Нож, маятник, волчок и скорость света: какое наследие Фуко оставил науке

Как боязнь крови повлияла на выбор карьеры знаменитого ученого, кто от фотографирования Солнца перешел к измерению скорости света и при чем тут роман Умберто Эко, читайте в рубрике «История науки».

Представьте себе, что вы находитесь на Венере. Здесь всегда облачно и не видно Солнца. Как вам точно определить длину суток? Это одна из задач, которую давал своим студентам нобелевский лауреат, талантливый экспериментатор Петр Капица. Для того чтобы решить ее, нужно воспользоваться изобретением человека, который родился ровно 198 лет назад в семье парижского издателя.

Жан Бернар Леон Фуко получил неплохое домашнее образование и должен был стать медиком. Он даже получил соответственное образование, но увлекся физикой. Впрочем, главной причиной того, что нам неизвестен медик Жан Фуко, стала боязнь крови. Этот страх молодой человек в себе преодолеть не смог и отправился в науку, где показал себя выдающимся экспериментатором.

Первое серьезное дело, которым запомнился Фуко, — усовершенствование фотографического процесса, разработанного Луи Дагером. Затем три года он посвятил себя микроанатомии, помогая готовить знаменитый курс лекций Альфреду Франсуа Донне, одному из основателей микрофотографии. А в 1845 году Франсуа Араго убедил Жана Фуко и его друга, Ипполита Физо, которые в 1843–1845 годах прославились своими дагерротипами Солнца, попытаться измерить скорость света.

Ипполит Физо был ровесником Фуко — он был младше всего на пять дней — и прожил весьма успешную научную жизнь. Достаточно сказать, что его имя стало одним из 72 имен, которые написаны на основании Эйфелевой башни. Так же, как и имя его друга, Жана Фуко.

Первую экспериментальную установку с зубчатым колесом и полупрозрачным зеркалом создал Физо. В этом эксперименте источник света направлял луч на полупрозрачное зеркало около наблюдателя, которое отражало свет на другое плоское зеркало, в 8633 метрах от полупрозрачного. Измерять стотысячные доли секунды тогда еще не умели, потому Физо использовал зубчатое колесо, которое вращалось на пути от между зеркалами и зубцы которого периодически закрывали свет. В тот момент, когда световой луч от источника к зеркалу проходил между зубцами, а на обратном пути попадал в зубец, физик увеличивал скорость вращения колеса вдвое. С увеличением скорости вращения колеса свет практически перестал пропадать, пока скорость вращения не дошла до 12,67 оборотов в секунду, когда свет снова исчез.

Это означало, что свет постоянно натыкался на зубцы и не успевал «проскочить» между ними. Зная скорость вращения колеса, количество зубцов и удвоенное расстояние от источника к зеркалу, ученые высчитали скорость света, которая оказалась равной 315 000 километров в секунду.

Чуть позже установку Физо дополнил и усовершенствовал Фуко. Теперь вместо зубчатого колеса стояло вращающееся полупрозрачное зеркало. С тех пор скорость света полагалась равной 298 000 километров в секунду. Следующим этапом стало определение скорости света в воде. И тот факт, что скорость света в воде меньше, чем в воздухе, «похоронило» ньютоновскую корпускулярную теорию света. Стало окончательно ясно, что свет — это волна.

Следующее улучшение опыта Фуко сделал уже американский физик Альберт Майкельсон, многократно увеличив точность.

В 1850 году Жан Фуко сделал свое самое известное изобретение — маятник, который демонстрирует вращение Земли и по которому можно определить длительность суток. Но об этом мы уже писали.

В сентябре 1855 года Фуко обнаружил, что сила, необходимая для вращения медного диска, становится больше, когда он вращается между полюсами магнита, диск в то же время нагревается от вихревого тока или «токов Фуко», индуцированных в металле. Кстати о вращении: именно Фуко придумал слово «гироскоп» (да и само устройство — как физический прибор, а не как детскую игрушку) и провел немало его успешных исследований.

В 1858 году — новое достижение, и снова на поприще оптики: Фуко придумал способ точно измерять правильность сферической кривизны зеркал для телескопов. Метод, позволявший определить отклонения от сферической формы в 25 микрометров, получил название «тест Фуко острием ножа».

Увы, жизнь одного из величайших экспериментаторов в истории физики оказалась недолгой: в середине 1860-х у него начались симптомы рассеянного склероза. Это оказался быстро прогрессирующий вариант недуга, и 11 февраля 1868 года Фуко не стало. Тем не менее за свои 48 лет Фуко оставил яркий след в истории физики и не только — от токов и теста Фуко до названия одного из романов Умберто Эко.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.