Упоминание так называемого закона бутерброда можно найти не только в устных рассказах, но и в СМИ, и в художественной литературе. Выражение встречается, например, в дневниках геолога Бориса Вронского за 1945 год: "По закону космической сволочности, он же закон бутерброда, который падает на пол той стороной, на которой находится масло, вскоре после нашего отъезда прибудет катер". Есть закон бутерброда и в романе Любови Кабо "Ровесники Октября" (1964), и в очерке Даниила Гранина "Месяц вверх ногами" (1966). Правило неминуемого падения бутерброда маслом вниз подробно объясняется на развлекательных сайтах, таких как "Избранное", или в "Вечерней Москве".
Закон бутерброда чаще всего определяется как частный случай так называемого закона Мерфи, который формулируется так: "Если что-нибудь может пойти не так, оно пойдет не так". Это не строгий постулат, а, скорее, шутливое объяснение несправедливости мироустройства. Тем не менее утверждение о неизбежном переворачивании бутерброда при падении приобрело вид устойчивого выражения.
Закон бутерброда неоднократно привлекал внимание ученых и журналистов, которые проводили опыты и расписывали физические формулы. Остановимся сначала на практических экспериментах. Самый известный - один из выпусков программы "Разрушители мифов" на телеканале Discovery. Ведущие роняли и подбрасывали поджаренные тосты, намазанные маслом, и пришли к следующему выводу: если бутерброды подбрасывать, то падения маслом вниз и маслом вверх распределяются примерно поровну; если же их ронять с края стола, то хлеб будет чаще падать маслом вниз. Похожий эксперимент проводили и журналисты ВВС - в программе QED они подбрасывали тосты с маслом в воздух и пришли к тем же выводам.
В 1995 году European Journal of Physics опубликовал первое фундаментальное исследование на эту тему. Физик Роберт Мэттьюз из Университета Астона в Великобритании разработал формулу падения хлеба с маслом.
Мэттьюз обратил внимание на необходимость исключить практику подбрасывания бутербродов в воздух как не имеющую отношения к реальности. Его исследования ограничиваются самой простой и распространенной ситуацией: падения бутерброда с края стола. Британский ученый продемонстрировал на схемах: при условии, что хлеб изначально лежит на столе маслом вверх, бутерброд, как правило, не успевает сделать полный оборот при падении. Таким образом, масло оказывается внизу. Мэттьюз получил за это открытие шуточную Шнобелевскую премию в 1996 году, но его статья до сих пор продолжает цитироваться в серьезных научных публикациях. Почти одновременно с Мэттьюзом к похожим выводам пришел его американский коллега Дэрилл Штейнерт.
В дальнейшем формула Мэттьюза неоднократно дополнялась, но под сомнение ее никто не ставил. Так, физик Майкл Бэкон обратил внимание на зависимость вращения падающего бутерброда от толщины слоя масла. Но, как следует из его работы, опубликованной в American Journal of Physics в 2001 году, толстый слой масла только увеличивает вероятность падения бутерброда нежелательной стороной.
Читайте также
Дальше всех зашел австралийский физик Род Кросс из Сиднейского университета. Его исследование было опубликовано в European Journal of Physics в марте 2022 года. Кросс обратил внимание на то, что Мэттьюз и большинство его коллег рассматривали только одну возможную ситуацию падения: кусок хлеба стандартной толщины падал с прямоугольного края стола. Австралийский ученый предложил изучить и другие ситуации, которые он разделил на четыре типа: падение толстого прямоугольного бруска (вместо которого мы можем представить себе кусок хлеба) с закругленной поверхности, тонкого бруска с прямоугольной поверхности, толстого бруска с прямоугольной поверхности и, наконец, стандартного бруска с прямоугольной поверхности, но при этом брусок сдвинут вперед.
Как установил Кросс, скорость падения и вращения каждого из брусков различалась в зависимости от их толщины, от края поверхности и от трения. Но если рассматривать это исследование с точки зрения бутерброда, то ответ здесь остается тем же: при падении с высоты около 70 см бруски переворачивались.
Таким образом, ученые доказали, что при падении со стола бутерброд и правда в большинстве случаев падает маслом вниз, если изначально лежит маслом вверх. Но это справедливо лишь в отношении обычной бытовой ситуации. При подбрасывании бутерброда высоко в воздух или бросании его с размаху в стену результаты могут быть и другими.