Страница:
Через два года после его отставки в Магдебурге началась чума. Новые власти делали, по его мнению, все не так, а его не слушали. Старик!.. Обидевшись, Герике покинул родной город и уехал к единственному сыну в Гамбург. И там вскоре умер в возрасте восьмидесяти четырех лет.
Книга Отто фон Герике разлетелась по многим европейским странам и побудила естествоиспытателей повторять и проверять описанные опыты. И это было прекрасно, потому что, проверяя, ученые невольно изменяли условия эксперимента и получали новые результаты, накапливали новые факты.
В Италии опыты с электрическим притяжением и отталкиванием вели члены Академии дель Чименто. В Англии Роберт Бойль, опытный экспериментатор, нашел, что все тела обнаруживают большую электрическую силу, если их перед натиранием чисто вытереть и согреть. Не оттого ли теплым солнечным днем даже нос почтенного магдебургского бургомистра принял такое живое участие в игре с пушинкой?
Титульный лист трактата фон Герике «Новые опыты в пустом пространстве»
Славу Бойля составили его пневматические эксперименты. И он решил проверить, как ведут себя наэлектризованные тела в пустоте. Оказалось, что электрическая сила не зависит от наличия воздуха. Но что же она тогда собой представляет?
Во Франции некто Пикар, изготавливая трубку для барометра, заполнил ее ртутью и перевернул, чтобы в запаянном конце осталась торричеллиева пустота. Вечером, случайно встряхнув прибор, он обнаружил слабое свечение ртути. «Живое серебро» начало светиться при встряхивании трубки. Почему?
Опыт этот породил много споров. Одни считали, что в ртути присутствует особый «меркуриальный фосфор». Другие осторожно говорили, что причиной свечения может быть электризация стеклянных стенок трубки при встряхивании ртути. К единому мнению так и не пришли. Нужны были новые опыты, новые исследования.
Как возникла Солнечная система?
Глава 3. От явления к эксперименту
Фрэнсис Гауксби, «F. R. S.», демонстрирует «эффлувиум»
Хорошие и плохие проводники сэра Стефана Грея
О «стеклянном» и «смоляном» электричестве
Книга Отто фон Герике разлетелась по многим европейским странам и побудила естествоиспытателей повторять и проверять описанные опыты. И это было прекрасно, потому что, проверяя, ученые невольно изменяли условия эксперимента и получали новые результаты, накапливали новые факты.
В Италии опыты с электрическим притяжением и отталкиванием вели члены Академии дель Чименто. В Англии Роберт Бойль, опытный экспериментатор, нашел, что все тела обнаруживают большую электрическую силу, если их перед натиранием чисто вытереть и согреть. Не оттого ли теплым солнечным днем даже нос почтенного магдебургского бургомистра принял такое живое участие в игре с пушинкой?
Титульный лист трактата фон Герике «Новые опыты в пустом пространстве»
Славу Бойля составили его пневматические эксперименты. И он решил проверить, как ведут себя наэлектризованные тела в пустоте. Оказалось, что электрическая сила не зависит от наличия воздуха. Но что же она тогда собой представляет?
Во Франции некто Пикар, изготавливая трубку для барометра, заполнил ее ртутью и перевернул, чтобы в запаянном конце осталась торричеллиева пустота. Вечером, случайно встряхнув прибор, он обнаружил слабое свечение ртути. «Живое серебро» начало светиться при встряхивании трубки. Почему?
Опыт этот породил много споров. Одни считали, что в ртути присутствует особый «меркуриальный фосфор». Другие осторожно говорили, что причиной свечения может быть электризация стеклянных стенок трубки при встряхивании ртути. К единому мнению так и не пришли. Нужны были новые опыты, новые исследования.
Как возникла Солнечная система?
Вы никогда не задумывались над этим вопросом? Кое-кому может показаться, что вроде бы неуместно в книжке, посвященной электричеству, говорить о космогонии. Но это только на первый взгляд. Главное проявление электрических и магнитных сил – в притяжении и отталкивании. А разве это не те воздействия, которые нужны для того, чтобы собрать вместе пыль и обломки вещества, летающие в космосе, закрутить их в огромную карусель, разделить на части и сформировать из главного кома звезду, а из комков поменьше – планеты? Нет, нет, не отмахивайтесь от такой идеи.
В современной космогонии отсчет времени жизни космогонической гипотезы с участием электромагнитных сил ведется обычно от 1912–1914 года. Примерно тогда известный норвежский физик Биркеланд попытался серьезно ввести в механизм образования Солнечной системы эти силы. Поскольку первоначальная туманность должна была во что бы то ни стало состоять из смеси заряженных частиц, Солнце вполне могло сыграть роль «сепаратора» и распределить бестолково летающий вокруг него рой частиц по слоям, или кольцам. Правда, тогда все планеты по своему составу должны были бы резко отличаться не только друг от друга, но и от оставшихся обломков, залетающих к нам в виде метеоритов. Между тем метеориты, падающие на Землю, почему-то имеют очень сходный с нею состав. Нет, похоже, что-то в гипотезе Биркеланда оказалось недодуманным.
Аллегорический рисунок XVII века.
Муза астрономии Урания взвешивает мировые системы
Конечно, электромагнитные силы должны были играть роль в формировании планетной системы, но какова эта роль? Английский астроном Фред Хойл предложил новый вариант гипотезы. Сначала, как и полагалось, в недрах огромной туманности, обладавшей изначально магнитным полем, зародилась звезда – Солнце. Она быстро вращалась, и туманность становилась все более плоской, похожей на диск. Этот диск постепенно разгонялся, «забирая» движение у центрального светила и передавая его образовывающимся планетам. Солнце постепенно «притормаживалось».
Хойл считал, что момент количества движения от Солнца передавался не всем частицам туманности одинаково, а в основном газообразным, которые легче превращаются в ионы. Ученый так и писал: «Приобретая момент количества движения, планетное вещество удалялось от солнечного сгущения. Нелетучие вещества конденсировались и отставали от движущегося наружу газа. Именно с этим процессом связан тот факт, что планеты земной группы: 1) имеют малые массы; 2) почти полностью состоят из нелетучих веществ; 3) находятся во внутренней части системы».
Подобный механизм, по мнению Хойла, создавал условия для существования возле Солнца некой каменно-железной зоны, которая в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера переходила в область, где, напротив, преобладали вода и аммиак, а дальше. Дальше планеты должны были бы состоять из веществ еще более легких, чем составные части Юпитера и Сатурна. И вот тут-то получался «прокол», ибо плотность вещества Урана и Нептуна снова растет!
Нет, что и говорить, желание привлечь к образованию Солнечной системы электрические и магнитные силы вполне похвально, но доводы пока не очень убедительны. Пока следует признать, что даже частичное привлечение электрических и магнитных сил в качестве созидающих при образовании солнечного семейства надежд не оправдало. Ученым еще предстоит работать и работать.
В современной космогонии отсчет времени жизни космогонической гипотезы с участием электромагнитных сил ведется обычно от 1912–1914 года. Примерно тогда известный норвежский физик Биркеланд попытался серьезно ввести в механизм образования Солнечной системы эти силы. Поскольку первоначальная туманность должна была во что бы то ни стало состоять из смеси заряженных частиц, Солнце вполне могло сыграть роль «сепаратора» и распределить бестолково летающий вокруг него рой частиц по слоям, или кольцам. Правда, тогда все планеты по своему составу должны были бы резко отличаться не только друг от друга, но и от оставшихся обломков, залетающих к нам в виде метеоритов. Между тем метеориты, падающие на Землю, почему-то имеют очень сходный с нею состав. Нет, похоже, что-то в гипотезе Биркеланда оказалось недодуманным.
Астрономы много лет спорили о том, что представляет собой Солнечная система. Дольше всех моделей продержалась схема древнегреческого астронома Птолемея, который ставил в центр мироздания Землю. Датский астроном Тихо Браге не решился сдвинуть Землю с мирового центра, но заставил некоторые планеты обращаться вокруг Солнца. И лишь польский астроном Николай Коперник проложил Земле и другим планетам путь по орбитам вокруг центрального светила.После окончания Второй мировой войны шведский астрофизик Ханнес Альфвен развил предположения, высказанные Биркеландом в начале века. Он представил, что туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных частиц, а вот Солнце обладало сильным магнитным полем. Под действием излучения Солнца и собственных столкновений атомы ионизировались. При этом ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку. Но и в этом случае атомы более легких элементов должны были ионизироваться вблизи Солнца, а атомы тяжелых элементов – дальше. Следовательно, и ближайшие к Солнцу планеты должны состоять из наилегчайших элементов, то есть из водорода и гелия, а более отдаленные – содержать в себе железо и никель… Увы, астрономические наблюдения и космические исследования утверждают как раз обратное!
Аллегорический рисунок XVII века.
Муза астрономии Урания взвешивает мировые системы
Конечно, электромагнитные силы должны были играть роль в формировании планетной системы, но какова эта роль? Английский астроном Фред Хойл предложил новый вариант гипотезы. Сначала, как и полагалось, в недрах огромной туманности, обладавшей изначально магнитным полем, зародилась звезда – Солнце. Она быстро вращалась, и туманность становилась все более плоской, похожей на диск. Этот диск постепенно разгонялся, «забирая» движение у центрального светила и передавая его образовывающимся планетам. Солнце постепенно «притормаживалось».
Хойл считал, что момент количества движения от Солнца передавался не всем частицам туманности одинаково, а в основном газообразным, которые легче превращаются в ионы. Ученый так и писал: «Приобретая момент количества движения, планетное вещество удалялось от солнечного сгущения. Нелетучие вещества конденсировались и отставали от движущегося наружу газа. Именно с этим процессом связан тот факт, что планеты земной группы: 1) имеют малые массы; 2) почти полностью состоят из нелетучих веществ; 3) находятся во внутренней части системы».
Подобный механизм, по мнению Хойла, создавал условия для существования возле Солнца некой каменно-железной зоны, которая в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера переходила в область, где, напротив, преобладали вода и аммиак, а дальше. Дальше планеты должны были бы состоять из веществ еще более легких, чем составные части Юпитера и Сатурна. И вот тут-то получался «прокол», ибо плотность вещества Урана и Нептуна снова растет!
Нет, что и говорить, желание привлечь к образованию Солнечной системы электрические и магнитные силы вполне похвально, но доводы пока не очень убедительны. Пока следует признать, что даже частичное привлечение электрических и магнитных сил в качестве созидающих при образовании солнечного семейства надежд не оправдало. Ученым еще предстоит работать и работать.
Глава 3. От явления к эксперименту
Фрэнсис Гауксби, «F. R. S.», демонстрирует «эффлувиум»
На площади Пикадилли в Лондоне, перед Барлингтон-Хаузом, в наши дни всегда полно машин. Однако современные автомобили не портят вида этого старого здания с тремя разномастными этажами и балюстрадой на крыше. Более того, скопление транспортных средств даже как-то подчеркивает значимость строения. Не ищите на нем вывеску или табличку. Любой лондонец и так вам скажет, что здесь находится Королевское общество. Это его современное помещение.
Лондонское королевское общество для развития естественных наук было основано в 1660 году. Это одно из старейших научных учреждений мира, насчитывающее в своих списках немало славных имен. Избираются в общество, как правило, подданные Великобритании или Ирландии и не больше двадцати пяти человек в год. Кроме них могут быть добавлены три или четыре иностранных члена.
В начале XVIII века здание, в котором собирались «F. R. S.» (Fellows of Royal Society – члены Королевского общества), было другим. Заседания происходили в старом, уже тогда порядочно обветшавшем Грешем-колледже, завещанном науке богатым лондонским коммерсантом Томасом Грешемом еще при королеве Елизавете. Туда мы и пойдем…
Исаак Ньютон (1643–1727)
Потертые каменные ступени вводят нас в дом довольно мрачного вида. Угрюмым выглядит и зал заседаний – большая комната с высокими стрельчатыми окнами. Посередине – длинный стол, накрытый грубым сукном. Вокруг стола – стулья, у стен – простые деревянные скамьи, на которых размещались джентльмены в шляпах и плащах. Это и были «F. R. S.». В плащи они кутались, потому что в зале всегда было холодно, а шляпы в ту пору джентльмены снимали лишь в церкви и перед королем.
Стулья пока пусты. Они предназначены для важных титулованных гостей и для докладчика. За столом, спиной к пылающему камину, сидит председатель собрания – президент общества, рядом с ним – непременный секретарь.
Председательствующего нельзя не узнать, это сэр Исаак Ньютон! С 1703 года, после смерти коллеги, помощника и непримиримого врага одновременно, куратора-попечителя и организатора опытов Роберта Гука, Ньютон согласился возглавить общество. Несмотря на полное отсутствие способностей к руководству, его почти четверть века ежегодно переизбирали на этот почетный пост. Великому ученому вовсе не обязательно быть и великим организатором. Сэр Исаак Ньютон торжественно председательствовал на собраниях, восседая на мешке, набитом по традиции овечьей шерстью.
Надо признать, что со смертью Гука оборвалась и блестящая пора выдающихся совместных опытов в Лондонском королевском обществе. Кабинет с великолепной коллекцией приборов, инструментов пришел в упадок. Джон Бернал в книге «Наука в истории обще ства» описывает впечатления посетителя, побывавшего в Грешем-колледже в 1710 году. Коллекция инструментов «не только не была сколько-нибудь аккуратно прибрана, но, наоборот, покрыта пылью, грязью и копотью, и многие инструменты были сломаны и окончательно испорчены. Стоит только попросить тот или иной инструмент, как оператор, обслуживающий посетителей, обычно отвечает: «Его украл какой-то негодяй» – или, показывая его обломки, заявляет: «Он испорчен или сломан»; и так они заботятся об имуществе». Единственным прогрессом явился переезд общества в 1710 году по настоянию Ньютона в новый дом на Флит-стрит. Но это был успех, так сказать, в административно-хозяйственном плане.
Начало XVIII столетия вообще характеризуется как период затишья в английской науке. Предприимчивые купцы-дворяне, открывавшие в XVII столетии новые земли, уступили свое место более богатым, но менее любознательным спекулянтам новыми землями. А для спекуляций знания законов природы были необязательны. В упадке же экспериментального искусства среди членов Королевского общества сказалась и многолетняя личная неприязнь Ньютона к коллеге Роберту Гуку. Но тем интереснее отметить те немногочисленные эксперименты, которые все же ставились на его заседаниях.
Светящийся шар на электрической машине Гауксби
Вот отворяется дверь, ведущая во внутренние помещения Грешем-колледжа, и два оператора вносят какой-то станок, похожий на ножное точило. Такая же станина, большое колесо с ручкой, а наверху вместо точильного камня прилажен стеклянный шар, из которого выкачан воздух. Следом за установкой появляется и ее изобретатель Фрэнсис Гауксби – демонстратор, подготавливающий опыты для очередных заседаний. После смерти Гука он занял его место, вступив в должность одновременно с новым президентом.
Операторы задергивают шторы на окнах. В сумрачном помещении становится совсем темно. Затем один из операторов начинает вращать ручку машины, а Гауксби прижимает ладони к шару.
И о чудо! Натертый шар начинает светиться. Точь-в-точь как светились барометрические трубки с ртутью у француза Пикара при встряхивании.
Разве это не ответ на вопрос о природе свечения? Разве это не решающее доказательство того, что свет есть результат электризации, а не какого-то там «меркуриального фосфора» в духе алхимиков прошлых веков? Но опыт на этом не кончается. Остановив вращение, экспериментатор подносит к погасшему и темному шару руку. И тотчас же большая, едва ли не в дюйм (около двух с половиной сантиметров) величиной, голубая искра с треском выскакивает из наэлектризованного прибора и ощутимо клюет поднесенный палец.
Значит, электричество рождает не только силу притяжения, но и искры!… Интересно бы узнать, холодные они или горячие? Ученые джентльмены по очереди подносят пальцы к вновь и вновь электризуемому шару и вскрикивают, ощутив укол. Все это чудесно и непонятно. Правда, кто-то вспоминает, что несколько лет тому назад некий доктор Уолл, натерев янтарь, также извлек из него искру, предположив, что ее свет и треск представляют собой в некотором роде молнию и гром. Но природа атмосферных явлений была в то время совершенно неизвестна людям. Многие продолжали считать молнию вспышкой воспламеняющихся серных паров, накапливающихся в атмосфере. И блестящая догадка Уолла осталась незамеченной. Сам Гауксби, подобно своим предшественникам, полагал, что заряженные тела являются источниками некоего «эффлувиума» – истечения, переходящего с наэлектризованных тел на ненаэлектризованные. Оттого-то, дескать, последние и светятся вблизи наэлектризованных тел. Иногда вместо своей машины со стеклянным шаром Гауксби применял для электризации длинные стеклянные трубки.
Ньютон не оставался равнодушным к демонстрациям электрических явлений. Как и другие «F. R. S.», он с любопытством смотрел на манипуляции хранителя приборов, снисходительно восхищался результатами, но не больше. Главные работы Великого Физика остались позади. Теперь его больше интересовали вопросы истории, хронологии и религии. Да и сами опыты Гауксби не производили такого громкого впечатления, как некогда, скажем, эксперименты Бойля и Гука или немца Герике. И внимание к чуть заметным проявлениям электричества со стороны ученого мира XVIII столетия было явно недостаточным. А после смерти Гауксби работы в области электричества в Лондонском обществе и вовсе прекратились.
Лондонское королевское общество для развития естественных наук было основано в 1660 году. Это одно из старейших научных учреждений мира, насчитывающее в своих списках немало славных имен. Избираются в общество, как правило, подданные Великобритании или Ирландии и не больше двадцати пяти человек в год. Кроме них могут быть добавлены три или четыре иностранных члена.
В начале XVIII века здание, в котором собирались «F. R. S.» (Fellows of Royal Society – члены Королевского общества), было другим. Заседания происходили в старом, уже тогда порядочно обветшавшем Грешем-колледже, завещанном науке богатым лондонским коммерсантом Томасом Грешемом еще при королеве Елизавете. Туда мы и пойдем…
Исаак Ньютон (1643–1727)
Потертые каменные ступени вводят нас в дом довольно мрачного вида. Угрюмым выглядит и зал заседаний – большая комната с высокими стрельчатыми окнами. Посередине – длинный стол, накрытый грубым сукном. Вокруг стола – стулья, у стен – простые деревянные скамьи, на которых размещались джентльмены в шляпах и плащах. Это и были «F. R. S.». В плащи они кутались, потому что в зале всегда было холодно, а шляпы в ту пору джентльмены снимали лишь в церкви и перед королем.
Стулья пока пусты. Они предназначены для важных титулованных гостей и для докладчика. За столом, спиной к пылающему камину, сидит председатель собрания – президент общества, рядом с ним – непременный секретарь.
Председательствующего нельзя не узнать, это сэр Исаак Ньютон! С 1703 года, после смерти коллеги, помощника и непримиримого врага одновременно, куратора-попечителя и организатора опытов Роберта Гука, Ньютон согласился возглавить общество. Несмотря на полное отсутствие способностей к руководству, его почти четверть века ежегодно переизбирали на этот почетный пост. Великому ученому вовсе не обязательно быть и великим организатором. Сэр Исаак Ньютон торжественно председательствовал на собраниях, восседая на мешке, набитом по традиции овечьей шерстью.
Надо признать, что со смертью Гука оборвалась и блестящая пора выдающихся совместных опытов в Лондонском королевском обществе. Кабинет с великолепной коллекцией приборов, инструментов пришел в упадок. Джон Бернал в книге «Наука в истории обще ства» описывает впечатления посетителя, побывавшего в Грешем-колледже в 1710 году. Коллекция инструментов «не только не была сколько-нибудь аккуратно прибрана, но, наоборот, покрыта пылью, грязью и копотью, и многие инструменты были сломаны и окончательно испорчены. Стоит только попросить тот или иной инструмент, как оператор, обслуживающий посетителей, обычно отвечает: «Его украл какой-то негодяй» – или, показывая его обломки, заявляет: «Он испорчен или сломан»; и так они заботятся об имуществе». Единственным прогрессом явился переезд общества в 1710 году по настоянию Ньютона в новый дом на Флит-стрит. Но это был успех, так сказать, в административно-хозяйственном плане.
Начало XVIII столетия вообще характеризуется как период затишья в английской науке. Предприимчивые купцы-дворяне, открывавшие в XVII столетии новые земли, уступили свое место более богатым, но менее любознательным спекулянтам новыми землями. А для спекуляций знания законов природы были необязательны. В упадке же экспериментального искусства среди членов Королевского общества сказалась и многолетняя личная неприязнь Ньютона к коллеге Роберту Гуку. Но тем интереснее отметить те немногочисленные эксперименты, которые все же ставились на его заседаниях.
Светящийся шар на электрической машине Гауксби
Вот отворяется дверь, ведущая во внутренние помещения Грешем-колледжа, и два оператора вносят какой-то станок, похожий на ножное точило. Такая же станина, большое колесо с ручкой, а наверху вместо точильного камня прилажен стеклянный шар, из которого выкачан воздух. Следом за установкой появляется и ее изобретатель Фрэнсис Гауксби – демонстратор, подготавливающий опыты для очередных заседаний. После смерти Гука он занял его место, вступив в должность одновременно с новым президентом.
Операторы задергивают шторы на окнах. В сумрачном помещении становится совсем темно. Затем один из операторов начинает вращать ручку машины, а Гауксби прижимает ладони к шару.
И о чудо! Натертый шар начинает светиться. Точь-в-точь как светились барометрические трубки с ртутью у француза Пикара при встряхивании.
Разве это не ответ на вопрос о природе свечения? Разве это не решающее доказательство того, что свет есть результат электризации, а не какого-то там «меркуриального фосфора» в духе алхимиков прошлых веков? Но опыт на этом не кончается. Остановив вращение, экспериментатор подносит к погасшему и темному шару руку. И тотчас же большая, едва ли не в дюйм (около двух с половиной сантиметров) величиной, голубая искра с треском выскакивает из наэлектризованного прибора и ощутимо клюет поднесенный палец.
Значит, электричество рождает не только силу притяжения, но и искры!… Интересно бы узнать, холодные они или горячие? Ученые джентльмены по очереди подносят пальцы к вновь и вновь электризуемому шару и вскрикивают, ощутив укол. Все это чудесно и непонятно. Правда, кто-то вспоминает, что несколько лет тому назад некий доктор Уолл, натерев янтарь, также извлек из него искру, предположив, что ее свет и треск представляют собой в некотором роде молнию и гром. Но природа атмосферных явлений была в то время совершенно неизвестна людям. Многие продолжали считать молнию вспышкой воспламеняющихся серных паров, накапливающихся в атмосфере. И блестящая догадка Уолла осталась незамеченной. Сам Гауксби, подобно своим предшественникам, полагал, что заряженные тела являются источниками некоего «эффлувиума» – истечения, переходящего с наэлектризованных тел на ненаэлектризованные. Оттого-то, дескать, последние и светятся вблизи наэлектризованных тел. Иногда вместо своей машины со стеклянным шаром Гауксби применял для электризации длинные стеклянные трубки.
Ньютон не оставался равнодушным к демонстрациям электрических явлений. Как и другие «F. R. S.», он с любопытством смотрел на манипуляции хранителя приборов, снисходительно восхищался результатами, но не больше. Главные работы Великого Физика остались позади. Теперь его больше интересовали вопросы истории, хронологии и религии. Да и сами опыты Гауксби не производили такого громкого впечатления, как некогда, скажем, эксперименты Бойля и Гука или немца Герике. И внимание к чуть заметным проявлениям электричества со стороны ученого мира XVIII столетия было явно недостаточным. А после смерти Гауксби работы в области электричества в Лондонском обществе и вовсе прекратились.
Хорошие и плохие проводники сэра Стефана Грея
Мы знакомимся с сэром Стефаном Греем в 1729 году. Почтенному джентльмену за шестьдесят. Он учен, любознателен, довольно богат, член Лондонского королевского общества – «F. R. S». Впрочем, нет. Заветный титул он получит лишь через три года, незадолго до своей смерти. В истории сведений о нем сохранилось немного. Говорили, что в молодости был он будто бы оптиком. Но шлифование линз в XVII веке было общим увлечением людей, желавших прослыть «не чуждыми просвещения».
В описываемое время Грей пытался выяснить, изменяется ли характер электризации стеклянной трубки от того, закрыта она пробкой или нет. Он заткнул с обоих концов длинную стеклянную трубку пробками и принялся натирать стекло. Провел натертой трубкой над обрывками бумаги. Вроде бы характер электризации остался прежним. Но вот что удивительно: контрольные клочки бумажек притягивались не только стеклом, но и пробками. Значит, электричество перешло на пробки. Ну, а если воткнуть в пробку сосновую щепочку?.. Прекрасно, и по ней распространяется таинственная материя. А если заменить щепочку проволокой с шариком из слоновой кости на конце? И в этом случае шарик отменно шевелил легкие обрывки бумаги. Значит, электричество добралось до него, и он наэлектризовался. «Интересно, – подумал экспериментатор, – на какое же расстояние способна распространяться электрическая сила?»
Внизу постучали. Это был священник Уилер, член Лондонского королевского общества и его старый друг. «Как нельзя кстати», – подумал Грей.
Он объяснил суть задуманного эксперимента, и джентльмены принялись за опыты вдвоем. Они меняли толщину бечевки, идущей от заряженной стеклянной трубки к костяному шарику, и наращивали ее. Придавали бечевке вертикальное положение, спуская ее с балкона, и горизонтальное, подвешивая на тонких шелковых нитях. Электрическая сила послушно распространялась и заряжала шарик. Но когда одна из шелковых нитей оборвалась и ее заменили медной проволокой, зацепленной за водосточный желоб, опыт не удался. Шарик оказался не наэлектризован.
– Не кажется ли вам, Уилер, – задумчиво проговорил Грей, – что в деле проведения электричества суть не в толщине нити, а в ее материале?
Это был интересный вывод, и оба друга вполне его оценили. По-видимому, разные вещества по-разному проводят электричество. Одни лучше, другие хуже.
Все последующие дни были заполнены опытами. Они обнаружили, что не только шелк, но и волосы, смола, стекло и некоторые другие материалы позволяют использовать их для сохранения электричества. Грей сажал собаку на смоляную подставку и заряжал электричеством от натертой стеклянной трубки. И пока животное не сходило с подставки, оно сохраняло в своем теле сообщенное ему электричество.
Он позвал мальчика-грума и за шиллинг уговорил его лечь на приготовленные волосяные петли, подвешенные к потолку. Потом сообщил ему электрическую силу, и мальчик пальцем стал притягивать с пола пушинки и обрывки бумаги.
Опыт Грея – электризация человека, подвешенного на волосяных петлях
А однажды Грей убедился, что электризация тел возможна и без прямого касания, стоит поднести к телу заряженную стеклянную трубку. Об этом писали некоторые естествоиспытатели, но им мало кто верил.
После множества проделанных экспериментов ученый задумался: где в теле хранится запасенное электричество? Он заказал два одинаковых по размерам куба из сухого соснового дерева. Один сплошной, другой полый. Подвесил их на шелковых нитях и прикрепил к каждому по листочку тонкой фольги. Затем наэлектризовал стеклянную трубку и поставил ее точно посередине между кубами.
Листочки отклонились одинаково. Значит, оба куба восприняли одинаковое количество электричества. Но поскольку один из них, сколоченный из досок, был полым, то следовало сделать вывод, что распределяется электричество только по поверхности кубов. Это был прекрасный опыт, и он дал блистательный результат!
Гильберт, а за ним и Герике делили все тела на электрические, то есть те, которые при натирании приобретают способность притягивать, и неэлектрические (в основном это были металлы) – не приобретающие при натирании способности притягивать легкий сор. А Грей обнаружил, что трением можно электризовать любые тела. Только в одних, например в смоле, янтаре, стекле, электрическая сила сохраняется долго, а из других (например, из металлов) она тут же уходит, стоит к этим телам прикоснуться. Однако если металлический предмет обособить, лишить связи с землей, иначе говоря, если его изолировать, то и в нем можно возбудить трением электрическую силу.
Опыт с электрическим маятником из легких бузиновых шариков
В двух палочках, стеклянной и металлической, Грею удалось почти тридцать дней сохранять электрическую силу, подвесив их к потолку на шелковинках. Но коли так, то классификация, предложенная Гильбертом, неверна. Тела следовало бы делить просто на хорошие и плохие проводники, а не на электрические и неэлектрические.
Попросив у Уилера железный ключ, Грей намагнитил его и показал, что, наэлектризованный, он притягивает к себе легкие предметы ничуть не меньше и не больше, как если бы и не был вовсе намагничен. Это говорило о том, что магнитные явления не мешают электрическим, равно как и наоборот…
Впрочем, выводы пусть делают другие. Потому что сразу же возникал вопрос, от которого стремились уйти все естествоиспытатели: что же является таинственным носителем электрических сил?
Результаты своих опытов Грей аккуратно публиковал в журнале, издаваемом обществом. Он никогда не спешил с выводами. После смерти Ньютона англичане, ошеломленные тем, что среди них жил такой гений, следовали заветам сэра Исаака Ньютона иной раз излишне буквально. Может быть, именно поэтому Стефан Грей, скромно описывая в своих сообщениях результаты опытов, даже не пытался их объяснять, хотя многие из них противоречили утверждениям великих авторитетов.
Однако может ли ученый, исследователь наблюдать и изучать, скажем, некое явление, не задумываясь над его сутью? Вряд ли. Каждый исследователь обязательно создает для себя рабочую модель – упрощенное представление изучаемого процесса. По-видимому, и у Грея было неотчетливое представление об электричестве как о чем-то, «что пронизывает все наэлектризованное тело и заполняет поры этого тела».
Такой взгляд не был новостью для английской науки. Еще в самом начале XVIII столетия Фрэнсис Гауксби, первым применивший для электризации тел длинные стеклянные трубки, показывал на заседаниях Лондонского королевского общества свечение стекла, как и янтаря, при натирании его шерстяной материей. Он же демонстрировал истечение какой-то светящейся эманации с острия сильно наэлектризованного тела.
Ньютон, не раз видевший эти эксперименты, уходил с заседаний в глубокой задумчивости. Сэр Исаак был признанным лидером сторонников «действия сил на расстоянии» в пустом мировом пространстве, но под влиянием опытов Гауксби он в своих размышлениях снова и снова возвращался к гипотезе эфира, заполняющего Вселенную.
Впрочем, и Гауксби, и Грей отлично понимали, что, прежде чем говорить о сущности электричества, следует накопить о нем как можно больше сведений.
К сожалению, сэр Стефан не успел проделать все задуманные опыты. В 1736 году семидесятилетний ученый скончался.
«Грей был прекрасным, необыкновенно остроумным экспериментатором, – говорил опечаленный смертью друга Уилер на заседании общества. – И нам остается только пожалеть, что идея начать исследования в этой области пришла к нему так поздно».
В описываемое время Грей пытался выяснить, изменяется ли характер электризации стеклянной трубки от того, закрыта она пробкой или нет. Он заткнул с обоих концов длинную стеклянную трубку пробками и принялся натирать стекло. Провел натертой трубкой над обрывками бумаги. Вроде бы характер электризации остался прежним. Но вот что удивительно: контрольные клочки бумажек притягивались не только стеклом, но и пробками. Значит, электричество перешло на пробки. Ну, а если воткнуть в пробку сосновую щепочку?.. Прекрасно, и по ней распространяется таинственная материя. А если заменить щепочку проволокой с шариком из слоновой кости на конце? И в этом случае шарик отменно шевелил легкие обрывки бумаги. Значит, электричество добралось до него, и он наэлектризовался. «Интересно, – подумал экспериментатор, – на какое же расстояние способна распространяться электрическая сила?»
Внизу постучали. Это был священник Уилер, член Лондонского королевского общества и его старый друг. «Как нельзя кстати», – подумал Грей.
Он объяснил суть задуманного эксперимента, и джентльмены принялись за опыты вдвоем. Они меняли толщину бечевки, идущей от заряженной стеклянной трубки к костяному шарику, и наращивали ее. Придавали бечевке вертикальное положение, спуская ее с балкона, и горизонтальное, подвешивая на тонких шелковых нитях. Электрическая сила послушно распространялась и заряжала шарик. Но когда одна из шелковых нитей оборвалась и ее заменили медной проволокой, зацепленной за водосточный желоб, опыт не удался. Шарик оказался не наэлектризован.
– Не кажется ли вам, Уилер, – задумчиво проговорил Грей, – что в деле проведения электричества суть не в толщине нити, а в ее материале?
Это был интересный вывод, и оба друга вполне его оценили. По-видимому, разные вещества по-разному проводят электричество. Одни лучше, другие хуже.
Все последующие дни были заполнены опытами. Они обнаружили, что не только шелк, но и волосы, смола, стекло и некоторые другие материалы позволяют использовать их для сохранения электричества. Грей сажал собаку на смоляную подставку и заряжал электричеством от натертой стеклянной трубки. И пока животное не сходило с подставки, оно сохраняло в своем теле сообщенное ему электричество.
Он позвал мальчика-грума и за шиллинг уговорил его лечь на приготовленные волосяные петли, подвешенные к потолку. Потом сообщил ему электрическую силу, и мальчик пальцем стал притягивать с пола пушинки и обрывки бумаги.
Опыт Грея – электризация человека, подвешенного на волосяных петлях
А однажды Грей убедился, что электризация тел возможна и без прямого касания, стоит поднести к телу заряженную стеклянную трубку. Об этом писали некоторые естествоиспытатели, но им мало кто верил.
После множества проделанных экспериментов ученый задумался: где в теле хранится запасенное электричество? Он заказал два одинаковых по размерам куба из сухого соснового дерева. Один сплошной, другой полый. Подвесил их на шелковых нитях и прикрепил к каждому по листочку тонкой фольги. Затем наэлектризовал стеклянную трубку и поставил ее точно посередине между кубами.
Листочки отклонились одинаково. Значит, оба куба восприняли одинаковое количество электричества. Но поскольку один из них, сколоченный из досок, был полым, то следовало сделать вывод, что распределяется электричество только по поверхности кубов. Это был прекрасный опыт, и он дал блистательный результат!
Гильберт, а за ним и Герике делили все тела на электрические, то есть те, которые при натирании приобретают способность притягивать, и неэлектрические (в основном это были металлы) – не приобретающие при натирании способности притягивать легкий сор. А Грей обнаружил, что трением можно электризовать любые тела. Только в одних, например в смоле, янтаре, стекле, электрическая сила сохраняется долго, а из других (например, из металлов) она тут же уходит, стоит к этим телам прикоснуться. Однако если металлический предмет обособить, лишить связи с землей, иначе говоря, если его изолировать, то и в нем можно возбудить трением электрическую силу.
Опыт с электрическим маятником из легких бузиновых шариков
В двух палочках, стеклянной и металлической, Грею удалось почти тридцать дней сохранять электрическую силу, подвесив их к потолку на шелковинках. Но коли так, то классификация, предложенная Гильбертом, неверна. Тела следовало бы делить просто на хорошие и плохие проводники, а не на электрические и неэлектрические.
Попросив у Уилера железный ключ, Грей намагнитил его и показал, что, наэлектризованный, он притягивает к себе легкие предметы ничуть не меньше и не больше, как если бы и не был вовсе намагничен. Это говорило о том, что магнитные явления не мешают электрическим, равно как и наоборот…
Впрочем, выводы пусть делают другие. Потому что сразу же возникал вопрос, от которого стремились уйти все естествоиспытатели: что же является таинственным носителем электрических сил?
Результаты своих опытов Грей аккуратно публиковал в журнале, издаваемом обществом. Он никогда не спешил с выводами. После смерти Ньютона англичане, ошеломленные тем, что среди них жил такой гений, следовали заветам сэра Исаака Ньютона иной раз излишне буквально. Может быть, именно поэтому Стефан Грей, скромно описывая в своих сообщениях результаты опытов, даже не пытался их объяснять, хотя многие из них противоречили утверждениям великих авторитетов.
Однако может ли ученый, исследователь наблюдать и изучать, скажем, некое явление, не задумываясь над его сутью? Вряд ли. Каждый исследователь обязательно создает для себя рабочую модель – упрощенное представление изучаемого процесса. По-видимому, и у Грея было неотчетливое представление об электричестве как о чем-то, «что пронизывает все наэлектризованное тело и заполняет поры этого тела».
Такой взгляд не был новостью для английской науки. Еще в самом начале XVIII столетия Фрэнсис Гауксби, первым применивший для электризации тел длинные стеклянные трубки, показывал на заседаниях Лондонского королевского общества свечение стекла, как и янтаря, при натирании его шерстяной материей. Он же демонстрировал истечение какой-то светящейся эманации с острия сильно наэлектризованного тела.
Ньютон, не раз видевший эти эксперименты, уходил с заседаний в глубокой задумчивости. Сэр Исаак был признанным лидером сторонников «действия сил на расстоянии» в пустом мировом пространстве, но под влиянием опытов Гауксби он в своих размышлениях снова и снова возвращался к гипотезе эфира, заполняющего Вселенную.
Впрочем, и Гауксби, и Грей отлично понимали, что, прежде чем говорить о сущности электричества, следует накопить о нем как можно больше сведений.
К сожалению, сэр Стефан не успел проделать все задуманные опыты. В 1736 году семидесятилетний ученый скончался.
«Грей был прекрасным, необыкновенно остроумным экспериментатором, – говорил опечаленный смертью друга Уилер на заседании общества. – И нам остается только пожалеть, что идея начать исследования в этой области пришла к нему так поздно».
О «стеклянном» и «смоляном» электричестве
Расстояние от Лондона до Парижа невелико, и известия Королевского общества быстро достигали берегов Сены. Несмотря на ревнивое неприятие французами всего английского, труды Ньютона и других британских ученых внимательно читались в Париже. Пожалуй, можно сказать, что одним из первых естествоиспытателей на континенте эти идеи воспринял Шарль Франсуа де Систерне Дюфе – французский физик, с двадцати пяти лет – член Парижской академии наук. Он занимался оптикой и механикой, теплотой и магнетизмом. А когда в лондонском журнале прочитал сообщение об опытах Грея, то навсегда «заболел» электричеством.
Шарль Франсуа Дюфе (1698–1739)
В юности родные определили Шарля Франсуа на военную службу, к которой он не имел ни малейшей склонности. Дослужившись до скромного чина младшего армейского офицера, Дюфе подал в отставку по причине слабого здоровья и с удовольствием стал заниматься наукой. Сначала его привлекала химия. Но когда подвернулась возможность поступить в Парижский ботанический сад, Дюфе постарался ее не упустить. Служба есть служба.
В 1732 году его назначили директором ботанического сада. Но Дюфе уже всерьез занимался электричеством. Результаты английского исследователя Грея поразили его. Он повторил ряд описанных экспериментов и сумел передать электричество по бечевке более чем на 300 м! Успехи всегда окрыляют человека.
Дюфе дюжинами придумывал опыты, один или с помощниками ставил их в своем кабинете. Пробовал электризовать разные вещества. И каждый раз аккуратно записывал результаты в рабочую тетрадь. Скоро у него скопилось таких записей столько, что он смог сделать первый вывод: «Тела, наименее склонные сами становиться электрическими, легче всего притягиваются и переносят наиболее далеко и в наибольшей степени электрическую материю, между тем как тела, наиболее склонные сами становиться электрическими, наименее приспособлены воспринимать электричество от других и передавать его на значительное расстояние». Простим ученому несколько тяжеловатый слог. Ведь он был первым, кто решился на обобщение, да и жил он все же три века назад. Тогда люди и думали и говорили не так кратко, как мы.
Вывод Дюфе, конечно, еще не закон. Но его появление означает, что в изучении электричества наступила пора переходить от разрозненных фактов к законам, которые приводят эти факты в систему.
Настал день, когда Дюфе сделал главное свое открытие. Он уже давно замечал, что обрывки бумаги и соломинки, наэлектризованные натертой стеклянной палочкой, отталкиваются ею, но притягиваются натертым янтарным шариком. То же самое происходило и в том случае, если наэлектризовать бумажки, скажем, копаловой смолой или испанским воском. Обрывки отталкивались от предметов, сообщивших им электричество, но притягивались натертой стеклянной палочкой. Получалось, будто в природе существует не одно электричество, а два: «стеклянное» и «смоляное». И все тела делились на две группы: одни воспринимали «стеклянное» электричество, другие – «смоляное». Третьего сорта таинственной силы найти не удавалось…
Шарль Франсуа Дюфе (1698–1739)
В юности родные определили Шарля Франсуа на военную службу, к которой он не имел ни малейшей склонности. Дослужившись до скромного чина младшего армейского офицера, Дюфе подал в отставку по причине слабого здоровья и с удовольствием стал заниматься наукой. Сначала его привлекала химия. Но когда подвернулась возможность поступить в Парижский ботанический сад, Дюфе постарался ее не упустить. Служба есть служба.
В 1732 году его назначили директором ботанического сада. Но Дюфе уже всерьез занимался электричеством. Результаты английского исследователя Грея поразили его. Он повторил ряд описанных экспериментов и сумел передать электричество по бечевке более чем на 300 м! Успехи всегда окрыляют человека.
Дюфе дюжинами придумывал опыты, один или с помощниками ставил их в своем кабинете. Пробовал электризовать разные вещества. И каждый раз аккуратно записывал результаты в рабочую тетрадь. Скоро у него скопилось таких записей столько, что он смог сделать первый вывод: «Тела, наименее склонные сами становиться электрическими, легче всего притягиваются и переносят наиболее далеко и в наибольшей степени электрическую материю, между тем как тела, наиболее склонные сами становиться электрическими, наименее приспособлены воспринимать электричество от других и передавать его на значительное расстояние». Простим ученому несколько тяжеловатый слог. Ведь он был первым, кто решился на обобщение, да и жил он все же три века назад. Тогда люди и думали и говорили не так кратко, как мы.
Вывод Дюфе, конечно, еще не закон. Но его появление означает, что в изучении электричества наступила пора переходить от разрозненных фактов к законам, которые приводят эти факты в систему.
Настал день, когда Дюфе сделал главное свое открытие. Он уже давно замечал, что обрывки бумаги и соломинки, наэлектризованные натертой стеклянной палочкой, отталкиваются ею, но притягиваются натертым янтарным шариком. То же самое происходило и в том случае, если наэлектризовать бумажки, скажем, копаловой смолой или испанским воском. Обрывки отталкивались от предметов, сообщивших им электричество, но притягивались натертой стеклянной палочкой. Получалось, будто в природе существует не одно электричество, а два: «стеклянное» и «смоляное». И все тела делились на две группы: одни воспринимали «стеклянное» электричество, другие – «смоляное». Третьего сорта таинственной силы найти не удавалось…