Помимо большого вклада в развитие математики, Даламбер совместно с Дидро написал 20 томов знаменитой «Энциклопедии наук, искусств и ремесел». Он автор всех отделов, относящихся к физике и математике.
Часто неясность происходит столько же от многословия, сколько и от излишней краткости» (Даламбер).
19 ноябряПервый русский академик
19 ноября 1711 года родился Михаил Васильевич Ломоносов (ум. 1765).
Все мы знаем о том, как сын рыбака-помора ушел с обозом в Москву, претерпел тяжкую нужду и лишения, но наук не оставил, а стал первым русским академиком, основал Московский университет и, как сказал Пушкин, «сам был первым нашим университетом». Но нам трудно вообразить себе условия, в которых приходилось работать «гениальному человеку, который своими познаниями делает честь всей науке» (как отзывался о нем старший коллега, петербургский академик Эйлер). Придворные видели в Ломоносове поэта, на любой случай слагавшего пышные оды, и дворцового забавника, готовившего, например, проекты дворцовых иллюминаций. Во времени, потраченном на науку, Ломоносов должен был чуть ли не оправдываться. Так, он писал графу Шувалову: «Полагаю, что мне позволено будет в день несколько часов времени, чтобы их вместо бильярду употребить на физические и химические опыты…». Соотечественники не смогли по достоинству оценить его идеи. Показательна реплика князя Павла на смерть Ломоносова: «А чего дурака жалеть? Только казну разорял, а ничего не сделал». Лишь через полтора столетия после смерти Ломоносова ученые начали изучать его архивы и осознавать, как гениален и велик в своих прозрениях был первый русский академик.
О Ломоносове-ученом до начала ХХ века мало кто знал. Только в книгах по истории химии иной раз попадались упоминания такого рода: «…Среди русских химиков, которые стали известными, мы упомянем Михаила Ломоносова, которого не надо смешивать с поэтом того же имени».
20 ноябряМеждународная космическая станция
20 ноября 1998 года Россия запустила первый элемент Международной космической станции (МКС) – российский модуль «Заря».
Идея создания Международной космической станции возникла в самом начале 1990-х. А в 1995-м Россия и США подписали контракт о постройке и выводе на орбиту ядра будущей МКС. В проекте участвуют также Европейское космическое агентство, Канада и Япония. Это отрадный пример успешного сотрудничества 16 стран в области исследования космоса. МКС – сооружение размером с 30-этажный дом и внутренним объемом около тысячи кубометров. Все элементы станции доставлялись на орбиту и монтировались в космосе. Для космического строительства потребовалось более 200 пусков космических ракет. Работы по сборке поделили поровну между российскими и американскими космонавтами. Но не дожидаясь окончания строительных работ, с ноября 2000-го на станции постоянно работают международные экипажи. Они занимаются исследованием космоса, атмосферы и земной поверхности, изучением поведения человеческого организма в длительных космических полетах и многое другое. Несколько раз возникали критические ситуации – сбои в работе бортовых компьютеров, выход из строя единственного санузла станции, разрыв солнечной батареи и прочие… Экипажи успешно справляются со всеми этими проблемами. За 20 лет работы на станции побывали 232 человека из 18 стран. Возможно, в недалеком будущем МКС станет «плацдармом» для запуска аппаратов к Луне и Марсу.
МКС можно разглядеть с земли невооруженным взглядом – она уступает в яркости только Венере.
21 ноябряПервый в небе – физик!
21 ноября 1783 года воздушный шар, построенный братьями Монгольфье, поднял в воздух первых путешественников.
С давних пор люди мечтали летать, словно птицы. Но осваивать воздушный океан они начали, плавая, словно рыбы. В качестве «плавательного пузыря» можно использовать оболочку, наполненную более легким, чем воздух, газом: водородом, метаном, аммиаком. Правда, водород и метан взрывоопасны, а аммиак ядовит. Идеален для этой цели гелий – легкий инертный газ. Но в эпоху пионеров воздухоплавания гелий еще не был открыт. Проще всего оказалось нагреть воздух – ведь горячий газ легче, чем холодный. Изменяя температуру воздуха внутри шара, можно регулировать его подъемную силу. Так и поступили братья Жозеф Мишель и Жан Этьенн Монгольфье. Такие шары стали называть монгольфьерами. 19 сентября 1783 года в присутствии короля Людовика XVI во дворе его замка они отправили в воздух барана, петуха и утку. А вскоре был совершен первый полет человека. В корзине монгольфьера поднялись в воздух физик Жан Франсуа Пилатр де Розье, принимавший самое активное участие в постройке монгольфьера, и его друг. Они пролетели над всем Парижем на высоте около 450 метров и приземлились в 8,5 километрах от места старта. Людовик XVI, правда, предлагал отправить в первый полет уголовников, осужденных на вечную каторгу, обещая им за участие в столь рискованном предприятии амнистию. Но де Розье убедил короля, что нельзя отдавать звания первооткрывателей преступникам.
Увы, Пилатр де Розье стал не только пионером воздухоплавания, но и первой его жертвой (см. 24 ноября).
22 ноябряТеория Всего Сущего
Во времена Фарадея великие открытия делались буквально «голыми руками» – без сложной математики, с помощью простых инструментов. Сегодня, чтобы «вопрошать» материю о том, как она устроена, физики сталкивают частицы, разогнанные на гигантских ускорителях. Так удалось проникнуть вглубь материи до расстояний миллиардная от миллиардной доли метра (10-18 м). Так открыли кварки (см. 10 ноября). Теория кварков с успехом выдержала все проверки. И все же трудно поверить, что фундаментальные частицы – кварки и лептоны – это точечные образования, лишенные какой бы то ни было внутренней структуры. Как могут точки обладать массой, зарядом и другими характеристиками? В 1984 году физики Майкл Грин и Джон Шварц впервые представили на суд ученых новые идеи о том, как может выглядеть следующий, еще более глубинный слой Мироздания. Все фундаментальные элементы – это не точки, а крошечные непрерывно вибрирующие струны, свернутые «колечками». Размеры колечек невообразимо малы: 10-35 метра (так называемая «планковская длина»). Разные типы колебаний этих универсальных струн представляют собой все возможные частицы: один тип колебаний дает фотон, другие – гравитон, электрон и т. д. Так начала развиваться теория струн, или Теория Всего Сущего. Теория потребовала нового и очень сложного математического аппарата, который еще не разработан до конца. У нее много авторов. Может быть, и Вы будете одним из творцов Теории Всего Сущего?
Физики подсчитали, что для прямой экспериментальной проверки теории струн потребуется ускоритель размером с Галактику!
23 ноябряКритическое состояние вещества
23 ноября 1837 года родился Ван-Дер-Ваальс, лауреат Нобелевской премии «за работу над уравнением состояния газов и жидкостей» (ум. 1923).
До какой температуры можно нагреть воду? Если нагревать при атмосферном давлении, то вода закипит при 100 °C. В герметически закрытом сосуде, который выдерживает очень высокие давления, воду можно нагреть до 374 °C! Давление ее пара при этом будет огромным: 220 атмосфер. А еще горячее воду сделать уже невозможно. Эту температуру называют критической. Жидкость и пар при критической температуре весьма необычны. Разберемся подробнее. При нагревании плотность воды уменьшается, а плотность ее насыщенного пара, наоборот, сильно увеличивается. При критической температуре эти плотности становятся одинаковыми – около 0,3 г/см3. Это в три с лишним раза меньше плотности «обычной» воды и в 500 раз больше плотности стоградусного пара. А чем отличается жидкость от пара? На этот вопрос дал ответ Ван-Дер-Ваальс: по существу, ничем. И там, и там молекулы на небольшом расстоянии притягиваются, а сблизившись вплотную, резко отталкиваются. Эти молекулярные силы назвали ван-дер-ваальсовскими. В газе молекулы так удалены друг от друга, что их притяжение почти не ощутимо. Но стоит им достаточно сблизиться, как силы притяжения «сцепляют» молекулы, и получается жидкость. При критической температуре и критическом давлении жидкое и газообразное состояния неразличимы: вода «сливается» со своим паром. Это и есть критическое состояние. Оно присуще всем веществам, у каждого при своей температуре и давлении.
24 ноябряИзобретение профессора Шарля
24 ноября 1783 года впервые состоялась демонстрации полета «шарльера» в России: в Петербурге был запущен небольшой шар диаметром 1,5 фута (около 45 см).
Полет воздушного шара братьев Монгольфье (см. 21 ноября) вызвал большой интерес в научном мире. Молодой профессор физики Жак Шарль (помните газовый закон его имени?) решил, что дымный воздух, наполнявший шар Монгольфье, – не лучшее решение, ведь водород сам по себе гораздо легче воздуха. Он сумел изготовить оболочку, способную долгое время удерживать водород, который он получал, воздействуя серной кислотой на железные опилки. Чтобы полностью надуть шар диаметром 4 м, потребовалось несколько дней, было израсходовано 227 кг кислоты и 454 кг железа. В августе 1783 года состоялся первый запуск (еще без людей) на Марсовом поле в Париже на глазах 300 тысяч человек. «Шарльер» приземлился через 45 минут в 28 км от места старта и так напугал местных жителей, что те разорвали его в клочья. А 1 декабря того же года «шарльер» диаметром более девяти метров унес в первое путешествие самого Шарля. Но водород, как известно, газ горючий и, смешиваясь с воздухом, создает взрывоопасную смесь. Первая воздушная трагедия случилась 15 июня 1785 года. Пионер воздухоплавания Пилатр де Розье со своим помощником хотел впервые перелететь через Ла-Манш на комбинированном аэростате собственной конструкции: один баллон наполнялся водородом, другой – дымным воздухом. Во время полета от искры взорвался водородный баллон, и аэронавты погибли, упав с высоты 900 м на скалы у берегов Франции.