Георгий Антонович Гамов - Великие физики от Галилео до Эйнштейна. Как были сделаны самые значимые научные открытия

великим рекам, разбросаны по поверхности земли, где обитает
Homo sapiens, то есть человек разумный. Однако, судя по
всему, они в большинстве своем сосредоточены на южной
оконечности Балканского полуострова, который был населен людьми, известными нам как древние греки. По меньшей мере, так кажется нам — тем, кто унаследовал культуру
этих ранних интеллектуалов. Интересно заметить, что если
другие древние нации, такие как вавилоняне или египтяне,
внесли значительный вклад в развитие математики и астрономии, то они не сделали почти ничего для развития физики. Возможное объяснение этого упущения по сравнению с
греческой наукой состоит в том, что боги вавилонян и египтян жили высоко среди звезд, тогда как боги древних греков
обитали на высоте примерно 10 000 футов на вершине горы
9

Г. Гамов. ВЕЛИКИЕ ФИЗИКИ ОТ ГАЛИЛЕО ДО ЭЙНШТЕЙНА

Олимп и, таким образом, были гораздо ближе к земным проблемам. Согласно легенде, термин «магнетизм» произошел
от имени греческого пастуха Μάγνης, которого удивило, что
конец его окованного железом посоха притягивался к лежавшему у дороги камню (куску магнитной железной руды).
Аналогичным образом термин «электричество» произошел
от греческого слова ἠλεκτρον, обозначающего янтарь, возможно, потому, что какие-то греческие пастухи, пытаясь
отполировать куски янтаря, натирали его об овечью шкуру
и заметили, что он приобретает загадочное свойство притягивать кусочки дерева.

Пифагорейский закон струн
Если эти легендарные открытия едва ли смогли бы отстоять свой приоритет в судебном разбирательстве, то открытие греческого философа Пифагора, жившего в середине VI века до н. э., хорошо документировано. Убежденный
в том, что миром правит число, Пифагор изучал отношения между длинами струн музыкальных инструментов, порождающих гармоничные сочетания звуков. Для этой цели
он использовал так называемый монохорд, то есть инструмент с одной струной, которую можно поделить на две с
переменными длинами и подвергать различному натяжению с помощью подвесного груза. Используя один и тот же
вес и меняя длину струны, он обнаружил, что пары гармоничных звуков получаются в том случае, когда отношения
длин струн являются отношениями натуральных чисел.
Так, отношение длин 2:1 соответствует тому, что известно
как октава, отношение 3:2 — квинта, а отношение 4:3 —
кварта. Это открытие, вероятно, стало первой математической формулой, описывающей закон физики, и может также рассматриваться как первый шаг в развитии того, что
мы называем теоретической физикой. В современной физической терминологии мы можем переформулировать открытие Пифагора, говоря, что частота данной струны —
то есть число ее колебаний в секунду — при заданном
воздействии обратно пропорциональна ее длине.
10

Глава 1. ЗАРОЖДЕНИЕ ФИЗИКИ
240 колебаний в секунду

а

48 колебаний в секунду
октава

б

36 колебаний в секунду
квинта

в

32 колебания в секунду
кварта

г

Рис. 1.1. Пифагорейский закон струн

Таким образом, если длина второй струны (рис. 1.1, б)
вдвое меньше длины первой (рис. 1.1, а), то частота ее вибраций будет вдвое выше. Если отношение длин двух струн
равняется 3:2 или 4:3, то частоты их вибраций находятся в
отношении 2:3 или 3:4 (рис. 1.1, в и г). Поскольку часть
человеческого мозга, которая получает нервные сигналы
от уха, устроена так, что натуральные отношения частот,
например 3:4, воспринимаются как «приятные», а более
сложные, например 137:171, — как «неприятные» (психологам будущего еще предстоит объяснить этот факт!), длины струн, дающих идеальный аккорд, должны соотноситься между собой как натуральные числа.
Пифагор попытался пройти на шаг дальше, предположив, что, поскольку движение планет «должно быть гармоничным», их расстояния от Земли должны иметь те же
соотношения, что и длины струн (при одинаковом воздействии), дающих семь базовых тонов лиры — греческо11

Г. Гамов. ВЕЛИКИЕ ФИЗИКИ ОТ ГАЛИЛЕО ДО ЭЙНШТЕЙНА

го национального музыкального инструмента. Это предположение, вероятно, является первым примером того,
что теперь часто называют патологической теорией* в физике.

Демокрит, атомистическая теория
Другая важная физическая теория, которую в современной терминологии можно было бы называть «теорией без
экспериментального обоснования», но которая оказалась
«видением, ставшим реальностью», --">