8 мая«Магдебургские полушария»
8 мая 1654 года бургомистр Магдебурга Отто фон Герике произвел знаменитый опыт с «магдебургскими полушариями».
Отто фон Герике был любознательным человеком. В то время благодаря работам Галилея, Торричелли и Паскаля сформировалось понятие об атмосферном давлении. Тогда же начались попытки создать пустоту и доказать, что, вопреки мнению Аристотеля, природа ее не «боится» (см. 15 октября).
Опыты с пустотой увлекли фон Герике. Сначала он заполнил бочку водой, подсоединил к ней насос и начал выкачивать воду. Но обручи бочки быстро треснули – когда над водой образовалась пустота, гигантские силы атмосферного давления расплющили бочку. Тогда Герике взял медный сосуд. Поршень насоса сначала двигался легко, потом все тяжелее, и вдруг «внезапно, ко всеобщему ужасу, шар со страшным шумом разлетелся на мелкие куски, как если бы он был сброшен с высочайшей башни».
Самый знаменитый свой опыт Герике показал при большом стечении народа в 1654 году – он вошел в историю как «опыт с магдебургскими полушариями». Отто фон Герике взял две медные чаши (магдебургские полушария) и сложил их вместе, получив полую сферу диаметром около 35 см. Когда из сферы откачали воздух, две восьмерки лошадей не смогли растащить прижатые друг к другу полушария, удерживаемые только атмосферным давлением.
Отто фон Герике продолжал придумывать остроумные эксперименты и разрабатывал устройства для откачки воздуха. Он известен как изобретатель первого вакуумного насоса. Можно сказать, что с него 400 лет назад началось развитие вакуумной техники (см. 16 апреля).
9 маяЧеловек, стоявший у истоков телевидения
9 мая 1911 года русский физик Борис Львович Розинг (1869–1933) провел первую в мире телевизионную передачу.
Предки Бориса Львовича приехали в Россию по приглашению Петра I. Розинг еще в 1907 году предложил (и запатентовал в России и за границей) идею электронного телевизора. Ему удалось осуществить свою идею на практике. Он сконструировал трубку (кинескоп), в которой поток электронов «бомбардирует» торец, покрытый изнутри слоем вещества, способного светиться под воздействием электронных ударов. Розинг так сформулировал преимущества электронного телевидения: «Катодный пучок есть именно то идеальное перо, которому самой природой уготовано место в аппарате получения изображения в электрическом телескопе. Он обладает тем ценнейшим свойством, что его можно двигать с какой угодно скоростью при помощи электрического или магнитного поля, могущего быть притом возбужденным со скоростью света с другой станции, находящейся на каком угодно расстоянии».
Свыше четверти века Розинг занимался совершенствованием телевизора. Его по справедливости следует считать отцом электронного телевидения. К несчастью, его деятельность была прервана в 1931 году, когда он был арестован «за финансовую помощь контрреволюционерам» (дал денег в долг приятелю, впоследствии арестованному) и сослан в северные районы, где умер через два года.
Но у телевидения нет единственного изобретателя: многие ученые и инженеры объединили свои усилия. В США изобретение телевидения связано с именем Владимира Зворыкина, который до своего отъезда в Америку был учеником Розинга.
10 маяСможем ли мы долететь до звезд?
10 мая 1897 года Циолковский вывел формулу (названную «формулой Циолковского»), определяющую скорость ракеты.
Вся жизнь Циолковского была посвящена одной мечте: полету к звездам. Он первый обосновал возможность использования ракет для межпланетных перелетов. Знаменитая формула Циолковского позволяет рассчитать запас топлива, необходимый для достижения нужной скорости v. Чем больше величина скорости, которую надо сообщить ракете, тем больше нужно топлива. Отношение стартовой массы m0 ракеты с топливом к ее конечной массе m без топлива очень сильно зависит от скорости u истечения газов из сопла: m0/m = ev/u (число e примерно равно 2,7). У современных ракет на химическом топливе скорость истечения газов не превосходит 4 км/c. Это означает, что для достижения первой космической скорости (около 8 км/c) стартовая масса должна быть в e2 ≈ 7 раз больше массы выведенного на орбиту аппарата. Для межпланетных перелетов требуется скорость более 16 км/c, и отношение масс достигает e4 ≈ 50! А чтобы долететь до звезд хотя бы за несколько десятков лет (по Земным часам), нужна скорость, сопоставимая световой. Стартовая масса в этом случае оказывается больше массы всей Вселенной! Какой отсюда вывод? Формула Циолковского подсказывает: надо, чтобы скорость истечения газов из сопла была сравнима со скоростью света. Можно ли этого добиться? Пока ответ неизвестен.
Это не единственная проблема. Например, столкновение корабля даже с мельчайшими частичками пыли при околосветовых скоростях смертельно. А последние исследования показывают, что пыли в межзвездном пространстве много…
11 маяСлепой жук и Эйнштейн
11 мая 1916 года Эйнштейн публично представил общую теорию относительности.
Есть две теории относительности: частная и общая. Первая лишила нас иллюзии абсолютности времени и расстояний. Вторая же раскрыла тайну всемирного тяготения. Если первая теория родилась буквально за месяц, то на создание теории тяготения ушло 10 нелегких лет. Эйнштейн писал в одной статье: «Только тот, кто сам это изведал, знает, что такое полные предчувствий, длящиеся годами поиски во мраке, волнение и страстное ожидание, переходы от уверенности к изнеможению и, наконец, рывок, приводящий к ясности».
Закон всемирного тяготения Ньютона, хотя и позволяет предсказывать движение тел под действием силы тяготения, не раскрывает природу тяготения. Эйнштейн объяснил всемирное тяготение искривлением пространства-времени массивными телами. Общая теория относительности предсказала новые явления. И хотя мало кто из ученых сразу смог понять эту теорию, всемирная слава обрушилась на ученого, когда эти предсказания начали подтверждаться (см. 6 ноября). Младший сын Эйнштейна спросил его: «Папа, почему ты так знаменит?», и услышал простой ответ: «Видишь ли, когда слепой жук ползет по поверхности шара, он не замечает, что пройденный им путь изогнут, мне же посчастливилось это заметить».
Эйнштейн однажды написал Чарли Чаплину: «Ваш фильм «Золотая лихорадка» понятен всем в мире, и Вы непременно станете великим человеком». Чаплин ответил: «Я Вами восхищаюсь еще больше. Вашу теорию относительности никто в мире не понимает, а Вы все-таки стали великим человеком».
12 маяЧто такое нанотехнологии
Это слово сегодня очень популярно. Сам термин «нанотехнология» (от греческого nanos – карлик) возник в 70-х годах ХХ века. Это технологии работы с веществом на уровне отдельных молекул и атомов, в пространстве размером в миллиардную часть метра. Люди давно уже применяли нанотехнологии, даже не подозревая об этом. Так, в средние века при создании витражей мельчайшие частицы золота и серебра добавлялись в стекло, из-за чего оно меняло цвет в зависимости от освещения.
Мысль о том, что люди когда-нибудь смогут создавать нужные им устройства, собирая их «молекула за молекулой», высказал на лекции в 1959 году один из крупнейших физиков ХХ века Ричард Фейнман. Он предсказал, что, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угодно. Современники восприняли идею как фантастику или шутку. Но шутки кончились, когда в 1981 году появился первый инструмент для манипуляции атомами – туннельный микроскоп. Помечтаем… Нанотехнологии преобразят наш мир. Будут ликвидированы голод, болезни, загрязнение окружающей среды и другие беды. Практически все, что необходимо для жизни человека, будут изготавливать «молекулярные роботы» (нанороботы) непосредственно из атомов и молекул окружающей среды. Продукты питания – из почвы и воздуха, точно так же, как их производят растения. Все это не так уж далеко за горами.
Встречаются как-то в мороз два физика. Один другому и говорит:
– Ну у тебя и нос! 720 нанометров!
– Что, такой маленький?
– Нет. Такой красный. (Такую длину волны имеет красный свет.)
13 маяБольшой человек
13 мая 1895 года в Нью-Йорке сгорела лаборатория Николы Теслы (1856–1943). В огне погибли записи многих его изобретений.
Никола Тесла был человеком более чем двухметрового роста и большого ума. Самое знаменитое его изобретение – генератор переменного тока – родилось в воображении Теслы, когда он был еще студентом. Но все физики того времени были убеждены, что электричество можно использовать и передавать на расстояние только в виде постоянного тока. Тесла придумал и электродвигатель переменного тока, и снова его никто не хотел слушать. Не найдя понимания у себя на родине, в Хорватии, а также в Европе, в 1884 году молодой изобретатель переехал в США. Он занимался выкапыванием канав, спал, где придется, и ел, что найдется. Но уже через год получил патенты на свой электродвигатель и разработанные им методы передачи электроэнергии. Главным его противником в деле пропаганды переменного тока был знаменитый изобретатель Эдисон, который к тому времени уже сделал себе состояние на электростанциях и электродвигателях постоянного тока. Противостояние этих двух изобретателей вошло в историю как «война токов». В 1888 году известный предприниматель Георг Вестингауз купил у Теслы патенты на миллион долларов (большую по тем временам сумму). За три года Тесла получил еще 15 миллионов долларов за свои двигатели и навсегда избавился от материальных забот.
В юности Тесла заболел холерой. Буквально на смертном одре он умолял отца позволить ему учиться на инженера, а не священника. Получив разрешение, Никола быстро выздоровел. Но всю жизнь панически боялся микробов.