Звездочёты. 100 научных сказок

– Герц открыл, что контур, в котором туда и обратно двигается поток электронов, излучает радиоволны. Если упростить контур Герца до предела, мы получим элементарный, то есть самый простой из всех возможных, осциллятор – электрический заряд или электрон, колеблющийся под воздействием какой-то внешней силы. Термин «осциллятор» произошёл от латинского слова oscillo – «качаюсь» и означает любую систему, которая совершает колебания, периодически повторяя во времени своё положение. Например, электрически заряженный и качающийся маятник часов будет неплохим примером такого осциллятора. Условие, которое Планк был вынужден положить в основу своей формулы, утверждало, что осциллятор не может испускать волны как захочет, а должен испускать энергию лишь отдельными порциями, квантами. Планк записал энергию такой порции в виде:

E = hϑ, где h – постоянная, которую впоследствии стали называть постоянной Планка.

Это было очень странное условие, которое не следовало из обычных законов.

– В чём его странность? – заёрзала Галатея.

– Качающиеся или осциллирующие заряженные тела или частицы всегда испускают электромагнитные волны. Теория Максвелла не накладывала ограничений на такое излучение, а Планку пришлось «приказать» осцилляторам испускать энергию только порциями, и никак иначе.

Планк опубликовал свою теорию в 1900 году, но ни он сам, ни его коллеги не спешили признавать реальность странного условия. Усилиями Эйнштейна и других учёных теория световых квантов стала завоёвывать своё место в физике, но этот процесс был очень неспешным.

Всё изменилось в 1913 году, вскоре после того как молодой датчанин приехал в английский город Манчестер, чтобы поработать в лаборатории новозеландца Резерфорда. Он доказал, что кванты являются главным фундаментом строения материи, и с этого момента началась новая эпоха в науке. Об этом я расскажу в следующей сказке…

Главное, что аккуратный Макс Планк, который не собирался делать никаких открытий в физике, совершил открытие, полностью изменившее современную физику.

– Профессор Жолли был бы в ужасе! – засмеялся Андрей.

– Да, он не мог ожидать, что молодой человек, однажды постучавший в дверь его кабинета, полностью изменит здание мировой теоретической физики, которое было таким красивым и казалось профессору Жолли почти завершённым.

В 1918 году Планк получил за свои работы Нобелевскую премию. В настоящее время десятки научных учреждений Германии, которые занимаются фундаментальной наукой, объединены в Общество имени Макса Планка – как научные институты Германии, специализирующиеся на оптике и прикладных исследованиях, объединились в Общество Фраунгофера. Высшей наградой Германии за занятия теоретической физикой является медаль Макса Планка. Самое впечатляющее свидетельство его вклада в мировую науку – то, что среди пяти мировых фундаментальных констант: скорости света, заряда и массы электрона, гравитационной постоянной и постоянной Планка – лишь одна носит имя своего открывателя. Такая честь несопоставима даже с Нобелевской премией.

– Мама, – осторожно спросила Галатея, – а есть ещё какая-нибудь неизвестная и… неназванная мировая константа?

Дзинтара улыбнулась:

– Думаю, что есть. Но о существовании такой константы первым узнает тот, кто её откроет.

Галатея облегчённо вздохнула и заулыбалась.

Примечания для любопытных

Филипп фон Жолли (1809–1884) – физик-теоретик, профессор Мюнхенского университета. Его лекции слушал Макс Планк.

Макс Планк (1858–1947) – знаменитый немецкий физик, открывший квантование энергии. В его честь названа фундаментальная постоянная – постоянная Планка. Лауреат Нобелевской премии по физике (1918).

Вильгельм Вин (1864–1928) – известный немецкий физик, лауреат Нобелевской премии по физике (1911).

Генрих Рубенс (1865–1922) – известный немецкий физик-экспериментатор, активно исследовавший тепловое излучение.

Лорд Рэлей (Джон Уильям Стретт) (1842–1919) – знаменитый британский физик. Открыл рассеяние Рэлея, ответственное за голубой цвет неба. Лауреат Нобелевской премии по физике (1904).

Джеймс Джинс (1877–1946) – известный британский физик и астроном. Открыл гравитационную неустойчивость среды (неустойчивость Джинса).

Людвиг Больцман (1844–1906) – знаменитый австрийский физик, математик и философ, собиравший на свои лекции толпы народа. Развил статистическую механику атомов и молекул, которая легла в основу современной термодинамики и кинетической теории. Уравнение Больцмана – одно из самых известных уравнений статистической механики.

Сказка о Резерфорде, придумавшем космическую модель атома

Дзинтара открыла книгу и прочитала:

– «История атомной физики сложилась бы иначе, не будь в Шотландии так мало пахотных земель».

– Ты уверена, что в этой фразе нет ошибки? – осторожно спросила Галатея. – Может, здесь случайно склеились две фразы из разных историй?

– Сейчас увидим, – сказала озадаченно Дзинтара и продолжила чтение: