Книга Научные открытия для тех, кто любит краткость - Алла Казанцева

Несомненно, это одна из самых ярких фигур в истории науки. Перечислить все идеи и открытия Лейбница просто невозможно. Идеи сыпались из него, как из рога изобилия. Многие из них были так значительны, что любая обеспечила бы своему автору бессмертие в соответствующей области. Он изобрел интегральное и дифференциальное исчисление независимо от Ньютона, а также двоичную арифметику, используемую в компьютерах. Он даже сделал чертеж вычислительной машины, но технологические возможности его времени не позволили создать такую машину. Лейбниц буквально фонтанировал изобретениями: от подводной лодки и абсолютно новой формы часов до устройства для измерения добра и зла. Но ни одно из этих изобретений так и не было завершено (в отличие от его научных трудов).

Когда Петр I путешествовал по Голландии с целью освоения морского дела, он познакомился с Лейбницем. Это знакомство оказало сильное влияние на молодого царя и подвигло его в дальнейшем к созданию Петербургской Академии наук. Лейбниц предложил Петру проект научных исследований в России, связанных с ее уникальным географическим положением: изучение магнитного поля Земли, отыскание пути из Арктики в Тихий океан и т. д. В Берлине по инициативе Лейбница была основана Немецкая академия наук, первым президентом которой он стал.

Герцогиня Орлеанская говорила о молодом Лейбнице: «Очень редко, когда интеллектуалы бывают так изящно одеты, от них ничем не пахнет, и они понимают шутки».

2 июля

Самые разные звезды

2 июля 1906 года родился Ханс Альбрехт Бете, американский астрофизик, нобелевский лауреат «за открытия, касающиеся источников энергии звезд» (ум. 2005).

Самые малые по размеру звезды не превышают Земной шар (их называют белыми карликами), а самые большие в две тысячи раз больше Солнца (красные гиганты). Наше Солнце относится к классу небольших звезд – желтых карликов. Есть еще крошечные, но сверхплотные нейтронные звезды (10–20 км в диаметре). Они состоят, как видно из названия, из одних нейтронов.

По своим массам звезды не так уж сильно отличаются друг от друга: от одной десятой массы Солнца до нескольких десятков солнечных масс. Все звезды излучают энергию, вырабатываемую в их недрах. Температура внутри легких звезд достигает 10 млн градусов, а внутри гигантов – до 100 млн градусов. Состоят звезды, в основном, из полностью ионизованных водорода и гелия. Как показал в 1938 году Бете, недра звезды – это термоядерный реактор, в котором из ядер водорода и гелия образуются более тяжелые ядра. Чем массивнее звезда, тем быстрее идут внутри нее ядерные реакции и тем скорее она кончает свой жизненный путь. Самые массивные звезды сгорают всего за несколько миллионов лет. Нам очень повезло с Солнцем: желтые карлики – самые спокойные и долгоживущие звезды. Солнце горит уже около 5 млрд лет, и мы можем рассчитывать еще на несколько миллиардов лет спокойной жизни (см. 3 мая). Кстати, таких хороших звезд в нашей галактике всего около 5 %.

В нашей Галактике в среднем рождается одна новая звезда в год.

3 июля

Бомбометание в космосе

4 июля 2005 года впервые в истории космическая станция «Дип Импакт» («Сильный удар») сбросила зонд на ядро кометы.

«Пощупать» ядро кометы – такая задача была поставлена перед американской космической станцией «Дип Импакт», запущенной 12 января 2005 года в сторону кометы Темпеля-1. Орбита этой кометы расположена между орбитами Марса и Юпитера. Когда станция приблизилась к комете, от нее отделился ударник массой 370 кг, который на огромной скорости 10,3 км/с столкнулся с кометой. Перед этим он еще успел сделать снимок ее поверхности. Взрыв вскрыл глубинные слои ядра кометы. Миллионы килограммов вещества с поверхности кометы выбросило взрывом на большую высоту. А из того места, куда попал ударник, еще больше минуты фонтанировал газ с частицами льда и пыли. Как оказалось, внутри кометы была полость, заполненная газом, который находился под давлением, – ее-то стенку и пробил снаряд. Ученые пришли к выводу о том, что видимые у комет хвосты сформированы не только медленным испарением, но в том числе и взрывными процессами, происходящими при сближении с Солнцем. Ядро кометы нельзя рассматривать просто как большой грязный снежок. Оно больше похоже на газовый баллон, который может взорваться в любой момент, разметав вокруг себя грязный снег и лед.

После успешного завершения «бомбардировки» кометы Темпеля материнская часть аппарата «Дип Импакт» несколько лет продолжала работу в космосе, помогая в поиске экзопланет (см. 15 апреля). А затем ее направили к комете Хартли. Пролетев мимо ее ядра на расстоянии в 700 км, аппарат сделал много фотографий.

4 июля

«Частица Бога»

4 июля 2017 года объявлено об открытии бозона Хиггса.

Современная теория строения и взаимодействия элементарных частиц, так называемая Стандартная модель (см. 15 сентября и 10 ноября), успешно прошла почти все испытания экспериментом. Оставалось одно последнее звено – неуловимый бозон Хиггса. Неуловимый, потому что зарегистрировать его напрямую невозможно: он живет ничтожно малое время и распадается, причем вариантов распада множество, и многие из продуктов распада могут появиться в результате других физических процессов, которые к бозону Хиггса отношения не имеют. Охота на бозон шла полвека. И к июлю 2012 года на Большом адронном коллайдере было накоплено достаточно данных, надежно подтвердивших его существование. Питер Хиггс, предсказавший эту частицу в 1964 году, в интервью признался: ««Я потрясен, что это произошло в моей жизни. Я не думал, что доживу».

Почему бозон Хиггса столь важен, что его даже нарекли «частицей Бога»? Дело в том, что Питер Хиггс предсказал существование особого вездесущего «хиггсовского поля». Все частицы обретают массу за счет взаимодействия с этим полем. Оно присутствует даже в состоянии вакуума и затрудняет ускорение частиц, но не мешает их равномерному движению. А ведь именно ускорение связано с массой (помните второй закон Ньютона? Чем больше масса, тем меньше ускорение). Из-за взаимодействия с хиггсовским полем все частицы (кроме фотона, не взаимодействующего с ним) приобретают массу. А если бы вещество не имело массы, подобно фотонам, то не было бы звезд и галактик, и наша жизнь была бы невозможна.

5 июля

Спасибо Галлею и кометам

5 июля 1687 года вышел в свет трактат Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии».

Ньютон жил затворником в Кембридже, когда к нему в гости приехал молодой астроном, капитан дальнего плавания и «ловец комет» Эдмунд Галлей. Он хотел узнать у великого физика, по каким орбитам движутся кометы (этот вопрос дискутировался в Лондонском королевском обществе, но ответа никто не знал). «По эллипсам», – убежденно сказал Ньютон. По просьбе Галлея Ньютон изложил свои расчеты в трактате на девяти страницах «О движении тел по орбите». Галлей стал уговаривать Ньютона опубликовать трактат, но тот отказался, сославшись на необходимость сделать некоторые добавления и уточнения. В результате трактат вырос в объеме почти в 100 раз! Наконец, книга была напечатана на деньги Галлея. Это были знаменитые «Математические начала натуральной философии» (физику в те времена называли натуральной философией), содержавшие все основные законы механики и закон всемирного тяготения. Если бы эта книга не была написана, история человечества стала бы другой.