Вес эксперимента в жизни

«Знание истории предмета необходимо для правильного движения вперёд». Д.И. Менделеев

Возможно, имя нашего проекта – «Волгоградский историко-технический Музей Мер и Весов» – человеку, сталкивающемуся с весами только в магазине, со стороны прилавка, где обычно бывают покупатели, покажется невероятно скучным. Этакий филиал специализированной антикварной лавки. На самом деле суть работы «Историко-технического Музея Мер и Весов»: показать весы и работу с ними, в духе возникновения любого эксперимента в жизни человека. Как развивалась жизнь, так развивалась история, и так развивались весы.

Весы – то необходимое условие, которое требуется для начала процесса познания окружающего мира, и не важно, будет ли это комната средневекового алхимика-фармацевта, заводская лаборатория или сверхсовременный адронный коллайдер – все это весы.

Анналы весов уходят к колыбели летоисчисления веков. В третьем тысячелетии до н.э., в Египетских пирамидах, археологами были найдены рисунки равноплечих весов вполне сносной конструкции. Купцы и ювелиры, искатели философского камня и медики вряд ли могли работать, без систем позволяющих определить вес любой физической субстанции.

Известная притча об Архимеде и его возгласом «Эврика» рассказывает, что учёный муж, принимая ванну, нашёл решение, из чего, на самом деле сделана корона Сиракузского царя. Архимед представил это решение так: на первом коромысле весов был укреплён вес, небольшая гирька, которая могла перемещаться по коромыслу, а на чашу весов легла корона Гиерона II. Архимед уравновесил золотом изделие ювелира, в честности которого усомнился правитель Сиракуз.

Благодаря ванне, в которой Архимед нашёл решение задачи, обе чаши были погружены в воду. Не малыми трудами учёный проградуировал плечо коромысла для всех известных в то время металлических сплавов и установил, что в короне Гиерона II серебра оказалось больше чем золота. Архимед предполагал, что разные металлы при одинаковом весе должны занимать разный объем, а вытесненная металлом масса воды равна весу жидкости. А значит, равновесие будет нарушено, и для его возвращения в исходную позицию надо было положить гирьку на коромысло весов.

Шло время, а конструкции весов совершенствовались, в том числе во многом благодаря римлянам и арабам. Ход технической мысли Квиритов и Персов позволил, изучая условия равновесия, взамен геометрического способа измерения веса древними греками применили алгебраическое решение для равноплечных коромысловых весов, которое на рубеже IV-V веков позволяли достичь высочайшей точности взвешивания для того времени – всего пять миллиграммов погрешности. Восточный алхимик Абу Бакр Мухаммед ибн Закария Ар-Рази, живший и работающий в 973-1050 годах уже нашей эры, в своих трудах упоминал величину весов и плотностей металлов, отличающиеся от современных данных, с погрешностью менее чем один процент!

Доподлинно истории и науке не известно о влиянии весов на развитие литературных способностей человека, однако, исторический факт: на излёте осени 1888, на должность весовщика станции «Крутая» Царицынской губернии, поступил новый весовщик. Всего полгода проработав на железнодорожный весах, двадцатилетний Алексей Пешков, получил расчет и пешком пошел в Москву. Скоро его узнает весь мир под именем Максим Горький.

Окончившийся серебряный век и перешедшая ему на смену эпоха декаданса и революций также наложили свой отпечаток на развитие весоизмерительных приборов и объектов взвешивания.

Человеческая душа и пытливый ум естествоиспытателя

Сколько именно весит душа человека? Именно таким вопросом задался американский врач Дункан Макдугалл, в начале XX века.

Макдугалл предполагал с цинизмом настоящего эскулапа: душа уходит из тела в момент смерти. Следовательно, человека, который вот-вот перейдёт в мир лучший, чем наш, надо положить на весы и сравнить показания весоизмерительного прибора до и после того, как он отойдёт к истокам бытия.

Как взвешивают душу?

Макдугалл решил для эксперимента использовать напольные весы фирмы Fairbanks, построенные по рычажной конструкции. Весы позволяли определять вес грузов от 28,35 г (одна унция) до 113,4 кг (250 фунтов). На весовую платформу была водружена больничная койка. В половине шестого вечера, 10 апреля 1901 года на койку перенесли умиравшего от чахотки человека…

Макдугалл непрерывно следил за показаниями весов, которые ежечасно уменьшались примерно на унцию – как объяснил врач, из-за предсмертного пота. В двадцать один час десять минут пациент испустил дух, и фактически моментально весовая стрелка качнулась вниз! Чтобы вернуть ее в предшествующую позицию, пришлось положить на весы несколько серебряных монет весом примерно 21 г (вероятно, читателям статьи любителям хорошего кино небезызвестен фильм «21 грамм» (англ. 21 Grams) – фильм режиссёра Алехандро Гонсалеса Иньярриту, названный по мотивам этого эксперимента). Именно столько по версии изыскателя весила душа покойного. Макдугалл провел еще около 5 таких экспериментов. В четырех из них посмертная потеря массы умирающих колебалась в диапазоне от 15 до 35 г. В одном из пяти опытов точно зафиксировать момент смерти было не возможно, и этот опыт в расчет взят не был.

Макдугалл повторил свои опыты на собаках. Пятнадцать лабораторных испытаний и все с нулевым результатом. Как бы это ни было, но, все лабораторные исследования свидетельствовали: человек при жизни обладает вполне осязаемой (измеряемой весоизмерительным прибором) субстанцией, которую мы именуем душой. В то время как животные души не имеют.

За окнами 21 век, ни кого уже не удивляет возможность определения даже веса атома. Как определить массу не только очень легких, а просто невидимых частиц материи – посильная задача для весов века XXI. Весоизмерение наших дней, позволяет узнать массу одного атома материи.

В 2008 году ученые исследователи из Калифорнийского университета в Беркли определили методу «взвешивания» атомов с помощью нано механического осциллятора.

Кантилевер (коромысло), это многослойная углеродная нанотрубка длиной 200 и диаметром 2 нм, закреплен с одной стороны и присоединенная к отрицательному электроду, между ней и вторым электродом приложено напряжение.

Один конец нанотрубки вибрирует, резонансная частота определяется массой осевших на кантилевере атомов, измерить ее можно по изменению тока в цепи. Чувствительность этих весов составляет 0,13 зг/Гц. Зептограмм (зг) равен 10–21 г, для сравнения: масса одного атома золота – около 0,29 зг.

Известно, что история похожа на спираль, какой её виток ждет нас завтра?

За ответом на этот вопрос приглашаем Вас, в историко-технический Музей Мер и Весов Волгограда, чьи экспонаты очень ярко иллюстрируют вес, вкус и пульс нашей жизни.