Первопроходцы науки об электричестве
Давид Шарле
Наш
сегодняшний рассказ - о выдающихся ученых Уильяме Гильберте и Отто Герике. Им
обоим суждено было открыть для человечества эру нового направления в
естествознании - науки об электричестве.
Отец магнетизма и родоначальник электричества
Гильберт
родился в 1540 г. в Кольчейере - городке ремесленников на юго-востоке Англии в
графстве Эссекс. Отучившись сначала в Кембридже, а затем в Оксфорде, Уильям в
20 лет получил степень бакалавра, в 24 - магистра искусств, в 29 - доктора
медицины, а впоследствии стал еще и доктором философии. В 1560-х успешно
занимался врачебной практикой. После переезда в 1573 г. в Лондон был избран
членом Королевского колледжа врачей, где занимал высокие должности вплоть до
президента. Широта его интересов простиралась от химии до астрономии. Знал
Гильберт и некоторые ремесла, особенно хорошо освоил кузнечное дело.
Уильям
Гильберт
Заинтересовавшись
целебными свойствами магнитов, о которых он прочитал в рукописях древних и
современных ему авторов, он приступил к фундаментальному изучению свойств
природных (магнетитов) и искусственных магнитов. Вообще-то об их свойстве
притягивать железо люди знали еще за две тысячи лет до нашей эры. Так же как о
том, что магнитная стрелка одним концом ориентируется на север, а
противоположным - на юг.
С
магнитом было связано немало легенд. В частности, что применяемый в небольших
количествах, он сохраняет молодость, а еще с его помощью можно определять
целомудренность женщин.
Много
открытий сделали французский ученый Пьер де Мерикур по прозвищу Перегрин (1269
г.) и итальянец Джиамбаттиста делла Порто (1583 г.): о наличии у магнита двух
полюсов, о его способности приводить в движение железные опилки, о его
старении, о технологии изготовления искусственных магнитов и стрелок для
компаса.
Тщательно
изучив и критически оценив дошедшую до него информацию, Гильберт понял ее
частный характер и явную недостаточность имевшихся результатов. Он не только
воспроизвел и проверил достоверность описанных опытов, но и поставил ряд
собственных оригинальных экспериментов. А главное, впервые обобщил и
систематизировал всю совокупность полученных сведений и нарисовал вполне
цельную картину свойств магнитов, возможностей воздействия на них и условий их
применения.
Ученый
установил, что наибольшая сила каждого стержневого магнита сосредоточена на его
полюсах, обладающих разными видами магнетизма - южным и северным, причем
сколько ни разламывай магнит, каждый вновь полученный кусочек всегда будет
иметь два полюса.
Далее
лейб-медик показал, что силу естественного магнита можно увеличить, если к нему
приложить железный брусок, либо опоясать его стальной лентой, проходящей через
оба полюса. А при нагревании до определенной температуры магнит теряет свои
свойства.
Проанализировав
результаты собственных исследований вкупе со сведениями о поведении стрелки
компаса на разных широтах, Гильберт пришел к гениальному предположению:
"Вся Земля - гигантский магнит! А полюсы земного шара - полюсы
магнита". Для подтверждения этого он намагнитил стальной шар и назвал его
"тереллой", то есть маленькой Землей. По отношению к терелле
магнитная стрелка вела себя точно так же, как и по отношению к Земле.
До
Гильберта никто о магнетизме Земли даже не подозревал. Он первым указал на
наличие магнитного поля Земли и по праву считается основоположником науки о
магнетизме.
Проникая
в тайны магнита, человечество на протяжении двух тысячелетий не проявляло
интереса к электрическим явлениям, хотя люди гибли от разрядов молний и
испытывали болезненные удары при соприкосновении с электрическими рыбами.
Раньше
всех об электричестве высказался философ Фалес из Милета (VI-V вв. до н. э.).
Он сообщил, что кусок янтаря, потертый шерстью, на расстоянии 2-3 см
притягивает пушинки, соломинки, кусочки бумаги и льняных ниток. И это было все.
Последующие 20 веков оказались для этой науки "черной дырой".
Так
что если в исследованиях магнетизма Гильберт был первым не хронологически, а по
значимости, то в познании электрических явлений он явился подлинным пионером.
Ученый установил, что притягивает не только натертый янтарь, но и драгоценные
камни, стекло, сера, сургуч - всего насчиталось свыше двух десятков таких тел,
которые он назвал электрическими. Одновременно им были определены вещества, не
способные электризоваться. Гильберт первым отличил электрические явления от
магнитных и сформулировал различия между ними. То был подлинный прорыв в науке.
Исследованиям
магнетизма и электричества Уильям Гильберт посвятил 18 лет и поставил свыше 600
опытов, причем все это - в свободное от основной работы время.
В
1600 г. в Лондоне вышел фундаментальный труд У. Гильберта "О магните,
магнитных телах и о большом магните - Земле". Книга привлекла широкое
внимание ученых, по достоинству оценивших роль ее автора в науке. Его именем
названа единица магнитодвижущей силы в абсолютной гауссовой системе единиц.
Уильям
Гильберт умер 30 ноября 1603 г. в Лондоне. Годом ранее, 20 ноября 1602-го, в
немецком городе Магдебурге родился другой человек неординарной судьбы - Отто
Герике.
Дипломат, бургомистр, ученый
По
окончании Магдебургского училища Герике изучал науки в университетах Лейпцига,
Иены, Лейдена. Увлеченно занимался физикой, прикладной математикой, механикой,
фортификацией. Путешествовал по Англии и Франции. В 1626 г. вернулся в родной
город и попал в пекло Тридцатилетней войны, в которой на разных этапах
участвовали австрийцы, шведы, чехи, датчане, французы и немецкие курфюрсты.
Воевали "все против всех".
Отто
фон Герике
Магдебург
не раз переходил из рук в руки. Герике умело руководил обороной города, за что
был избран его бургомистром. На протяжении 20 лет выполнял дипломатические
поручения, успешно отстаивая интересы города.
И
все же в первую очередь он был ученым - любой досуг посвящал физическим опытам,
результаты которых обобщил в сочинении "Новые так называемые магдебургские
опыты...", написанном в 1663 г. Прославился же он своим знаменитым
публичным экспериментом, когда две упряжки по восемь лошадей каждая не смогли
растащить два небольших (диаметром около 40 см) примыкавших одно к другому
медных полушария с выкачанным воздухом. Так было доказано наличие воздушного
давления. Описание опыта не сходит со страниц учебников физики до сего времени.
Исследования
Герике в области электричества (1650-е годы) заложили начало экспериментальной
электростатики. Он придумал и соорудил первое устройство для получения
статического электричества - серный шар диаметром 15-20 см, электризуемый при
натирании сухой ладонью.
Насадив
шар на ось, Герике наблюдал различные электрические явления. Притянутая к нему
пушинка отталкивалась от него, парила в воздухе, притягивалась к другим телам,
особенно к заостренным, а потом снова к шару. Перенося шар по комнате, ученый
водил пушинку за собой.
Раньше
считалось, что наэлектризованное тело способно только притягивать предметы -
Герике обнаружил явление взаимного отталкивания двух наэлектризованных тел.
Экспериментатор
показал, что электростатические заряды могут распространяться по полуметровой
льняной нитке, притягивающей к своему концу легкие предметы. А натирая шар
рукой в темноте, он обнаружил слабое свечение.
Шар
Герике явился прообразом электростатического генератора, посредством которого
были открыты новые электрические явления.
Многочисленные
физические опыты еще при жизни принесли ученому признание и уважительное
прозвище немецкого Галилея. В 1666 г. он был удостоен дворянского звания
(первым из мировых физиков) и стал именоваться Отто фон Герике. Скончался
великий экспериментатор 11 мая 1686 г.
Казалось
бы, XVII век очень немногое внес в развитие науки об электричестве, но именно
тогда был заложен ее фундамент и дан мощный импульс к разнообразным
исследованиям электрических явлений следующего столетия.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.computer-museum.ru/