Простые идеи, ведущие к открытию

Печать

innovationНаш мозг забавен тем, что от нас не зависит, что именно он в себя вбирает и накапливает, какие факты и истории. И чем Вы старше, тем больше фактов. Иногда что-то сидит в голове годами до того, как станет понятно, почему это Вас заинтересовало, до того, как станет понятна значимость этого факта для Вас. Вот три моих примера.

Ричард Фейнман, ещё будучи мальчиком и живя в Квинсе, ходил гулять с отцом и брал с собой тележку с мячиком. Он заметил, что когда он тянет тележку, мяч в ней откатывается назад. Он спросил отца: «Почему мяч откатывается в конец коляски?». Отец ответил: «Из-за инерции». Ричард спросил: «Что такое инерция?». И отец ответил: «Так учёные называют явление, когда мяч откатывается в конец тележки.

Нобелевская премия по физике

Но, по правде говоря, никто толком не знает». Феймнман получил научные степени в МТИ, Принстоне, он установил причину катастрофы шаттла «Челленджер», он даже получил Нобелевскую премию по физике за диаграммы Фейнмана, описывающие движение субатомных частиц. И он считал, что тот разговор с отцом дал ему понять, что даже простейшие вопросы могут бросить вызов человеческим знаниям, и именно с ними он и хотел играть. Так он и играл.


Открытие Эрастофена

Теперь Эратосфен. Он был третьим главой Александрийской библиотеки и внёс большой вклад в науку. Однако вклад, которым он больше всего памятен, начался с письма, которое он получил, будучи главой библиотеки, из города Сиена к югу от Александрии. В письме упоминался факт, который не давал покоя Эратосфену. Автор письма писал, что в полдень в день солнцестояния, глядя в глубокий колодец, он видел внизу свое отражение, а ещё он видел, что его голова загораживала солнце.

Надо сказать, что мнение о том, что именно Христофор Колумб открыл, что Земля круглая, — полный вздор. Здесь нет и доли правды. На самом деле, каждый образованный человек понимал, что Земля круглая, ещё со времён Аристотеля, а Аристотель доказал это простым наблюдением. Он заметил, что каждый раз, когда на Луне видна тень от Земли, она круглая, а круглую тень может отбрасывать только шар, поэтому Земля круглая. Но никто не знал, какого она размера, пока Эрастофен не получил то самое письмо. Он понимал, что Солнце находилось прямо над Сиеной, потому что, если смотреть в колодец, то видно, что ствол колодца, его голова и Солнце оказываются на одной прямой. Эратосфену был известен и другой факт. Он знал, что палка, торчащая из земли в Александрии, в то же время, в тот же день, в полдень, когда Солнце в зените, в день солнцестояния, отбрасывала тень под углом 7,2° к своей оси. Теперь, если вы знаете, как вычисляется длина окружности, на которой есть две точки, расстояние между которыми известно, вы можете путём экстраполяции узнать длину окружности. Делим 360 градусов на 7,2 и получаем 50. Да, получилось круглое число, поэтому эта история и вызывает у меня подозрения, но это хорошая история, так что пойдём дальше. Ему нужно было знать расстояние между Сиеной и Александрией, что не было проблемой, ведь Эратосфен хорошо знал географию. Фактически, он и придумал слово «география».

Между Сиеной и Александрией проходил торговый путь, и торговцам надо было знать, сколько им понадобится времени. Им нужно было точное расстояние, поэтому он очень хорошо знал, что между двумя городами 800 км. Умножаем на 50 и получаем 40 000, то есть окружность Земли с погрешностью менее 1 %. Эратосфен сделал это 2200 лет назад.

Мы живём в эпоху, когда с помощью оборудования стоимостью в миллиарды долларов ищут бозон Хиггса, мы открываем частицы, которые, возможно, быстрее света, и все эти открытия стали возможными благодаря технологиям, разработанным за последние десятилетия. Но на протяжении большей части истории человечества нам приходилось совершать открытия, пользуясь только глазами, ушами и разумом.

Арман Физо занимался экспериментальной физикой в Париже. По сути, он специализировался на уточнении и подтверждении результатов чужих работ, что может звучать так, будто он был на вторых ролях, но на самом деле в этом вся сущность науки, потому что факт без независимого подтверждения — это не факт. Он был знаком с опытами Галилея, пытавшегося определить, обладает свет скоростью или нет. А Галилей провёл поистине замечательный эксперимент. Он и его помощник держали по лампе. Галилей открывал свою, а помощник — свою. Они очень старательно засекали время и знали время своей реакции. А затем, стоя на вершинах двух холмов на расстоянии 3 км друг от друга, они делали то же самое, исходя из предположения Галилея о том, что, если свет обладает определяемой скоростью, он заметит задержку обратного света от лампы помощника. Но свет был слишком быстрым для Галилея. Он ошибся на несколько порядков, предположив, что свет примерно в 10 раз быстрее звука.


И вы тоже можете изменить мир к лучшему

Физо знал о его опыте. Он жил в Париже, и там он установил две экспериментальных станции на расстоянии примерно 8,5 км друг от друга. И он решил задачу Галилея, воспользовавшись для этого весьма незамысловатым оборудованием. Он использовал вот такую штуку. Я на секунду спрячу пульт, потому что мне нужно, чтобы вы сейчас подключили мозг. Вот зубчатое колесо. У него много впадин и много зубьев. Таким образом, Физо придумал, как посылать отдельные световые импульсы. Он помещал источник света за одним из зубьев. Если направить луч через впадину на зеркало в 8 километрах, луч отразится от зеркала и вернётся ко мне через эту впадину. Но когда он вращал колесо быстрее, происходило нечто интересное. Он заметил, что как будто начинает закрываться дверь перед лучом света, возвращающимся к его глазу. Почему так? Потому что импульс света возвращается не через ту же впадину. На самом деле, он попадает в зубец. И, вращая колесо достаточно быстро, он полностью отсекал свет. Так по расстоянию между двумя станциями, скорости своего колеса и числу впадин у колеса он вычислил скорость света с погрешностью 2 % относительно её реального значения. И сделал он это в 1849 г. Вот это по-настоящему вдохновляет меня в науке.

Каждый раз, когда мне бывает трудно что-то понять, я обращаюсь к историям открывших это людей и изучаю их путь к пониманию этого. И когда узнаёшь, о чём думали исследователи, делая свои открытия, понимаешь, что они не так уж отличаются от нас.

Все мы состоим из протеинов и воды. Все мы в начале пользуемся одинаковыми средствами. Мне очень нравится, что разные направления в науке называют полями деятельности. Большинство воспринимают науку как закрытый черный ящик, тогда как на самом деле это открытое поле. И все мы исследователи. Люди, совершившие эти открытия, просто чуть усерднее думали о том, с чем имели дело, и они были чуть любознательнее. Их любознательность изменила представление людей о мире, изменив таким образом сам мир. Они изменили мир. И вы тоже можете его изменить.