Когда физики в цене
Шрифт:
В пору зрелости Гаусс спустился с неба на землю. Ученый создает новую науку — высшую геодезию, — задача которой в установлении действительной, а не упрощенной формы поверхности Земли. Методы и результаты, полученные им сто пятьдесят лет назад, сохранили свое значение и поныне.
По окончании цикла геодезических исследований Гаусс занялся электричеством и магнетизмом. Он основывает магнитную обсерваторию для наблюдения магнитного поля Земли, создает теорию земного магнетизма и со свойственным ему практицизмом не забывает о конструировании нескольких приборов, помогающих при магнитных измерениях.
Работы Гаусса — в области электричества и магнетизма, фундаментальный вклад в оптику и теорию капиллярных явлений,
Особое место занимает созданная Гауссом единая система мер и весов. Ученый гордился тем, что устранил неразбериху в научных исследованиях, существовавшую из-за того, что одни мерили длину в дюймах, другие — вершками, третьи — локтями. То же происходило при измерениях времени, массы, веса. Гаусс положил этому конец.
Потомки ценят Гаусса не только за его научный вклад в прогресс, но и за моральную чистоту, за крайне высокую требовательность к себе. На его печати был выгравирован девиз: «Немногое, но зрелое».
Следуя этому девизу, Гаусс публиковал далеко не все свои работы. Когда его труды были посмертно обнародованы полностью, их оказалось 11 томов. Среди не опубликованных при жизни работ Гаусса остался вывод о возможности создания неевклидовой геометрии. Гаусс опасался, что его идея не будет понята, он прекратил работу в этом направлении. Но когда он узнал о работах Лобачевского, создавшего первую неевклидову геометрию, он отнесся к ним с большим вниманием. Именно Гаусс стал инициатором избрания Лобачевского членом- корреспондентом Гёттингенского научного общества.
«Огонёк» № 17, 1977 г.
Ошибка Ньютона
«…ошибки… могут таить в себе важные открытия».
Блэкетт
В 1671 году еще никому не известный за пределами своего колледжа преподаватель математики Ньютон собственными руками построил маленький зеркальный телескоп, позволявший видеть небесные тела лучше, чем самые крупные телескопы со стеклянными линзами. Зеркальце вместо увеличительного стекла приблизило к людям мир звезд.
Весть о новом телескопе вскоре вышла за пределы Кембриджа и достигла Лондона. Поэтому Ньютон, не стремившийся к славе, но побоявшись нарушить королевский декрет от 18 октября 1662 года, в силу которого всякое изобретение в области физики и механики должно быть испытано Королевским научным обществом, отправил прибор в столицу.
Члены Королевского общества (по нашей терминологии — Академии наук) и вместе с ними король осмотрели и испытали телескоп. Он работал лучше тех, которыми пользовались королевские астрономы, хотя линзы в этих телескопах были много больше, чем пятисантиметровое зеркало, изготовленное Ньютоном.
Всеобщее восхищение привело к тому, что 11 января 1672 года Ньютон был избран членом Королевского общества. Не будет преувеличением сказать, что начало нынешней славы Общества положило именно решение о принятии в него Ньютона.
Так Ньютон стал академиком, когда ему еще не исполнилось тридцати лет…
Линзовыми телескопами, в которых «главным действующим лицом» были знакомые всем увеличительные стекла в форме чечевицы, Ньютон интересовался еще в студенческие годы — в конспектах и тетрадях найдены заметки, относящиеся к полировке линз, к закону преломления световых лучей. Он знал, что даже великий Декарт, идейный учитель и кумир тогдашней молодежи, занят проблемой улучшения работы телескопов и предлагает для этой цели придавать поверхности линз не сферическую, а более сложную форму.
Но ни сам Декарт, ни лучшие мастера-оптики не могли изготовить такие линзы. Ньютон дает себе слово добиться успеха. Он изучает геометрию и алгебру и, думая, что решение задачи кроется в расчете сложных поверхностей линз, изобретает точнейшие математические методы для этих расчетов, применяет их с виртуозным искусством и изготавливает удивительные по форме увеличительные стекла. Но… на каком-то этапе работа застопорилась, и не по вине математики или из-за недостатка терпения. Наступил предел возможности увеличивать изображения далеких объектов. Мешали искажения — цветные радужные полоски.
… В Англии — тяжелые времена. Свирепствует чума. Ньютон покидает Кембридж и едет на родину — в деревню Вулсторп. Здесь он живет около двух лет — от августа 1665 года до марта 1667 года. И это оказались удивительные для науки годы. Здесь, в сельской тиши, молодой бакалавр достиг творческого подъема, не повторявшегося ни у него, ни у других за последующие триста лет. Именно здесь — тогда Ньютону шел двадцать третий год — он создал математический анализ бесконечно малых (по теперешней терминологии дифференциальное исчисление) и, применив его к физическим задачам, положил начало современной математической физике. Здесь он глубоко продумал проблему всемирного тяготения. Здесь он своими руками и на свои скудные средства создает оптическую лабораторию и проводит удивительные оптические исследования. Под впечатлением теории радуги, построенной Декартом на основе остроумных и точных методов, Ньютон начал знаменитые опыты с целью установить природу света. Именно здесь, в комнате материнского дома, Ньютон произвел свой легендарный опыт разложения солнечного света. Он поставил на пути солнечного луча стеклянную призму, и белый луч, пройдя через грани этого препятствия, рассыпался на семь цветных лучиков. Ньютон увидел на стене своей комнаты семь цветных полосок — искусственную радугу — красную, оранжевую, желтую, зеленую, голубую, синюю, фиолетовую. (Чтобы запомнить последовательность цветов солнечного спектра, надо заучить шуточную фразу: Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан.)
Как могло случиться, что столько людей изучали свет, видели многоцветье радуги и радужных полос, образуемых призмами, видели, но не поняли, что все эти цвета содержатся в белом свете?
Ньютон увидел и победил. Это было его великим прозрением.
Завершив эти изумительные опыты, он продолжает поиски в области оптики: наблюдает отражение и преломление лучей на границах разных сред. Все эти работы он проводит, используя призмы и линзы, без которых еще не обходился ни один оптик. Он сам шлифует и собирает их в сложные конструкции. Он пользуется не только призмами из стекла, но и наполненными водой. Все опыты без исключения убеждают его: процесс разложения белого света не зависит от состава призм, только от формы. Это не так, но ученый, готовя водяные линзы, добавлял к дождевой воде свинцовый сахар. Эта добавка делала воду еще более прозрачной, чем дождевая вода. Однако Ньютон не учел, что добавка свинца увеличит плотность воды и эта вода по оптическим свойствам станет близкой к его стеклу. «Значит, надо отказаться от использования в телескопах любых линз и искать радикально другое решение», — подумал ученый. Он пришел к мысли применить в телескопах зеркало и создал свой зеркальный телескоп. Так ошибка привела к открытию, а самого Ньютона — к славе.
Его зеркальный прибор-малютка был предком всех крупнейших современных телескопов, включая гигант с пятиметровым зеркалом на горе Маунт-Паломар и не превзойденный шестиметровый рефлектор советской Зеленчукской обсерватории.
«Огонёк» № 14, 1977 г.
Профессии лучистой материи
Это произошло ровно сто лет назад. Ученые, прибывшие в английский город Шеффилд, без особого интереса собирались на доклад Уильяма Крукса, объявленный под названием «Лучистая материя или четвертое агрегатное состояние».