Феликс Горбацевич

Как совершить открытие

ebooks@prospekt.org

Информация о книге

УДК 001.3

ББК 72.3

Г67

Изображение на обложке с ресурса Shutterstock.com

Автор:

Горбацевич Ф. Ф., доктор технических наук, геофизик, ведущий научный сотрудник Кольского научного центра РАН.

Жизнь ученого полна удивительных открытий и бесконечного стремления к познанию. Исследователи имеют уникальную возможность находить ключ к разгадке тайн окружающего нас мира. Это как быть детективом, расследующим запутанное дело.

Совершить открытие – значит бросить вызов существующим представлениям и заложить кирпичик в фундамент человеческого знания, который передается следующим поколениям. Каждый эксперимент, каждая гипотеза – шаг в неизвестность, где можно столкнуться с чем-то совершенно новым.

Быть ученым престижно и невероятно увлекательно. Это возможность исследовать неизведанное и делать свою жизнь насыщенной и значимой. Наука ждет тех, кто готов отправиться в захватывающее путешествие по миру знаний!

УДК 001.3

ББК 72.3

© Горбацевич Ф. Ф., 2025

СТОИТ ЛИ ВЫБИРАТЬ ПУТЬ УЧЕНОГО?

Самая низкокалорийная пища — это гранит науки.

Перед молодым человеком на пороге самостоятельной жизни стоит проблема: к чему стремиться, кем быть. Если он достаточно честолюбив, можно стать политиком. Эта стезя требует таких черт характера, как находчивость, красноречие, умение работать в команде, способность вовремя менять ориентиры. В истории известно много выдающихся политиков, прославившихся и благовидными делами, и страшными злодеяниями. Можно стать учителем и сеять среди учеников доброе, светлое, вечное. Если молодой человек обнаружил в себе способность увлеченно, интересно и ярко рассказывать о простых вещах и событиях — это его путь. Немало выдающихся педагогов оставили свой след в истории.

Инженер также очень достойная профессия. Рассчитать и построить мост через, например, реку Волгу, спроектировать и построить здание монументальной архитектуры, сконструировать спутник для полета на Марс – это работа инженера. Такая специальность предполагает наличие у человека хорошей, а лучше отличной памяти, чтобы держать в уме и оперировать огромными массивами данных. Есть еще масса других достойных профессий — актеры, врачи, судьи, работники полиции, искусства и другие, без которых общество не может обойтись. Важно определить, какие особенности характера и наклонности молодого человека отвечают той или иной профессии. Тогда его предстоящая жизнь будет вполне удачной.

Если вступающий в жизнь человек задает много вопросов, ломает игрушки, чтобы увидеть, что там внутри и как это работает, он проявляет любопытство и наблюдательность. Развивая эти качества, обнаруживая упорство в стремлении узнать истину, интересуясь загадками, которые задает природа, такой человек со временем может стать ученым и когда-нибудь сделать научное открытие.

Постепенно уходят в небытие имена известных политиков, общественных деятелей, модных художников и артистов. Но имена ученых навсегда останутся на страницах школьных учебников, их достижения будут преподаваться в университетах новым поколениям специалистов в технике, медицине, биологии и многих других отраслях знаний. Быть ученым и сделать новое, значимое открытие — самый и, пожалуй, единственный благородный способ создать себе бессмертное имя на все последующие времена.

Вот почему стоит выбрать карьеру ученого, несмотря на трудности этой профессии.

УЧЕНЫЙ — ДВИГАТЕЛЬ ПРОГРЕССА

Ученые доказали, что человек легко может прожить минимум 120 лет.
А тяжело – 60 максимум.

Ученый — обычно узкий специалист в какой-либо научной области, который опубликовал результат исследования, признанный полезным его коллегами, а иногда и всем мировым сообществом. Каждый плодотворный ученый вносит вклад в копилку постоянно пополняющихся и обновляющихся знаний о природе и человеке. А наука — это очень огромная и разветвленная структура, включающая философию, математику, физику, медицину, биологию, экономику и много других отраслей знаний. Наука создала систему представлений об окружающем нас мире, определила основные черты нашей культуры. Ученые во всех странах постоянно трудятся, пополняя сокровищницу знаний, способствуя развитию человеческого общества. Некоторые из них делают эпохальные открытия. К ним относится Мария Склодовская-Кюри.

Это самый выдающийся ученый и первый человек, получивший две отдельные Нобелевские премии. Мария Склодовская родилась в Варшаве в семье учителя 7 ноября 1867 года. Мария была прилежной, невероятно трудолюбивой девушкой. Она окончила гимназию с золотой медалью, так же как ее брат и сестры. Чтобы скопить денег на обучение во Франции, Мария полтора года работала гувернанткой в Варшаве.

В ноябре 1891 года Мария приехала в Париж и поступила в Сорбонну на факультет естественных наук, где изучала математику, химию и физику. В начале 1894 года Мария Склодовская познакомилась с Пьером Кюри, который был руководителем лаборатории при Муниципальной школе промышленной физики и химии.

Находясь под большим впечатлением от двух открытий, сделанных Анри Беккерелем и Вильгельмом Рентгеном, Мария стала изучать урановые лучи. Для этого супруги Кюри использовали инновационные технологии. Средства, необходимые для исследований, им предоставляли горнодобывающие, металлургические предприятия. Лаборатории у молодых ученых не было, работать им приходилось в складском помещении университета. Затем исследователи переселились в уличный сарай.

Мария Склодовская-Кюри — самый выдающийся ученый, лауреат двух Нобелевских премий

(Фотография из книги: Кюри Е., Склодовская-Кюри М. Пьер и Мария Кюри. Серия ЖЗЛ. М.: Молодая гвардия, 1959. 406 с.)

В 1903 году Мария совместно с Пьером Кюри и Анри Беккерелем получила свою первую Нобелевскую премию в области физики за успехи в исследовании явлений радиации. А в 1911 году она получила вторую Нобелевскую премию, уже в области химии, за открытие радия. Она изобрела первый в мире мобильный рентген-аппарат, который помогал лечить раненых солдат на поле боя. К сожалению, работы с радием и радиацией не прошли незамеченными для здоровья Марии Склодовской-Кюри, и 4 июля 1934 года она скончалась. Благодаря открытиям Марии Склодовской-Кюри впоследствии возникли атомные станции, подарившие человечеству дешевую электроэнергию. Появилось и грозное оружие — атомные и водородные бомбы.

Сергей Павлович Королев представляет собой другой пример выдающегося ученого. Он родился 30 декабря 1906 года в Житомире, городке Российской империи. В 1924 году поступил в Киевский политехнический институт по профилю авиационной техники. Затем осенью 1926 года он перевелся в Московское высшее техническое училище (МВТУ) имени Н. Э. Баумана.

В декабре 1929 года под руководством Андрея Николаевича Туполева он защитил дипломную работу — проект самолета СК-4. Идея построить ракетоплан у Королева появилась после знакомства с трудами Циолковского. В 1933 году приказом Реввоенсовета на базе московской ГИРД и ленинградской газодинамической лаборатории (ГДЛ) был создан Реактивный научно-исследовательский институт.

Сергей Павлович Королев — создатель ракет, на которых человек впервые вышел в космос

(Фотография из книги: Наталья Королева. Отец. Книга 2. 1938–1956 годы. М.: Наука, 2007. 309 с.)

В 1935 году он стал начальником отдела ракетных летательных аппаратов, где ему удалось довести до испытаний крылатые ракеты — зенитную, с пороховым ракетным двигателем и дальнобойную — с жидкостным ракетным двигателем. В 1938 году Королев был арестован по ложному обвинению и впоследствии направлен в московскую спецтюрьму НКВД, где под руководством А. Н. Туполева, также заключенного, принимал активное участие в создании бомбардировщиков Пе-2 и Ту-2. После 1945 года, благодаря выдающимся научным и блестящим организационным способностям, Сергей Павлович Королев создает ряд баллистических ракет, на одной из которых полет в космическое пространство совершил первый на Земле космонавт Юрий Алексеевич Гагарин.

Многие другие выдающиеся научные достижения и открытия принадлежат ученым, которые жили еще в древние времена, и открытиями которых человечество пользуется и в настоящее время. Еще в Древнем Вавилоне и Египте изобрели письменность. Велись исторические хроники, астрономические наблюдения, разрабатывались зачатки математики и медицины. Хранителями научных знаний были жрецы. В античное время Пифагор, Евклид и другие древние греки создали основы математики и геометрии. Сократ и Платон были выдающимися философами. Гиппократ и Гален создали учение о человеке и его болезнях. Геродот, Тацит, Плиний написали объемные книги по истории известных им народов.

Аристотель (384–322 до н. э.) был первым мыслителем, создавшим всестороннюю систему наук: социологию, философию, политику, логику, физику. Это капитальный труд, которым активно пользовались и в Средние века.

Выдающийся мыслитель Аристотель создал всестороннюю систему наук

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Так как наука в Греции того времени была больше философией, умозрительные рассуждения считались более важными, чем экспериментальная практика. Однако и в те времена в астрономии и физике такие ученые, как Птолемей и Архимед, применяли сложный математический аппарат для расчета движения небесных светил и конструирования механизмов.

Великий математик, механик и физик древности Архимед является ученым, который был искусен в теоретических науках и в эксперименте. Этим он существенно отличался от ученых-схоластиков древности и эпохи Средневековья. Закон Архимеда до сих пор не сходит со страниц школьных учебников физики.

Архимед родился в 287 году до н. э. в Сиракузах, на острове Сицилия. В те времена правителем Сиракуз был Гиерон. Отец Архимеда, астроном Фидий, был одним из приближенных Гиерона. Это открыло ему возможность дать сыну хорошее образование. Архимед отправился в Александрию, где у него сложились дружеские отношения с астрономом Кононом, математиком и географом Эратосфеном, с которыми он поддерживал в дальнейшем научную переписку.

Архимед — великий ученый, первый теоретик и практик в истории науки

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Архимед вернулся на Сицилию зрелым математиком, однако первые его труды были посвящены механике. Интересно отметить, что Архимед в своих математических работах нередко опирается на механику. Принцип рычага и учение о центре тяжести являются важнейшими (наряду с законом Архимеда) научными достижениями Архимеда в области механики.

Архимед был не только математиком, физиком и механиком. Он был одним из крупнейших инженеров своего времени, конструктором машин и механических аппаратов. Он изобрел машину для поливки полей («улитку»), водоподъемный винт и особенно успешно разрабатывал конструкции военных машин. Это был первый ученый, уделявший много внимания и сил военным задачам. К этому его побуждало политическое положение Сиракуз. В борьбе между Римом и Карфагеном вопрос об обладании Сицилией занимал важное место. В оборонительных планах Сиракуз военная техника занимала видное место, и инженерный гений Архимеда сыграл при этом огромную роль.

Под руководством Архимеда сиракузяне построили множество машин различного назначения. Когда под стенами Сиракуз появился римский флот, то его жители онемели, пораженные ужасом. Тогда Архимед пустил в ход свои машины. С высоты стен машины бросали бревна и, вследствие своего веса и приданной скорости, топили суда. Большая часть команды, находящейся на судах, погибала под ударами бревен. Железные когти и клювы механизмов захватывали суда, поднимали их в воздух носом вверх, кормою вниз и потом погружали в воду. Другие римские суда железными когтями приводились во вращение. Кружась, они попадали на подводные камни и утесы у подножия стен, разбивались и тонули.

Архимед разбил громадными камнями римскую осадную машину «самбуку». После длительной осады Сиракузы были завоеваны. Архимед погиб вместе с родным городом, убитый римским солдатом. Таким образом, Архимед вошел в историю как один из первых ученых, кто стал первой жертвой войны среди людей науки.

Архимед — вершина научной мысли древнего мира. Последующие ученые, которые жили до наступления эпохи Средневековья, мало что прибавили к наследию Архимеда. Их труды по механике носят компилятивный характер.

В начале Средневековья в Европе наблюдается упадок во всех областях науки. Однако в те времена в Багдаде была основана исламская академия Дом мудрости. Там были собраны выдающиеся ученые, многие из которых являлись уроженцами Средней Азии и Ирана. До сих пор в Европе используется арабский вариант написания цифр.

Авиценна (980–1037) был одним из самых значительных врачей, астрономов, мыслителей и писателей. Он существенно продвинул учение о теле человека и его болезнях. В первом тысячелетии наука успешно развивалась в Китае. Там был изобретен порох. Немалую роль в развитии цивилизации сыграл компас, история применения которого начинается в Древнем Китае. В рукописи II века новой эры встречаются сведения о свойстве намагниченной иглы указывать направление на север. Уже в XI веке китайцам было известно магнитное склонение. Арабские мореплаватели начиная с XII века пользовались компасом. В Европу он проникает в XII–XIII веках.

Ибн Сина (Авиценна) — гениальный средневековый ученый, врач, философ, поэт, музыкант

(Фотография из книги: Сагадеев А. В. Ибн-Сина (Авиценна). М.: Мысль, 1980. 239 с.)

О значении компаса в истории цивилизации свидетельствует тот факт, что именно наличие компаса позволило Колумбу предпринять свое историческое путешествие.

Очки в том виде, в котором они употребляются сейчас, были изобретены в Италии в XIII веке. Однако археологами при раскопках в древней Ниневии были найдены линзы в слое, относящемуся к VII веку до новой эры. Одна из сторон имеет плоскую ровную поверхность, в то время как другая сторона выглядит выпуклой.

Предполагаемым создателем первых очков считается Сальвино Д’Армате, хотя документальных подтверждений этим данным нет. Это очень важное изобретение позволяет людям с дефектами зрения полноценно ощущать себя в жизни.

Английский ученый Роджер Бэкон изучал свойства магнитов и электризацию тел, открыл принцип действия простой линзы

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Теоретические основы употребления линз разработал английский ученый, францисканский монах Роджер Бэкон (1214–1294). Он резко выступал против бездумного увлечения книгами Аристотеля, вдобавок искаженными невежественными переписчиками. Он указывал на большое значение опыта. Бэкон сам много экспериментировал и проводил химические, оптические, физические опыты и астрономические наблюдения. Бэкон знал устройство камер-обскур, предвидел возможность построения оптических приборов. Он установил, что угол, образованный направлением падающего на водяные капли луча с лучом, направленным от радуги в глаз, составляет 42˚.

Иоганн Гутенберг (1400–1468) изобрел книгопечатание отдельными вырезанными буквами. Появилась возможность печатать книги большими тиражами. Они становились доступными небогатым людям. Практически неограниченное распространение информации резко повысило уровень грамотности, разрушив фактическую монополию ученой элиты и религиозного духовенства на образование и обучение на протяжении веков. В Европе, а затем и в мире, стартовала информационная революция.

Иоганн Гутенберг изобрел книгопечатание отдельными вырезанными буквами

(Фотография из книги: Немировский Е. Л. Иоганн Гутенберг. М.: Наука, 1989. 320 с.)

Воодушевленные новым уровнем культурного самосознания, вызванного ростом грамотности, формирующийся европейский средний класс начал использовать свои собственные, более понятные местные языки, а не латынь, в качестве общепринятого. К концу XV века в Германии работали больше полусотни типографий. Европейские типографы напечатали свыше 30 тысяч книг.

Итальянец Леонардо да Винчи (1452–1519) был не только выдающимся живописцем, но и великим математиком, механиком, инженером, изобретателем. Написанные им картины, гениальные по замыслу и художественному воплощению, представлены в самых лучших музеях мира.

Леонардо да Винчи — великий живописец, ученый, изобретатель (автопортрет)

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Леонардо принадлежит ряд гениальных изобретений: самодвижущаяся повозка, прототипы современного вертолета и параплана с хлопающими крыльями и другие. Он мечтал, что человек когда-нибудь полетит над землей подобно птицам. Прошли столетия, и то, что казалось невероятным в XVI веке, осуществилось.

Военные проекты также занимали немалое место в его творчестве. Леонардо да Винчи первым придумал прообраз торпеды, которая должна была вкручиваться в обшивку вражеского корабля и пробивать ее. Затем он создал чертеж, на котором, по мнению многих современных историков, изображен прообраз подводной лодки.

Леонардо разработал подводный скафандр для ныряния, который в общих деталях мало чем отличался от современного. Это был костюм из кожи с тростниковой дыхательной трубкой и колокольчиком, который находился на поверхности воды. Леонардо разработал чертеж специфической боевой повозки, похожей на танк. Круглую и закрытую со всех сторон повозку приводили в движение семь членов экипажа. Главной задачей такой боевой повозки было наступление на противника с целью давить и расстреливать его из мушкетов, расположенных по всей окружности повозки. Большинство проектов Леонардо остались лишь на бумаге, так как они значительно опережали свое время. Тех материалов, с помощью которых можно было воплотить эти проекты, еще не существовало. Леонардо да Винчи резко выступал против бесплодных богословских диспутов, противопоставляя им знание, основанное на опыте. Он писал: «Мудрость — есть дочь опыта».

Николай Коперник доказал — планета Земля обращается вокруг Солнца

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Фундаментальный переворот в сознании людей совершил Николай Коперник (1473–1543). До Коперника считалось, что Солнце обращается вокруг Земли. Это мировоззрение было освящено авторитетом церкви. Николай Коперник был очень образованным ученым с глубокими познаниями в области математики, астрономии, права и медицины. Он учился в Краковском университете, а затем в Италии — Болонье и Падуе. Путем долгих вычислений он составил таблицы движения планет, из которых следовало, что не Земля, а Солнце является центром Солнечной системы.

Сочинение Коперника «О вращениях небесных сфер» содержит 6 книг. В ней он критикует теорию эпициклов Птолемея, по которой планеты в определенный момент были вынуждены двигаться в обратном направлении. Коперник построил простую модель Солнечной системы, ее кинематический механизм. Этот механизм он математически обосновал, — движения всех планет, в том числе и Земли, совершаются вокруг Солнца. Сочинение Коперника вышло в свет, когда он был уже смертельно болен. Он хорошо сознавал революционную силу своей теории, которая подрывала фундаментальные догматы церкви.

В 1607 году голландский очковый мастер изобрел зрительную трубу, которую усовершенствовал итальянский ученый Галилео Галилей (1564–1642). Он довел увеличение зрительной трубы до 30-кратного и использовал ее для исследований небесной сферы. Поверхность луны оказалась неровной, а Млечный путь, как установил Галилей, состоял из множества звезд. Он сделал в астрономии ряд выдающихся открытий, в том числе открыл спутники Юпитера. Его новые открытия подтверждали справедливость гелиоцентрической системы Коперника. Его земные опыты также имели большое значение. Будучи в Пизе, Галилей путем опыта опроверг учение Аристотеля о пропорциональности скорости падения тел их тяжести. Он многократно бросал одинакового размера чугунный и деревянный шары с наклоненной Пизанской башни и убеждался, что они почти одновременно падают на землю.

Галилео Галилей открыл спутники планеты Юпитер. Преследовался инквизицией

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Некоторое различие в моментах их падения Галилей справедливо приписал воздействию сопротивления воздуха. Впоследствии факт одинакового ускорения тел разного веса он подтвердил опытами качения шаров по наклонной плоскости и наблюдениями за маятниками разного размера.

Наиболее наглядно факт равного ускорения тел разной массы, установленный Галилеем, подтверждает эксперимент, демонстрируемый в современной школе. В вакуумированной стеклянной трубке свинцовая дробинка и птичье перышко падают с одинаковым ускорением в поле земного тяготения.

Церковники не только не сдавались перед обилием новых астрономических, открытых Галилеем фактов, подтверждающих гелиоцентрическую систему Коперника. Они перешли в атаку на его персону. Была созвана инквизиционная конгрегация, объявляющая мнение Коперника ложным и еретичным. Против Галилея по приказанию Папы возбуждают дело. Галилея признали «сильно заподозренным в ереси». В 1633 году состоялось, по тексту, написанному инквизицией, отречение Галилея от его взглядов. До конца своих дней он жил под надзором церкви.

Иоганн Кеплер (1571–1630) знакомится с трудами Николая Коперника и становится его сторонником. Он пишет свою первую книгу и называет ее «Тайна мироздания». В ней автор пытается разгадать гармонию Вселенной. Он сопоставляет орбиты пяти известных на тот момент планет. Тогда он представлял орбиты круглыми. Позднее, когда он обработал результаты измерений движения планет по орбитам, он увидел, что орбиты планет отличны от круговых. Основываясь на наблюдениях за Марсом, Кеплер выводит новую формулу, суть которой состоит в том, что скорость движения планеты по орбите обратно пропорциональна ее расстоянию от Солнца. Как придворному астроному Кеплеру платили мало, и ему приходилось подрабатывать составлением гороскопов.

Иоганн Кеплер сформулировал законы движения небесных тел

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Голландцу Антони ван Левенгуку (1632–1723) человечество обязано окном в мир микробиологии, разгадкой тонкого строения разных веществ. Он первым изобрел микроскоп, позволяющий получить более чем 250-кратное увеличение.

Антони ван Левенгук изобрел микроскоп и первым описал инфузории, бактерии, строение глаз насекомых и многое другое

(Фотография из книги: Arcana Naturae Detecta ab Antonio van Leeuwenhoek. Delphus Batavorum, Apud HENRICUM a KROONEVELD. Cid IO CXCV.)

Никакого образования Левенгук не получил. В юности он работал дворником и истопником. Но он был очень любопытен и любознателен. Левенгук увлекся изготовлением увеличительных стекол и достиг в этом необыкновенного мастерства. Прежде для разглядывания мелких предметов пользовались увеличительными стеклами, которые могли увеличивать лишь в 20 раз. Микроскоп Левенгука — это, по существу, очень сильная лупа. Ученый-самоучка сделал множество важных открытий. Он был первым, кому выпала великая честь приоткрыть завесу в неведомый дотоле мир живых существ — микроорганизмов, которые играют огромную роль в природе и в жизни человека.

Он рассматривал в микроскоп все, что попадалось: кусочек мяса, каплю сенного настоя, хвостик головастика, глаз мухи, сероватый налет со своих зубов. В капле сенного настоя он обнаружил массу живых существ, которые бодро двигались по разным направлениям. Он увидел эритроциты, изучал строение скелетных, гладких мышц и многое другое. В течение своей долгой жизни (он прожил более 90 лет) Левенгук вел постоянную переписку с Лондонским королевским обществом, благодаря которой мир узнал о его открытиях.

Исаак Ньютон открыл всеобщий закон тяготения, изобрел телескоп-рефрактор

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Великий английский ученый Исаак Ньютон (1643–1727) заложил основы современной математики, оптики, механики и астрономии. Он открыл закон всемирного тяготения. Он разработал начала дифференциального исчисления. Он был отличным экспериментатором. Ньютон заметил, что цветная аберрация, то есть наличие цветовой каймы при прохождении света через линзы, неустранима. Поэтому ученый пришел к выводу, что в телескопе необходимо заменить линзы на сферическое зеркало. В 1668 году он построил первый в мире телескоп-рефрактор.

Ньютон разработал аксиомы или законы движения, которые служат основой всей современной механики. Один из выведенных им законов определяет движение свободного тела. Другой – соотношение между силой, массой этого тела и его ускорением. Третий закон устанавливает философский постулат о действии и противодействии.

Гениальность Ньютона состоит в том, что при разработке законов он сумел абстрагироваться от видимого движения тел на поверхности планеты Земля. Никакое свободное тело на Земле не движется прямолинейно. Прямолинейное движение возможно лишь в дальнем космосе, на больших расстояниях от звезд и планет.

Главное фундаментальное достижение Ньютона — открытие законов тяготения. Естественно, у него были предшественники, которые полагали, что есть силы, заставляющие тела тяготеть друг к другу. Иоганн Кеплер считал — планеты притягиваются к Солнцу благодаря своеобразной любви. Анализируя законы Кеплера, Ньютон сделал вывод — силы, которыми главные планеты постоянно отклоняются от прямолинейного движения и удерживаются на своих орбитах, направлены к Солнцу. Они обратно пропорциональны квадратам расстояний до его центра. Открытие в XIX веке Леверье и Адамсом планеты Нептун явилось потрясающим триумфом закона тяготения Ньютона. По закону Ньютона и в наше время рассчитываются орбиты планет, комет и искусственных спутников, запускаемых человеком.

Книга Ньютона «Математические начала натуральной философии» вошла в золотой фонд науки. Его законы в течение веков не потеряли своего значения. Они представлены как аксиомы, но имеют строгую экспериментальную основу. Знаменитое выражение «Гипотез не измышляю» показывает отношение Ньютона к бездоказательным, не основанным на опыте теориям.

Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) – выдающийся русский ученый, был сыном крестьянина-помора из Архангелогородской губернии. Он пример того, как человек, обладающий мощной тягой к знаниям, неуемной любознательностью и сильной волей, может добиться очень много в обстановке отсталой, патриархальной России.

Молодым парнем он пешком с обозом пришел в Москву и поступил в Славяно-греко-латинскую академию. Российской империи Петра I требовались специалисты горного дела, и Ломоносов, как лучший ученик, был направлен на обучение к немецким профессорам. За границей он пробыл 5 лет и вернулся сложившимся ученым с определенными научными убеждениями и принципами. Его научная работа всеобъемлюща. Он открыл наличие атмосферы на Венере, ярко описал картину огненных валов и вихрей на Солнце, объяснил электрическую природу северных сияний и оценил их высоту.

Ломоносов был первым в мире, кто провел опыт по проверке всеобщего закона сохранения массы и энергии. Ученый измерял вес металла, запаянного в стеклянную капсулу, перед прокаливанием и после. Он пишет: «…нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».

Михаил Васильевич Ломоносов обнаружил газовую атмосферу на Венере

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Ломоносов — первый русский профессор химии и создатель первой русской химической лаборатории. В 1755 году, благодаря хлопотам Михаила Ломоносова перед графом Шуваловым и императрицей Елизаветой, был открыт Московский университет.

Систематическим знаниям о природе электричества и магнетизма, первым полезным устройствам, основанным на их основе, человечество обязано Майклу Фарадею (1791–1867). Согласно идеям Фарадея, окружающее нас пространство заполнено не только воздухом. Оно еще заполнено некой упругой средой — мировым эфиром. В этой упругой среде электрический заряд создает электрическое поле. Распределение электрических и магнитных полей в пространстве Фарадей описывал с помощью силовых линий, которые по его представлению напоминают обычные упругие линии. Особо наглядно эти силовые линии прорисовываются железным порошком в окрестности полюсов магнита.

Систематически исследуя процессы взаимодействия электрических токов и магнитов, он написал трехтомный труд «Экспериментальные исследования по электричеству». В ней содержались разделы, описывающие основные опыты по электромагнитной индукции.

Великий ученый Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию, изобрел первый электродвигатель

(Фотография из книги: Фарадей Майкл. История свечи. Гореть, чтобы жить. М.: Алгоритм, 2018. 464 с.)

Например, он поставил такой опыт. На деревянный цилиндр были намотаны две изолированные обмотки. Одну из них он соединял с гальванической батареей. К другой был подключен гальванометр. При замыкании и размыкании тока в первой обмотке стрелка гальванометра отклонялась сначала в одну сторону, а затем в другую.

Если внутрь обмоток Фарадей помещал железо, индукционный эффект существенно возрастал. По сути, это был первый в мире трансформатор. Фарадей — выдающийся экспериментатор — создал первый электродвигатель в 1821 году.

Установленный Фарадеем факт, что электродвижущая сила индукции возникает при изменении магнитного потока (замыкании, размыкании, приближении и удалении магнита и др.), другой ученый, Джеймс Клерк Максвелл, впоследствии выразил математическими формулами.

Чарльз Дарвин (1809–1882) стал первым ученым, который выдвинул теорию эволюционного развития всех живых существ на планете в результате естественного отбора. Раньше, да кое-где и сейчас, люди верили и верят, что Земля и бесчисленное множество животных на ней созданы божьим промыслом. В своей фундаментальной книге «Происхождение видов» Дарвин сумел доказать, что это результат эволюции от общих предков.

Чарльз Дарвин — творец теории биологического эволюционного отбора

(Фотография из книги: Дарвин Ч. Происхождение видов. М.-Л. Государственное издательство колхозной и совхозной литературы, 1937. 608 с.)

В 1831 году на корабле «Бигль» Дарвин отправился в кругосветное путешествие. За 5 лет он побывал на Зеленом мысу, Кокосовых островах, острове Тенерифе, в Аргентине, Бразилии, Огненной Земле, Уругвае. Будучи любопытным, наблюдательным, пытливым исследователем, он собирал экспонаты по геологии, зоологии и естественной истории. Все свои наблюдения он подробно записывал и отправлял копии своих наблюдений в Кембридж.

Во время путешествия у Дарвина возникли мысли, что изменения в живых организмах происходят под действием изменения окружающих обстоятельств. Вернувшись из кругосветного вояжа, ученый начал собирать доказательства возникшей у него теории об эволюции видов.

Он был верующим человеком и остро воспринимал то, что разрабатываемая им теория противоречит божественной картине мира. Однако систематизация сделанных им наблюдений и последующий их анализ убедили ученого в правильности выдвигаемой теории.

Книга «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» Чарльза Дарвина вышла в 1856 году. Она разошлась по всему миру, и теперь теория Дарвина считается общепризнанной. Сначала он верил в то, что Бог существует, но его разочарование в христианстве было полным.

Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) занимает особое место в пантеоне физической науки. Он создал теорию электромагнитного поля, которая до сих пор называется теорией Максвелла.

В математической форме он представил фундаментальное обобщение основных законов электродинамики. В этом отношении его заслуги равны заслугам Ньютона, постулировавшего законы механики. Он был разносторонним ученым, теоретиком, экспериментатором, техником.

Для вывода своих уравнений он использовал идеи Фарадея о силовых линиях магнитного и электрического полей. Наглядные аналогии из картин текущей жидкости позволили Максвеллу вывести шесть довольно простых уравнений, описывающих всю электростатику и электродинамику.

Идеи о существовании электромагнитного поля казались произвольными и неплодотворными. Когда в 1855 году Максвелл начал исследования электрических и магнитных явлений, многие из них уже были хорошо изучены. В частности, установлены законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов (закон Кулона) и токов (закон Ампера). Доказано, что магнитные взаимодействия есть следствия движущихся электрических зарядов. Большинство ученых того времени считало, что эти взаимодействия передаются мгновенно, непосредственно через пустоту (теория дальнодействия). В явлении электромагнитной индукции Максвелл усмотрел новое свойство полей — переменное магнитное поле порождает в пустом пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (так называемое вихревое электрическое поле).

Выдающийся ученый Джеймс Клерк Максвелл разработал основные уравнения классической электродинамики

(Фотография из книги: Кудрявцев П. С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. 442 с.)

Уравнения Максвелла — основные уравнения классической макроскопической электродинамики – описывают электромагнитные явления в произвольных средах и в вакууме. Из уравнений Максвелла следовал фундаментальный вывод о конечности скорости распространения электромагнитных взаимодействий. Это главное, что отличает теорию близкодействия от теории дальнодействия. Скорость оказалась равной скорости света в вакууме. Отсюда Максвелл сделал заключение, что свет есть форма электромагнитных волн. Только после того, как Генрих Герц в 1886–1889 годах экспериментально доказал существование электромагнитных волн, теория Максвелла получила всеобщее признание. Произошло это уже после смерти ученого.

О роли Максвелла в развитии науки превосходно сказал американский физик Ричард Фейнман: «В истории человечества (если посмотреть на нее, скажем, через десять тысяч лет) самым значительным событием XIX столетия, несомненно, будет открытие Максвеллом законов электродинамики. На фоне этого важного научного открытия гражданская война в Америке в том же десятилетии будет выглядеть провинциальным происшествием».

Иоганн Грегор Мендель (1822–1884) положил начало генетике — науке, раскладывающей на геномы саму теорию божественного замысла. С детских лет Мендель страстно мечтал получить неограниченный доступ к знаниям. Для сына простого крестьянина это можно было сделать только через монашество – служители церкви учились бесплатно. Он принял постриг в 21 год.

Иоганн Грегор Мендель — первый генетик, определивший правила проявления наследственных признаков

(Фотография из книги: Мендель Г. Опыты над растительными гибридами. М.-П.: Государственное издательство, 1923. 65 с.)

Личной жизни у этого человека не было и не могло быть, поскольку католические традиции не позволяют монахам вступать в брак.

Во время учебы в Венском университете его заинтересовала гибридизация. Окончив учебу, в течение последующих лет он проводит опыты в монастырском саду. Ученый работал без устали, без жалости к себе, с невероятным увлечением. Мендель провел более десяти тысяч опытов, предметом которых было более двух десятков разновидностей гороха. Растения отличались друг от друга семенами и цветками.

Скрещивая разновидности гороха, он вывел зависимости, которым подчиняются гибриды первого и последующих поколений. Он обосновал, в каких превалируют доминантные и в каких – рецессивные признаки, определяющие разновидность. Мендель вывел математическое выражение, которому подчиняются соотношения этих признаков. Свой многолетний труд он в 1866 году изложил в работе «Опыты с гибридами растений». Его ученые-современники отнеслись к его публикации холодно и отстраненно. Они просто не поняли ее значения для науки. Однако выводами, изложенными Иоганном Грегором Менделем, генетики активно пользуются и в настоящее время.

Луи Пастеру (1822–1895), которому человечество обязано миллионами спасенных жизней, принадлежит ряд великих открытий, в числе которых привычный сегодня метод пастеризации. В молодые годы Пастер изучал болезни гусениц тутового шелкопряда. Ученый исследовал патологии в развитии этих существ, наблюдал за размножением в них бактерий и искал причины заболеваний. Он понял: причиной их болезней являются невидимые микроорганизмы. В результате опытов исследователь открыл неизвестные ранее гноеродные микробы, в том числе стафилококк и стрептококк. Этими микробами заражались и люди. От инфекционных заболеваний скончались трое его детей. Он стал мечтать изобрести способ, чтобы люди вовсе не умирали от страшных болезней.

В те годы во Франции существовала практика прививок от легкой формы коровьей оспы. Пастер решил расширить этот опыт на другие болезни. В итоге ученому удалось создать экспериментальную партию вакцины от сибирской язвы. В первый раз он попробовал ее испытать на овцах. Привитым животным и такому же числу непривитых была введена смертельная доза бактерий сибирской язвы. Выжить удалось лишь получившим вакцину животным.

Луи Пастер — создатель научных и практических основ пастеризации и вакцинации

(Фотография из книги: Keim A., Lumet L. Louis Pasteur. New York, Frederick A. Stokes Company, 1914. 243 p.)

Пастер и его ученики в результате напряженной работы получили вакцины против таких тяжелых болезней человека, как чума, дифтерия, бешенство, желтая лихорадка и других.

Человечество обязано другому его чудодейственному открытию. Ученый обнаружил: многие микроорганизмы погибают при нагреве, например, молока до 60 градусов. Способ длительного сохранения продукции, названный пастеризацией, очень широко применяется в пищевой промышленности. Франция, как и весь мир, глубоко чтит заслуги Луи Пастера. Его именем назван кратер на Луне.

Вильгельм Ре