Наука и техника: прошлое и настоящее

Памятные даты

14 сентября. 240 лет тому назад родился немецкий учёный-энциклопедист, физик, метеоролог, географ, ботаник, зоолог и путешественник Александр фон Гумбольдт. Его научные интересы были необычайно разнообразными. Своей основной задачей считал «постижение природы как целого и сбор свидетельств о взаимодействии природных сил». Исходя из общих принципов и применяя сравнительный метод, создал такие научные дисциплины, как физическая география, ландшафтоведение, география растений. Уделял большое внимание изучению климата, разработал метод изотерм, составил карту их распределения и фактически дал обоснование климатологии как науки. Подробно описал континентальный и приморский климат, установил природу их различий. Совершил (1829) путешествие по России – Уралу, Алтаю, прикаспийским территориям и Каспийскому морю. Итогом стал трёхтомный труд «Центральная Азия». Его совместная с Ж.Гей-Люссаком работа о газах внесла заметный вклад в развитие представлений об атомах и молекулах. Первым обратил внимание на опасность крупномасштабной вырубки лесов. Благодаря его исследованиям были заложены научные основы геомагнетизма. Многочисленные работы Гумбольдта, представляющие целую энциклопедию естествознания, связаны идеей физического мироописания. Проводил (1792–1793) исследования над животным электричеством, обнародованные (1797) под заглавием «Опыты над раздражёнными мускульными и нервными волокнами». Часть опытов произвёл над собой при содействии доктора Шалдерна: объектом исследования служила спина учёного. Занимался изучением газов, скопляющихся в шахтах, и пытался изобрести безопасную лампу и дыхательную машину для случаев, когда в шахте скапливается много углекислоты или других вредных для дыхания газов. Однако здесь ему не удалось достичь успешных результатов. Основные физические работы относятся к периоду жизни во Франции (1809–1827). Совместные с Ж.Гей-Люссаком исследования химического состава воздуха позволили заключить, что: состав атмосферы остаётся вообще постоянным; содержание кислорода в воздухе 21%; воздух не содержит значительной примеси водорода. Это было первое точное исследование атмосферы. Большое внимание уделял исследованию температуры воздуха. «Нарисовал» картину распределения тепла на земном шаре, установив изотермы. Эта работа послужила основанием сравнительной климатологии. Ему принадлежит ряд капитальных исследований климата Южного полушария, понижения температуры в верхних слоях воздуха, влияния моря на температуру нижних слоёв воздуха, границ вечного снега в различных странах и др. Занимался также влажностью и давлением воздуха, показал причины суточных колебаний барометра в тропических странах и т.д. Собственно к физике Земли относятся его исследования (совместно с Ж.Био) земного магнетизма и фактически первое доказательство уменьшения напряжённости геомагнитного поля от полюсов к экватору. Ему же принадлежит открытие внезапных возмущений магнитной стрелки (магнитных бурь) и др. Большое значение для науки имели магнитные обсерватории, устроенные по мысли учёного в Великобритании, России и США. Позднее Гумбольдт попытался обобщить все знания о Вселенной и Земле в монументальном труде «Космос: план описания физического мира» (Kosmos: Entwurf einer physischen Weltbeschreibung, 1845–1862; рус. пер. 1848–1863). Первые четыре тома этой грандиозной работы были написаны самим Гумбольдтом, пятый остался незавершённым, был отредактирован его помощником и опубликован только в 1862 г. Именем Гумбольдта назван целый ряд географических объектов: озеро и река в США, горные хребты в Центральной Азии и Северной Америке, ледник в Гренландии, течение около берегов Перу; его имя получили море на Луне (Mare Humboldtianum), астероид-54 (Alexandrа) и два минерала.

15 сентября. 80 лет со дня рождения американского физика-теоретика Мюррея Гелл-Манна. Работы посвящены квантовой теории поля, ядерной физике, физике элементарных частиц (симметрии слабых и сильных взаимодействий, дисперсионные соотношения). Ввёл (1953) понятие «странность» – новое квантовое число (одну из основных характеристик элементарной частицы), открыл закон сохранения странности (независимо от К.Нишиджимы), разработал формализм изоспина. В рамках своей схемы классификации частиц предсказал новые частицы – сигма-нуль-гиперон и кси-нуль-гиперон. Совместно с М.Гольдбергером дал (1953) одну из формулировок формальной теории рассеяния и метод дисперсионных соотношений в квантовой теории поля, с Ф.Лоу – метод ренормализационной группы (1954). Разработал (1955) теорию нейтральных K-мезонов. Выдвинул (1957) модель глобальной симметрии. Совместно с Р.Фейнманом (независимо от Р.Маршака и Э.Сударшана) разработал (1958) теорию слабого взаимодействия. Предложил (1961) модель векторной доминантности и независимо от Ю.Неемана – систематику элементарных частиц, объединив их в отдельные супермультиплеты (система симметрии Гелл-Манна–Неемана). С помощью этой систематики предсказал новую элементарную частицу – омега-минус-гиперон – и её свойства (в 1964 г. частица была обнаружена экспериментально). Предложил (1962) метод алгебры токов, кварковую гипотезу (1964, независимо от Дж.Цвейга), выдвинул гипотезу глюонов (1973). За достижения и открытия, связанные с классификацией элементарных частиц и их взаимодействий, удостоен Нобелевской премии 1969 г.

18 сентября. 190 лет тому назад родился французский физик-экспериментатор Жан Бернар Леон Фуко. Исследования относятся к оптике, механике, электромагнетизму. Разработал (1850) метод измерения скорости света при помощи вращающегося зеркала (метод Фуко) и измерил её в воздухе и воде. В воде скорость оказалась равной 3/4 от значения в воздухе, что окончательно подтвердило волновую теорию света. В 1862 г. получил уточнённое значение скорости света в воздухе (298 000 ± 500) км/с. При помощи маятника Фуко экспериментально доказал (1851) вращение Земли вокруг оси. Изобрёл (1852) гироскоп, получивший широкое применение в технике. Обнаружил (1855) нагревание сплошных металлических тел индукционными токами (токи Фуко) и предложил способ их уменьшения. Изобрёл автоматический регулятор света дуговой лампы. Впервые разработал научно обоснованный метод контроля изготовления вогнутых зеркал для больших рефлекторов и предложил (1857) использовать вместо металлических зеркал более лёгкие и дешёвые стеклянные, покрывая их тонкой плёнкой серебра (телескоп с посеребрённым стеклянным зеркалом). По своей методике изготовил два телескопа с трубой длиной 3,3 м и диаметром 80 см. Первым установил (1849) связь между линиями поглощения и излучения.

23 сентября. 190 лет тому назад родился французский физик Арман Ипполит Луи Физо. Основные работы посвящены оптике. Разработал (1849) метод определения скорости света при помощи вращающегося зубчатого колеса (метод Физо) и первым измерил скорость света в земных условиях. Установил влияние движения среды на скорость распространения света, измерив (1851) скорость света в движущейся воде (опыт Физо). Этим опытом доказал, что свет частично увлекается движущейся средой. Опыт Физо сыграл важную роль в утверждении волновой теории света, а также в формировании и проверке основных уравнений электродинамики движущихся сред, в частности в его опытах получила подтверждение релятивистская формула сложения скоростей. Дал (1848) правильную интерпретацию эффекта Доплера в оптике, показав, что при движении источника света и наблюдателя относительно друг друга должна изменяться длина световой волны (эффект Доплера–Физо). Предложил применить принцип Доплера для определения лучевой скорости движения звёзд по смещению спектральных линий к фиолетовому концу спектра (в случае приближения источника) или к красному (в случае его удаления). Вместе с Л.Фуко обнаружил (1844–1847) фраунгоферовы линии в инфракрасном участке спектра. Разработал метод наблюдения интерференции света при больших разностях хода лучей (1849) и интерференционный метод (1852) измерения коэффициента расширения твёрдых тел и углового диаметра звёзд. Установил, что наряду с водой другие вещества обладают максимумом плотности. Сконструировал индукционную катушку, интерференционный спектроскоп, дилатометр, исследовал кристаллы, занимался фотографией.

25 сентября. 365 лет тому назад родился датский астроном, первым измеривший скорость света, Оле Кристенсен Рёмер. Изучал математику и астрономию в Копенгагенском университете под руководством Расмуса Бартолина, затем помогал французскому астроному Пикару в определении географического положения Уранибурга. Пикар убедил молодого учёного отправиться с ним в Париж (1671), где Рёмер начал сотрудничество с Дж.Кассини и очень скоро был избран в члены Парижской академии наук. Здесь важнейшей из его учёных работ было определение скорости света, основанное на ряде наблюдений, произведённых им и Кассини над затмениями спутника Юпитера Ио. Первый отчёт о своём открытии он представил в Парижскую академию 22 ноября 1675 г. Сначала его гипотеза была встречена с недоверием, т.к. большинство учёных было уверено, что скорость света бесконечна. Идея конечности скорости света утвердилась лишь спустя полвека. В Париже Рёмер был также учителем дофина и принимал участие в создании фонтанов Версаля. Спустя 10 лет учёный возвратился на родину и был назначен профессором астрономии Копенгагенского университета. Он активно занимался астрономическими наблюдениями как у себя дома, так и в университетской обсерватории, используя усовершенствованные инструменты, сделанные по своим чертежам. Рёмер изобрёл полуденную трубу, меридианный круг (1690), экваториал с часовым кругом и дугой склонений, микрометр, употребляемый при наблюдении затмений и имеющий очень остроумное устройство и др. С их помощью он произвёл целый ряд замечательных исследований: определил склонения и прямые восхождения более 1000 звёзд; делал в течение 17–18 лет наблюдения, которые, по его мнению, должны были привести к определению годичных параллаксов неподвижных звёзд. К сожалению, данные его наблюдений не сохранились из-за пожара в 1728 г. Ученику и преемнику Рёмера по управлению обсерваторией, Горребову, удалось спасти только незначительную часть рукописей учёного и затем опубликовать (1735). Как королевский математик О.Рёмер разработал национальную систему мер и весов для Дании, которую ввели 1 мая 1683 г. Ему принадлежит также заслуга введения в стране в 1710 г.  григорианского календаря и важного в практическом отношении открытия, что эпициклоидические зубцы в зубчатом колесе производят наименьшее трение. В 1705 г. Рёмер был назначен на должности полицеймейстера и бургомистра Копенгагена, которые занимал затем до самой своей смерти с большой пользой для города.