколько коротких цепочек в одну длинную и подняться на высоту нескольких этажей, стандартные соединительные звенья не выдержат.

Эксперимент с цепочкой, выползающей из банки, известен давно под названием «бусы Ньютона»^[1][2]. Тот факт, что неровные бусы почти не тормозят и многометровая нитка улетает за несколько секунд, долгое время принимался как должное — пока не выяснилось, что определённые сорта бус и цепочек не просто не тормозят, а ещё и поднимаются над краем.

Корни явления прослеживаются до 2012 года — задача по исследованию фонтана из бус игралась на Международном турнире юных физиков^[3][4]. Наматывая бусы на барабан шуруповёртом — стандартным электромотором для подобных проектов — школьники сумели поднять фонтан на 1 метр^[4].

В 2013 году эффект показал на своём YouTube популяризатор науки Стив Моулд, но не сумел тогда объяснить явление^[5]. В дальнейшем на Би-Би-Си, подняв банку подъёмным краном на 30 м над землёй, он показал, что фонтан поднимается на высоту 2,1 м. Два кембриджских учёных, Джон Биггинс и Марк Уорнер, попытались исследовать явление, приклеив к нему названия «фонтан из цепочки» и «эффект Моулда». Моулд предложил и своё объяснение, полемизируя с Биггинсом и Уорнером. Заодно он своими силами попытался побить рекорд Би-Би-Си, но не сумел.

В 2025 году Стив Моулд связался с Европейским космическим агентством, результатом чего стало включение 4 метров цепочки из бус в список предметов, взятой Самантой Кристофоррети с собой на МКС. Впоследствии, Дональд Петтит совершил несколько экспериментов для подтверждения или опровержения теории происхождения данного феномена по версии Стива Моулда (согласно его теории, цепочка должна сохранять свою форму после придания начального импульса/наличия постоянного ускорения в условиях нулевой гравитации). Результаты были неоднозначны, из-за воздействия трения, воздушных поток и практической невозможности двигать какой-либо объект руками людей с абсолютно постоянной скоростью.^[6]

Объяснение предложил популяризатор науки Андрей Щетников из Новосибирска^[4].

Чтобы заставить покоящуюся бусину двигаться, нужна определённая сила. Чтобы передать бусине эту силу, нить растягивается — а потом сжимается, запуская бусину в воздух. Таким образом, каждая следующая бусина подлетает в воздух ненамного, но быстрее предыдущей.

Спустив бусы с 10-го этажа, Щетников получил высоту около 50 см.

Объяснение предложили кембриджские учёные Джон Биггинс и Марк Уорнер^[7].

Если рассматривать цепочку как соединённые между собой стержни, то выползающая из банки цепочка приводит один такой стержень во вращательное движение — и он, проворачиваясь, начинает давить на запас цепочки. Эта сила давления и заставляет цепочку подниматься.

Стив Моулд предполагает, что шариковую цепь поднимает в воздух не просто рычажный эффект, а рычажный эффект от нескольких шариков сразу. В отличие от новогодних бус, шариковая цепь не может сильно гнуться, а будучи изогнутой до предела, ведёт себя как жёсткое тело. Получается рычаг достаточной длины, чтобы эффективно действовать на запас цепочки.

Если цепочку держать не в банке, а разложить рядами на горизонтальной поверхности, эта же рычажная сила заметно сдвинет цепочку в обратную сторону.

Норвежцы Эйрик Флеккёй, Марсель Моура и Кнут Молёй провели вычислительный эксперимент и обнаружили, что с условно плоского дна бусы не фонтанируют. Зато они предложили такое объяснение: прежде чем оторваться, бусины некоторое время волочатся горизонтально по неровному запасу бус — и, разумеется, подскакивают^[8]. Киносъёмка также показала, что бусы поднимаются в воздух не равномерно, а скачками, по несколько бусин за раз.