Текст книги "Научные открытия для тех, кто любит краткость"

8 ноября
Самая знаменитая фотография

8 ноября 1895 года немецкий физик Вильгельм Рентген (1845–1923) впервые наблюдал свечение экрана, вызванное неизвестными лучами, которые теперь называют рентгеновскими.

Случайно натолкнувшись на неизвестное проникающее излучение (см. 27 марта), Рентген никому не рассказывал о нем, пока в полном одиночестве в течение семи недель досконально не исследовал его. Он велел приносить себе пищу в университетскую лабораторию и даже поставил там кровать, чтобы избежать перерывов в работе. Он сделал фотографию руки своей жены в открытых им лучах и напечатал ее в статье 28 декабря 1895 года. Это был первый рентгеновский снимок в истории. С этого дня Рентген стал знаменит. Поначалу опасность рентгеновского излучения была неизвестна, ученые и врачи работали без каких бы то ни было мер защиты. Сотни исследователей и техников, работавших с рентгеновскими лучами, стали в первые десятилетия жертвами лучевой смерти.

Как-то раз Рентген получил письмо с просьбой прислать… несколько рентгеновских лучей с указанием, как ими пользоваться. Оказалось, что у автора письма в грудной клетке застряла револьверная пуля, а для поездки к Рентгену у него не нашлось времени. Рентген был человек с юмором и ответил на письмо так: «К сожалению, в настоящее время у меня нет икс-лучей, к тому же пересылка их – дело очень сложное. Считаю, что мы можем поступить проще: пришлите мне Вашу грудную клетку».

9 ноября
Десять минут на краю ядерной войны

Многие знают о «Карибском кризисе» 1962 года, когда в течение 38 дней человечество стояло у края пропасти. Но мало кто знает, что еще как минимум четыре раза мир оказывался на пороге ядерной войны. Первый и самый серьезный из этих инцидентов возник утром 9 ноября 1979 года, когда компьютеры сразу трех командных пунктов центра управления Аэрокосмической обороны США выдали сообщение о том, что СССР начал нанесение массивного ядерного удара. Была объявлена тревога по всей системе противовоздушной обороны, на пусковые установки поступила команда подготовки ракет к запуску, перехватчики были подняты в воздух. В течение нескольких минут после поступления сигнала о нападении проверялись данные со спутников раннего предупреждения и радаров, окружающих территорию США. Но ни одна из систем не обнаруживала признаков ракетного нападения, поэтому тревога была отменена. Позднее было установлено, что причиной инцидента стала компьютерная лента, предназначенная для отработки действий при ракетном нападении, которая была ошибочно загружена в компьютер, находящийся на боевом дежурстве.

Меньше чем через полгода из-за сбоя одной микросхемы в компьютере на командные пункты США вновь поступило предупреждение о ракетном нападении. В 1983 году информация со спутников раннего предупреждения в третий раз спасла военных от опрометчивых действий. А причиной военной тревоги в 1995 году, наоборот, стал ложный сигнал с такого спутника. Вот так и живем на краю войны.

Погранотряд дежурному:

– Товарищ капитан! Учебный нарушитель задержан тремя выстрелами в упор!

10 ноября
Путешествие вглубь материи

10 ноября 1974 года открыт четвертый («очарованный») кварк.

Пытаясь понять, как устроена материя, ученые «снимали» слой за слоем. В начале ХХ века атомы потеряли статус «неделимых»: выяснилось, что они состоят из протонов, нейтронов и электронов. Эти частицы стали называть элементарными. Но элементарные частицы быстро «размножались» – их находили в космических лучах и создавали на ускорителях. Не может же самый глубинный уровень материи содержать более 300 основных элементов! Следующий этап понимания – теория кварков (см. 15 сентября). Все частицы разделились на два основных класса: лептоны и адроны. К первому принадлежит электрон, нейтрино и еще 4 частицы – всего шесть. Ко второму – протон с нейтроном и все остальные. Лептоны, как сейчас думают физики, не из чего не состоят. Их стали называть фундаментальными частицами. А вот адроны состоят из кварков – точечных фундаментальных частиц, которых тоже всего шесть.

Итак, мы имеем всего 12 фундаментальных частиц: 6 лептонов и 6 кварков (и ровно столько же античастиц). К ним надо прибавить особый тип частиц – переносчиков взаимодействий. Теорию, которая описывает, как именно материя образуется из этих базовых компонентов, а также объясняет механизмы взаимодействия между ними, называют Стандартной моделью. Хотя все ее предсказания подтверждены экспериментом (см. 4 июля), физики уверены, что это еще не самый глубинный уровень мироздания. Есть ли он вообще, этот самый последний слой «луковицы» мироздания? С последней четверти ХХ века развивается новая Теория Всего Сущего (см. 22 ноября).

11 ноября
Спасибо звезде

11 ноября 1572 года вспыхнула новая яркая звезда; ее подробно описал датский астроном Тихо Браге (1546–1601).

Тихо Браге, знатный датский аристократ, с юности увлекался астрономией. Он получил блестящее образование в Германии, но после смерти отца бросил науку и занялся родовым поместьем. Редкое астрономическое событие вернуло 26-летнего аристократа к науке о небе. Вечером, осматривая небосвод, он изумился, увидев в Кассиопее новую яркую звезду. Удивление его понятно: ведь мир звезд считался вечным и неизменным. Любопытно, что извозчики и другие люди из простого народа опередили астрономов, заметив раньше них новую звезду на небе. Поначалу она светила так ярко, что ее можно было различить даже днем, но постепенно померкла и исчезла.

Необычная звезда вызвала много вздорных толков. Тихо Браге не сразу решился опубликовать свое сочинение о ней (среди дворянства «писательство» считалось делом недостойным), но его книга «О новой звезде» все же вышла в свет. А Тихо Браге окончательно избрал астрономию делом своей жизни. Он собирался на собственные средства построить себе обсерваторию в Германии, но датский король, чтобы сохранить для своей страны известного ученого, предложил ему в пожизненное владение остров и всяческую поддержку. На этом острове Браге создал знаменитый на всю Европу астрономический центр. Его многолетние наблюдения стали фундаментом, на котором затем была построена теория тяготения Ньютона.

В молодости Тихо Браге не раз дрался на дуэлях.

Шпагой ему отрезали кончик носа, и всю жизнь он носил серебряный протез.

12 ноября
Посадка на комету

12 ноября 2014 года спускаемый аппарат «Филы» космического зонда «Розетта» впервые в истории совершил мягкую посадку на поверхность кометы.

Более 10 лет продолжалась погоня за кометой Чурюмова – Герасименко. В начале 2014 года зонд «пристроился» к комете и несколько месяцев изучал ее ядро издалека, выбирая место для посадки. И вот спускаемый аппарат пошел на посадку. Поле тяжести кометы очень слабое: 100-килограммовый аппарат весит на ней лишь несколько граммов! Чтобы закрепиться на поверхности, аппарат был оснащен двумя гарпунами и тремя бурами, а в момент касания ракетный двигатель должен был на несколько секунд прижать его к грунту. Но что-то пошло не по плану, и «Филы» отскочил от поверхности, как мячик, и опустился снова лишь через 1 час 50 минут (представляете, как волновались на Земле?), но снова отскочил и окончательно «приземлился» через 7 минут, причем лег на бок. Но это не помешало герою приступить к выполнению намеченной программы. Аккумулятор позволил ему работать около 60 часов, а солнечные батареи не могли полноценно функционировать, оказавшись в тени скалы. И все же «Филы» успел передать уникальную информацию, во многом опровергнув прежние представления о кометах.

Главной сенсацией стало обнаружение на комете воды, причем тяжелого водорода (дейтерия) в ней оказалось гораздо больше, чем на нашей планете. Это поставило под сомнение гипотезу о том, что воду на Землю когда-то занесли кометы (см. 22 марта). А еще он нашел сложные органические соединения, что говорит о том, что кометы могли способствовать зарождению жизни на Земле.

13 ноября
«Динозавры» Вселенной

13 ноября 1978 года запущена в космос американская рентгеновская обсерватория «Эйнштейн», с помощью которой обнаружили самые удаленные квазары.

Слово «квазар» означает «похожий на звезду» радиоисточник. Квазары, открытые в 1960 году, когда стала развиваться радиоастрономия, не на шутку озадачили ученых. Их размеры в 100 тысяч раз меньше размеров галактик, а светят они при этом как целая сотня галактик! Откуда они черпают такую гигантскую энергию? К настоящему времени открыты тысячи квазаров, причем все они находятся очень далеко от нас – на расстояниях от 2 до 13 миллиардов световых лет. Это значит, что квазары – очень старые жители Вселенной. В наше время (значит, в ближайших окрестностях) их уже не осталось, и слава богу – это опасные соседи. Поэтому квазары в шутку называют «динозаврами Вселенной»: они вымерли.

Возможно, квазары – это сверхмассивные черные дыры, втягивающие в себя окружающее вещество. А может, это ядра первых галактик в процессе их зарождения. Возможен и «объединенный» вариант: квазар – это черная дыра, находящаяся в центре молодой галактики и поглощающая ее вещество. Сама по себе черная дыра невидима (см. 1 сентября). Но когда галактики только формировались, вокруг черных дыр было много вещества, являвшегося для них «пищей», и черные дыры светились очень ярко. Со временем черные дыры поглотили все вокруг, после чего их излучение почти прекратилось. Остается загадкой, почему самые далекие квазары сияют примерно в 50 раз ярче своих более молодых и близких к нам собратьев. Тайны квазаров все еще не разгаданы.

14 ноября
Вторая лунная экспедиция

14 ноября 1969 года стартовал космический корабль «Аполлон-12», на котором была осуществлена вторая высадка людей на Луну.

Все знают о драматической истории 13-го «Аполлона» (см. 11 апреля). Но полет его предшественника тоже оказался непростым. В день запланированного старта шел проливной дождь, и лететь в такую погоду было нельзя. Но на космодром уже приехал президент и почетные гости… На правила закрыли глаза. Через 36 секунд после старта в ракету ударила молния. Наведенные токи отключили топливные элементы корабля, пульт управления засиял аварийными индикаторами. На 52-й секунде – еще один удар. «Не знаю, что тут случилось – выключилось все на свете…» – передал на Землю командир Пит Конрад. Корабль перешел на питание от посадочных аккумуляторов. Встал вопрос, что делать – включать системы аварийного спасения или «оживлять» корабль. К концу 6-й минуты экипажу удалось перезапустить все системы, кроме навигационной (ее заново выставили по звездам уже на орбите). Полет решили продолжать. Одного не знали точно – не вышла ли из строя парашютная система и не погибнут ли из-за этого астронавты при возвращении на Землю. Представляете, каково это: лететь на Луну и не знать, сможешь ли потом приземлиться? Итак, 19 ноября лунный модуль благополучно прилунился. Пит Конрад, спрыгнув на лунную поверхность, воскликнул: «…Да вы не поверите, что я вижу на той стороне кратера!» (Ох, как только ни толковали эти слова искатели инопланетян!) А увидел он старую станцию «Сервейор», прилетевшую на Луну 3 года назад.

«Веселая» выдалась экспедиция!

15 ноября
Трагическая судьба Блеза Паскаля

15 ноября 1642 года французский математик и физик Блез Паскаль (1623–1662) начал создание своей «суммирующей машины» – первого в мире калькулятора.

Бывают судьбы счастливые. Судьба Паскаля, как будто назло, состоит из сплошных несчастий. В 4 года он потерял мать. В 24 его разбил паралич, и с тех пор он не мог обходиться без костылей. Мало того, однажды во время его поездки по городу лошади понесли и перевернули карету; Паскаль ударился головой. В 35 лет появились ужасные головные боли, и врачи запретили ему любые умственные нагрузки. Но он умудрялся записывать то, что приходило ему в голову, на любом подручном материале. После смерти Паскаля друзья нашли целые пачки таких записок, которые позже были расшифрованы и изданы книгой под названием «Мысли». Он не дожил до 40 лет. Но успел сделать очень многое. Уже в 16 лет Паскаль опубликовал замечательный трактат по математике. Чтобы облегчить работу отца, занимавшегося налогами, 19-летний Паскаль придумал машину, способную складывать и вычитать – прообраз будущих вычислительных устройств. В историю физики Паскаль вошел, установив основной закон гидростатики: давление, оказываемое на жидкость, передается одинаково во всех направлениях. На его основе он изобрел гидравлический пресс, на века опередивший технологию того времени. Паскаль исследовал зависимость атмосферного давления от высоты. Так как сам он не мог подняться на гору из-за костылей, он привлек к этой работе мужа сестры.

В честь Паскаля названы единица измерения давления, язык программирования Pascal и кратер на Луне.

16 ноября
«Послание Аресибо»

В горах Пуэрто-Рико, в кратере Аресибо, расположен самый большой в мире радиотелескоп. Вы могли видеть его в некоторых голливудских фильмах, например: «Контакт», «Золотой глаз». В обсерватории имеется и передатчик, используемый для астрономической радиолокации. С помощью этого передатчика 16 ноября 1974 года было отправлено в космос «Послание Аресибо». Это наш первый активный шаг в направлении контакта с внеземными цивилизациями. Сигнал длительностью 169 секунд отправлен в сторону звездного скопления Геркулеса (в нем около миллиона звезд, подобных Солнцу), находящегося на расстоянии 25 тысяч световых лет. Длина послания – 1679 знаков, что является произведением двух простых чисел 23 и 73, и поэтому сообщение можно расположить в виде прямоугольника единственным образом. Если «братья по разуму» справятся с этой задачей, они увидят картинку: верхний ряд – числа от 1 до 10 в двоичной системе. Далее зашифрована информация о человеке и его ДНК (петлеообразные линии над фигурой человека), о Солнечной системе (ряд под фигурой человека – Солнце и планеты) и о радиотелескопе Аресибо.

Со времени отправки сообщения много спорят о возможности его расшифровки. Составитель послания астроном Франк Дрейк предложил своему коллеге Карлу Сагану расшифровать его. Саган справился с этой задачей почти полностью. Но будут ли столь же понятливы инопланетяне, мы сможем узнать лишь через 50 тысяч лет – столько времени уйдет на путешествие радиосигнала туда и обратно. Будем ждать.

17 ноября
Восемь лунных дней Лунохода-1

17 ноября 1970 года после мягкой посадки на поверхность Луны космической станции «Луна-17» началось путешествие «Лунохода-1».

При работе первого самоходного аппарата на лунной поверхности самой сложной задачей оказалось управление его движением. Занимался этим специально обученный экипаж. Его члены тренировались на специально построенном лунодроме в Крыму. Как выяснилось, управлять самоходным аппаратом, ориентируясь на местности с помощью телевизионной картинки, было очень не просто. На передачу одного кадра уходило от 3 до 20 секунд, поэтому динамика движения воспринималась рывками. Кроме того, изображения оказались чрезвычайно контрастными, – по сути, были видны черно-белые пятна. Потребовался большой навык, чтобы разобраться в этом хаосе – где там кратеры, а где камни. Освещение на Луне своеобразное: отбрасываемые камнями длинные тени видно четко, но если кратер пологий, то теней нет, и края кратера можно и не заметить. А тогда… «Луноход» чем-то был похож на человека, идущего по болоту: сделает несколько шагов, остановится, пощупает грунт, потом снова вперед. Были критические ситуации, но их удалось преодолеть. Программа работы была рассчитана на четыре лунных дня (день и ночь на Луне длятся почти по 14 земных суток). Однако аппарат продержался целых восемь лунных дней! Деятельность его завершилась «естественной смертью в весьма преклонном возрасте» в конце сентября 1971 года. Был пройден путь более 10,5 км, передано свыше 20 тысяч снимков и 200 панорам лунной поверхности, исследованы физико-химические свойства грунта.

18 ноября
Жан Даламбер, математик и энциклопедист

Морозным утром ноября 1717 года на ступеньках церкви святого Жана в Париже нашли подкидыша. Его усыновили стекольщик с женой и назвали Жаном. Уже став взрослым, Жан придумал себе фамилию Даламбер. Он стал мировой знаменитостью и гордостью Франции. В 13 лет Жан увлекся математикой, причем изучал ее самостоятельно. Родители мечтали видеть сына врачом или адвокатом, но побороть свою страсть к математике Жан не мог. Увлекали его также поэзия и философия, теория музыки и эстетика, метеорология и артиллерия. Именно он объяснил, что такое рикошет и в чем суть воздушных приливов, исследовал колебания струны и возмущения движений планет. Он получил странную для нас степень «магистра свободных наук» и в 23 года стал членом Французской академии, но, как и предрекали его родители, не имел никаких материальных средств. Немецкий король Фридрих II, считавшийся покровителем наук, случайно узнал о лишениях знаменитого математика и установил ему ежегодную пенсию. Тогда Французская Академия последовала его примеру. Даламбер не умел тратить деньги на себя – он отдавал их родителям, студентам и просто тем, кто попросит. Екатерина Великая приглашала его в Россию, суля небывалое жалованье, но Даламбер не захотел расставаться с любимым Парижем.

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 ноября
Первый 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 ноября
Международная 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.