Физика — наука, построенная на точных расчётах и экспериментах. Однако её история полна примеров, когда даже гениальные исследователи допускали серьёзные ошибки. Эти заблуждения часто становились катализаторами новых открытий. Как отмечал Ричард Фейнман: «Наука — это культ сомнения». Именно готовность признавать ошибки отличает науку от догматических учений. Номин Борбодоева из сообщества студентов-физиков PCPS Политеха Петра погрузилась в историю и проанализировала некоторые концепции, которые раньше считались истинными, но оказались ложными.
Аристотель и движение тел: ошибка, затормозившая науку на 2000 лет
Аристотель в своих трудах «Физика» и «О небе» утверждал, что движение требует постоянной силы, тяжёлые предметы падают быстрее лёгких, а вакуум невозможен. Но древнегреческий мыслитель не учитывал, что наблюдаемое замедление тел вызвано сопротивлением среды и трением. Он не понимал, что тело сохраняет движение, если на него не действуют силы.
Галилей же утверждал, что тела падают с одинаковым ускорением. Правда проводил ли он всем известные опыты с падением предметов различных масс с Пизанской башни, точно нельзя сказать; возможно, это был мысленный эксперимент. Галилей ввёл понятие инерции, а Ньютон сформулировал свой Первый закон движения (закон инерции): тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не действует внешняя сила.
«Ультрафиолетовая катастрофа»: крах классической физики
Если описывать излучение абсолютно чёрного тела по классической теории Рэлея-Джинса (1900 г.), то интенсивность излучения должна неограниченно расти с уменьшением длины волны. Это приводило к абсурдному выводу о бесконечной энергии в ультрафиолетовой области.
Реальные же эксперименты Луммера и Прингсхайма (1899 г.) показывали спад излучения в УФ-области. Классическая теория не учитывала квантование энергии, которая в то время считалась непрерывной величиной.
Макс Планк в 1900 году предположил, что энергия излучается отдельными порциями — квантами. Это положило начало квантовой физике, объяснило спектр излучения, позволило по новому взглянуть на периодическую систему Менделеева. Позднее гипотеза Планка была подтверждена экспериментально открытием и объяснением фотоэффекта в 1905 году Альбертом Эйнштейном. Учёный допустил, что электромагнитная волна (которой считался свет) состоит из световых квантов (фотонов). Кроме того, с помощью уравнения Эйнштейна удалось на практике определить постоянную Планка.
Эфир: великое заблуждение XIX века
До 1905 года считалось, что свет — это волны в особой среде, заполняющей собой всё пространство, которую называли «эфиром». Согласно гипотезе, движение Земли сквозь эфир должно было создавать «эфирный ветер». Но учёные сталкивались с логическим противоречием: эфир должен быть невероятно жёстким для скорости света, но при этом не препятствовать движению планет.
Эйнштейн в 1905 году в специальной теории относительности постулировал, что эфира не существует, скорость света постоянна во всех инерциальных системах, а пространство и время относительны.
Космологическая постоянная: самая большая «ошибка» Эйнштейна
Альберт Эйнштейн в 1917 году добавил в уравнения общей теории относительности член Λ (лямбда), чтобы получить статическую (какой она тогда считалась) Вселенную и уравновесить гравитационное сжатие. Но в 1929 году с помощью телескопа Хаббл выяснили, что Вселенная расширяется. А в 1998 году Сол Перлмуттер, Брайан П. Шмидт и Адам Рисс, исследуя ранние сверхновые, обнаружили, что Вселенная расширяется с ускорением, и член лямбда Λ прекрасно объяснял явление наличием «тёмной энергии». В 2011 году эти учёные были удостоены Нобелевской премии по физике.
📌 Источник: журнал политехнического сообщества студентов-физиков (PCPS) Post Script.
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы учиться ошибаться на ошибках других!
Что ещё почитать?