Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Як відбулося відкриття





Дата конвертації30.08.2019
Розмір14.5 Kb.
Типреферат

Борис Хасапов

Серйозний науковий експеримент хаотичний, як війна. Дослідник часто не розуміє, що відбувається. Отримані дані, а також дані фронтовий розвідки, зазвичай суперечливі. Подальші досліди доводиться проводити «на дотик» для отримання нових фактів. Але врешті-решт картина прояснюється і тоді «заднім числом» експериментатор в звіті описує ясну і точну послідовність своїх кроків до мети, не згадуючи про помилкові. Головні результати дослідів часто-густо лежать зовсім не там, куди прагнув вчений. Однак звіт про виконану роботу виглядає, як тріумфальний хід від однієї істини до іншої, хоче він цього чи ні. На жаль саме з такими матеріалами пізніше працюють історики науки, що звичайно позначається на якості їх роботи.

Хочеться нагадати історію одного відкриття, яке відбулося майже три століття тому, вважається зараз цілком природним і само собою зрозумілим. Автори його майже забуті, але значення його для фізики нітрохи не менше, ніж плавання Колумба для географії. Йтиметься про появу електричних провідників, як неодмінний атрибут електричного кола і технічної можливості передачі енергії на відстань, які вчинили революцію в промисловому розвитку і облаштуванні побуту людини.

Підставою для появи цієї роботи стало бажання до усунення прогалин в матеріалах на цю тему російською мовою в історії фізики і електротехніки. Було б дуже повчально нинішнім електрикам знати початок шляху, який пройшла наука в цьому напрямку.

Початок XYIII століття, Англія. Довічним президентом англійської академії наук, Лондонського Королівського товариства, стає великий Ісаак Ньютон. Він уже закінчує свою фундаментальну працю «Оптика» і його звичайно цікавлять всі питання, пов'язані з поширенням, відображенням, заломленням світла і їх джерелами. Він не міг пройти повз питання, який намагалися вирішити вчені Європи вже кілька десятиліть. Ще в 1675р. французький астроном Ж.Пікар, переносячи ртутний барометр вночі, зауважив загадкові вогні в торрічелліевой порожнечі трубки. Ніяких раціональних пояснень цьому явищу ніким не було дано. Зупинилися на гіпотезі електричної причини виникнення цього сяйва. Але що представляли собою відомості про електрику в той час?

З давнини було відомо, що деякі натерті тіла набувають властивість притягувати до себе легке предмети. У 1600 році було доведено, що електричне притягання відрізняється від магнітного. У 1660 році було продемонстровано властивість відштовхування тіл від тел наелектризованих. Електрична іскра була отримана в 1700р. від натертого бурштину. Ось мабуть і все. Але ж іскра була джерелом світла і Ньютон розпорядився провести досліди куратору Товариства Френсісу Гауксбі. Порожній скляну кулю з віддаленим повітрям зсередини був розкручений на спеціальному верстаті за допомогою пасової передачі. При натирання його руками вакуум його світився настільки яскраво, що в темряві можна було читати книгу. З кулі можна було отримувати іскри. Він також притягував і відштовхував тіла. Це була по суті перша електрична машина.

Однак ця машина поширення не отримала і незабаром була забута. Причина була банальною - вона дорого обходилася власникові. Наука в той час не субсидувалася урядом. Зараз це здасться дивним, але навіть члени Лондонського Королівського товариства, тобто академіки за нашими поняттями, не тільки не отримували ніякого платні, але саме Товариство існувало за рахунок внесків своїх членів і постійно потребувало грошах. А матеріали, необхідні для дослідів, купував за свій рахунок експериментатор. Для отримання зарядів навіть в домашніх умовах Гауксбі запропонував вченим просто натирати сукном товстостінну скляну трубку. Ця пропозиція була настільки вдалим, що добуванням електричних зарядів почали займатися тисячі людей вчених і ремісників, священнослужителів і аристократів, фокусників і пройдисвітів.

З цієї скляної трубки і почалися масові відкриття та винаходи в області електрики. Ніхто навіть не ставив питання про практичне застосування нових явищ. Саме ця обставина служило і служить навіть зараз причиною насмішок і звинувачень вчених в дослідженнях на думку обивателів нікчемних явищ. В описуваний нами період відомий англійський письменник Джонатан Свіфт написав гостру сатиру на англійське суспільство свого часу - «Подорожі Гуллівера». Втім, всі проблеми, які вирішуються в книзі вченими, які раніше вважалися смішними, зараз такими, що не здаються. Навіть «Перетворення людських екскрементів в поживні речовини». Тому експериментальна наука в очах простого народу була явищем малошанованим. Але подвижники були завжди.

Якийсь фарбар тканин в Кентербері (недалеко від Лондона) Стівен Грей (1666-1736) захопився наукою. Відомості про його освіту не відомі, швидше за все він був самоучкою. Його діди були - один коваль, інший тесляр, сам же він успадкував ремесло батька. Професія була неприбутковою, що випливає з його листів, де автор скаржиться на брак грошей «на книги, інструменти та інші матеріали». Проте він захопився спостереженнями над погодою і астрономією. Астрономом в ті часи стати не просто. Треба самому було виготовити телескоп, вручну займаючись шліфуванням лінз з ілюмінаторне скла. Так він почав знайомитися з оптикою. До речі в Лондоні і зараз зберігається телескоп, виготовлений руками самого И.Ньютона.

Перша наукова робота Грея була опублікована в 1698 році, де він описав можливість збільшення точності показань барометра за допомогою спостережень їх через мікроскоп. Робота була помічена самим Королівським астрономом Джоном Флемстид, засновником Грінвічській обсерваторії, який почав протегувати початківцю вченому.

Мабуть не без його сприяння в 1919 році Грея влаштували пенсіонером Чартерхауза при повному забезпеченні, щоб він міг не думати про шматок насущний, а цілком віддатися науці. Це було зробити зовсім непросто, бо благодійний заклад Чартерхауз, засноване ченцями ще в XYII столітті, призначалося для неодружених чоловіків англіканського віросповідання, в основному пішли на спокій капітанам далекого плавання. Тут і розвернулися цікавлять нас дослідження.

Спочатку Грей електризує тертям різні тіла (шовкові нитки, шкіру, дерево, шерсть), домагаючись такої великої електризації, що шматки паперу і пір'я починали до них притягатися з відстані 2-5см. Ще кращі результати виходять при натирання скляної трубки. Але для Грея цього мало. Він задається питанням чи покращаться показники електризації, якщо скляну трубку заткнути пробками? До його жаль ступінь електризації не змінилася. Але він був людиною спостережливим, що для вченого дуже важливо, і звернув увагу на факт прилипання папірців до пробок. Це було великою новиною. Адже був у той час відомий тільки один спосіб електризації тіл - натирання їх. Але ж пробку ніхто не натирав! Так був відкритий новий спосіб електризації тіл ЗА ДОПОМОГОЮ КОНТАКТУ незарядженому ТІЛА З наелектризовані.

Подальші події описує сам експериментатор. «Я зайнявся дослідженням, - пише він, - на яку відстань передається електрична сила. Для цього я взяв порожню тростину довжиною 2 фути 7 дюймів (80см), колишню частину вудки і вставив в отвір скляної трубки. Після того, як трубка була збуджена, тростину притягувала фольгу, як це зробив і куля зі слонової кістки, який я прикріпив за допомогою пробки до тростини. Потім я взяв два верхніх кінця довгих вудок. Один з них був з іспанського очерету, інший - частиною з дерева і частиною з китового вуса. Все це разом з трубкою становило в довжину більше 14 футів (Більше 4 метрів) На кінці китового вуса був прикріплений куля. Після порушення трубки куля притягував фольгу з відстані 3 дюйма. Я зробив з іспанського очерету і соснових дощок прут, який разом з трубкою перевищував 18 футів (5, 5м.). Ця довжина була граничною, з якою я міг оперувати в моїй кімнаті, і знайшов, що тяжіння було настільки ж сильним ».

Щоб продовжувати досліди, треба було виходити на вулицю і до того ж шукати помічника. Таким ентузіастом виявився священик Гренвіль Уїллер. Він виявився до того ж ще й розумною людиною. У травні 1729 року Грей провів успішний досвід, стоячи на балконі. При цьому зі скляної трубки звисав лляної шнур довжиною 8 метрів, що відповідає висоті балкона. Внизу знаходився Уїллер, який визначав заряд за допомогою латунного листка на дощечці.

Далі дослідники вирішили спробувати передати електрику по горизонталі. Для цього була підвішена на цвяхах, вбитих в дерев'яні балки, лляна мотузка. На жаль, досвід не вдався. Після довгих роздумів Грей робить в загальному правильний висновок, що електрику пішло в балку. Настає черга Уиллера увійти в історію. Він пропонує підвішувати мотузку за допомогою шовкових шнурків. О 10 годині ранку 1729г. вперше в історії по лінії електропередачі прийшов заряд до місця призначення (кулі зі слонової кістки). Відстань, на яку вдалося передати заряд було близько 25 метрів. За електричними властивостями льон і шовк виявилися різними.

Замінивши шовкові підв'язки на дроту, експериментатори отримали знову негативний результат. Стало зрозуміло, що успіх досвіду обумовлений властивістю шовку не проводити електрику. Таким же властивістю володіли і волосяні мотузки. Колишній фарбар, знайомий з тканинами, перепробувавши кілька шовкових шнурків, прийшов до висновку, що найкращими такими властивостями володіють шнурки блакитного кольору. Точні науки тим і відрізняються, що всі висновки попередніх дослідників перевіряються і перевіряються. Французький вчений Дюфе незабаром експериментально довів, що колір шовку не впливає на його електричні властивості.

Це було не єдине помилковий висновок Грея. На своїх дослідах по тяжінню і відштовхуванню тел він встановив дивну закономірність, ніби легкі тіла, що важать на нитки біля зарядженого залізного кулі, починають обертатися навколо нього в одне й тому самому напрямі. Дюфе і Уїллер марно намагалися отримати ті ж результати. Потім Уїллер згадав, що у старіючого Грея тремтіли руки і тим повідомляли тіл необхідну для цього обертання силу.

На цьому заслуги Грея перед наукою про електрику не закінчуються. Він перший почав електричні досліди з тваринами і людиною. Натертим склом він піднімав на собаці шерсть, а потім черга дійшла і до людини. Грей точно фіксує дату цієї події. «8 квітня 1730г., - пише Грей, - я зробив такий дослід над хлопчиком років восьми-дев'яти. Він важив в одязі 47 фунтів 10 унцій. Я підвісив його горизонтально за допомогою двох волосяних мотузок, службовців для сушіння білизни. У балку моєї кімнати, товщиною в один фут, були вбиті один проти одного два гачка, а на відстані двох футів - інша пара їх. Мотузки я повісив на ці гачки за петлі, так що вийшло щось на зразок гойдалок. Хлопчика поклали на ці мотузки обличчям вниз, одна мотузка охоплювала його груди, а інша його стегна. Фольгу поклали на підставку, що представляє собою круглу дошку діаметром 1 фут. Коли трубку потерли і потримали біля ніг хлопчика, НЕ торкаючись до них, то фольга притягалася особою хлопчика настільки сильно, що піднімалася на висоту 10 дюймів (25 см.)

Мало того, що цим досвідом Грей визначає факт електропровідності людського тіла, він вперше спостерігає явище електричної ІНДУКЦІЇ. Що таке електрична індукція (іноді вона називається електростатичною)? Це властивість тел ставати наелектризованими при приміщенні їх в електричне поле. Поле це створювалося в даному випадку натертої скляною трубкою. І все-таки не це головне в даному досвіді. Найважливіше полягало в тому, що в дослідженнях з електрики людина ставала технічним і часто найголовнішим учасником дослідів. Адже не було взагалі ніяких електричних приладів і дослідники почали просувати знання в новій науці за допомогою органів почуттів людини.

Стівен Грей робить ще одне цікаве спостереження.Масивний куб з дубового дерева приймає заряд електрики не більше, ніж порожній куб таких же розмірів. Цей факт означав ні багато ні мало, а та обставина, що ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЗАРЯД розподіляється по поверхні ТЕЛ.

І все-таки головним у дослідженнях Стівена Грея був факт поділу все тел на електропровідність і неелектропровідних. У 1738г. біженець з Франції гугенот Жан Дезагюлье, спочатку фізик, а потім капелан принца Уельського, запропонував називати електропровідні тіла просто провідник, що і увійшло в термінологію науки. Терміни ІЗОЛЯТОР і НАПІВПРОВІДНИК увійдуть в вживання пізніше. А ось людина в якості вимірювального приладу ще довго буде нести свою вахту. Так слуга Річард у фізика Г.Кавендиш (1731-1810) за величиною електричного удару буде визначати величину заряду конденсаторів, а фізик А.Вольта (1745-1827) за допомогою своєї мови винайде хімічне джерело електрики.

Нагороди не обійшли стороною вченого. Колишній фарбар став членом Лондонського Королівського товариства і був нагороджений медаллю Коплея, що є найвищим визнанням заслуг у Великобританії. З російських учених такою медаллю нагороджені тільки Д.И.Менделеев і И.П.Павлов. що говорить про вагомість такої нагороди.

На цьому можна було б поставити крапку. Але хотілося б розповісти про один факт з біографії Грея, щоб прояснити деякі умови. При вивченні життя цього безмежно відданого науці людини впадає в очі відсутність творчої активності протягом багато років талановитої вченої. Деякі історики науки вважають що у всьому винна ворожнеча президента Лондонського Королівського товариства И.Ньютона і Королівського Астронома Д.Флемстіда, який, як ми знаємо, був покровителем Грею. Сварка сталася ось з якої причини. Директор Грінвічській обсерваторії провів чудовий (так написано в сучасній Британіці) спостереження за зоряним небом. Результати роботи знадобилися Ньютону для подальших своїх досліджень і він хотів їх бачити надрукованими. На що астроном не погоджувався до тих пір, поки він не виправить всі помилки. Президент Товариства наполіг на своєму, знайшов спонсора (Датського принца) і праці надрукував в кількості 400 примірників. Флемстид ж потім скуповував видані екземпляри і знищував. Так було спалено близько 300 екземплярів. Ньютон же виключив Флемстіда з членів Королівського товариства нібито за несплату членських внесків. Причина смішна бо Королівський астроном колись власним коштом придбав все астрономічне обладнання для Грінвічській обсерваторії. Так Грей позбувся свого покровителя. Відновив він свою творчу роботу тільки після смерті Ньютона. Все це свідчить, що святих на Землі не буває. Навіть серед великих.