Пять нежданных и превосходных открытий физики

    Когда вас поучают научному мпособу, вы привыкаете следовать аккуратной процедуре, дабы получить представление об каком-то естественном явлении нашей Вселенной. Начните с идеи, проведите опыт, проверьте идею либо опровергните ее, зависимо от результата. Однако в настоящей жизни все оказывается еще труднее. Время от времени вы проводите опыт, и его результаты расползаются с тем самым, что вы ждали. Время от времени благоприятное разъяснение просит проявления воображения, которое получается далековато за рамки логических соображений хоть какого разумного человека. Нынешняя физическая Вселенная достаточно ладно понята, однако история об фолиант, как только мы к этому пришли, полна сюрпризов. Перед вами пять величавых открытий, совершенных совсем непредсказуемым образом.

    Когда ядро вылетает из пушки позади грузовика ровно с этакий же скоростью, с какой же тамошний движется, скорость снаряда оказывается нулевой. Ежели же вылетает свет, он все время движется со скоростью света.

    Содержание

    • 1 Скорость света и не изменяется при убыстрении родника света
    • 2 99,9% массы атома сосредоточено в неописуемо плотном ядре
    • 3 «Недостающая энергия» привела к открытию малейшей, почти невидимой крупицы
    • 4 Все крупицы, с которыми мы взаимодействуем, имеют высокоэнергетические, нестабильные аналоги
    • 5 Вселенная началась со взрыва, однако это же открытие существовало совсем произвользым

    Скорость света и не изменяется при убыстрении родника света

    Представьте, что вы бросаете мяч как только можно далее. Зависимо от тамошнего, в котором образе фитнеса вы играете, мяч можно разогнать перед началом 150 киллометрах/ч, используя силу рук. А уж сейчас представьте, что вы на поезде, который движется неописуемо резво: 450 киллометрах/ч. Ежели вы бросите мяч из поезда, двигаясь в фолиант же направлении, как только резво будет двигаться мяч? Ординарно суммируйте скорость: 600 киллометрах/ч, вот и ответ. А уж сейчас представьте, что заместо тамошнего, дабы кинуть мяч, вы испускаете луч света. Добавьте скорость света к скорости поезда и получите ответ, который будет… совсем ложным.

    Это же существовала центральная мысль специальной теории относительности Эйнштейна, однако само открытие изготовил и не Эйнштейн, а уж Альберт Михельсон в 1880-х годах. И непринципиально, выпускали бы вы пучок света по направлению движения Почвы либо перпендикулярно этому направлению. Свет все время сдвигался с схожей скоростью: с, скорость света в вакууме. Михельсон разрабатывал собственный интерферометр для измерения движения Почвы сквозь телеэфир, а уж заместо сего проложил путь для относительности. Его Нобелевская премия 1907 года предстала самым знаменитым в истории нулевым результатом и важным в истории науки.

    99,9% массы атома сосредоточено в неописуемо плотном ядре

    Сначала 20 века ученые полагали, что атомы изготовлены из смены негативно заряженных электронов (внутренность тортика), заключенных в положительно заряженной среде (тортик), которая наполняет все место. Электроны можно оторвать либо удалить, чем разъясняется явление статического напряжения. Долгие и длительные годы фотомодель композитного атома в положительно заряженном субстрате Томпсона существовала принятой. Пока что Эрнест Резерфорд и не отважился ее проверить.

    Обстреливая высокоэнергетическими заряженными частичками (из радиоактивного распада) тончайшую пластину позолоченный фольги, Резерфорд ждал, что все крупицы пройдут насквозь. И некие прошли, а уж некие отпрыгнули. Для Резерфорда это же существовало совсем неописуемо: как будто вы выстрелили пушечным ядром в салфетку, и оно отскочило.

    Резерфорд нашел атомное ядро, которое содержало почти всю толпу атома, заключенное в объеме, который занимал одну квадриллионную (10-15) объема всего атома. Это же ознаменовало рождение современной физики и проложило путь для квантовой революции 20 века.

    «Недостающая энергия» привела к открытию малейшей, почти невидимой крупицы

    Во любых взаимодействиях, кои мы когда-либо лицезрели меж частичками, энергия сохранялась все время. Она возможно превращена из единого типа в альтернативный — возможный, кинетический, массы, покоя, электрохимический, атомный, электронный и т. дюйма. — однако ни разу и не разрушается не исчезает. Подле сотки годов назад ученых обременил задачей один процесс: при энных радиоактивных распадах товары распада имеют наименьшую общую энергию, чем начальные реагенты. Нильс Бор даже постулировал, что энергия все время сохраняется… за исключением тамошних случаев, когда нет. Однако Бор ошибся и за дело взялся Паули.

    Преобразование нейтрона в протон, электрон и антиэлектронное нейтрино является решением трудности сохранения энергии при бета-распаде

    Паули утверждал, что энергия обязана сохраняться, и гораздо в 1930 году предложил новейшую частичку: нейтрино. Эта «нейтральная крошка» и не обязана вести взаимодействие электромагнитно, а уж переносит маленькую толпу и уносит кинетическую энергию. Хотя почти все были настроены скептично, опыты с товарами ядерных реакций в итоге выявили как только нейтрино, эдак и антинейтрино в 1950-х и 1960-х годах, что посодействовало привести физиков как только к Обычной фотомодели, эдак и к фотомодели хлипких ядерных взаимодействий. Это же классный пример тамошнего, как только теоретические пророчества умеют время от времени приводить к внушительному прорыву при возникновении благоприятных экспериментальных способов.

    Все крупицы, с которыми мы взаимодействуем, имеют высокоэнергетические, нестабильные аналоги

    Частенько рассказывают, что прогресс в науке встречают и не фразой «эврика!», а уж «очень смешно», и это же частично ИСТИНА. Ежели вы заряжаете электроскоп — в каком два проводящих железных листа связаны с иным проводником — оба листа получат один и этот же электронный заряд и в итоге оттолкнут друг дружку. Однако ежели вы расположите этот электроскоп в вакуум, листы и не обязаны разряжаться, однако с течением времени разрядятся. Как только это же растолковать? Топовое, что нам наступило в голову, — из космоса на Планету земля проникают высокоэнергетические крупицы, галлактические лучи, и товары них столкновений разряжают электроскоп.

    В 1912 году Виктор Гесс провел опыты по поиску этих высокоэнергетических частиц на воздушном шаре и нашел них в огромном обилии, став папой галлактических лучей. Построив детекторную фотокамеру с магнитным полем, вы сможете измерить как только скорость, эдак и отношение заряда к толпе, основываясь на кривеньких движениях частиц. Протоны, электроны и даже первые крупицы антиматерии были обнаружены с помощью сего метода, однако наибольший сюрприз пришел в 1933 году, когда Пол Кунце, работая с галлактическими лучами, нашел след от крупицы, похожей на электрон… исключительно в тыщи раз тяжелее.

    Мюон с временем жизни всего 2,2 микросекунды был позже доказан экспериментально и найден Карлом Андерсоном и его студентом Сетом Неддермайером, использующими пасмурную фотокамеру на планете земля. Потом выяснилось, что составные крупицы (этакие как только протон и нейтрон) и фундаментальные (кварки, электроны и нейтрино) — все имеют несколько поколений наиболее томных родственников, при этом мюон является первой крупицей «поколения 2», когда-либо обнаруженной.

    Вселенная началась со взрыва, однако это же открытие существовало совсем произвользым

    В 1940-х годах Жора Гамов и его коллеги предложили конструктивную идею: что Вселенная, которая расширяется и остывает сейчас, существовала жаркой и плотной в минувшем. И ежели уйти довольно далековато в прошедшее, Вселенная будет довольно жаркой, дабы ионизировать всю материю внутри нее, а уж гораздо далее — разбивает атомные ядра. Эта мысль предстала знаменитой как только Объемной Взрыв, и наряду с ней появилось два нешуточных догадки:

    • Вселенная, с которой мы начали, существовала не совсем только из материи с примитивными протонами и электронами, однако состояла из растворы несложных частей, кои синтезировались в высокоэнергетической юной Вселенной.
    • Когда Вселенная остыла довольно, дабы сформировались нейтральные атомы, это же высокоэнергетическое излучение существовало выпущено и предстало двигаться по прямой целую вечность, пока что и не столкнется с кое-чем, пройдет сквозь красноватое смещение и растеряет энергию по мере расширения Вселенной.

    Появилось предположение, что этот «космический микроволновый фон» будет всего на несколько градусов свыше абсолютного нуля.

    В 1964 году Арно Пензиас и Боб Уилсон случаем нашли послесвечение Немалого Взрыва. Работая с радиоантенной в лаборатории Белла, они нашли однородный шум всюду, куда ни смотрели на небе. Это же и не существовало Солнцем, галактикой либо атмосферой Земли… они ординарно и не знали, что это же. Потому они промыли антенну, устранили голубей, однако от шума эдак не избавились. И лишь тогда-то, когда результаты продемонстрировали физику, знакомому с подробными пророчествами всей Принстонской группы, он при помощи радиометра сформулировал тип сигнала и понял значимость находки. В первый раз ученые выяснили об происхождении Вселенной.

    Оглядываясь на те самый научные познания, кои мы имеем сейчас, с них прогностической силой, и на то, как только столетия открытий видоизменили нашу жизнь, мы соблазняемся созидать в науке устойчивое развитие мыслях. Однако на деле история науки хаотична, полна сюрпризов и насыщена спорами.