Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки

Далее Фуко задался вопросом, можно ли с помощью маятника наблюдать вращения Земли. Он подвесил маятник к своду своего подвала, воспользовавшись тонкой проволокой шести с половиной футов длиной и одиннадцатифунтовым диском. В пятницу 3 января 1851 года он в первый раз испытал устройство. Чтобы добиться равномерного и ровного качания, ученый подтянул диск к стене хлопчатобумажной бечевкой, сделал его полностью неподвижным, а затем пережег бечевку свечой. Несмотря на то, что эксперимент прошел в общем удачно, проволока в конце концов оборвалась. Пять дней спустя, в среду, 8 января 1851 года, в 2 часа ночи, Фуко вновь запустил маятник и уже через полчаса обнаружил, что «смещение заметно невооруженным глазом» и что «маятник повернулся в направлении дневного движения небесной сферы»94. При характерной для Фуко методичности ему было «гораздо интереснее исследовать феномен во всех подробностях, чтобы убедиться в его постоянстве»95, нежели планировать более масштабную версию своего эксперимента. Он поместил на полу указатель и менее чем через минуту заметил, что плоскость качания маятника сместилась влево от наблюдателя, что означало, что она движется вместе с видимым движением небесного свода.

Через несколько недель Фуко записал:

...

«Феномен спокойно раскрывает свои особенности. Он совершенно очевиден и универсален… Наблюдая за тем, как он родился и рос, мы поняли, что не в силах экспериментатора ускорить или замедлить это движение… Любой, кто наблюдает его… на несколько секунд замолкает и впадает в задумчивость. Постепенно наблюдателя охватывает острое непреодолимое ощущение нашего непрерывного движения в пространстве»96.

Вскоре после проведения упомянутых экспериментов директор Парижской обсерватории попросил Фуко повторить эксперимент в sale méridienne обсерватории – центральном зале, расположенном точно на меридиане. Фуко воспользовался тем же самым диском, но струну удлинил до 36 футов. Это было удобнее, так как маятник с более длинной струной раскачивается с большей амплитудой, на него меньше воздействует трение воздуха и трение в точке крепления к потолку, и поэтому удобнее следить за тем, как он изменяет направление.

Ровно месяц спустя после начала экспериментов, 3 февраля 1851 года, Фуко сделал во Французской академии наук доклад о результатах своей работы. Академия разослала на это мероприятие приглашения потрясающего содержания: «Вы приглашаетесь в центральный зал Парижской обсерватории, чтобы увидеть вращение Земли». Фуко сообщил присутствующим, что большинство ученых, изучавших в прошлом поведение маятника, обращали внимание на частоту его колебаний. Исследования Фуко были сосредоточены на плоскости колебаний. Затем, когда маятник начал качаться, ученый попросил слушателей поучаствовать в мысленном эксперименте, описание которого приведено выше: представить себе, что на Северном полюсе установлен «предельно простой» маятник, который затем запустили и «предоставили действию сил гравитации». А так как Земля, «не переставая, вращается с запада на восток», плоскость колебаний будет смещаться влево от наблюдателя, так, словно бы маятник прикреплен к самим небесам.

Немногие научные открытия удостаивались той мгновенной славы, что выпала на долю маятника Фуко. Вся просвещенная Европа в 1851 году прекрасно знала, что Земля вращается вокруг своей оси, однако доказательства этого, хотя и неопровержимые, основывались исключительно на выводах из астрономических наблюдений. Человек, не имевший в распоряжении телескопа и познаний по его использованию, никак не мог удостовериться в факте вращения Земли. С появлением маятника Фуко движение Земли сделалось зримым. Любой образованный человек, даже запертый в комнате без окон, мог бы установить факт вращения комнаты, а с помощью определенных измерений даже определить широту, на которой она находится97. Маятник, как любил выражаться Фуко, свидетельствует о данном астрономическом факте «наглядно и недвусмысленно».