Bukan hal yang baru – ahli politik mengeluh tentang proyek sains konyol yang didanai oleh pemerintah untuk membuat pembayar pajak gusar. Saya mengerti. Anda mungkin berpikir akselerator partikel super mahal atau bahkan eksperimen yang murah pada warna Petunias adalah buang-buang uang.
Oke, Anda berasal dari perspektif bisnis. Tetapi bahkan jika Anda hanya peduli tentang uang dan uang keluar, jika Anda memperhitungkan semua efek hilir – yang tidak ada yang bisa meramalkan – proyek ini sering membuahkan hasil. (Baca tentang Petunias!) Biarkan saya memberi tahu Anda tentang eksperimen kecil konyol lain yang ternyata memiliki ROI yang sangat tinggi.
Eksperimen Hertz
Pada tahun 1862, James Clerk Maxwell menerbitkannya yang terkenal Persamaan Maxwell. Ini pada saat manusia baru saja mulai bermain -main dengan baterai dan arus listrik. Dua yang pertama dari empat persamaan ini menggambarkan medan listrik dan magnet di sekitar muatan stasioner.
Persamaan berikutnya berasal dari fenomena keren. Jika Anda mengambil magnet dan memindahkannya di dekat kumparan kawat, Anda dapat membuat arus listrik. Begitulah rupa itu:
Arus ini disebabkan oleh medan listrik di dalam kawat, jadi kita bisa mengatakan bahwa medan magnet yang berubah menghasilkan medan listrik. Tapi bagaimana Anda membuat medan magnet? Dua cara: Pertama, arus listrik yang mengalir dalam kawat membuat medan magnet. Anda dapat melihat ini jika Anda menghubungkan kawat ke baterai dan meletakkannya di atas kompas magnetik:
Ini adalah ide dasar di balik elektromagnet. Tapi Maxwell menambahkan mekanisme kedua – medan listrik yang berubah. Dengan kata lain, katanya, ia bekerja dua arah: medan magnet yang berubah menciptakan medan listrik, dan medan listrik yang berubah menciptakan medan magnet.
Dan inilah mengapa ini adalah masalah besar: ini menunjukkan bahwa mengubah medan listrik dan magnet akan menciptakan osilasi yang dapat melakukan perjalanan melalui ruang: AN gelombang elektromagnetik. Yah, itulah idenya, tetapi selama bertahun -tahun tetap tidak terbukti.
Kemudian, pada tahun 1888, Heinrich Hertz menciptakan eksperimen kecilnya. Dia menggunakan arus listrik berosilasi untuk menciptakan percikan yang melompat melintasi celah dalam kawat. Menurut teori, percikan ini akan menghasilkan perubahan medan listrik dan magnet yang harus merambat melalui ruang.
Jadi dia mengatur loop kawat kedua dengan celah – hanya yang satu ini tidak melekat pada sumber daya apa pun. Tetapi melihat lebih dekat, Anda bisa melihat bahwa percikan kedua dibuat di celah ini. Spooky! Ini menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik itu nyata dan mereka dapat melakukan perjalanan melintasi ruangan. (Pemancar radio awal seperti Marconi menggunakan metode celah percikan yang sama ini.)
Bangun Mesin Gelombang Anda Sendiri
Anda bisa melakukan ini sendiri. Maksud saya, ini sudah seperti 150 tahun, jadi Anda mungkin memiliki akses ke hal -hal yang tidak dimiliki Hertz – seperti Lego. Inilah yang Anda butuhkan: beberapa kawat, pemantik barbekyu tua, dan bola lampu. ; Itulah yang terjadi ketika Anda menarik pelatuknya – tegangan menciptakan percikan yang menyalakan bahan bakar saat meninggalkan yang lebih ringan. Saya melepas wadah bahan bakar lama dan menghubungkan piezoelektrik ke dua kabel.
Di belakang ada sepasang kabel lain dengan bohlam di antara mereka. Titik kunci di sini adalah bahwa, seperti dalam loop Hertz, kabel belakang ini tidak terhubung ke sumber daya apa pun. Inilah pengaturannya:
Yang lebih ringan menciptakan percikan kecil yang melompat dari satu kawat ke yang lain di pasangan depan. Percikan ini menciptakan gelombang elektromagnetik, dengan dua kabel berfungsi sebagai antena transmisi untuk memperkuat gelombang. Dua kabel di belakang adalah antena penerima, dan mereka akan menghasilkan arus listrik seperti halnya dengan loop kawat Hertz. Alih -alih membuat percikan pada penerima, di perangkat saya, bola lampu akan menyala. Bohlam neon sangat bagus karena tegangan tinggi tetapi low-current, yang persis seperti yang kita butuhkan.
Oke, lampu padam! Begini seperti saat Anda menembakkan percikan itu.
Ini mungkin tampak sepele, tapi ternyata tidak. Anda sebenarnya keduanya mengirim Dan menerima gelombang elektromagnetik.
Sains, untuk apa itu?
Ketika Hertz menunjukkan verifikasi eksperimentalnya tentang persamaan Maxwell, komunitas sains tahu itu keren, dan masyarakat umum menjadi penasaran. Wartawan, tentu saja – setiap orang pragmatis – menanyakan apa yang bisa digunakan untuknya. Jawabannya:
“Tidak ada gunanya apa pun … ini hanya percobaan yang membuktikan maestro Maxwell benar – kita hanya memiliki gelombang elektromagnetik misterius yang tidak dapat kita lihat dengan mata telanjang. Tapi mereka ada di sana.”
Mengapa Buang Uang untuk Eksperimen Jika tidak berguna? Nah, kebenaran yang jujur adalah, bukan itu sebabnya kami melakukan sains. Sifat manusia membuat kita penjelajah. Kami mengajukan pertanyaan dan mencari jawaban. Itu hanya salah satu hal yang membuat kita menjadi siapa kita. Terkadang jawabannya salah (ternyata matahari tidak bukan Silang langit dengan kereta yang ditarik oleh kuda putih), tapi kami selalu mencari yang lebih baik.
Dan terkadang sains secara tidak sengaja berguna. Bahkan, Anda kemungkinan menggunakan hasil eksperimen Hertz sekarang. Dia tidak hanya menunjukkan bahwa persamaan Maxwell sah, ia secara efektif menemukan pemancar radio pertama. (Gelombang radio hanyalah sepotong spektrum elektromagnetik.) Ini kemudian digunakan untuk telegraf nirkabel yang memungkinkan orang untuk berkomunikasi dengan kapal -kapal di laut menggunakan kode Morse. Setelah itu, orang -orang menemukan cara mengirim opera musik dan sabun dan iklan melalui gelombang radio, sehingga kita sekarang hanya menyebutnya “radio.” Ada juga hal yang disebut televisi yang dapat menyiarkan gambar bergerak melalui ruang.
Tapi itu tidak berhenti di situ! Karena perangkat mengirimkan gelombang elektromagnetik yang mencerminkan objek, Anda dapat mengukur berapa lama sinyal untuk kembali, yang memberi tahu Anda seberapa jauh mereka-yaitu, radar dan lidar, yang digunakan dalam mobil self-driving. Dan tentu saja, transmisi ponsel, Wi-Fi, dan Bluetooth semuanya merupakan gelombang elektromagnetik. Ini secara harfiah di mana -mana – Anda berenang di lautan gelombang elektromagnetik.
Jadi, jika AS menghabiskan uang untuk sains, apakah itu akan meningkatkan keuntungan dan pertumbuhan ekonomi? Terkadang ya, terkadang tidak. Ada banyak penemuan keren tanpa aplikasi nyata. Maksud saya, lihat gelombang gravitasi yang terdeteksi dari lubang hitam bertabrakan. Apakah itu akan mengarah pada jenis internet baru atau sesuatu? Mungkin tidak. Tapi kami pasti lebih kaya karena mengetahuinya.
