ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.06.2024
Просмотров: 436
Скачиваний: 0
Магнетизм оказался присущим лишь второму электричеству, он существовал, когда цепь была замкнута, когда по ней от одного полюса вольтова столба к другому шел ток.
Но когда тока в цепи нет, вольтов столб проявляет все свойства «первого» электричества – скопившиеся на его концах заряды могут притягивать пушинки и вообще проявлять действия статического, франклинова электричества. Стоит зарядам прийти в движение, когда цепь замкнута, и электричество номер один превращается в электричество номер два. И только электричество в движении, гальваническое, производит магнитные действия. Сила, зависящая от движения, – такого еще не было*!
* Чтобы не водить читателя по запутанным лабиринтам, в которых потерялись многие видные ученые, автор несколько упрощает состояние науки того времени и роль Ампера. Небольшой опыт психологии программированного обучения, имеющейся у автора, показывает, что запоминаются лучше всего именно ошибочные представления.
Сразу же возникла идея измерить какой-то мерой интенсивность такого движения. И Ампер первым в мире произнес тогда слова «сила тока». Не удивительно, что через много лет «ампером» была названа единица именно силы тока.
К следующему заседанию академии 18 сентября часть приборов еще не была готова, но Ампер решил выступить и рассказать о том, что стало ему ясным, а также о тех приборах, которые он намеревался построить. В протоколе сохранились слова Ампера: «Я описал приборы, которые я намереваюсь построить, и среди прочих гальванические (то есть обтекаемые током. – В. К.) спирали и завитки. Я высказал ту мысль, что эти последние должны производить во всех случаях такой же эффект, как магниты... я свел все магнитные явления к чисто электрическим эффектам».
Пророческие слова Ампера, выношенные в течение всего лишь одной недели, стали основой его электродинамики – науки, сводящей все магнитные явления к явлениям электрическим. Поражает уверенный тон Ампера; он высказывает мнение, что спирали и завитки должны вести себя как магниты. Это говорит о твердой уверенности Ампера в ожидаемом им результате, о том, что основные контуры его учения, сводящего магнетизм именно к круговым токам, были ему уже ясны.
На следующий день, 19 сентября, Ампер хотел было написать письмо сыну о всех тех догадках, которые мелькали в его мозгу, но отложил перо – нужно было как можно скорее проверить, будут ли завитки и спирали обнаруживать те же свойства, что и магниты. Однако слабые вольтовы столбы, имевшиеся в распоряжении Ампера, Френеля и Депреца, не давали желаемого эффекта. Заявления, сделанные Ампером, грозили остаться неподтвержденными или даже оказаться неверными. Уже завтра нужно было Амперу выступать с докладом, подтверждающим его теории, а результатов, которые нужны были Амперу, все не было. Окончательный опыт – взаимодействие двух токов как магнитов, убедительно говоривший бы о том, что притяжение и отталкивание объясняются только электрическими токами, а магнитные свойства являются лишь следствием протекающих токов, – не удавался.
Итак, было воскресенье 24 сентября. А в 4 следующего дня Ампер должен был подняться на трибуну. Завтрашний день представлялся совсем не в розовом свете, однако надежда все же оставалась – Ампер вспомнил, что для университета только что был изготовлен новый большой вольтов столб. Столб оказался на месте, но начальство, поднятое на ноги в воскресный день по такому поводу, давать столб не желало, видимо боясь, что вещь будет испорчена в процессе сомнительных экспериментов. Пришлось идти за мастерами, делавшими столб, и при университетском начальстве заказать еще один такой же, с тем чтобы он мог быть возвращен университету по изготовлении. Только на таких началах Амперу удалось умыкнуть необходимый столб и доставить его в свою холостяцкую квартиру на Фоссе-де-Сен-Виктор.
Новый столб был превосходен. Ток, струившийся по ожившим спиралькам, завиткам, легко превращал их в магниты, они притягивались одними концами, отталкивались другими – словом, вели себя неотличимо от кусков магнитного железняка или намагниченного железа – единственных магнитов, известных в то время.
Коронный опыт – две спирали, взаимодействующие друг с другом как магниты. В опыте ничто не могло обладать, как тогда называли, «магнитной жидкостью», а магнитное взаимодействие было налицо и объяснялось только протекавшим по спиралькам током.
Больше того – и два проводника, по которым тек электрический ток, притягивались и отталкивались, как магниты.
Когда в 4 часа дня в понедельник Ампер поднимался на кафедру академии, он уже мог доказать всем, что его взгляды, высказанные неделю назад, были правильны. Протоколист пишет, передавая слова Ампера: «Я... известил о новом факте притяжения и отталкивания двух электрических токов без участия какого-либо магнита, а также о факте, который я наблюдал со спиралеобразными проводниками. Я повторил опыты во время этого заседания».
Вечером Ампер засел за прерванное письмо к сыну: «Наконец, вчера получил у Дюлона большой столб... Опыты, проведенные мною (после этого) прошли с полным успехом, а сегодня в 4 часа я их повторил на заседании академии. Не было сделано никаких возражений: вот новая теория магнита, сводящая все явления к явлениям гальванизма. Это совершенно не похоже на то, что я представлял себе до сих пор...»
Петербургский академик Франц Ульрих Теодор Эпинус едва не дошел до концепций электромагнитизма Ампера. Так, и своей речи «О сходстве электрической силы с магнитною», произнесенной в академии 7 сентября 1758 года, он прямо указывает, что «основные начала, порождающие магнитные явления, мало чем отличаются от начал, которыми следует объяснить те явления, которые относятся к телам, электрическим по природе». Тут же он указывает, что «электричество по разнообразию своих явлений должно быть гораздо богаче магнетизма» (эту «несимметричность» в уравнениях Максвелла молено легко заметить). Однако Эпинус работал еще до Гальвани, до Вольта, до открытия «гальвани-вольтовского» электричества. Поэтому выводы Эпинуса, естественно, не могли быть столь же глубоки и обоснованны, как выводы Ампера и его последователей, творивших на 60 лет позже.
Работа Ампера над своей теорией на том не окончилась. Он проводил все новые и новые эксперименты, каждую неделю докладывая их результаты Академии. Он выступал и 2, и 9, и 16, и 30 октября, затем несколько раз в ноябре и декабре. Потом он издал множество трудов, посвященных своим работам по электромагнетизму, в которых сформулировал немало ценных мыслей.
Однако оригинальность и смелость его электромагнитных серендипити падала с каждой неделей, с каждой новой статьей. Невозможно отделаться от мысли, да так это было и в действительности, что после двух недель 11...25 сентября в его представлении не было добавлено уже ничего существенного.
Период «реакции» кончился, и мозг Ампера постепенно возвращался к своему извечному состоянию – радостные недели творческого счастья прошли, и Ампер опять опустился в пучину своих телесных и душевных страданий. Уже через четыре года мучимый стенокардией Ампер писал: «Я никогда не был таким несчастливым, как теперь, так удрученным невзгодами и настолько перегруженным и удрученным работой. У меня нет ни в чем утешения, и, глядя без удовольствия на мой сад, где я проложил новые тропинки, я не представляю себе, что будет со мной!»
Так все вернулось на круги своя...
Эстафета, принятая Ампером, должна быть передана теперь достойному преемнику.
Он существовал, преемник. В нетерпении ожидая часа своего, он совершал открытия, проводил исследования, но все это было лишь подготовкой к выполнению главной жизненной задачи.
Он ждал сигнала о том, что час его наступил.
Он устал ждать, этот тридцатилетний великий труженик. Он устал ждать, Фарадей.
Самое великое открытие сэра Гемфри
Дворец за Темзой, в 10 милях от Лондона; к нему можно попасть на набитой битком электричке, идущей от вокзала Ватерлоо, или проще и приятнее – пароходиком по реке.
Сначала посетителю открывается панорама цветущих террас, подстриженных куполами кустов, живописных лужаек, фонтанов, затем – красных кирпичных стен, увитых вьюнком и жимолостью. Постепенно из зелени появляется сам дворец – средневековый замок с множеством башен, башенок, арок, вимпергов, эркеров, странным образом гармонично сочетающихся со вполне современными окнами. Дворец и его службы состоят из множества причудливо соединенных построек и флигелей.
Один из флигелей, увитый зеленью до крыши, – место паломничества. Здесь провел девять последних лет жизни гениальный Майкл Фарадей, великий физик, член Лондонского Королевского общества, академик Санкт-Петербургской, Флорентийской, Парижской и других славных академий.
Дворец Хэмптон-Корт построен в XVI веке кардиналом Волсеем и оставлен им для короля Генриха VIII; в XVII веке дворец был перестроен для Вильяма III известным архитектором Кристофером Реном (прославившимся строительством лондонского собора святого Павла, дружбой с Ньютоном и песенкой, которую про него распевают:
Как-то сэр Кристофер Рен Пошел откушать кое с кем. Но сказал: коль спросят скоро – Я – на строительстве собора).
Еще позже, во времена долгого царствования королевы Виктории, флигели дворца были превращены в «дома благосклонности и благорасположения», где наиболее заслуженные люди Англии могли получить бесплатные квартиры (сейчас там в основном живут теле- и кинозвезды). Нельзя сказать, что щедрость была чрезмерной – королева дворец не любила, ей был больше по душе старый Виндзор, да и слава у Хэмптон-Корта была неважная – считалось, что по нему бродят привидения – две жены Генриха VIII и няня Эдуарда VI, умершие здесь когда-то насильственной смертью.
Для Фарадея, оклад которого ни в коей мере не был соизмерим с его заслугами (Фарадей подрабатывал, будучи «смотрителем маяков» и судебным экспертом по качеству промышленных товаров), предложение бесплатной квартиры было как нельзя более кстати, и он, скрепя сердце, принял его, хотя ранее отказался от предоставления ему королевой дворянского звания и предложенной в недостаточно корректной форме пенсии – 300 фунтов стерлингов в год.
Итак, кабинет Фарадея в Хэмптон-Корте.
Его кресло, придвинутое к окну, из окна видны аккуратно подстриженные зеленые клумбы, ручей. Пустынно и холодно. Апрельское солнце не отогрело еще кирпичных красных стен.
Низкие, несущиеся к океану облака, мелкий, возникающий время от времени дождь помогают преодолеть в воображении один век и представить себе Фарадея, живущего здесь, сидящего перед этим самым окном, в этом самом кресле, ступающего по этому же каменному с пробивающейся травой двору, спешащего от такого же вот скучного дождичка...
В последние, «хэмптонкортские», годы силы его слабели. Он не мог уже выполнять прежние работы и постепенно отказывался от всего того, что мешало ему делать главное – заниматься наукой. Сначала он отказывается от лекций.
«... Настало время уйти из-за потери памяти и усталости мозга. Причины:
1. Колебания и неопределенность в доказательствах, на которых лектор должен настаивать.
2. Неспособность извлечь из памяти ранее накопленные сокровища знаний.
3. Тускнеют и забываются прежние представления о своих правах, чувство собственного достоинства и самоуважения.
4. Сильная потребность поступать справедливо по отношению к другим и неспособность сделать это.
Удалиться».
Со временем он отказался даже от писем друзьям: «Снова и снова рву я свои письма, потому что пишу ерунду. Я не могу уже плавно писать и проводить линии. Смогу ли я преодолеть этот беспорядок? Не знаю.
Больше писать не буду. Моя любовь с Вами».
Он умер в своем рабочем кресле, в последний раз глядя из окна кабинета на осеннюю зелень и детей, играющих у ручья. Это случилось 25 августа 1867 года...
Фарадей родился 22 сентября 1791 года. Обычно пишут, что Фарадей родился в провинциальной деревушке, называвшейся «Ньюингтонские полигоны». Взгляд так устоялся, что многие биографы не замечают, что «Ньюингтонские полигоны» сейчас находятся «на расстоянии броска камнем от вокзала Ватерлоо, который мы считаем расположенным почти в сердце Лондона».
Он рано узнал нужду. В девять лет, когда цены на продукты резко подскочили, каравай хлеба был ему недельной нормой пищи.
Отец его был кузнецом, мать – горничной. Образование Фарадея? Оно «было самым заурядным и включало в себя начальные навыки чтения, письма и арифметики, полученные в обычной дневной школе. Свободное время я проводил дома и на улице».
Ему повезло. В известной мере только случайностью можно объяснить то, что двенадцатилетний Майкл попал на работу в книжный магазин, а не, скажем, в кузницу к своему отцу, где он мог разве что научиться отменно подковывать лошадей.
Но Фарадею везет – он работает рассыльным, а затем подмастерьем переплетчика в книжном магазине Жоржа Рибо. Он имеет возможность держать в руках тысячи книг, и не только держать, но и читать. Там, в переплетной, познакомился Фарадей с книгами, навсегда поразившими его воображение и изменившими его судьбу: «Британской энциклопедией», «Беседами о химии» – сочинением мадам Марсэ (верность всех опытов собственноручно проверена юным Фарадеем) и «Письмами о разных физических и философских материях, писанных к некоторой немецкой принцессе» русского академика Леонарда Эйлера, возникшими в большей мере под впечатлением долгой и плодотворной переписки автора с Ломоносовым.
Последняя книга оставила особенно глубокий след: Эйлер, как и Ломоносов, считал, что все явления в своей основе едины и взаимосвязанны. Мы увидим потом, как подобная точка зрения помогла Фарадею сделать свои великие открытия.
Фарадей тратил много денег на постановку опытов, описывавшихся в «Энциклопедии». Чувство глубокой симпатии вызывает место из его письма к приятелю: «Первая построенная мною батарея состояла из несметного числа пар пластин!!! из семи пар. Каждая пластина – непомерной величины!!! с полупенсовик. Я, милостивый государь, сам, собственноручно, вырезал эти пластины...»