Bez vedeckých pokusov by ľudstvo nebolo tam, kde je dnes. Pozrite sa s nami na niektoré z najznámejších experimentov, aké sa kedy odohrali.
ERATOSTHENES A MERANIE ZEME
Na poludnie v deň letného slnovratu nevrhajú veci v egyptskom meste Asuán žiaden tieň. Keď sa o tom v 3. storočí pred Kristom dozvedel grécky učenec Eratosthenes z Kyrény, uvedomil si, že vie všetko potrebné na to, aby zmeral obvod Zeme. Stačilo mu zistiť, že v Alexandrii dopadajú lúče na obed počas slnovratu pod uhlom asi 7,2 stupňa. To je asi jedna päťdesiatina z 360 stupňov, ktoré má kruh. Ak sú teda Alexandria a Asuán vzdialené 7,2 stupňa, stačí vynásobiť skutočnú vzdialenosť medzi nimi číslom 50 a dostanete obvod Zeme. Eratosthenes sa dopracoval k 252 tisíc stádiám. Historici sa dodnes sporia, akú dĺžku v metroch mala táto stará miera, no prinajhoršom sa zmýlil o desať percent. Prinajlepšom išlo o päť percent a niektorí odborníci mu pripisujú dokonca ešte lepší výsledok. A tak sme sa prvýkrát dozvedeli, aký obvod má naša Zem.
IVAN PETROVIČ PAVLOV A REFLEXY
Pavlov a jeho študenti dlhodobo experimentovali na psoch a všimli si, že zvieratá, ktoré si už stihli zvyknúť na režim a vedeli, kedy sa blíži jedlo, slintali dávno predtým, než vôbec pokrm uvideli. Dovtedy sa myslelo, že tvorba slín je nevedomou reakciou na prítomnosť jedla, no vďaka experimentom sa ukázalo, že k nej dochádza aj na základe získanej skúsenosti. Ruský vedec tak svojou prácou objasnil existenciu podmienených reflexov a položil základy takzvaného klasického podmieňovania. To sa týka nielen zvierat, ale aj ľudí. Pavlovova práca má dodnes výrazný vplyv nielen na skúmanie správania zvierat, ale jej závery sa využívajú aj v rámci psychoterapie. Vďaka Pavlovovi sa navyše ukázalo, že klasické podmieňovanie je medzidruhovou vlastnosťou, prostredníctvom ktorej sa prakticky všetky organizmy učia prispôsobovať prostrediu.
MARIE CURIEOVÁ-SKŁODOWSKÁ A RÁDIOAKTIVITA
Bez manžela by možno nikdy nedokázala získať uznanie vedeckej komunity, no bola to ona, kto určoval smer skúmania rádioaktivity. V roku 1897 skúmala pomocou elektrometra novoobjavené žiarenie, ktoré sa ponášalo na to röntgenové. Záhadné lúče vyžaroval urán. Bez ohľadu na to, či bol urán vo forme kryštálu alebo drvenej soli, závisela sila žiarenia len od množstva daného prvku. Skłodowská si uvedomila, že lúče nemajú nič s usporiadaním molekúl, ale sú vlastnosťou atómov. Až dovtedy si pritom vedci mysleli, že atómy sú ďalej nedeliteľné. Skłodowská tak otvorila dvere skúmaniu hmoty na subatomárnej úrovni. To všetko dokázala s manželovou pomocou popri výučbe na univerzite a zároveň novonarodenej dcére Iréne. Navyše v chajde, ktorá sa len zďaleka ponášala na laboratórium.
GALILEO GALILEI A ŠIKMÁ VEŽA V PISE
Aristoteles predsa povedal, že ťažšie predmety padajú rýchlejšie než ľahšie, tak prečo by to malo byť inak? Galileo Galilei gréckemu učencovi neveril, hoci ho väčšina jeho súčasníkov mimoriadne uznávala. Mimochodom, Aristoteles žil v 4. storočí pred Kristom, a tak môžete pekne vidieť, akým spôsobom sa (ne)vyvíjala európska veda v stredoveku. Galilei rád overoval, či boli vtedajšie poznatky naozaj pravdivé, a tak údajne vystúpil na Šikmú vežu v Pise a opakovane z nej zhadzoval dve gule s rôznou hmotnosťou. Ako inak, dopadali v tom istom momente. Či už ide o legendu alebo nie, Galilei rovnaké výsledky dosahoval aj s pomocou naklonenej roviny, čím eliminoval faktory odporu vzduchu a chyby merania času (takpovediac si spomalil voľný pád). Položil tak základy, na ktorých Newton staval teóriu gravitácie.
ROBERT MILLIKAN A ELEKTRICKÝ NÁBOJ
Začiatok 20. storočia bol pre svet fyziky búrlivým obdobím. Svet spoznal kvantovú fyziku, špeciálnu teóriu relativity či elektrón. Práve na túto časticu sa zameral Robert Millikan. Chcel zistiť, či sa veľkosť náboja elektrónu mení, alebo je konštantná. Medzi opačne nabité elektródy vstrekoval rozprašovacou tryskou kvapky oleja a zmenou sily elektrického poľa dokázal docieliť, aby čiastočky padali pomalšie či dokonca ostali visieť vo vzduchu. Taktiež zistil, že elektrický náboj môže mať len isté vopred dané hodnoty. Najmenšou z nich bolo kvantum náboja, ktorú niesol jeden elektrón. Millikan a jeho študenti teda bez najmenších pochýb experimentálne dokázali existenciu elektrónu a kvantovú povahu jeho náboja. Všetky ďalšie úspechy v rámci časticovej fyziky sa odrážali od týchto základov.
LEÓN FOUCAULT A ROTÁCIA ZEME
V roku 1851 už bolo vedcom jasné, že Zem sa otáča, no Foucault chcel ľuďom ukázať, ako vyzerá rotácia v praxi. Vzal teda 28-kilogramové kovové závažie, pripevnil ho na takmer 70 metrov dlhý drôt a jednoduché zariadenie upevnil pod kopulu parížskeho Panteónu. Na podlahu nechal vysypať mokrý piesok a k závažiu upevnil rydlo, ktoré malo do piesku kresliť dráhu. Potom guľu postrčil a nechal rotáciu Zeme, aby odviedla svoju prácu. Diváci ostali v úžase. Rydlo zakaždým opisovalo mierne zmenenú dráhu. V zemepisnej dĺžke Paríža urobilo jeden plný kruh v smere hodinových ručičiek za asi 30 hodín. Na južnej pologuli by šlo proti smeru hodinových ručičiek a na rovníku by sa netočilo vôbec. Foucaltovo kyvadlo aj bežným ľuďom ukázalo, že Zem sa naozaj točí, a tento pokus dodnes rady prezentujú mnohé svetové múzeá i vysoké školy.
ISAAC NEWTON A ROZKLAD SVETLA
Newton v roku 1665 ušiel z Cambridge pred morovou epidé- miou na vidiek, kde okrem iného trávil čas aj hraním sa s trojbokým optickým hranolom. V tom čase sa verilo, že svetlo je biele a naberá farbu predmetu, cez ktorý prechádza. Newton videl, že pri prechode cez číry hranol sa rozkladá na spektrá a rozhodol sa dokázať, že farebnosť je vlastnosťou samotného svetla. Nechal dopadať denné svetlo na jeden hranol a už rozložené farby sa zobrazovali na doske s úzkou štrbinou, cez ktorú prechádzalo iba jedno spektrum. Za štrbinou bol druhý hranol, ktorý „premietal“ lúč danej farby na stenu. Posúvaním štrbiny a zmenou farieb svetla, ktoré ňou prechádzalo, menil aj farbu svetla dopadajúceho na stenu. Okrem iného tak dokázal, že biele svetlo je stvorené doslova zo všetkých farieb dúhy.
ENRICO FERMI A ŠTIEPNA REŤAZOVÁ REAKCIA
2. decembra 1942 Enrico Fermi a jeho tím takpovediac spútali silu atómov a otvorili dvere novým vedeckým i technologickým možnostiam. Počas experimentu sa im podarilo spustiť Chicago Pile-1, vôbec prvý jadrový reaktor na svete. Nikdy predtým človek štiepnu reťazovú reakciu nespustil, no vojenskí i civilní lídri verili Fermimu, keď tvrdil, že aj v husto osídlenej oblasti je možné bezpečne uviesť reaktor do prevádzky. Reaktor využíval urán v jeho prirodzenej forme a na dosiahnutie kritického množstva paliva bolo potrebných takmer päť ton uránu. Ochranu pred radiáciou ľudia nepotrebovali, reaktor totiž dosiahol výkon len 0,5 wattu. Svoj účel však splnil dokonale. Jeho experimentálna prevádzka potvrdila, že človek dokáže štiepnu reťazovú reakciu nielen spustiť, ale ju aj kontrolovať, zastaviť a najmä využiť vo svoj prospech.
ERNEST RUTHERFORD A JADRO ATÓMU
V roku 1909 si vedci mysleli, že atóm je ako kladne nabitý puding, v ktorom plávajú záporné elektróny. Hans Geiger a Ernst Marsden pod vedením Ernesta Rutherforda ale dokázali, že to tak nie je. Kladne nabitými alfa časticami bombardovali tenkú zlatú fóliu a predpokladali, že častice cez „puding“ do jednej preniknú, no nestalo sa tak. Niektoré sa totiž od fólie odrážali. Na základe meraní a úvah Rutherford dospel k záveru, že atóm musí mať malé a kladne nabité jadro, okolo ktorého sa v pomerne veľkej vzdialenosti pohybujú elektróny. Preto väčšina kladných alfa častíc fóliou preletela, no niektoré zasiahli jadro s rovnakým nábojom a odrazili sa iným smerom. Svoje zistenia Rutherford publikoval o dva roky neskôr a tak, ako si atóm predstavoval tento novozélandský vedec, si ho dnes predstavuje väčšina laickej populácie.
DAVISSON, GERMER A ČASTICOVO-VLNOVÝ DUALIZMUS
Thomas Young v roku 1803 ukázal, že svetlo má vlnovú podstatu. O viac než 100 rokov neskôr Clinton Davisson a Lester Germer vďaka dvojštrbinovému pokusu dokázali, že všetko je inak, a urobili skok v rámci pustili prúd elektrónov, na tienidle pozorovali efekt, ktorý by spôsobovali narážajúce častice či, ak chcete, „guľôčky“. Objavil sa jeden pruh. V prípade dvoch štrbín sa ale čosi zmenilo. Elektróny sa správali ako vlny a na tienidle vytvárali interferenčný obrazec. Nie dva pruhy, ako by to urobili prúdiace častice, ale niekoľko pruhov, pričom najintenzívnejšie dopadali do jediného pruhu v strede tienidla. Potvrdili tak hypotézu Francúza Louisa de Broglieho z roku 1924, ktorý navrhol princíp časticovo-vlnového dualizmu a výrazne prispel k vzniku kvantovej teórie. Mimochodom, pomocou dvojštrbinového experimentu sa neskôr zistilo, že ak elektrón človek aktívne pozoruje pri prechode štrbinami, začne sa správať ako častica. Vitajte vo svete kvantovej mechaniky, vďaka ktorej ľudia zisťujú, ako funguje svet.
Autor: Filip Hloža
Foto: Shutterstock, Wikipedia, Profimedia.sk
