100 великих научных открытий

Кстати, сам автор теории относительности очень высоко оценил работу коллеги. По словам Эйнштейна, заслуга Планка состоит в доказательстве того, что не только материя складывается из частиц, но и энергия. Более того, Планк нашел квант действия — постоянную, связывающую частоту излучения с величиной его энергии, и это открытие перевернуло физику с ног на голову, пустив ее развитие в ином направлении. Эйнштейн предсказал, что именно благодаря теории Планка станет возможным создать модель атома и понять, как ведет себя энергия при распадах атомов и молекул. По словам великого физика, Планк разрушил основы ньютоновской механики и показал новый путь в познании мироустройства.

Ныне постоянная Планка применяется во всех уравнениях и формулах квантовой механики, разделяя макромир, живущий по законам Ньютона, и микромир, где работают квантовые законы. К примеру, этот коэффициент определяет масштабы, в которых действует принцип неопределенности Гейзенберга — то есть невозможности предугадывать свойства и поведение элементарных частиц. Ведь в квантовом мире все объекты имеют двойственную природу, возникая в двух местах одновременно, проявляясь как частица в одной точке и как волна — в другой и пр.

Таким образом, открыв кванты, Макс Планк основал квантовую физику, способную объяснять явления на атомном и молекулярном уровнях, что не под силу физике классической. Его теория стала базой для дальнейшего развития этой научной сферы.

Электрон

В 1836 г. английский физик Майкл Фарадей сформулировал законы электролиза (разложения жидкостей на отдельные элементы под воздействием тока). Согласно первому закону, чем больший заряд передать электроду, тем большей будет масса осажденных на нем элементов. Согласно второму, чем больше масса осевших на электроде элементов, тем больше весит 1 эквивалент этого элемента — количество, реагирующее с 1 моль (6,002×10 атомов) водорода. Опираясь на эти законы, британский ученый Джордж Стони в 1874 г. высказал догадку о том, что разрыв каждой конкретной связи возникает только тогда, когда через электролит (токопроводящую жидкость) пропускают определенный, соответствующий именно данному типу связи заряд (количество электричества). Через 15 лет Стони придумал название для элементарной единицы, переносящей заряд, — электрон.

Впрочем, еще до того, как он ввел этот термин, немецкий физик Герман Гельмгольц (1821–1894) предположил, что электричество, независимо от того, заряжено ли оно положительно или отрицательно, состоит из крошечных частиц — точно так же, как любая материя состоит из атомов. Ученый догадывался, что химические вещества должны содержать электрические частицы, ведь при разложении электролитов вместо атомов образовывались положительно и отрицательно заряженные ионы. Значит, рассуждал физик, при замыкании цепи один атомы теряют какое-то количество электрических частиц, другие присоединяют такое же количество и притягиваются к соответствующим электродам, а уже там под воздействием повышенного напряжения отдают лишние частицы либо забирают недостающие — и становятся нейтральными.

В 1895 г. немецкий ученый Вильгельм Конрад Рентген обнаружил загадочные икс-лучи, которые возникали по вине заряженных частиц, испускаемых катодом (отрицательным электродом) вакуумной трубки на анод — положительный катод, вследствие чего выделялся поток энергии. Год спустя опыты французского физика Антуана Анри Беккереля показали: если поместить атомы урана в электрическое поле, создаваемое двумя электродами, произойдет атомный распад на положительные ядра, поток отрицательных частиц и волновое излучение энергии. Так была выявлена радиоактивность. Наконец, в конце апреля 1897 г. кембриджский профессор физики Джозеф Томсон (1856–1940) официально сообщил о том, что была найдена новая элементарная частица с самой маленькой массой и зарядом — электрон.

Когда Томсон только начал работу в Кавендишской лаборатории Кембриджа, коллеги подтрунивали над ним. По словам одного из лаборантов, пальцы Джозефа были жутко неуклюжими, поэтому сотрудники всячески старались не подпускать его к оборудованию. Единственное, что на тот момент у Томсона получалось хорошо, — это стратегическое планирование: он мог четко нарисовать в воображении поэтапный процесс любого эксперимента. За это коллеги дали профессору прозвище Безрукая Голова, однако уже через несколько лет он отважился ставить опыты без чьей-либо помощи.