19 Октября 2021
Поделиться:

Как Демокрит доказал существование атома, и другие истории об ученых прошлого

С древних времен люди пытались разгадать «уравнение Бога», тайну создания нашей Вселенной. Историю приходилось воссоздавать по кусочкам, но к окончательному выводу о том, как появился наш мир, ученые не пришли до сих пор. Однако история знает много случаев, когда мыслители делали правильные умозаключения об устройстве мира, руководствуясь логикой, пытливым умом и интересом к науке. Подробнее об изысканиях ученых прошлого и настоящего можно почитать в новой книге физика-теоретика и популяризатора науки Митио Каку «Уравнение Бога».

Демокрит доказал существование атомов при помощи золотого кольца
Древнегреческого философа Демокрита называют одним из основателей атомистики. Он был абсолютно уверен, что всё вокруг состоит из мельчайших невидимых частиц. Одержимость этой идеей заставила древнего мыслителя придумать косвенное доказательство, ведь никто не поверил бы ему на слово.

На вооружении у Демокрита был лишь его острый ум, и он подтвердил свою гипотезу с помощью простого примера: золотое кольцо изнашивается с годами, мы видим на нем потертости и сколы. Это значит, что украшение покидают крохотные частички вещества, из которого оно состоит. Демокрит назвал эти частички «атомами». И хотя на тот момент привести прямые доказательства существования атомов было невозможно, слова Демокрита благодаря этому объяснению приняли на веру.

Пифагор связал музыку с математикой колебаний
Математик Пифагор видел всё вокруг через призму научного знания. Он первым обнаружил, что простое земное явление — музыка — берет свое начало в математике. По легенде, однажды Пифагор заметил сходство между звуком, который издает струна лиры, и звуком удара молота о металлический стержень. И то и другое порождало музыкальные частоты определенного диапазона благодаря схожим колебаниям.

Через всю жизнь Пифагор пронес важную идею, которую сегодня разделяют многие: если волшебные звуки музыки, вызывающие в сердцах людей радость и боль, можно описать с помощью математики, то и весь остальной мир подчиняется математическим законам.

Максвелл открыл природу света
Британский физик Джеймс Клерк Максвелл обладал куда более обширными знаниями об устройстве Вселенной, чем древнегреческие мыслители. Он знал, что переменное электрическое поле создает магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает другое электрическое поле, которое затем порождает еще одно магнитное поле… Наглядно представив это, Максвелл понял, что результатом этих переходов может быть волна, в которой электрические и магнитные поля сменяют друг друга.

Ученый воспользовался методами векторного исчисления, чтобы рассчитать скорость этой бегущей волны, и величина оказалось поразительно близкой к скорости света, которая составляет 299 792 км/с. Максвелл уверенно заявил, что электромагнитная волна — это и есть свет! Вот его пророческие слова: «Мы практически не можем не прийти к выводу, что свет заключается в поперечных колебаниях той же среды, которая является источником электрических и магнитных явлений».

Эйнштейн обнаружил искривления пространства и времени
Физик-теоретик Альберт Эйнштейн продолжил дело Максвелла. Познакомившись с его работами, Эйнштейн задался вопросом: что произойдет с уравнениями Максвелла, если объект будет двигаться со скоростью света? Эйнштейн рассчитал скорость светового луча, связанного с движущимся объектом, например поездом. Он суммировал скорость света и скорость поезда, чтобы узнать скорость светового луча с точки зрения неподвижного внешнего наблюдателя. Эйнштейн рассуждал, что если бросить из окна поезда бейсбольный мяч, то внешний наблюдатель скажет, что его скорость равна скорости поезда плюс скорость мяча относительно поезда. Точно так же скорости могли бы вычитаться: если бы вы летели со скоростью света вдоль светового луча, то луч этот должен был казаться вам неподвижным.

Это рождало противоречие: согласно Ньютону, если двигаться достаточно быстро, можно догнать что угодно, а согласно Максвеллу догнать свет было нельзя. Эйнштейн смог разрешить эту дилемму! Его блестящее озарение состояло в том, что, поскольку скорость света измеряется при помощи часов и линеек и постоянна, как бы быстро вы ни двигались, пространство и время должны искривляться, чтобы обеспечить это постоянство. Итак: чем быстрее вы двигаетесь, тем сильнее замедляется время. На стремительно несущемся космическом корабле часы идут медленнее, чем на Земле.

Книги

Рубрики

Серии

Раздзелы

Издательство