История науки
Материал из Documentation.
Около 2650 года до н. э. была построена пирамида Джосера высотой 62,5 метра, на тот момент это было самое высокое сооружение в истории.[1]
Около 2610 года до н. э. была построена пирамида Мейдума высотой 91,65 метра, на тот момент это было самое высокое сооружение в истории.[2]
Около 2605 года до н. э. была построена Бент-пирамида высотой 104,71 метра, на тот момент это было самое высокое сооружение в истории.[3]
Около 2600 года до н. э. была построена Красная пирамида высотой 105 метров, на тот момент это было самое высокое сооружение в истории.[4]
Около 2570 года до н. э. была построена пирамида Хеопса высотой 146,6 метров, на тот момент это было самое высокое сооружение в истории.[5]
Самые ранние известные зарегистрированные наблюдения планеты Меркурий относятся к табличкам MUL.APIN. Эти наблюдения, скорее всего, были сделаны ассирийским астрономом примерно в 14 веке до нашей эры.[6]
Самое древнее зафиксированное солнечное затмение было записано на глиняной табличке, найденной в Угарите, на территории современной Сирии, причём обычно приводятся две правдоподобные даты: 3 мая 1375 г. до н. э. или 5 марта 1223 г. до н. э., причём последнему варианту отдают предпочтение большинство последних авторов по этой теме.[7]
Грек Анаксагор (умер около 428 года до н. э.) был одним из первых, кто утверждал, что Луна отражает солнечный свет, а не излучает свет сама по себе.[8]
В IV веке до н. э. Аристотель заметил, что планета Марс исчезла за Луной во время астрономического покрытия, что указывало на то, что Марс находится от Земли дальше, чем Луна.[9]
Первое достоверное появление кометы Галлея в исторических записях — это описание 240 года до н. э. в китайских хрониках «Записки великого историка» или «Шидзи», где описывается комета, появившаяся на востоке и переместившаяся на север.[10]
В III веке до н. э. Аристарх Самосский предложил модель Солнечной системы, в которой Земля и планеты вращаются вокруг Солнца. Сейчас такая модель называется гелиоцентрической.[11]
Александрийский маяк в Александрии был построен в III веке до нашей эры. Его высота оценивается в пределах 115—135 м, на протяжении многих столетий это было самое высокое непирамидальное сооружение в мире.[12]
Согласно Страбону (3.5.9), Селевк Селевкийский (умер около 150 года до н. э.) был первым, кто заявил, что приливы возникают из-за притяжения Луны и что высота приливов зависит от положения Луны относительно Солнца.[13]
Птолемей (90-168 гг. н. э.) рассчитал, что среднее расстояние между Землёй и Луной в 59 раз больше радиуса Земли, диаметр Луны составляет в 0,292 диаметра Земли. Это близко к правильным значениям (примерно 60 и 0,273 соответственно).[14]
В X веке персидский астроном Абд ар-Рахман ас-Суфи сделал самую раннюю зарегистрированную идентификацию галактики Андромеды, назвав её «маленьким облаком».[15]
В XVI веке Тихо Браге и Майкл Мейстлин продемонстрировали, что кометы должны существовать за пределами земной атмосферы, измерив параллакс Большой кометы 1577 года.[16]
Тихо Браге (умер в 1601 году) измерил суточный параллакс планеты Марс.[17]
Первое упоминание о телескопе появилось в Нидерландах в 1608 году. Это патент, поданный 2 октября 1608 года миддельбургским очковым мастером Хансом Липпершеем в Генеральные штаты Нидерландов на свой прибор, «позволяющий видеть далекие вещи так, как будто они находятся рядом». Несколько недель спустя другой голландский мастер, Якоб Метиус, также подал заявку на патент. Генеральные штаты не выдали патент, поскольку знание о приборе уже казалось повсеместным, но голландское правительство заключило с Липпершеем контракт на изготовление копий его конструкции.[18]
Первые телескопические наблюдения планеты Меркурий были сделаны Томасом Харриотом и Галилеем в 1610 году.[19]
В 1609 году Галилео Галилей использовал один из первых телескопов, чтобы сделать рисунки Луны для своей книги Sidereus Nuncius, и пришёл к выводу, что поверхность Луны не гладкая, а там есть горы и кратеры.[20]
В 1610 году итальянец Галилео Галилей с помощью телескопа открыл четыре крупнейшие спутника планеты Юпитер (позже получившие названия Ио, Европа, Ганимед и Каллисто). Это открытие стало важным аргументом в пользу гелиоцентрической теории движения планет Николая Коперника.[21]
Доказательство того, что Млечный Путь состоит из множества звезд, появилось в 1610 году, когда Галилео Галилей использовал телескоп для изучения Млечного Пути и обнаружил, что он состоит из огромного количества тусклых звёзд.[22]
В 1615 году Жан Беген публикует Tyrocinium Chymicum, учебник по химии, в котором он составил первое в истории химическое уравнение.[23]
Самые ранние известные примеры составных микроскопов, сочетающих объектив вблизи образца с окуляром для просмотра реального изображения, появились в Европе около 1620 года.[24]
Из наблюдений Тихо Браге за планетой Марс Иоганн Кеплер (умер в 1630 году) сделал вывод, что Марс вращается вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу. Кеплер также показал, что Марс ускорялся по мере приближения к Солнцу и замедлялся по мере удаления от него.[25]
В 1639 году Джованни Зупи с помощью телескопа обнаружил, что у планеты Меркурий есть орбитальные фазы, аналогичные фазам обращения Венеры и Луны. Наблюдение убедительно продемонстрировало, что Меркурий вращается вокруг Солнца.[26]
В 1650 году Отто фон Герике изобрёл первый вакуумный насос.[27]
Для наблюдения колец планеты Сатурн требуется телескоп диаметром не менее 15 мм, поэтому о их существовании не было известно до тех пор, пока Христиан Гюйгенс не увидел их в 1655 году и не опубликовал свои наблюдения в 1659 году.[28]
Ньютон построил свой первый телескоп в 1668 году, это самый ранний из известных функциональных телескопов-рефлекторов.[29]
Джованни Кассини открыл пятый спутник Сатурна (Рею) в 1672 году с помощью телескопа длиной 11 м.[30]
Датский астроном Оле Рёмер в Парижской обсерватории совместно с Дж. Д. Кассини наблюдал движение спутников Юпитера. При этом было обнаружено, что интервалы времени между двумя последовательными затмениями одного и того же спутника оказываются различными при наблюдениях, разнящихся примерно на полгода: когда Земля приближалась к Юпитеру, интервалы были меньше, чем когда Земля удалялась от него. Рёмер сделал вывод, что свету, идущему от спутника, требуется время для преодоления расстояния между Юпитером и Землёй и при изменении этого расстояния меняется и время, в течение которого свет его проходит. Таким образом была открыта конечность скорости света. Рёмер доложил о своём открытии в Парижской академии наук 22 ноября 1676 года. По оценке Рёмера, свету требуется около 22 мин (по современным данным, около 16,6 мин), чтобы пройти расстояние, равное диаметру орбиты Земли.[31]
Бактерии были впервые обнаружены Антони ван Левенгуком с помощью самодельного микроскопа и описаны им в 1676 году в отчётах для Лондонского королевского общества.[32]
Кассини обнаружил третий и четвёртый спутники Сатурна в 1684 году с помощью объективов воздушного телескопа Джузеппе Кампани с фокусным расстоянием 30 и 41 м.[33]
Книга Исаака Ньютона Principia Mathematica, опубликованная в 1687 году, стала первым описанием закона всемирного тяготения. Изложенный Ньютоном закон всемирного тяготения дал физический механизм для законов Кеплера. Фундаментальным отличием космологии Ньютона от предшествующих ей систем стал принцип Коперника, согласно которому тела на Земле подчиняются тем же физическим законам, что и все небесные тела. Это было важнейшим философским достижением в физической космологии.[34]
В 1705 году Эдмонд Галлей (1656—1742) применил метод Ньютона к 23 появлениям комет, произошедшим между 1337 и 1698 годами. Он отметил, что три из них, кометы 1531, 1607 и 1682 годов, имели очень похожие элементы орбит, а небольшие различия в их орбитах он смог объяснить гравитационным возмущением, вызванным Юпитером и Сатурном. Уверенный в том, что эти три явления были тремя появлениями одной и той же кометы, он предсказал, что она снова появится в 1758—1759 годах. Предсказанная Галлеем дата возвращения была позже уточнена группой из трёх французских математиков: Алексисом Клейро, Жозефом Лаландом и Николь-Рейн Лепот, которые предсказали дату перигелия кометы в 1759 году с точностью до месяца. Когда комета вернулась в соответствии с предсказанием, её стали называть кометой Галлея.[35]
1733 год — Честер Мур Холл изобретает ахроматическую линзу.[36]
Изобретение ахроматической линзы в 1733 году частично устранило цветовые аберрации, присутствующие в простой линзе, и позволило построить более короткие и функциональные преломляющие телескопы.[37]
В 1750 году британский астроном Томас Райт высказал верное предположение, что Млечный Путь представляет собой сплющенный диск звёзд.[38]
В трактате 1755 года Иммануил Кант, опираясь на более ранние работы Томаса Райта, высказал верное предположение, что Млечный Путь может быть вращающимся телом, состоящим из огромного количества звёзд, удерживаемых вместе гравитационными силами, подобными Солнечной системе, но в гораздо больших масштабах.[39]
Атмосфера планеты Венера была открыта в 1761 году российским учёным Михаилом Ломоносовым.[40]
13 марта 1781 года во время наблюдений Уильям Гершель заметил новый объект в созвездии Близнецов. После нескольких недель проверок и консультаций с другими астрономами будет подтверждено, что это новая планета, которой в конечном итоге будет присвоено имя Уран. Это была первая открытая планета со времён античности.[41]
В 1790-х годах Уильям Смит выдвинул гипотезу, что если два слоя горных пород в разных местах содержат одинаковые окаменелости, то весьма вероятно, что эти слои имеют один и тот же возраст.[42]
Джузеппе Пьяцци открыл карликовую планету Церера 1 января 1801 года.[43]
Фридрих Бессель стал первым астрономом, который определил надёжное значение для расстояния от Солнца до другой звезды методом параллакса. В 1838 году он опубликовал значение параллакса для 61 Лебедя, равное 0,314 секунды, что свидетельствовало о том, что звезда находится на расстоянии 10,3 световых лет. По сравнению с современным измерением 11,4 световых лет, ошибка Бесселя составила 9,6 %. Благодаря этим результатам астрономы не только расширили представление о Вселенной, но и после открытия в 1728 году Джеймсом Брэдли аберрации света получили второе эмпирическое доказательство относительного движения Земли. Спустя некоторое время Фридрих Георг Вильгельм Струве и Томас Хендерсон сообщили о параллаксах Веги и Альфы Центавра.[44]
Планета Нептун не видна с Земли невооружённым глазом и является единственной планетой Солнечной системы, которая была обнаружена на основе математических предсказаний, полученных в результате косвенных наблюдений, а не в результате прямых эмпирических наблюдений. Неожиданные изменения орбиты Урана привели Алексиса Бувара к гипотезе, что орбита Урана подвержена гравитационному возмущению со стороны неизвестной планеты. После смерти Бувара положение Нептуна было предсказано на основе его наблюдений независимо друг от друга Джоном Коучем Адамсом и Урбеном Ле Верье. 23 сентября 1846 года Нептун был непосредственно замечен с помощью телескопа Иоганном Готфридом Галле в пределах одного градуса от положения, предсказанного Ле Верье.[45]
Доплеровское красное смещение было впервые описано французским физиком Ипполитом Физо в 1848 году, который отметил, что сдвиг спектральных линий, наблюдаемый у звёзд, вызван эффектом Доплера. Этот эффект иногда называют «эффектом Доплера — Физо». В 1868 году британский астроном Уильям Хаггинс первым определил этим методом скорость удаления звезды от Земли.[46]
Спутник Марса Деймос был открыт Асафом Холлом из Военно-морской обсерватории США в городе Вашингтоне (США) 12 августа 1877 года примерно в 07:48 по всемирному координированному времени.[47]
Спутник Марса Фобос был открыт американским астрономом Асафом Холлом 18 августа 1877 года из Военно-морской обсерватории США в городе Вашингтоне (США) примерно в 09:14 по гринвичскому времени.[48]
В 1884 году в США был построен монумент Вашингтону высотой 169,29 метров, на тот момент это было самое высокое сооружение в истории.[49]
В 1887—1889 годах в Париже (Франция) была построена Эйфелева башня высотой 312 метров, с 1889 года это было самое высокое сооружение в истории.[50]
В 1892 году Э. Э. Барнард наблюдал пятый спутник Юпитера с помощью 36-дюймового (910 мм) рефрактора в Ликской обсерватории в Калифорнии (этот спутник позже назвали Амальтеей). Это был последний планетарный спутник, открытый с помощью визуального наблюдения через телескоп.[51]
В 1897 году Дж. Дж. Томсон из Кембриджского университета открыл электрон.[52]
В 1904 году, изучая собственные движения звёзд, Якобус Каптейн сообщил, что они не случайны, как считалось в то время; звезды можно разделить на два потока, движущихся почти в противоположных направлениях. Позже стало ясно, что данные Каптейна были первым доказательством вращения галактики Млечный Путь.[53]
В 1905 году Альберт Эйнштейн постулировал, что скорость света относительно любой инерциальной системы отсчёта является постоянной и не зависит от движения источника света.[54]
К 1914 году эксперименты физиков Эрнеста Резерфорда, Генри Мозли, Джеймса Франка и Густава Герца в основном установили структуру атома как плотного ядра с положительным зарядом, окружённого менее массивными электронами.[55]
В 1915 году Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности.[56]
Принято считать, что современная научная космология началась в 1917 году с публикации Эйнштейном окончательной модификации общей теории относительности в работе «Космологические соображения общей теории относительности» (хотя эта работа не была широко доступна за пределами Германии до окончания Первой мировой войны). Общая теория относительности побудила таких космогонистов, как Виллем де Ситтер, Карл Шварцшильд и Артур Эддингтон, исследовать её астрономические последствия, что расширило возможности астрономов по изучению очень далеких объёктов. Физики начали менять представление о том, что Вселенная статична и неизменна.[57]
В период с 1917 по 1922 год из работ Хебера Дуста Кертиса, Эрнста Эпика и других стало ясно, что некоторые объекты («туманности»), наблюдаемые астрономами, на самом деле являются далёкими галактиками, подобными Млечному Пути.[58]
Наблюдение полного солнечного затмения 29 мая 1919 года помогло подтвердить общую теорию относительности Эйнштейна. Сравнив видимое расстояние между звёздами в созвездии Тельца с Солнцем между ними и без него, Артур Эддингтон заявил, что теоретические предсказания о гравитационных линзах подтвердились.[59]
В 1921 году на ежегодном собрании Британской ассоциации содействия развитию науки пришли к общему мнению, что возраст Земли составляет несколько миллиардов лет и что радиометрическое датирование заслуживает доверия.[60]
В 1922 году Александр Фридман выдвинул идею о расширяющейся Вселенной, содержащей движущуюся материю.[61]
В 1926 году французский физик Жан Перрен получил Нобелевскую премию по физике за убедительное доказательство существования молекул.[62]
Карликовая планета Плутон была открыта в 1930 году Клайдом Томбо.[63]
В 1930—1931 годах в Нью-Йорке (США) был построен небоскрёб Эмпайр-стейт-билдинг высотой 381 метр, с 1931 года это было самое высокое сооружение в истории.[64]
Карл Андерсон открыл позитрон 2 августа 1932 года, за что получил Нобелевскую премию по физике в 1936 году.[65][66]
Впервые тритий был открыт в 1934 году Эрнестом Резерфордом, Марком Олифантом и Полом Хартеком после бомбардировки дейтерия дейтронами (ядрами дейтерия).[67]
Плутоний был впервые получен, выделен и затем химически идентифицирован в период с декабря 1940 по февраль 1941 года Гленом Т. Сиборгом, Эдвином Макмилланом, Эмилио Сегре, Джозефом В. Кеннеди и Артуром Уолом путем облучения урана дейтронами в 60-дюймовом (150 см) циклотроне в Радиационной лаборатории Беркли Калифорнийского университета в Беркли. Нептуний-238 образовался непосредственно в результате бомбардировки, но распался в результате бета-излучения с периодом полураспада чуть более двух дней, что свидетельствовало об образовании элемента 94. Первая бомбардировка состоялась 14 декабря 1940 года, а новый элемент был впервые идентифицирован путем окисления в ночь с 23 на 24 февраля 1941 года.[68]
Возраст Земли в 4,55 ± 0,07 млрд лет, очень близкий к принятому сегодня, был определён Клэром Кэмероном Паттерсоном с помощью изотопного датирования уран-свинец нескольких метеоритов, включая метеорит Каньон-Дьябло. Публикация об этом состоялась в 1956 году.[69]
Нейтрино были впервые зарегистрированы в 1956 году Клайдом Коуэном и Фредериком Рейнсом в эксперименте с использованием близлежащего ядерного реактора в качестве источника нейтрино. Их открытие было отмечено Нобелевской премией по физике в 1995 году.[70]
Первое успешное испытание советской МБР Р-7 состоялось 21 августа 1957 года; Р-7 пролетела более 6000 км и стала первой в мире межконтинентальной баллистической ракетой.[71]
Советский космический аппарат «Спутник-1», запущенный 4 октября 1957 года, стал первым в истории искусственным спутником Земли.[72]
Агентство по баллистическим ракетам армии США запустило первый американский спутник «Эксплорер-1» для Лаборатории реактивного движения НАСА 31 января 1958 года. Информация, полученная от его радиационного детектора, привела к открытию радиационных поясов Ван Аллена.[73]
Первым спутником, специально созданным для активной ретрансляции связи, стал проект SCORE, разработанный Агентством перспективных исследовательских проектов (ARPA) и запущенный 18 декабря 1958 года. В нем использовался магнитофон для передачи сохранённого голосового сообщения, а также для приёма, хранения и ретрансляции сообщений.[74]
Первое достаточно точное измерение скорости расширения Вселенной — числовое значение, известное сейчас как постоянная Хаббла, — было сделано в 1958 году астрономом Алланом Сэндейджем. Измеренное им значение постоянной Хаббла оказалось очень близко к общепринятому сегодня диапазону значений.[75]
Советский космический аппарат «Луна-1», запущенный в 1959 году, стал первым космическим аппаратом, достигшим окрестностей Луны, первым космическим аппаратом, покинувшим орбиту Земли, и первым, выведенным на гелиоцентрическую орбиту.[76]
Советский космический аппарат «Луна-2», запущенный 12 сентября 1959 года, стал первым космическим аппаратом, достигшим поверхности Луны, и первым искусственным объектом, вступивший в контакт с другим небесным телом.[77]
12 апреля 1961 года на борту советского космического корабля «Восток-1» Ю. А. Гагарин совершил первый в истории полёт человека в космос.[78][79]
В июне 1962 года советские учёные Института радиотехники и электроники АН СССР под руководством Владимира Котельникова первыми отразили радиолокационный сигнал от планеты Меркурий и приняли его, начав радиолокационные наблюдения за планетой Меркурий.[80]
Telstar стал первым действующим коммерческим спутником прямой ретрансляции связи и ознаменовал собой первую трансатлантическую передачу телевизионных сигналов. Принадлежавший компании AT&T в рамках многонационального соглашения между AT&T, Bell Telephone Laboratories, NASA, британской Главной почтовой службой и французской Национальной почтовой службой (PTT) по развитию спутниковой связи, он был запущен NASA с мыса Канаверал 10 июля 1962 года в рамках первого частного космического запуска.[81]
18 марта 1965 года советский космонавт Алексей Леонов стал первым человеком, вышедшим в открытый космос, покинув космический корабль «Восход-2» на 12 минут и 9 секунд.[82]
Открытие космического микроволнового фонового излучения, о котором было объявлено в 1965 году, положило конец остававшейся научной неопределённости относительно расширяющейся Вселенной. Это был случайный результат работы двух команд, находящихся на расстоянии менее 60 миль друг от друга. В 1964 году Арно Пензиас и Роберт Вудро Вильсон пытались обнаружить эхо радиоволн с помощью сверхчувствительной антенны. Антенна упорно обнаруживала низкий, устойчивый, загадочный шум в микроволновой области, который был равномерно распределён по небу и присутствовал днём и ночью. После проверки они убедились, что сигнал исходит не от Земли, Солнца или галактики Млечный Путь, а извне Млечного Пути, но объяснить его не смогли. В то же время другая команда, Роберт Дик, Джим Пиблз и Дэвид Уилкинсон, пыталась обнаружить низкоуровневый шум, который мог остаться после Большого взрыва и доказать, верна ли теория Большого взрыва. Обе команды поняли, что обнаруженный шум на самом деле является излучением, оставшимся после Большого взрыва, и это убедительное доказательство того, что теория верна.[83]
3 февраля 1966 года советский космический аппарат «Луна-9» стал первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на Луну и передавшим изображения с её поверхности.[84]
Советский космический аппарат «Луна-10» (запущен 31 марта 1966 года) стал первым искусственным спутником Луны.[85]
В 1963—1967 годах в Москве (СССР) была построена Останкинская телебашня высотой 540 метров, с 1967 года это было самое высокое сооружение в истории.[86]
«Аполлон-8» (21-27 декабря 1968 года) стал первым космическим кораблём с экипажем, покинувшим гравитационную сферу влияния Земли.[87]
Впервые человек высадился на Луну, когда Нил Армстронг, командир американской миссии «Аполлон-11», ступил на Луну в 02:56 UTC 21 июля 1969 года.[88]
15 декабря 1970 года советский космический аппарат «Венера-7» стал первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на другой планете, и первым, передавшим оттуда данные обратно на Землю.[89]
В 1975 году советские спускаемые космические аппараты «Венера-9» и «Венера-10» передали первые чёрно-белые изображения поверхности планеты Венера.[90]
В 1973—1976 годах в Торонто (Канада) была построена телебашня Си-Эн Тауэр высотой 553,33 метра, с 1975 года это было самое высокое сооружение в истории.[91]
В 1978 году открытие спутника Плутона Харона позволило впервые измерить массу Плутона: примерно 0,2 % от массы Земли.[92]
В 1979 году эффект гравитационной линзы, предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна, был впервые подтверждён наблюдательно с помощью изображений двойного квазара 0957+561.[93]
В 1982 году первые цветные изображения поверхности планеты Венера были получены с помощью советских спускаемых космических аппаратов «Венера-13» и «Венера-14».[94]
«Вояджер-2» — единственный космический аппарат, пролетевший вблизи планеты Нептун. Максимальное сближение космического корабля с Нептуном произошло 25 августа 1989 года.[95]
Первым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту Юпитера, была миссия «Галилео», достигшая планеты 7 декабря 1995 года.[96]
В 2004—2009 годах в Дубае (ОАЭ) был построен небоскрёб Бурдж-Халифа высотой 829,8 метра, с 2007 года это самое высокое сооружение в истории.[97]
