Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки
Шрифт:
127 Здесь есть одна сложность: научный термин (например, «электрон») часто обладает «двойной семантикой» и может относиться как к абстрактному термину в теории, так и к физическому явлению в лаборатории (возьмите, к примеру, разницу между нотой «до» в музыкальной партитуре и той же нотой «до», услышанной в концертном зале). Относительно двойной семантики в науке см.: Heelan P. A . After Experiment: Realism and Research // American Philosophical Quarterly. 1989. Vol. 26. P. 297–308; Crease R. P . The Play of Nature. Op. cit. P. 88–89.
128 Цит. по: Living Philosophies / Clifton Fadiman (ed.). New York: Doubleday, 1990. P. 6.
Глава 9. У истоков
Резерфорд и атомное ядро
129 Остается классической статья об этом эксперименте: Heilbron J . The Scattering of α and β Particles and Rutherford’s Atom // Archive for History of Exact Sciences. 1967. Vol. 4. P. 247–307.
130 Oliphant M. Rutherford: Recollections of the Cambridge Days. Amsterdam: Elsevier, 1972. P. 26.
131 Crowther J. G. British Scientists of the Twentieth Century. London: Routledge & Kegan Paul, 1952. P. 44.
132 Russell A. S. Lord Rutherford: Manchester, 1907–1919: A Partial Portrait // Proceedings of the Physical Society. 1951. Vol. 64 (1 March). P. 220.
133 Oliphant M. Rutherford. Op. cit. P. 123.
134 Цит. по: Там же. P. 65.
135 Heilbron J. L . An Era at the Cavendish // Science. 1964. Vol. 145 (24 August). P. 825.
136 Oliphant M. Rutherford. Op. cit. P. 11.
137 Цит. по: Wilson D . Rutherford: Simple Genius. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1983. P. 290.
138 Andrade E. N. da C. Rutherford and the Nature of the Atom. New York: Doubleday, 1964. P. 111.
139 Цит. по: Wilson D . Rutherford. Op. cit. P. 296.
140 Цит. по: Eve A. S . Rutherford. New York: Macmillan, 1939. P. 199.
141 Цит. по: Там же. P. 194–195.
142 Crowther J. A . On the Scattering of Homogeneous Rays and the Number of Electrons in the Atom // Proceedings of the Royal Society of London. 1910–1911. Vol. 84. P. 247.
143 Rutherford E . The Scattering of α and β Rays and the Structure of the Atom // Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society. Ser. 4. 1911. Vol. 55. No. 1. P. 18.
144 Rutherford E . The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom // Philosophical Magazine. 1911, May. P. 669–688.
Интерлюдия
Искусство в науке
145 Цит. по: Crease R. P., Mann C. C. The Second Creation: Makers of the Revolution in Twentieth-Century Physics. New Brunswick, N. J.: Rutgers University Press. P. 337–338.
146 Все цитаты в этом абзаце взяты из: McCray P. Who Owns the Sky? Astronomers’ Postwar Debates over National Telescopes for Optical Astronomy (неопубликованная работа).
147 Crease R. P. The Play of Nature: Experimentation as Performance. Bloomington, Ind.: Indiana University Press, 1993. P. 109–111.
148 Этот диалог цитируется в кн.: Crease. The Play of Nature. Op. cit. P. 117–118.
Глава 10. Единственная тайна
Квантовая интерференция
149 [Фейнман Р., Лейтон С., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике / Пер. А. Ефремов, Г. Копылов, Ю. Симонов, Олег Хрусталев. Вып. 3. М.: Мир, 1965. Гл. 37.] Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M. The Feynman Lectures on Physics. Vol. 3. Menlo Park: Addison-Wesley, 1963. Chapter One. Некоторые из приводимых цитат также
150 Аналогия Фейнмана приблизительна, как и любые другие аналогии; при более пристальном рассмотрении она оказывается вовсе не такой ясной, как представляется на первый взгляд. Пули могут сталкиваться друг с другом до попадания на детектор, что неизбежно изменит характер распределения. И если пули, по размеру сравнимые с электронами, будут рикошетировать от краев крошечного экрана, они (в отличие от настоящих пуль) будут испытывать на себе и передавать экрану изменения в кинетической энергии, что, в свою очередь, воздействует на характер распределения и на дальнейшее взаимодействие между летящим электроном и экраном. И, наконец, противопоставление, проводимое Фейнманом между пулями и водяными волнами, – это чистая риторика. Когда мы растворяем любой вид материи, мы в итоге получаем атомы или поля. Поскольку и то и другое квантуется, мы никогда не можем получить непрерывную волновую картину.
151 С 1888 по 1973 год Физический институт находился в самом центре города, и физикам, работавшим с электронными микроскопами высокого разрешения и электронными интерферометрами, во второй половине ХХ века приходилось находить пути преодоления механических и магнитных возмущений, возникавших вследствие особенностей городской жизни. В 1973 году институт переехал в новое помещение, располагавшееся на вершине холма за пределами города. Точно так же как астрономы стремятся устанавливать свои телескопы подальше от яркого света цивилизации, так и Молленштедт хотел, чтобы его институт находился как можно дальше от источников электромагнитных возмущений.
152 Его поиск проходил следующим образом: в качестве временного субстрата он использовал стеклянную пластину 4 × 4 см, покрытую тонким (20 нм) слоем серебра, нанесенного с помощью испарения. Она обладала достаточной толщиной для гальванопокрытия меди на слой фольги толщиной в 0,5 мкм. Но как проделать небольшие щели в фольге? Поначалу он хотел процарапать их с помощью предназначенного для этого инструмента, как это делалось при производстве светооптических интерференционных решеток. Однако такого инструмента у него под рукой не было, да и процарапывание с его помощью щелей длиной всего лишь в 0,5 мкм представлялось крайне сложным делом (названная длина была необходима, чтобы фольга оставалась механически стабильной). И вот именно тогда и пригодились старые эксперименты Йонссона с гальванопокрытием. Вспомнив, что микроскопическое количество загрязнений на субстрате мешает увеличению слоя гальванопокрытия, он до начала процесса гальванопокрытия сделал на серебряном субстрате изолирующие слои в форме щелей. А здесь пригодился еще один девиз Молленштедта: если вы обнаружили в ходе эксперимента некий эффект, связанный с загрязнениями, постарайтесь сделать так, чтобы он работал на вас. Йонссон обнаружил, что в его экспериментах действительно имеет место эффект, связанный с загрязнениями, в форме так называемых слоев Стюарда, возникающих из-за конденсации молекул масла из масляных паров внутри электронного микроскопа. Молекулы масла «разбивались» электронным лучом и, полимеризируясь, создавали слой Стюарда. Чем больше экспериментатор смотрел на некий объект, тем толще становился слой Стюарда, снижая контрастность образа. Йонссон экспериментировал со слоями Стюарда и обнаружил, что они обладают великолепными изолирующими характеристиками, предотвращая гальванопокрытие меди в тех местах на серебряном субстрате, где они конденсируются. Выражаю огромную благодарность Клаусу Йонссону за помощь в объяснении особенностей подготовки этих экспериментов.