Опытным путем : Эксперименты, изменившие мир

УДК 001-028.77+001(082.1)
ББК 72в6+72г
 
 К 20

Капанадзе А.Л.
Опытным путем : Эксперименты, изменившие мир / 
Алексей Капанадзе. – М. : Наука, 2019. – 319 с. – (Научно-попу- 
лярная литература). – ISBN 978-5-02-040157-0.

В книге рассказывается об основных вехах в развитии экспе- 
риментальных методов в самых разных областях наук о природе, человеке 
и обществе – физике, химии, астрономии, биологии, физиологии, медицине, археологии, социологии, психологии, экономике. Охвачен период с 
античных времен до наших дней. Читатель узнает о знаменитых и малоизвестных опытах, оказавших огромное влияние на формирование наших 
представлений о мире и о нас самих. Большое внимание автор уделяет 
не только истории приборов и технологий, но и истории идей. Затраги- 
ваются проблемы отличия классического эксперимента от наблюдения 
(когда опыт «ставит» сама природа), преемственности технических инноваций, влияния общественного климата на работу экспериментатора, роли 
случайности в этой работе. 
Для широкого круга читателей.

ISBN 978-5-02-040157-0  
©  Капанадзе А.Л., 2019
 
©  ФГУП Издательство «Наука», 
серия «Научно-популярная литература» (разработка, оформление), 2019
 
©  ФГУП Издательство «Наука», 
 
 редакционно-издательское 
 
 оформление, 2019

Введение

Человека с древнейших времен интересовало, как устроен окружающий мир и как устроен сам человек. Благодаря 
этому интересу как раз и сложилась практически вся наша 
современная жизнь. Все рукотворные объекты и материалы, 
все технологии, да и многие потребности возникли именно 
из-за того, что нам вечно не хватает того, что уже есть. Тяга 
к познанию неостановима. И процесс познания, как правило, 
идет эмпирическим путем – иными словами, посредством наблюдений и опытов. В дальнейшем мы будем относить к категории экспериментов и то, и другое. Разумеется, есть области, где опыты совершенно бесполезны: трудно представить 
себе, скажем, философский эксперимент (хотя этические эксперименты возможны, и мы о них еще поговорим). Но без 
экспериментов трудно обойтись в науке, особенно в естествознании (т.е. в науках о природе и о человеке).
В первобытные времена инструментарий экспериментаторов сводился лишь к тому, что дала человеку природа, 
т.е. к органам чувств да рукам-ногам. Поэтому первые эксперименты стали, по сути, лишь удачными наблюдениями, 
из которых человек сумел сделать должные выводы. Много сотен тысяч лет назад наши предки приручили огонь, научились термической обработке пищи, стали изготавливать 
одежду и каменные орудия, целенаправленно засевать поля. 
Все это позволило, пусть и далеко не сразу, перейти от цивилизации охотников и собирателей к сельскохозяйственному 
обществу. Человек стал меньше зависеть от капризов природы, а значит, у него освободилось время на размышления 

и опыты. Да и самих людей становилось все больше – благодаря тому, что теперь они уже в меньшей степени подвергались воздействию стихий, опасных хищников, болезней.
В античную эпоху самым подходящим местом для мыслителей, изобретателей и экспериментаторов оказалось Средиземноморье с его мягким климатом и исторической близостью к центрам распространения цивилизации – Африке 
и Ближнему Востоку. Древнегреческие философы занимались не только созерцанием и выстраиванием хитроумных 
парадоксов. Пифагор, Архимед, Парменид, Сократ, Платон, Аристотель заложили основы нового отношения к познанию. Ученые поняли, что для подтверждения гипотез им 
требуются факты. Как добыть факты? Путем наблюдений 
и опытов. Так зарождалась астрономия, физика, алхимия, 
медицина.
В Средние века подъем религиозного мракобесия привел 
к некоторому отходу от достижений античности, но и в эту 
пору находились смельчаки, готовые отважно исследовать 
природу мира и человека, не считаясь с церковными догматами и карающей десницей инквизиции. Уже на излете Средневековья Коперник, Джордано Бруно, Галилей сумели вернуть 
человечество к античным открытиям, напомнив, что Земля 
вовсе не является центром Вселенной. Эта идея стала одним 
из принципиальных оснований эпохи Возрождения – возвращения к античным идеалам и научным методам, обогащенного свежими подходами. Леонардо да Винчи воплощает собой 
возрожденческий тип ученого-универсала, с одинаковой смелостью берущегося и за анатомию, и за физику (не говоря уж 
о его достижениях в области изящных искусств).
Новое время принесло с собой новые инструменты для 
опытов (от микроскопа Гука до призм Ньютона). Наступила эпоха пара, ей на смену пришла эпоха электричества – 
в которой мы, по сути, живем до сих пор. (Попутно человек ухитрился подчинить себе не только энергию воды, угля 
и нефти, но и энергию атома.) За последние два-три века человечество невиданно расширило свои возможности. Если 
первобытные люди могли только смотреть на звезды, гадая, 
почему они такого цвета и почему некоторые из них падают, 
то в наше время мы можем не только определять их состав 

на огромном расстоянии (в частности, благодаря спектроскопическим методам), но иногда и отправлять рукотворные 
механизмы поближе к интересующим нас небесным объектам. То же самое касается и микромира. Невооруженному 
глазу пришел на помощь не только оптический, но и электронный микроскоп, а теперь еще и всевозможные ускорители частиц, которые выводят наше понимание устройства 
мира на совершенно невиданный уровень.
Астрофизические наблюдения и физические эксперименты помогают лучше разобраться в том, как устроен мир. 
Биологические и медицинские опыты – в том, как устроены мы сами. С недавних пор стали всерьез проводиться социальные, психологические, экономические эксперименты, 
призванные доказать то, что раньше относилось лишь к области домыслов и догадок. Эксперименты охватили собой 
почти все сферы деятельности человека.
Мы выбрали несколько десятков самых впечатляющих, 
самых значимых, самых важных опытов и наблюдений, оказавших влияние на развитие науки и наших представлений 
о самих себе и окружающем нас мире. Будет уделено внимание и современным методам анализа, позволяющим точно, 
быстро и надежно проводить самые разные эксперименты. 
Мы определяем эксперимент как сознательный и целенаправленный опыт, призванный проверить ту или иную гипотезу. Обычно экспериментатор имеет возможность контролировать ход опыта, но так бывает далеко не всегда. 
А иногда от экспериментатора не требуется почти никаких 
активных действий. В таких случаях речь идет скорее о наблюдениях, но и они часто служат эмпирическим подтверждением или опровержением теорий, поэтому мы поговорим 
и о таких пассивных экспериментах, которые «ставит» за 
нас природа. Не забудем и о мысленных экспериментах, позволяющих существенно раздвинуть границы скромных человеческих возможностей. Объектом эксперимента служит 
все – как неживые предметы, так и живые существа, не исключая и самого экспериментатора, нередко готового пойти 
на риск для установления истины. При этом мы упомянем 
и о кое-каких неудачных экспериментах, которые тем не менее оказали сильное влияние на человечество.

Разумеется, это неполная и субъективная подборка, но 
и она дает возможность лишний раз восхититься изобретательностью, предприимчивостью, интеллектуальной смелостью наших с вами предков и современников. И этот путь 
далеко не закончен. Еще античные мудрецы понимали: чем 
больше мы знаем, тем более широкие горизонты непознанного перед нами открываются. Познанию нет предела. Новые эксперименты придумываются каждый день. Поэтому 
мы поговорим и о будущем – о тех опытах, которые наверняка попадут в выпуски новостей если не завтра, то в самое 
ближайшее время.

Приручение электричества

Фалес Милетский (ок. 624 – ок. 546 до н.э.), Уильям Гильберт 
(1544–1603), Отто фон Герике (1602–1686), Питер ван Мушенбрук 
(1692–1761), Бенджамин Франклин (1706–1790), Джозеф Пристли (1733–1804), Луиджи Гальвани (1737–1798), Алессандро Вольта (1745–1827), Ханс Эрстед (1777–1851), Павел Львович Шиллинг (1786–1837), Майкл Фарадей (1791–1867), Мориц Герман Якоби 
(1801–1874), Уоррен де ла Рю (1815–1889), Джеймс Максвелл (1831–
1879), Александр Николаевич Лодыгин (1847–1923), Томас Эдисон 
(1847–1931), Пьер Кюри (1859–1906)

Еще в VIII в. до н.э. древнегреческий философ, математик и астроном Фалес Милетский обратил внимание, 
что если потереть янтарь 
о шерсть, то он приобретает способность притягивать 
к себе легкие предметы. Как 
раз от греческого названия 
янтаря (электрон) и произошел термин электричество. 
Но этот термин появился гораздо позже: его ввел в научный обиход английский 
физик и медик Уильям Гильберт. В книге «De magnete, 
magneticisque corporibus, et de 

VIII в. до н.э. – XX в.

Фалес Милетский 
(640/624–548/545 до н.э.)

magno magnete tellure» («О магните, магнитных телах 
и большом магните – Земле», 1600 г.) он описывал свои опыты по выявлению магнитных и электрических свойств тел. 
Гильберт сконструировал версориум – первый электроскоп, 
представлявший собой простую металлическую иглу, которая могла свободно вращаться на своей оси (но, в отличие от 
компасной, не была намагничена). Опытным путем он установил, что игла приходит в движение, если к ней поднести 
натертую шерстью янтарную палочку. Он одним из первых 
подчеркнул разницу между электричеством и магнетизмом: 
натертый янтарь притягивает бумагу, листья и даже воду, 
тогда как магнитные явления затрагивают лишь «железные 
и железоподобные тела».
В 1663 году немецкий физик, инженер и философ (а заодно магдебургский бургомистр) Отто фон Герике (уже прославившийся благодаря своему опыту с «магдебургскими 
полушариями») соорудил первую электростатическую машину – большой шар из серы, который насаживали на ось, 
приводили во вращение, а затем электризовали простым 
натиранием сухой рукой. Фон Герике заметил, что притягиваемые шаром тела, едва коснувшись его, отталкиваются – и что, к примеру, пушинка, подобным образом соприкоснувшаяся с шаром, затем притягивается другими телами, 
явно приобретя некое «электрическое состояние». Он показал, что «электрическое состояние передается по льняной 
нити» (создав, по сути, первый провод), и заметил, что на- 
электризованный шар светится в темноте.
Может быть, произведенное таким путем электричество 
удастся накапливать? В 1745 году голландский физик Питер ван Мушенбрук, работавший в Лейдене, соорудил первый конденсатор – лейденскую банку. Это стеклянный сосуд, 
снаружи и изнутри оклеенный листовым оловом. Внутрь наливается вода. Банка закрывается деревянной крышкой, в которую воткнут металлический стержень. В первоначальном 
варианте конструкции внешнюю металлическую обкладку 
не использовали: Кюнеус, ассистент ван Мушенбрука, при 
зарядке банки просто обхватил ее ладонями – в результате 
чего стал, вероятно, первым человеком в истории, испытавшим на себе действие рукотворного электрического разряда, 

собранного в конденсаторе. Ван Мушенбрук сравнил это явление с ударом ската, опытным путем показав, что «электрические рыбы» действительно существуют.
Правда, голландец поверил в электрическую природу молнии лишь после опытов Бенджамина Франклина, который в 1750 году опубликовал статью, где предлагал провести соответствующий эксперимент, запустив во время 
грозы воздушный змей, снабженный проводящей нитью. 
10 мая 1752 года такой опыт проделал французский естество- 
испытатель Томас-Франсуа Далибар, а 15 июня в Филадельфии (не зная об изысканиях француза) эксперимент поставил и сам Франклин. Судя по всему, он не стал дожидаться, 
пока молния ударит в змей, а отправил его в грозовое облако 
и дистанционно убедился, что устройство собирает электрический разряд. Франклин подчеркивал, что экспериментатор 
ни в коем случае не должен касаться нити змея голой рукой: 
при подобных исследованиях необходимо использовать заземление. Его советам вняли не все тогдашние исследователи 
атмосферного электричества. 6 августа 1753 года (по новому 
стилю) российский физик Георг Рихман погиб во время сухой грозы от удара шаровой молнии: его примитивный электроскоп («громовая машина») не был заземлен. В России на 
некоторое время даже запретили исследование электричества 
(довольно типичная история для наших краев).
Но поступь науки не остановить. Луиджи Гальвани, 
итальянский врач, анатом, физиолог и физик, в трактате 
«О силах электричества при мышечном движении» (1791) 
описал сокращение мышц мертвой лягушки под действием «различных форм электричества» и пришел к выводу о существовании доселе неизвестной его формы – животного электричества. Как известно, впоследствии эта 
гипотеза не подтвердилась, однако благодаря идеям и наблюдениям Гальвани его соотечественник и коллега Алессандро Вольта в 1800 году сконструировал первый химический источник тока, позже названный вольтовым столбом. 
Он опустил в банку с серной кислотой цинковую и медную 
пластинки, соединив их латунной проволокой (латунь как 
раз и представляет собой сплав меди с цинком или оловом). 
Ученый увидел, что цинковая пластина при этом начинает 

растворяться, а из медной выделяются пузырьки газа. Он 
предположил, а затем и доказал, что по проволоке протекает электрический ток. Усовершенствовав свое устройство, 
он сконструировал первый гальванический элемент – столб 
из чередующихся цинковых и серебряных кружочков, разделенных бумагой, смоченной в подсоленной воде. Вольтов 
столб стал прообразом современных батареек.
Вот еще кое-какие вехи на пути экспериментального исследования электричества.
Так, британский священник, естествоиспытатель и философ Джозеф Пристли (1733–1804), которого называли 
королем интуиции, первым догадался использовать электрический ток в химии. Пропустив через запаянную трубку, содержащую воду, а сверху над водой – кислород, 

Электрическая машина Джозефа Пристли, 1768 г.