Десять найдивніших дослідів в історії науки

стрибки Ньютона

У дитинстві Ісаак Ньютон (1643-1727) зростав досить кволим і хворобливим хлопчиком. В іграх на свіжому повітрі він зазвичай відставав від однолітків.

Пізніше він зайнявся дослідами: записав, на скільки футів вдається стрибнути за вітром, на скільки - проти вітру і на яку дальність він може стрибнути в безвітряний день. Так він отримав уявлення про силу вітру, вираженої в футах. Вже ставши знаменитим ученим, він говорив, що вважає ці стрибки своїми першими експериментами.

Ньютон відомий як великий фізик, але його перший експеримент можна віднести скоріше до метеорології.

Концерт на рейках

Був і зворотний випадок: метеоролог провів експеримент, який довів справедливість однієї фізичної гіпотези.

Австрійський фізик Християн Доплер в 1842 році висунув і теоретично обгрунтував припущення про те, що частота світлових і звукових коливань повинна змінюватися для спостерігача в залежності від того, чи рухається джерело світла або звуку від спостерігача або до нього.

Так виглядає в наш час полустанок, повз якого їздила платформа з трубачами, перевіряючи принцип Доплера. Зображення: «Наука і життя»

У 1845 році голландський метеоролог Христофор Бейс-Баллот вирішив перевірити гіпотезу Доплера. Він найняв паровоз з вантажною платформою, посадив на платформу двох сурмачів і попросив їх тримати ноту сіль (два трубача були потрібні для того, щоб один з них міг набирати повітря, поки інший тягне ноту, і таким чином звук не переривався). На пероні одного полустанку між Утрехтом і Амстердамом метеоролог розмістив декількох музикантів без інструментів, але з абсолютним музичним слухом. Після чого паровоз став з різною швидкістю тягати платформу з трубачами повз перону зі слухачами, а ті відзначали, яку ноту чують. Потім спостерігачів змусили їздити, а сурмачі грали, стоячи на пероні. Досліди тривали два дні, в результаті стало ясно, що Доплер прав.

До речі, пізніше Бейс-Баллот заснував голландську метеослужби, сформулював закон свого імені (якщо в Північній півкулі стати спиною до вітру, то область низького тиску буде від вас по ліву руку) і став іноземним членом-кореспондентом Харківської академії наук.

Наука, яка народилася за чашкою чаю

Один із засновників біометрії (математичної статистики для обробки результатів біологічних експериментів) англійський ботанік Роберт Фішер працював в 1910-1914 роках на агробіологічної станції поблизу Лондона.

Колектив співробітників складався з одних чоловіків, але одного разу на роботу прийняли жінку, спеціалістку з водоростей. Заради неї вирішено було заснувати в загальній кімнаті файф-о-клок. На першому ж чаюванні зайшов суперечка на одвічну для Англії тему: що правильніше - додавати молоко в чай ​​або наливати чай в чашку, де вже є молоко? Деякі скептики стали говорити, що при однаковій пропорції ніякої різниці в смаку напою не буде, але Мюріель Брістоль, нова співробітниця, стверджувала, що легко відрізнить «неправильний» чай (англійські аристократи вважають правильним доливати молоко в чай, а не навпаки).

У сусідній кімнаті приготували за участю штатного хіміка різними способами кілька чашок чаю, і леді Мюріель показала тонкість свого смаку. А Фішер задумався: скільки разів треба повторити досвід, щоб результат можна було вважати достовірним? Адже якщо чашок було б всього дві, вгадати метод приготування цілком можна було чисто випадково. Якщо три або чотири - випадковість теж могла б зіграти роль.

Зауважимо, що Мюріель Брістоль, за спогадами одного з учасників чаювання, правильно визначила всі чашки.

До речі, причина того, чому в англійському вищому світі прийнято доливати молоко в чай, а не навпаки, пов'язана з фізичним явищем. Знати завжди пила чай з порцеляни, який може лопнути, якщо спочатку налити в чашку холодне молоко, а потім додати гарячий чай. Прості ж англійці пили чай з фаянсових або олов'яних кухлів, не побоюючись за їх цілість.

Домашній Мауглі

Доналд Келлог і Гуа. Зображення: «Наука і життя»

У 1931 році незвичайний експеримент провела родина американських біологів - Уинтроп і Люелла Келлог. Прочитавши статтю про сумну долю дітей, що росли серед тварин - вовків або мавп, біологи задумалися: а що, якщо зробити навпаки - спробувати виховати мавпячого дитинча в людській сім'ї? Чи не наблизиться він до людини? Спочатку вчені хотіли переселитися зі своїм маленьким сином Доналдом на Суматру, де неважко було б серед орангутанів знайти компаньйона для Доналда, але на це не вистачило грошей. Однак Єльський центр з вивчення людиноподібних мавп позичив їм маленьку самку шимпанзе, яку звали Гуа. Їй було сім місяців, а Доналд - 10.

Подружжя Келлог знали, що майже за 20 років до їх експерименту російська дослідниця Надія Ладигіна вже намагалася виховувати, як виховують дітей, однорічного шімпанзёнка і за три роки не домоглася успіхів в «олюднення». Але Ладигіна проводила досвід без участі дітей, і Келлог сподівалися, що спільне виховання з їхнім сином дасть інші результати. До того ж не можна було виключити, що однорічний вік вже запізно для «перевиховання».

Гуа взяли в сім'ю і стали виховувати нарівні з Доналдом. Один одному вони сподобалися і незабаром стали нерозлучні. Експериментатори записували кожну деталь: Доналд подобається запах парфумів, Гуа його не любить. Проводили досліди: хто швидше здогадається, як за допомогою палиці добути печиво, підвішений до стелі посеред кімнати на нитці? А якщо зав'язати хлопчикові і мавпочці очі і покликати їх на ім'я, хто краще визначить напрямок, звідки йде звук? В обох тестах перемогла Гуа. Зате коли Доналд дали олівець і папір, він сам почав щось карябать на аркуші, а мавпочку довелося вчити, що можна робити з олівцем.

Спроби наблизити мавпу до людини під впливом виховання виявилися швидше невдалими. Хоча Гуа часто пересувалася на двох ногах і навчилася їсти ложкою, навіть стала трошки розуміти людську мову, вона приходила в замішання, коли знайомі люди з'являлися в іншому одязі, її не вдалося навчити вимовляти хоча б одне слово - «тато» і вона, на відміну від Доналда, не змогла освоїти простеньку гру типу наших «ладушек».

Однак експеримент довелося перервати, коли з'ясувалося, що до 19 місяців і Дональд не відзначався красномовством - він освоїв всього три слова. І що ще гірше, бажання поїсти він став висловлювати типовим мавпячим звуком на кшталт взлаіваніе. Батьки злякалися, що поступово хлопчик опуститься на карачки, а людський мову так і не освоїть. І Гуа відіслали назад в розплідник.

очі Дальтона

Мова піде про експеримент, проведений на прохання експериментатора після його смерті.

За допомогою цього малюнка можна перевірити своє колірне зір. Люди з нормальним зором бачать в гуртку число 74, дальтоніки - число 21. Зображення: «Наука і життя»

Англійський учений Джон Дальтон (1766-1844) пам'ятний нам в основному своїми відкриттями в галузі фізики і хімії, а також першим описом природженого недоліку зору - дальтонізму, при якому порушено розпізнавання кольорів.

Сам Дальтон помітив, що страждає цим недоліком, тільки після того, як в 1790 році захопився ботанікою і виявилося, що йому важко розібратися в ботанічних монографіях і визначниках. Коли в тексті йшлося про білих або жовтих квітках, він не відчував труднощів, але якщо квітки описувалися як пурпурні, рожеві або темно-червоні, всі вони здавалися Дальтону відрізнятись від синіх. Нерідко, визначаючи рослина за описом у книзі, вченому доводилося питати у кого-небудь: це блакитний або рожевий квітка? Навколишні думали, що він жартує. Дальтона розумів тільки його брат, який володів тим же спадковим дефектом.

Сам Дальтон, порівнюючи своє сприйняття кольорів з баченням квітів друзями і знайомими, вирішив, що в його очах є якийсь синій світлофільтр. І наказав своєму лаборанту після смерті витягти його очі і перевірити, чи не забарвлене чи в блакитний колір так зване склоподібне тіло - драглиста маса, що заповнює очне яблуко?

Лаборант виконав заповіт вченого і не знайшов в його очах нічого особливого. Він припустив, що у Дальтона, можливо, було щось не в порядку із зоровими нервами.

Не можна не згадати ще про двох вкрай дивних дослідах з органами зору людини. Ісаак Ньютон, вирізавши зі слонової кістки тонкий вигнутий зонд, запускав його собі в око і тиснув їм на задню сторону очного яблука. При цьому в оці виникали кольорові спалахи і кола, з чого великий фізик зробив висновок, що ми бачимо навколишній світ тому, що світло чинить тиск на сітківку. У 1928 році один з піонерів телебачення, англійський винахідник Джон Бейрд, намагався використовувати людське око в якості передавальної камери, але, природно, зазнав невдачі.

Невже Земля - ​​куля?

Рідкісний приклад експерименту в географії, яка взагалі-то не є експериментальною наукою.

Видатний англійський біолог-еволюціоніст, соратник Дарвіна - Альфред Рассел Уоллес був активним борцем проти лженауки і усіляких забобонів.

Що було видно через телескоп під час експерименту з перевірки кулястості Землі. Малюнок А. Уоллеса. Зображення: «Наука і життя»

Уоллес вирішив прийняти виклик і для демонстрації заокругленість Землі вибрав прямолінійний відрізок каналу довжиною шість миль. На початку і в кінці відрізка стояли два мости. На одному з них Уоллес встановив строго горизонтально 50-кратний телескоп з нитками візира в окулярі. Посеред каналу, на відстані трьох миль від кожного моста, він поставив високу тичку з чорним кружком на ній. На другий міст навісив дошку з горизонтальною чорною смугою. Висота над водою телескопа, чорного гуртка і чорної смуги була абсолютно однаковою.

Якщо Земля (і вода в каналі) плоска, чорна смуга і чорний кружок повинні співпасти в окулярі телескопа. Якщо ж поверхня води опукла, повторює опуклість Землі, то чорний кружок повинен виявитися вище смуги. Так і вийшло (див. Малюнок). Причому розмір розбіжності добре збігався з розрахунковим, виведеним з відомого радіуса нашої планети.

Однак Хемден відмовився навіть подивитися в телескоп, надіславши для цього свого секретаря. А секретар запевнив присутніх, що обидві мітки знаходяться на одному рівні. Якщо деяка розбіжність і спостерігається, то це пов'язано з абераціями лінз телескопа.

Не забарився багаторічний судовий процес, в результаті якого Хемдена все ж змусили виплатити 500 фунтів, але Уоллес витратив на судові витрати значно більше.

Два самих довгих експерименту

Пройде ще років п'ять, і дев'ята з 1938 року крапля вузький смоли впаде в підставлений стакан. Зображення: «Наука і життя»

Досвід ще далекий від завершення, але вже ясно, що вар в сто мільйонів разів більше в'язок, ніж вода.

Біосфера-2

Це наймасштабніший експеримент з потрапили в наш довільний список. Вирішено було зробити діючу модель земної біосфери.

У 1985 році більше двохсот американських вчених і інженерів об'єдналися для того, щоб побудувати в пустелі Сонора (штат Арізона) величезна скляна будівля зі зразками земної флори і фауни. Планували герметично закрити будинок від будь-яких надходжень сторонніх речовин і енергії (крім енергії сонячного світла) і поселити тут на два роки команду з восьми добровольців, яких відразу прозвали «біонавтамі». Експеримент мав сприяти вивченню зв'язків в природному біосфері і перевірити можливість тривалого існування людей в замкнутій системі, наприклад при далеких космічних польотах. Постачати кисень повинні були рослини; вода, як розраховували, буде забезпечуватися природним кругообігом і процесами біологічного самоочищення, їжа - рослинами і тваринами.

Внутрішня площа будівлі (1,3 га) ділилася на три основні частини. У першій розмістилися зразки п'яти характерних екосистем Землі: ділянка тропічного лісу, «океан» (басейн з солоною водою), пустеля, савана (з протікає через неї «рікою») і болото. У всіх цих частинах поселили відібраних ботаніками і зоологами представників флори і фауни. Другу частину будівлі відвели системам життєзабезпечення: чверть гектара для вирощування їстівних рослин (139 видів, вважаючи тропічні фрукти з «лісу»), басейни для риби (взяли тіляпія, як невибагливий, швидко зростаючий і смачний вид) і відсік біологічної очистки стічних вод. Нарешті, були житлові відсіки для «біонавтов» (кожному - 33 квадратних метри із загальною спальни). Сонячні батареї забезпечували електроенергію для комп'ютерів і нічного освітлення.

«Біосфера-2» - гігантський герметизований комплекс будівель з бетону, сталевих труб і 5600 скляних панелей. Зображення: «Наука і життя»

Гігантська споруда використовується зараз для окремих дослідів з тваринами і рослинами.

спалювання алмазу

У наш час вже нікого не дивують досліди дорогі і вимагають величезних експериментальних установок. Однак 250 років тому це було в новинку, тому дивитися на вражаючі досліди великого французького хіміка Антуана Лорана Лавуазьє сходилися натовпи народу (тим більше що досліди проходили на свіжому повітрі, в саду біля Лувра).

У фокус системи Лавуазьє поміщав різні мінерали і метали: піщаник, кварц, цинк, олово, кам'яне вугілля, алмаз, платину і золото. Він зазначив, що в герметично запаяному скляному посуді з вакуумом алмаз при нагріванні обвуглюється, а на повітрі згорає, повністю зникаючи. Досліди обійшлися в тисячі золотих ліврів.