31.01.2014
Редакция Naked Science
922

Числа, которые правят миром

У каждого в жизни есть особенные числа: день рождения, номер телефона, пин-коды... А вот о числах, общих для всех нас, нашей планеты и всей Вселенной задумываются немногие. Сотни лет понадобились ученым, чтобы определить фундаментальные константы, которые правят миром. 

7203430_orig
©Wikipedia

Эти великие числа – неотъемлемая часть нашей жизни, даже если большинство людей об этом не подозревает. Изменись хотя бы одно из них, и мир рассыпался бы, как карточный домик.

 

Давайте поговорим о нескольких великих константах и, разумеется, об их первооткрывателях.

 

Гравитационная постоянная

 

G= 6,67384 X 10^(?11) м^3·с^(?2)·кг^(?1)

 

Вокруг открытия Исаака Ньютона закона всемирного тяготения ходят легенды. Одна из них связана с падением яблока на голову молодого ученого, который отдыхал в яблоневом саду, размышляя о секретах мироздания.

 

Как бы то ни было, именно Ньютону мы обязаны гипотезой, согласно которой между любыми двумя материальными телами существует притяжение, сила которого пропорциональна их массе, а также квадрату расстояния между ними.

 

В это великое уравнение, начиная с XIX века, также входит гравитационная константа G, равная модулю силы притяжения двух килограммовых точечных тел на расстоянии одного метра.

 

Именно этот простой и изящный закон позволил Ньютону быстро прийти к выводам, для которых Йоганнесу Кеплеру понадобились долгие годы непрестанных наблюдений за ночным небом: орбита любой планеты представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце.

 

Не стоит долго распространяться о гравитационной постоянной: ведь именно благодаря ей мы крепко стоим на нашей планете, вода падает вниз, а не растекается в пространстве, а спутники летят по земной орбите. И хотя порой кому-то хочется избавиться от земного притяжения и свободно полетать между звездами, согласитесь, от гравитации больше пользы, чем вреда.

 

Исаак Ньютон

©Портрет кисти Кнеллера

 

Скорость света

 

c = 299 792 458 м/с

 

Изобретение огнестрельного оружия в Средневековье наглядно показало конечность скорости звука: ведь вспышку на большом расстоянии можно увидеть до того, как доносится звук выстрела. Логично было предположить, что и скорость света ? конечная величина.

 

Первую попытку экспериментально определить скорость света сделал Галилео Галилей, используя телескопы и двух людей, зажигающих последовательно огни на большом расстоянии друг от друга. Первую же приблизительную оценку дал Олаф Ремер в 1676 году, ведя астрономические наблюдения за спутниками Юпитера: 220 000 000 м/с. Результат достаточно близкий к истинному.

 

Галилей показывает телескоп венецианскому дожу

©Фреска Дж. Бертини

 

В 19 веке ученые уже достаточно точно определили эту фундаментальную константу. Альберту Майкельсону и Эдварду Морли в их знаменитом эксперименте удалось показать, что скорость света не зависит от направления, что подвигло Эйнштейна на создание теории относительности.
 

Оказалось, что скорость света ? предельна для физических тел. Лишь фотоны, частицы, не имеющие массы покоя, способны двигаться со скоростью света. Даже недавние эксперименты, якобы показавшие, что нейтрино способны превысить эту универсальную постоянную, оказались ошибочными.

 

Универсальная газовая постоянная

 

R = 8, 3144621 Дж?(моль?К)

 

В течение многих веков сотни исследователей изучали поведение различных газов, в первую очередь воздуха, при изменении объема, температуры и давления.

 

Роберту Бойлю впервые удалось определить отношение давления и объема газа. Столетием позже Жак Шарль и Жозеф Гей-Люссак открыли законы пропорциональной зависимости объема и температуры при постоянном давлении. 

 

Работы исследователей привели к Дмитрию Менделееву и Бенуа Клапейрону, открывших уравнение состояния идеального газа, один из величайших законов физики. Входящая в него универсальная газовая постоянная определяется как работа расширения одного моля идеального газа, когда температура увеличивается на один градус Кельвина при постоянном давлении.

 

Абсолютный ноль

 

Т = ?273,15 °C

 

Подогреть пищу сравнительно легко, значительно сложнее остудить ее до нужной температуры без помощи природы. Но людям удалось и это, например, с помощью холодильников.

 

Первым использовать расширение сжатого газа для достижения низких температур предложил Майкл Фарадей. Используя этот принцип, ученым удалось превратить в жидкость кислород, водород, а в двадцатом веке даже гелий.

 

Температура жидкого гелия почти достигает значения абсолютного нуля. А уже во второй половине двадцатого века, используя лазеры, физики сумели замедлить движение атомов, максимально приблизившись к нулевой температуре.

 

Абсолютный ноль, численно равный ?273,15 °C, такой же предел для материальных тел, как и скорость света. Ничто в реальном мире не способно перейти нижнюю границу этого предела.

 

Абсолютный ноль, численно равный ?273,15 °C

©hi-news.ru

 

Число Авогадро

 

N = 6,022 141 29·1023 моль^(?1)

 

В таблице Менделеева более ста химических элементов, из которых состоит материальный мир. Каждому из них соответствует свой атом, а из атомов построены молекулы, как например, молекула воды H2O.

 

Но сколько молекул воды содержится, например, в чайной ложке?

 

Итальянский химик Амадео Авогадро задался этим вопросом и, проведя ряд экспериментов, установил, что при одинаковой температуре, давлении и объеме различные газы и жидкости состоят из одного и того же количества молекул.

Число Авогадро определяется количеством атомов, содержащихся в 12 граммах чистого изотопа углерода-12. Оно также определяет понятие моля ? количества вещества, содержащего именно столько структурных элементов: атомов, молекул, ионов, электронов и других частиц.  

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
18 января
НИУ ВШЭ

Социологи из НИУ ВШЭ изучили результаты опросов за 1994–2019 годы и установили, что одинокими российские женщины чаще всего становятся не из-за своего осознанного и свободного выбора, стремления к карьере и самореализации, а в силу неблагоприятных обстоятельств.

Вчера, 09:29
Сергей Васильев

Длинные серебряные трубочки, найденные в Майкопском кургане, использовали при совместном распитии пива 5000 лет назад.

18 января
Илья Ведмеденко

Испытания новой гиперзвуковой ракеты в Арктике успешно завершились. В северных широтах комплекс тестировали на протяжении нескольких лет, а окончили испытания в конце прошлого года.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей, а утренние – приводили к понижению сахара. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

23.12.2021
Илья Ведмеденко

Как сообщило издание Global Times, китайские специалисты завершили испытания воздухонезависимой энергетической установки (ВНЭУ) на основе двигателя Стирлинга. Ее хотят задействовать на новых неатомных субмаринах проекта 039С.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: