Открытия Древнего мира

Юрий Николаев
26 марта 2020

В древности естественные науки носили, в основном, умозрительный характер. Тогда не ставили экспериментов, как это делают современные ученые. Весь научный метод познания мира сводился к наблюдениям и умозаключениям. Скажем, вывод о шарообразности Земли Аристотель сделал из наблюдений за тенью, отбрасываемой Землей на Луну. Таким же образом, изучая фазы Луны, он доказал, что и наш спутник имеет сферическую форму.

Другой знаменитый ученый того времени, Теофраст, который считается основателем ботаники, описал 500 видов растений, а вместе с ними 30 типов человеческой личности. Он же задался вопросом отличия растений от животных, провел подробное исследование «природы музыки» и написал трактат об ораторском искусстве.

Однако этот умозрительный подход не помешал древним ученым сделать несколько действительно важных открытий, которые опередили свое время на сотни лет.

1. Открытие атома

В V веке до н.э. философ Демокрит объявил, что вся материя состоит из неделимых частиц, которые он назвал атомами. Его модель атома представляла собой нечто, вроде кирпичика. Если любой предмет бесконечно разрезать пополам, говорил Демокрит, то наступит момент, когда дальнейшее деление будет невозможным. Этот мельчайший фрагмент материи и является атомом.

Почти через два с половиной тысячелетия, сто лет назад, Резерфорд предложил планетарную модель атома, в которой ядро занимает центральное место, а электроны вращаются вокруг него, как планеты вокруг звезды. Сейчас мы понимаем условность и такой модели, но в прошлом столетии ее воспринимали так же серьёзно, как и атомы-кирпичи Демокрита 2500 лет назад. Не все признали модель Резерфорда так же, как не все признавали выводы демокрита. Аристотель возражал, что если бы материя состояла из атомов, то между ними был бы вакуум, а это невозможно, значит, материя не может состоять из атомов. Причём вакуум, по мнению Аристотеля невозможен не только в материи, но и в принципе, так как не будет ничего, сдерживающего движение, и скорость перемещения в вакууме была бы бесконечной.

Хотя атомарная модель Демокрита была наивной и далекой от реальности, нельзя отрицать, что в своих рассуждениях он далеко опередил «физику» своего времени. В знак признания его научной прозорливости на последней монете достоинством в 10 драхм в Греции на аверсе был изображен Демокрит, а на реверсе — модель атома лития.

2. Закон Архимеда

Напомним историю (легенду). Сиракузский царь Гиерон II потребовал от Архимеда определить чистоту золота его короны. Однако взять образец для исследования было нельзя. Таким образом, задача, стоявшая перед мыслителем сводилась к тому, чтобы определить плотность вещества короны или соответствие массы золота того же объема, что и корона массе короны.

Взвесить корону никакого труда не составляло, но как определить ее объем? С этими мыслями Архимед полез в ванну и обнаружил, что погружение в воду вызвало подъем уровня жидкости. Другими словами объемом своего тела философ вытеснил соответствующий ему объем воды.

После этого определить подлинность золота короны не составило труда. После определения этого объема, выявился обман ювелира, подменившего часть золота серебром. А попутно древний мудрец вывел прославивший его закон: на каждое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная массе вытесненной жидкости.

Менее известно то, что Архимед является создателем рычага в механике, который он продемонстрировал своим землякам, в одиночку сдвинул на суше огромный корабль, поставленный на катки. Очевидцам, которые пребывали в состоянии легкого шока от увиденного, изобретатель сказал, что если бы ему дали точку опоры, он мог бы перевернуть земной шар.

Возвращаясь к закону Архимеда, ставшему основой гидростатики, заметим, что у него есть исключение. Если тело, погруженное в жидкость, плотно касается дна или стенки сосуда, то выталкивающая сила будет рассчитываться по-другому. Этот эффект хорошо знаком подводникам, которые знают, как опасно субмарине ложиться на грунт — изменяется ее плавучесть. С точки зрения молекулярной физики это объясняется тем, что давление со стороны молекул жидкости в месте прилегания ко дну отсутствует, а значит, отсутствует и соответствующая выталкивающая сила.

3. Закон отражения

Угол падения равен углу отражения — этот закон оптики большинству известен с детства. Но немногие знают, что сформулирован он был тогда, когда никакой оптики, как раздела науки, еще и в помине не было — в III веке до н.э. Открывателем этого закона стал Евклид — древнегреческий математик, занимавшийся геометрией и теорией чисел.

Интересно в этом открытии то, что вопреки принятому в древности методу наблюдений и выводов из них, Евклид вывел свой закон отражения чисто математически и доказал его в своем труде «Оптика». А в следующей работе, «Катоптрике», он вывел соответствующие законы отражения от деформированных поверхностей — выгнутых и вогнутых.

Собственно говоря, современная оптика своим базисом имеет именно эти законы, выведенные Евклидом почти 2500 лет тому назад. В настоящее время физики применили этот закон не только к видимому свету, но и к любым электромагнитным волнам. Именно этот закон применяют, придавая приемным антеннам вид параболической тарелки — для усиления принимаемых сигналов, собирая их в пучок.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *