Несколько лет тому назад газета «Нью-Йорк тайме» опубликовала статью Джорджа Джонсона, рассказавшего о самых красивых экспериментах науки за всю историю существования цивилизации. Потом статья была расширена до целой книги, русский перевод которой недавно опубликован в нашей стране и которую ныне мы предлагаем вам в качестве приза номера.

Здесь же мы приводим сокращенное изложение сути самых красивых экспериментов всех времен и народов, какими их видит американский популяризатор науки.

…На первое место Джонсон поставил опыты итальянца Галилео Галилея (1564–1642). В то время казалось очевидным, что тяжелые предметы падают на землю быстрее, чем легкие, тем более что к такому выводу пришел в свое время еще древнегреческий ученый Аристотель.

Профессор кафедры математики в университете Пизы (Италия) Галилео Галилей решил проверить этот постулат, предположив, что наша планета притягивает все предметы — и тяжелые и легкие — с одинаковой силой. А скорость их падения различна потому, что, к примеру, легкое перышко тормозится при падении воздухом атмосферы сильнее, чем тяжелое пушечное ядро.

Как мы теперь знаем, выводы Галилея блестяще подтвердились.

Тот же самый Галилей сумел и вывести формулу, по которой нарастает скорость движения предмета при его свободном падении в безвоздушном пространстве, используя в качестве секундомера падающие капли в водяных часах.

…Британец Уильям Гарвей впервые в мире описал большой и малый круг кровообращения в организмах млекопитающих, в том числе и человека. В 1628 году он опубликовал трактат «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», в котором изложил суть и выводы своих экспериментов. Пережимая различные сосуды, он показал, что потоки артериальной и венозной крови движутся по системам обособленных сосудов, а не по одним и тем же, как считалось ранее.

…Следующий удивительно красивый эксперимент поставил знаменитый Исаак Ньютон. После окончания Тринити-колледжа в Кембридже, в 1665 году английский ученый был вынужден уехать в родную деревню, чтобы переждать там эпидемию чумы. Там он и занялся всевозможными опытами. В числе прочих Ньютон решил проверить предположение все того же Аристотеля, который полагал, что белый свет является столь же простым, как и любой другой — скажем, красный или синий.

Ньютон рискнул предположить, что на самом деле белый цвет представляет собой сложение различных цветов. И доказал это блестящим экспериментом, разложив луч белого света на семь составляющих с помощью собственноручно изготовленной стеклянной призмы.

…На четвертое место Дж. Джонсон ставит эксперименты французского исследователя Антуана Лорана Лавуазье, который в 1772–1777 годах подверг сомнению распространенную в то время теорию флогистона — огненной субстанции, якобы наполняющей все горючие вещества и высвобождающейся при их горении. Лавуазье доказал, что для горения необходим кислород.

В опытах ему помогала юная жена Мария-Анна Пьеретт Пользе, которая с 13 лет интересовалась науками и со временем вместе со своим мужем стала одним из ведущих химиков своего времени.

Сжигание оксида свинца в стеклянном сосуде с помощью увеличительного стекла. Рисунок Марии-Анны Лавуазье, иллюстрировавшей описания экспериментов своего мужа.

…Далее Джордж Джонсон обращается к опытам итальянца Луиджи Гальвани, который в 1780 году на экспериментах с лягушачьими лапками впервые в мире доказал, что нервные импульсы, управляющие движением мышц, имеют электрическую природу. Для этого он подсоединил к нерву провод от лейденской банки (электрической батарейки) и увидел, что лапка лягушки судорожно дергается.

В честь этого ученого назван гальванометр — прибор для измерения малых величин электрического тока и напряжения.

…Шестое место в этом списке отведено англичанину Майклу Фарадею, которого его современники называли магом эксперимента. И в самом деле, не имевший университетского образования ученый-самоучка экспериментально открыл в 1831 году закон электромагнитной индукции, затем поляризацию луча света при прохождении сквозь стекло при воздействии магнитного поля и некоторые другие физические эффекты, навечно закрепившие имя Фарадея в истории науки.

Катушка индуктивности. Рисунок из дневника М. Фарадея .

…Джеймс Джоуль — следующее имя в перечне Дж. Джонсона. Этот английский исследователь был одним из первых, кто сначала предположил, а потом и доказал экспериментально в 1843 году, что тепло — это не результат воздействия некоего таинственного флюида под названием «теплород», а обычной, в том числе и механической, работы. Например, при трении друг о друга предметы нагреваются. В честь ученого названа единица энергии — джоуль. Кроме того, он создал один из первых в мире электромоторов.

Электромотор Дж. Джоуля . Рисунок из его «Записок».

…Американец Альберт Абрахам Майкельсон прославил свое имя тем, что, измеряя с высокой точностью скорость света при разных положениях нашей планеты, в 1880 году первым доказал отсутствие вокруг нее мирового эфира. Ведь, согласно представлениям того времени, эфир в некоторых случаях должен был помогать световому лучу двигаться с большей скоростью, а в других — замедлять его. Ничего подобного Майкельсон с помощью созданного им же интерферометра не обнаружил.

…Академик, лауреат Нобелевской премии Иван Павлов попал в список Джонсона за свои опыты с собаками, которые помогли ему прояснить, как внешние причины могут влиять на процессы пищеварения. Кормя собак в определенное время, предваряя кормление звонком, вспышками света и т. д., Павлов выяснил, что слюна, пищеварительные соки могут начать выделяться еще до того, как перед собакой будет поставлена миска с пищей.

Рисунок из труда И. Павлова «Условные рефлексы» (1916 г.), иллюстрирующий описания одного из его экспериментов.

В начале прошлого века ученым была разработана комплексная теория, позволившая объяснить многие особенности поведения животных врожденными и приобретенными рефлексами.

…Наконец, десятым в списке Дж. Джонсона значится имя американца Роберта Милликена, который в 1923 году получил Нобелевскую премию за то, что с высокой точностью замерил заряд электрона и экспериментально доказал справедливость квантовой теории фотоэффекта А. Эйнштейна.

С помощью парикмахерского пульверизатора Милликен распылил крошечные капли нефти в прозрачной камере, где имелись две пластины, подсоединенные к источникам положительных и отрицательных зарядов. Поскольку каждая капелька получала небольшой заряд статического электричества при трении о воздух, то скорость ее движения затем можно было контролировать путем изменения напряжения на пластинах. (Если сделать электрическую силу соответствующей силе тяжести, то капли могут даже зависнуть в воздухе.)

Изменяя напряжение, Милликен отмечал падение капель и пришел к выводу, что скорость падения меняется не плавно, а скачкообразно — дискретно. А это может быть лишь в том случае, если и величина электрического заряда меняется дискретно. Затем Милликену удалось вычислить и заряд одного электрона.

К сказанному остается добавить, что список Дж. Джонсона не является истиной в последней инстанции. Он и сам об этом пишет в послесловии к своей книге; иным его список выглядит и в первоначальных публикациях. Мы бы, например, упомянули еще и удивительно тонкий эксперимент П.Н. Лебедева, который 1899 году сумел экспериментально определить силу давления света на предметы. И опыты П.А. Черенкова, предпринятые в 1934 году по предложению С.И. Вавилова и позволившие выявить свечение электронов, движущихся в среде быстрее скорости света, для этой среды характерной. А также эксперименты современных ученых, которые не только синтезируют штучные атомы сверхтяжелых элементов, но и в сотые доли секунды, порой имея в наличии всего один атом данного вещества, находят способы определять его свойства…

Но Джордж Джонсон предпочел ограничиться выше перечисленными примерами, и нам придется считаться с его мнением. Ведь он был одним из первых, кто взял на себя ответственность составить подобную летопись…

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ