Читать книгу "Научные открытия для тех, кто любит краткость - Алла Казанцева"

21 декабря

Грамм добычи – годы труда

21 декабря 1898 года Мария и Пьер Кюри открыли еще один радиоактивный элемент, который они назвали радием.

Новый элемент обнаружился в минерале ураните, в котором чуть ранее супруги Кюри уже нашли неизвестный элемент полоний (см. 18 июля). Надо было исследовать химические свойства новичков и определить их атомные массы. Для этого супругам Кюри понадобились годы упорной работы. Пожалуй, это был самый героический труд в истории науки. Для выделения этих элементов в чистом виде пришлось переработать тонны довольно дорогого минерала – урановой смолки (самой распространенной разновидности уранита). Ближайшие рудники, в которых она имеется, находятся в Австрии. Там она выделялась из руд с целью последующего извлечения урановых солей, употреблявшихся в стекольном производстве. Купить так много дорогой руды Мария и Пьер не могли. Спасла находчивость: они поняли, что полоний и радий должны оставаться в отходах после извлечения урановых солей. Стоимость отходов невелика. Австрийское правительство по ходатайству Венской академии наук постановило отдать безвозмездно отходы, похожие на дорожную пыль, двум ученым. Пьер Кюри так и не дожил до окончания этой каторжной работы, он трагически погиб в апреле 1906 года. Мария продолжила дело одна. Первый в мире грамм чистого радия был ею получен только в 1910 году. За 12 лет было переработано 8 тонн отходов урановой руды. Через год Мария Кюри была удостоена Нобелевской премии по химии.

Огромные дозы облучения, полученные в ходе работы, не прошли даром. В 66 лет Мария Кюри скончалась от лучевой болезни.

22 декабря

Герой советской теоретической физики

22 декабря 1898 года родился Владимир Александрович Фок, выдающийся физик-теоретик (ум.1974).

Нильсу Бору Фок напоминал Пьера Безухова – не только внешностью, но глубокой порядочностью и углубленностью. Во время Первой мировой войны юный Фок пошел добровольцем на фронт, был контужен и почти оглох (всю жизнь потом пользовался слуховым аппаратом). В университете он увлекся квантовой теорией и стал одним из ее признанных лидеров. В неполные 34 года был профессором и член-корреспондентом Академии. А в 1937-м Фока арестовали. То, что произошло дальше, коллеги назвали «чудом святого Владимира». Жена Фока позвонила академику Крылову и сказала: «Владимир Александрович к вам сегодня обедать не придет». Поскольку никакой договоренности об обеде не было, Крылов понял, что Фок арестован. В этот момент у него находился Петр Капица, который немедленно отправил письмо Сталину: «Таких ученых, как Фок, у нас не много, и им союзная наука может гордиться перед мировой наукой, но это затрудняется, когда его сажают в кутузку». Через несколько дней Фока отпустили.

Когда в конце 40-х – начале 50-х квантовая механика и теория относительности попали в разряд «буржуазных наук», Фок защищал физику от невежества. Вот идет «диспут» физиков с советскими философами. Фок говорит: «Вот что, товарищи, мы с вами спорим 25 лет. За это время мы, физики, изучили диалектический материализм, знаем его, а вы, философы, так ничего и не поняли в физике». Вынимает из ушей микрофоны слухового аппарата, при гробовой тишине зала сходит с эстрады и выходит из зала.

23 декабря

Один, два, много

23 декабря 1947 года американская фирма Bell Labs впервые продемонстрировала транзистор. В 1956 году его создатели Шокли, Бардин и Браттейн получили Нобелевскую премию по физике.

В 1920-х был создан кристаллический детектор, состоящий из крохотного кристалла полупроводника (германия или кремния) и острой иглы. Этот прибор хорошо проводил ток в одном направлении и плохо в другом, т. е. являлся диодом. Кроме того, в темноте у кристаллических диодов можно было заметить слабое свечение (их стали называть «светлячками Лосева»). Сейчас эти светлячки превратились в яркие светодиоды. Если в один кристалл полупроводника воткнуть сразу две иглы, то получится два кристаллических детектора. А если кончики иголок расположить очень близко друг к другу, то получится транзистор – устройство, с помощью которого можно усиливать электрический ток и управлять им. Эти так называемые точечные транзисторы делали вручную, и автоматизировать этот процесс не удалось. Поэтому постепенно их вытеснили планарные (плоские) транзисторы. Сегодня используют не отдельные транзисторы, а микросхемы, содержащие тысячи и миллионы транзисторов на одном кристалле. Они создаются методами групповой технологии, аналогичными книгопечатанию. Если бы не транзисторы, не было бы у нас ни миниатюрной радиоаппаратуры, ни персональных компьютеров, ни смартфонов. По своему воздействию на человеческую культуру появление микросхем вполне сравнимо с началом книгопечатания.

Чем германиевый транзистор отличается от кремниевого? Один делают в Германии, а другой – в Силиконовой (Кремниевой) долине.

24 декабря

Предсказание Лавуазье

24 декабря 1877 года на заседании Парижской Академии наук было сделано сообщение о получении жидкого кислорода, а через неделю – об ожижении азота.

Открывший заседание секретарь Академии прочел цитату из работы Лавуазье, в которой великий химик писал, что если бы температура Земли была такой низкой, как на Юпитере, то все атмосферные газы превратились бы в жидкости. Но почти столетие после этих пророческих строк никак не удавалось сделать воздух жидким. Некоторые из газов (аммиак, углекислый газ) были действительно ожижены путем их сжатия, но ни кислород, ни азот не превращались в жидкости таким способом. Чтобы создать давление в 200 атмосфер, цилиндры с этими газами погружали в океан на глубину около 2 км. Но и при таком давлении они оставались газами! Многие ученые верили, что атмосферные газы относятся к так называемым «постоянным газам». Наконец, выяснилось, что для превращения этих газов в жидкость их надо не только сжимать, но и охлаждать ниже так называемой критической температуры, величина которой зависит от сорта газа. Так, если для углекислого газа эта температура +31 °C, то для кислорода и азота критические температуры очень низки: соответственно –119 °C и –147 °C. Миф о существовании «постоянных газов» был развенчан – предсказание Лавуазье оказалось абсолютно верным.

8 мая 1794 года Лавуазье погиб под ножом гильотины французских революционеров. Эпитафией стали слова известного математика Лагранжа: «Понадобилось одно мгновение, чтобы отрубить эту голову, но и столетия будет мало, чтобы создать подобную ей».

25 декабря

Как заморозили ртуть

25 декабря 1759 года Петербургскому академику Йозефу Брауну впервые удалось заморозить ртуть.

Ртуть – единственный металл, остающийся жидким при комнатной температуре. Впервые обнаружил замерзание ртути в термометре в 1736 году в Иркутске французский астроном и географ Делиль (он прожил у нас более 20 лет). Брауну же, прибывшему к нам из Лейпцига, удалось заморозить ртуть искусственно. Во все времена получать тепло было проще, чем получать холод. Вплоть до конца XVIII века для охлаждения применяли специальные смеси. К примеру, если смешать снег при нулевой температуре и поваренную соль, то можно получить двадцатиградусный мороз. 14 декабря 1759 года в Петербурге «чрезмерная случилась стужа». Браун решил узнать, «сколько сию естественную стужу искусством умножить можно». Он смешал в сосуде лед с азотной кислотой и опустил туда термометр. Через некоторое время ртуть в нем замерзла. Он заказал еще несколько термометров, которые были готовы к 25 декабря. Хорошо, что морозы не уменьшились. В этот день Браун, повторив опыт, разбил термометр и достал шарик твердой ртути. К ее исследованию подключились Ломоносов и другие академики. Ртуть, как типичный металл, изгибалась, ковалась и твердостью напоминала свинец. Сообщение об этом открытии с поразительной для того времени быстротой достигло Европы и произвело настоящую сенсацию. Температуру же замерзания ртути (–38,9 °C) удалось измерить лишь в 1785 году, и тоже петербургским академикам.