Самые красивые физические эксперименты в истории человечества
Роберт Криз (Robert Crease), сотрудник философского факультета университета штата Нью-Йорк, и Сони Брук (Sony Brook), историк Brookheaven National Laboratory, провели опрос среди американских физиков, чтобы определить десять красивейших экспериментов за всю историю этой науки.
Итак, самыми красивыми экспериментами были названы:
1. Эксперимент немецкого физика Клауса Йонссона, проведенный в 1961 году и доказавший, что свет состоит из протонов, электронов и других элементарных частиц. Йонссон практически повторил эксперимент Томаса Янга двухвековой давности, только вместо луча света исследовал поток электронов. Этот эксперимент, по мнению опрошенных, занял первое место по красоте и также первое — по бесполезности. Дело в том, что его результаты были предсказаны в начале ХХ века двумя великими учеными — Альбертом Эйнштейном и Максом Планком, ставшими родоначальниками квантовой физики.
2. Эксперимент итальянского ученого Галилео Галилея с падающими предметами. Он бросал различные предметы вниз с Пизанской башни, засекая время их падения. Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Кроме всего прочего, Галилей создал первый телескоп, с помощью которого открыл фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца. Галилей сформулировал основные принципы механики и динамики. В частности, Галилей первый выдвинул идею об относительности движения. Галилей был музыкантом, художником, любителем искусств и блестящим литератором.
3. Эксперимент американского физика, лауреата Нобелевской премии Роберта Милликена, благодаря которому был измерен заряд электрона. Для этого Милликен взял стеклянный ящик, верх и дно которого были сделаны из металла. Эти металлические пластины были противоположно заряжены. Далее Милликен вспрыскивал в ящик масло. Частицы масла приобретали электрический заряд. После многократного повторения этого эксперимента Милликен заметил, что заряд частицы масла зависел не только от уровня заряда железных пластин. Милликен разрабатывал метеорологические приборы и приборы для обнаружения подводных лодок, впервые определил численное значение постоянной Планка. Разработал методику атомной спектроскопии в крайней ультрафиолетовой области. Исследовал космические лучи с помощью ионизационной камеры.
4. Эксперимент Исаака Ньютона. Английский физик и математик пропустил луч света через прозрачную призму. В результате эксперимента Ньютон выяснил, что свет, кажущийся белым, можно разложить на красную, оранжевую, желтую, зеленую, голубую, темно-синюю, фиолетовую составляющие и открыл явление, названное дисперсией света. Таким образом Ньютон доказал корпускулярную природу света. Ньютон создал теоретические основы механики и астрономии, открыл закон всемирного тяготения, разработал дифференциальное и интегральное исчисления, и знаменитые три закона механики ("законы Ньютона").
5. Эксперимент Томаса Янга. Молодой английский врач и ученый доказал, что Ньютон не совсем прав. Он завесил окно и проделал небольшое отверстие, через которое луч света падал на зеркало. Янгу удалось разложить луч света на две составляющие — темную и светлую. Это явление присуще только волнам. Таким образом Янг доказал, что свет имеет не только корпускулярную, как доказал Ньютон, но и волновую природу.
6. Эксперимент Генри Кавендиша. Английский физик определил, насколько велика сила притяжения между двумя объектами. Для этого он использовал палку, на концах которой подвесил металлические шарики. Рядом он расположил большие шары и с помощью телескопа следил, как маленькие шары притягиваются в большим. В результате была достаточно точно определена константа гравитации, что позволило Кавендишу определить вес земного шара. Кавендишу удалось выделить чистый водород и углекислый газ, установить их удельный вес и другие свойства. Он определил состав воздуха и химический состав воды, ввел в науку понятие электрического потенциала, сформулировал понятие теплоемкости, а также определил среднюю плотность земного шара.
7. Эксперимент Эратосфена Киренского. Библиотекарь Александрийской библиотеки, живший в третьем веке до н.э., определил радиус земного шара (примерно 6311 км) — ошибка составила всего 5%. Для этого он воспользовался геометрическими формулами и информацией о длине тени, которую отбрасывают солнечные часы в Александрии и на юге Египта. В современной математике до сих пор используется "решето Эратосфена" — метод нахождения простых чисел.
8. Эксперимент Галилея с шарами, катящимися по наклонной доске. Галилей замерял время, за которое шары преодолевали это расстояние, и выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Проводя этот эксперимент, Галилей выяснил, каким образом на движение шаров влияет всемирное тяготение.
9. Эксперимент английского физика, лауреата Нобелевской премии Эрнеста Резерфорда, в результате которого был открыт атом. Изучая рассеяние альфа-частиц при прохождении их через золотую пластину, Резерфорд пришел к выводу, что в центре атомов существует массивное положительно заряженное ядро. Чуть позже Резерфорд предложил планетарную модель атома, представляющую собой подобие Солнечной системы: в центре — положительно заряженное ядро, вокруг него по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. Резерфорд, заложивший основы учения о радиоактивности и строении атома, экспериментально доказал существование протонов и высказал предположение о возможности существования нейтральной частицы — нейтрона. Учениками Резерфорда были Павел Капица и Юлий Харитон.
10. Эксперимент Жана-Бернара-Леона Фуко. Французский физик экспериментально доказал вращение Земли вокруг оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Подобный маятник можно увидеть в Петербурге в Исаакиевском соборе. Кроме "маятника Фуко", он вошел в историю как открыватель "вихревых токов Фуко" (нагревание металлических тел при их быстром вращении в магнитном поле).
(Cnews по материалам Washington ProFile).
