Как учёные изучали, не видя предметов исследования

Как Иоганн Кеплер изучал звёзды на бумаге

Кеплер открыл законы движения планет, наблюдал их в собственноручно доработанный телескоп, разрабатывал методы интегрального исчисления, ввёл в физику термин «инерция» и написал фантастический рассказ. Но прежде всего Кеплер — создатель эллиптической модели движения планет Солнечной системы.

К XVII веку люди уже неплохо представляли устройство космических тел и знали, что одни планеты вращаются вокруг других и все вместе — вокруг светила. Но по каким орбитам? Коперник считал, что орбиты планет — идеальные круги. Однако реальность быстро разошлась с его представлением: рассчитанные по круговым орбитам тела во время наблюдения оказывались не в нужных местах на небосводе. Чтобы компенсировать погрешности, астрономы придумали эпициклы: якобы планеты движутся по кругу (эпициклу), а центры их орбит — по другому кругу (деференту). Но и это не очень помогло: наблюдаемые на небе планеты порой вели себя странно и могли даже менять направление движения.

Кеплер решил отойти от математически-телескопического способа изучения планет и не захотел плодить поправочные коэффициенты. Вместо этого он занялся тем, что спустя 400 лет назовут анализом данных.

Данные он взял у своего друга, датского астронома Тихо Браге. Тот более 20 лет старательно проводил исследования планет в собственной обсерватории, однако обработать полученные данные не мог: ему не хватало математического аппарата.

Спустя десятилетия собственного исследовательского труда Кеплер издал знаменитые «Рудольфинские таблицы»: первые в мире точные таблицы движения планет. Кеплер впервые понял, что небесные тела двигаются не по круговым, а по эллиптическим орбитам, и смог рассчитать их методом логарифмического анализа. Также он вывел знаменитое «уравнение Кеплера», которым и сегодня описывают движение в системе двух тел в космическом пространстве.

Таблицы Кеплера были такими точными, что их использовали в мореплавании даже спустя 100 лет после смерти автора. А создал их человек, который с детства очень плохо видел из-за перенесённого заболевания и редко смотрел в телескоп.

Как Джон Сноу спасал жизни на карте

В 1854 году в Лондоне, в районе Брод-стрит, случилась острая и смертоносная вспышка холеры. В то время Лондон был главным мегаполисом мира — и сотни тысяч людей жили в стеснённых условиях без доступа к канализации. Нечистоты просочились в систему водоснабжения, и 31 августа на Брод-стрит начали массово заболевать и умирать люди.

Медицина и биология тогда только развивались, и большинство врачей верили в «миазмы» — невидимые сгустки «плохого воздуха», которые перетекали по улицам и заражали людей. Однако Джон Сноу (не тот, о котором вы, вероятно, подумали, а настоящий) был убеждён, что причина болезни людей — заражённая вода.

Сноу методично наносил все новые известные случаи заражения холерой и смерти на карту. Он заметил, что вспышки болезни кластеризуются: располагаются на карте «пятнами» вокруг небольшой площади. А на этой площади находилась водоразборная колонка Брод-стрит.

Сноу уговорил городские власти снять ручку с колонки, и вскоре эпидемия пошла на спад. Всего от холеры на Брод-стрит погибло более 600 человек. Занятно, что в ходе своего исследования Сноу даже столкнулся со случаем искажения данных. К примеру, скептики указывали на то, что в расположенном недалеко от колонки монастыре никто не заболел. Заинтересованный этим случаем Сноу выяснил, что монахи вообще не пили воду, а предпочитали пиво. Модель была спасена.

Расследование случая с колонкой сделало из Джона Сноу настоящую суперзвезду своего времени. А сам врач стал одним из первых специалистов, которые использовали анестезию, — и даже давал хлороформ королеве Виктории при родах. Замечательная судьба для человека, родившегося в беднейшей семье угольщика!

Как Пьер Гассенди стрелял из пушки ради науки

Пьер Гассенди — один из известнейших учёных и философов XVII века. Он дружил с Галилеем, давал частные уроки Мольеру. Будучи католическим священником, он изучал и даже преподавал астрономию, верил в существование атомов, изучал физику и особенно интересовался работой силы тяжести.

Гассенди был носителем важного свойства, которое очень полезно и современным дата-сайентистам: он постоянно искал закономерности и проверял очевидные связи между данными. Чувство «хм-м, что-то тут не так!» было его путеводной звездой в научной жизни.

В те времена люди были уверены, что высокие тона звука распространяются быстрее низких. Иными словами, женский голос «летит» быстрее и дальше глухого басовитого мужского. Но Гассенди это смущало, и он решил проверить такое утверждение численно.

Эксперимент был простым: Гассенди просил стрелять со значительного расстояния из мушкета, а после — из пушки (мушкет очевидно издавал звук более высокого тона). Причём стреляли сперва последовательно, а после — одновременно. А Гассенди измерял время движения звука и расстояние между орудиями и наблюдателями. Накопив небольшой объём данных, Гассенди не только доказал, что скорость звука не зависит от тона, но и смог её вычислить — правда, ошибся на треть. Впрочем, его последователи определили правильную скорость звука уже через несколько лет. А ещё выяснили, что она зависит не только от температуры среды, но и от самой её природы — в металле звук распространяется куда быстрее, чем в воздухе.

⌘ ⌘ ⌘

Словом, анализ данных — это не только востребованная и высокооплачиваемая отрасль в IT, но и инструмент в руках неравнодушных исследователей, учёных и всех, кто хочет сделать мир понятнее и лучше.