Пожалуй, самая увлекательная часть науки — практический эксперимент. Только он может подтвердить или опровергнуть даже стройную и, казалось бы, убедительную теорию.
В III веке до нашей эры главой одной из крупнейших в мире Александрийской библиотеки был Эратосфен Киренский. Кроме руководства ею, он занимался математикой и астрономией, но прославился благодаря географии. Сам термин «география», как считается, придумал Эратосфен, соединив греческие слова «гео» («земля») и «графия» («описание»).
От путешественников он узнал о колодце в городе Сиена (ныне Асуан, Египет). В полдень летнего солнцестояния светило полностью освещало дно колодца, не отбрасывая тени. Эратосфен измерил угол тени от воткнутой строго вертикально в землю палки в день солнцестояния в своей Александрии. Угол составил 7,2 градуса, или примерно 1/50 полного круга.
Ученый понял, что расстояние от Сиены до Александрии поможет вычислить протяженность окружности всей Земли. Но в те времена было сложно измерять большие расстояния. Для этого Эратосфен добился выделения государственных средств. На них он нанял людей, которых научил ходить шагами примерно одинаковой длины, и отправил их из Александрии в Сиену.
Вернувшись, ходоки доложили ученому, что расстояние между городами составило пять тысяч стадий (стадия — примерно 180 метров). На основе этого числа Эратосфен высчитал окружность Земли — 250 тысяч стадий, то есть примерно 45 000 километров. Фактическая протяженность экватора нашей планеты равна 40 075 километрам, что было установлено лишь через многие века после Эратосфена. А он, учитывая грубость и погрешности измерений в III веке до нашей эры, был близок к истине.
В 1665 году выпускник Кембриджского университета Исаак Ньютон взялся исследовать свет. В XVII веке оптика была уже довольно развитой областью науки. Но превращение солнечного света в разные цвета в радуге считалась божьим знаком. В одной из своих комнат ученый плотно закрыл окна, чтобы стало максимально темно, прорезал в шторах дырочку, пропускавшую солнечный луч, и поместил в него призму. И увидел не только преломление луча на противоположной стене, но и его разделение на красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, голубой и фиолетовый цвета!
Ньютон поставил в солнечный луч вторую аналогичную призму, и он перестал быть разноцветным, вернувшись в прежний однородный цвет. Так было открыто, что белый свет и цвет состоят из семи оттенков радуги. Этот эксперимент не только поставил представления о белом свете и цвете с головы на ноги, но и стал в оптике поворотным моментом, одно из следствий которого — создание лазеров.
В XVIII веке в Европе от оспы ежегодно умирали 400 тысяч человек, а треть выживших слепла. Но в дальнейшем выжившие люди оспой не заболевали. Так европейцы пришли к вариоляции — введению здоровому человеку гноя с тела зараженного пациента. Избежать оспы удавалось не всегда, но тяжесть болезни и риск смерти после вариоляции были ниже, чем от заражения естественным путем.
От доярки участник борьбы с оспой английский врач Эдвард Дженнер однажды услышал: «Я не заболею оспой, потому что у меня уже была коровья оспа». В 1796 году Дженнер взял материал из гнойников от коровьей оспы у другой доярки и ввел его восьмилетнему здоровому мальчику. Его сильно залихорадило, но вскоре ребенок оклемался. Спустя два месяца врач ввел мальчику человеческую оспу, но после краткого недомогания ребенок остался здоров. Так малолетний подопытный Дженнера стал первым успешно вакцинированным человеком в мире. А слово «вакцина» произошло от латинского vacca — корова.
В 1851 году французский ученый Жан-Луи Фуко пригласил коллег в Парижскую обсерваторию увидеть своими глазами… вращение Земли. В обсерватории Фуко подвесил к потолку на длинном тросе 28-килограммовый маятник с острым концом, достигавшим песка на деревянной платформе на полу. Раскачиваясь, острый конец маятника чертил на песке линии, поначалу казавшиеся одинаковыми. Но вскоре их угол начал меняться. Кроме того, по миллиметрику смешалась платформа с песком. Так наглядно было доказано, что Земля действительно вращается вокруг своей оси. Этот эксперимент положил конец 200-летним теоретическим спорам.
Отцом генетики называют чешского монаха Грегора Менделя. Он увлекался селекцией растений и в 1856 году начал экспериментировать на территории храма, где служил. Чтобы выяснить, как признаки растений передаются из поколения в поколение, монах выбрал горох. Его в течение восьми лет (!) Мендель опылял вручную (!), скрещивал разные сорта растения и записывал свои наблюдения.
В 1866 году Мендель опубликовал «Опыты гибридизации растений». В них он описал преобладание у гороха доминантных (преобладающих) признаков над рецессивными (подавляемыми) в соотношении 3 : 1. Это открытие легло в фундамент генетики. Но поначалу ученого-монаха без университетского образования, умершего в 1884 году, обозвали «ботаническим математиком». И лишь в 1900-х научный мир начал оценивать труд Генделя по достоинству.