Десять наиболее красивых физических экспериментов

Берт Криз (Robert Crease), сотрудник философского факультета университета штата Нью-Йорк, и Сони Брук (Sony Brook), историк Brookheaven National Laboratory, провели опрос среди американских физиков, чтобы определить десять красивейших экспериментов за всю историю этой науки.

Источник: по материалам Washington ProFile.

Итак, самыми красивыми экспериментами были названы:

• 1.Эксперимент немецкого физика Клауса Йонссона, проведенный в 1961 году и доказавший, что законы интерференции и дифракции действуют как для световых лучей, так и для пучков элементарных частиц. Йонссон практически повторил эксперимент Томаса Юнга двухвековой давности, только вместо луча света исследовал поток электронов. Этот эксперимент, по мнению опрошенных, занял первое место по красоте и также первое - по бесполезности. Дело в том, что его результаты были предсказаны в начале ХХ века двумя великими учеными - Альбертом Эйнштейном и Максом Планком, ставшими родоначальниками квантовой физики.

• 2.Эксперимент итальянского ученого Галилео Галилея с падающими предметами. Он бросал различные предметы вниз с Пизанской башни, засекая время их падения. Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Кроме всего прочего, Галилей создал первый телескоп, с помощью которого открыл фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца. Галилей сформулировал основные принципы механики и динамики. В частности, Галилей первым выдвинул идею об относительности движения. Галилей был также музыкантом, художником, любителем искусств и блестящим литератором.

• 3.Эксперимент американского физика, лауреата Нобелевской премии Роберта Милликена, благодаря которому был измерен заряд электрона. Для этого Милликен исследовал поведение заряженных капель масла в конденсаторе. Милликен разрабатывал также метеорологические приборы и приборы для обнаружения подводных лодок, впервые определил численное значение постоянной Планка. Разработал методику атомной спектроскопии в крайней ультрафиолетовой области. Исследовал космические лучи с помощью ионизационной камеры.

• 4.Эксперимент Исаака Ньютона. Английский физик и математик пропустил луч света через прозрачную призму. В результате эксперимента Ньютон выяснил, что свет можно разложить на красную, оранжевую, желтую, зеленую, голубую, темно-синюю, фиолетовую составляющие. Ньютон создал теоретические основы астрономи и механики, в том числе знаменитые три закона механики ("законы Ньютона"), открыл закон всемирного тяготения, разработал дифференциальное и интегральное исчисление.

• 5.Эксперимент Томаса Юнга. Пропуская световые лучи сквозь близко расположенные щели, Юнг обнаружил, что они расщепляются и перекрываются (интерферируются). А в области перекрывания полоски света чередовались с полосками темноты. Так Юнг открыл волновую природу света. Эта теория позволила объяснить появление цвета на тонких пленках (например, на мыльных пузырях), соотношение цвета и длины волны, высчитать приблизительную длину семи цветовых волн, открытых Ньютоном (радуга).

• 6.Эксперимент Генри Кавендиша. Английский физик определил, насколько велика сила притяжения между двумя объектами. Для этого он использовал палку, на концах которой подвесил металлические шарики. Рядом он расположил большие шары и с помощью точных приборов следил, как маленькие шары притягиваются в большим. В результате была достаточно точно определена гравитационная постоянная, что позволило Кавендишу впервык определить и массу земного шара. Кавендишу удалось выделить чистый водород и углекислый газ, установить их удельный вес и другие свойства. Он определил состав воздуха и химический состав воды, ввел в науку понятие электрического потенциала, сформулировал понятие теплоемкости, а также определил среднюю плотность земного шара.

• 7.Эксперимент Эратосфена Киренского. Библиотекарь Александрийской библиотеки, живший в третьем веке до н.э., определил радиус земного шара (примерно 6311 км) - ошибка составила всего 5%. Для этого он воспользовался геометрическими формулами и измерением длины тени, которую отбрасывают солнечные часы в Александрии и на юге Египта. В современной математике до сих пор используется "решето Эратосфена" - метод нахождения простых чисел.

• 8.Эксперимент Галилея с шарами, катящимися по наклонной доске. Галилей замерял время, за которое шары преодолевали это расстояние, и выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Проводя этот эксперимент, Галилей выяснил, каким образом на движение шаров влияет всемирное тяготение.

• 9.Эксперимент английского физика, лауреата Нобелевской премии Эрнеста Резерфорда, в результате которого был открыт атом. Изучая рассеяние альфа-частиц при прохождении их через золотую пластину, Резерфорд пришел к выводу, что в центре атомов существует массивное положительно заряженное ядро. Чуть позже Резерфорд предложил планетарную модель атома, представляющую собой подобие Солнечной системы: в центре - положительно заряженное ядро, вокруг него по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. Резерфорд, заложивший основы учения о радиоактивности и строении атома, экспериментально доказал существование протонов и высказал предположение о возможности существования нейтральной частицы - нейтрона. Учениками Резерфорда были Петр Капица и Юлий Харитон.

• 10.Эксперимент Жана-Бернара-Леона Фуко. Французский физик экспериментально доказал вращение Земли вокруг оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Подобный маятник не так давно можно было увидеть в Петербурге в Исаакиевском соборе. Кроме "маятника Фуко", он вошел в историю как открыватель вихревых индукционных токов ("токов Фуко").