Бог не менее открывается нам в явлениях природы, нежели в речах Священного писания. Галилео Галилей
7
Яблоко упало. А дальше? Закон всемирного тяготения
История о том, как яблоко, упавшее на голову великому ученому Исааку Ньютону (16431727), спровоцировало очередное открытие, известна многим. Но в чем суть этого открытия?
Задолго до Ньютона ученый мир задавался вопросами: почему планеты, движущиеся по своим орбитам, строго соблюдают порядок и не разлетаются хаотично в разные стороны? Почему предметы, подброшенные вверх, неизменно падают на землю? Чем обусловлены эти закономерности?
И еще в начале XVI столетия (например, Коперником) были высказаны предположения о существовании некоей божественной силы, от которой зависят форма планет и их взаимное расположение. Ньютон не просто обосновывает идею о том, что все небесные тела обладают способностью притяжения, но и сводит все теории к логичной и доступной формуле. Итак, закон всемирного тяготения Ньютона звучит следующим образом: «Сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделенными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними»:
При этом G так называемая гравитационная постоянная, равная 6,67384(80)1011 м3/(кг с2).
Таким образом, зная массы тел и расстояние между ними, мы можем вычислить действующую на них силу притяжения! Но, конечно, более или менее заметна она будет лишь в отношении тел большой массы.
Гений это терпение мысли, сосредоточенной в известном направлении. Исаак Ньютон
Гравитация определяет высоту возвышенностей на планете. Поэтому земные горы не могут быть выше 15 километров.
8
«Давящая атмосфера». Торричелли и его изыскания
В древности Аристотель утверждал: воздух не имеет веса. Но в XVII столетии ученик Галилея Эванджелиста Торричелли (16081647) доказал обратное!
Ему не давал покоя вопрос: почему в механизмах, оснащенных насосами, вода поднимается лишь до определенной высоты?
В 1644 году был поставлен опыт, вошедший во все учебники физики: в стеклянную трубочку длиной около метра была налита ртуть. Исследователь, «заткнув» пальцем открытый конец трубки, опустил его в наполненный ртутью сосуд и открыл отверстие. Ничто не препятствовало веществу вытекать из трубки, но уровень ртутного столба застыл на отметке 760 миллиметров. Стало очевидно, что окружающий нас воздух имеет вес: он давит на поверхность жидкости в сосуде и мешает выливаться той ее части, которая находится в трубке.
9
Рождение света: версии от Ньютона до ХХ века
Что такое свет? Как и почему он возникает? эти вопросы волновали еще античных исследователей. Но систематическое изучение природы света началось только в XVII столетии.
Исаак Ньютон выступил с так называемой корпускулярной теорией света, заявив, что свет состоит из крошечных частичек, которые испускает светящееся тело. Когда эти частички (или корпускулы) попадают в наш глаз, это заставляет нас увидеть источник света. Также, по мнению Ньютона, корпускулы имеют разные размеры. И в зависимости от того, какие корпускулы большие или помельче попали в глаз, мы увидим тот или иной цвет.
Почти одновременно с работами Ньютона вышел «Трактат о свете» голландского физика Христиана Гюйгенса (16291695), в котором утверждалось: свет волновое явление. В окружающем «эфире» распространяются упругие импульсы: свет есть подобие электромагнитной волны.
Корпускулы или волны?
Об электромагнитной природе света писал Дж. Максвелл (18311879), а Х. Лоренц (18531928) утверждал, что электроны, являющиеся составной частью атомов, могут как поглощать, так и испускать свет. В самом начале ХХ века М. Планк (18581947) и А. Эйнштейн (18791955) обосновали квантовую теорию, согласно которой вещество излучает свет порциями, или квантами. В сегодняшней науке победила версия, согласно которой корпускулярная и волновая теории вполне могут быть совмещены.
А скорость света впервые измерил датский астроном Оле Рёмер (16441710): по его расчетам, она составляла около 220 000 км/с (современные данные несколько иные около 300 000 км/с.)
Основная философская ценность физики в том, что она дает мозгу нечто определенное, на что можно положиться. Дж. Максвелл