61733 (762834), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В 1812 г. Эрстед снова выезжает за границу – в Берлин и Париж. И там он пишет работу «Исследование идентичности электрических и химических сил», где пытается показать, что магнитный эффект производится электричеством. Эта работа свидетельствует о том, что автор продолжает руководствоваться своей философской концепцией, хотя, по словам историков физики, «эта философия скорее тормозила, чем двигала вперед его научное развитие».
В 1815 г. король Дании предоставил свою коллекцию физических приборов в распоряжение университета. Нетрудно представить себе радость Эрстеда: «Я обладаю теперь прекрасными приборами и могу удачно производить любые эксперименты». Наконец-таки с 1817 г. теперь уже ординарный профессор начинает заведовать кафедрой физики и становится членом правления университета.
Педагогическая нагрузка у Эрстеда была чрезмерно большой. Материальные затруднения вынуждали его брать дополнительную преподавательскую работу сверх основной. Этот факт сыграет свою роль в великом открытии, однако и не мешает экспериментальной работе: «Мои физические исследования идут параллельно моим лекциям».
Ничто не предвещает открытия. В 1818 – 1819 годах Эрстед исследует минералы острова Борнгольм, одновременно читая лекции в университете и подрабатывая вечерами на занятиях с аспирантами. На одном из таких занятий 15 февраля 1820 г. Эрстед демонстрирует слушателям опыт, где магнитная стрелка, подносимая к выводам вольтова столба, не реагирует на электрический заряд полюсов. И тут у него возникает мысль «попытаться установить влияние провода, НАГРЕТОГО электрическим током», на магнит [8]. Эрстед замыкает проводником полюсы вольтова столба и ... Тут свидетельства очевидцев расходятся. Одни говорят, что швейцар института, другие – что один из аспирантов заметил, что в момент замыкания проводом полюсов стрелка находившегося рядом компаса отклонилась (рис.1). Он был занят манипуляциями скручивания проводов. А вот наблюдательный очевидец немедленно доложил об этом лектору. Теперь и сам преподаватель мог убедиться в обнаружившемся феномене.
Так состоялось открытие, к которому уже солидный ученый шел долгие годы.
Эффект легко воспроизводился. И Эрстед решает продолжить исследования в спокойной обстановке – в лаборатории.
Момент истины
Еще с 1817 г. в распоряжении Эрстеда была большая гальваническая батарея, сделанная им совместно со своим другом, советником королевского суда, Эсмархом. Батарея состояла из 20 медно-цинковых пластин, каждая площадью 10 на 10 дюймов, т. е. 650 см2. Эта батарея быстро раскаляла замыкающие ее проволочки. Вскоре экспериментатор заметит, что источник тока может быть и менее мощный, а температура нагретой проволоки не сказывается на результатах опыта.
В опытных изысканиях Эрстеда помимо Эсмарха принимают участие президент Датского королевского общества Влейгель, профессор эстетики Гаух, профессор естественной истории Рейнгардт, химик-органик Цейзе. Впрочем, опыты производил в основном
Эрстед, а последним демонстрировал только те, в которых ему «удавалось наблюдать какое-нибудь замечательное явление» [9].
Для начала Эрстед повторил условия своего лекционного опыта, а затем стал их менять. И вот что обнаружилось. «Если расстояние от проволоки до стрелки не превосходит 3/4 дюйма, отклонение составляет 450. Если расстояние увеличивать, то угол пропорционально уменьшается. Абсолютная величина отклонения изменяется в зависимости от мощности аппарата». (Используя данное сообщение, А.М. Ампер вскоре предложит на его принципе магнитоэлектрический гальванометр, роль которого в развитии электрической науки трудно преувеличить.)
Дальше начались вообще чудеса. Экспериментатор решает проверить действие проводников из различных металлов на стрелку. Для этого берутся проволоки из платины, золота, серебра, латуни, свинца, железа. И о чудо! Металлы, которые никогда не обнаруживали магнитных свойств, становились как бы магнитными, когда через них протекал электрический ток.
Эрстед стал экранировать стрелку от провода стеклом, деревом, смолой, гончарной глиной, камнями, диском электрофора. Экранирование не состоялось. Стрелка упорно отклонялась. Отклонялась даже тогда, когда ее поместили в сосуд с водой. Последовал вывод: «Такая передача действия сквозь различные вещества не наблюдалась у обычного электричества и электричества вольтаического». Значит, это было не электрическое, а чисто магнитное действие!
Когда соединительную проволоку Эрстед ставил вертикально, то магнитная стрелка совсем не указывала на нее, а располагалась как бы по диаметру окружности с центром по оси проволоки (рис. 2). Исследователь предложил считать действие проволоки с током ВИХРЕВЫМ, так как именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра.
Уже в июне 1820 г. Х.К. Эрстед печатает работу под заголовком: «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку». В ней ученый пишет резюме: «Основной вывод из этих опытов состоит в том, что магнитная стрелка отклоняется от своего положения равновесия под действием вольтаического аппарата и что этот эффект проявляется, когда контур замкнут, и он не проявляется, когда контур разомкнут. Именно потому, что контур оставался разомкнутым, не увенчались успехом попытки такого же рода, сделанные несколько лет тому назад известными физиками».
Так вот где, оказывается, была собака зарыта! И грозовой разряд, замыкая цепь между заряженным облаком и «землей», образовывал вокруг себя магнитное поле и намагничивал предметы. То же делал разряд лейденской банки, заставляя течь электрические заряды через стальную иголку. Впрочем, в последнем случае не все было так просто. Позже окажется, что разряд лейденской банки имеет колебательный характер и это вызывало затруднения. А с гальваническими элементами все было очень просто. Никаких сложностей. Имей источник тока, обрывок проволоки, компас и ... убеждайся в выводах Эрстеда.
Знаменательными в работе данного ученого являются признания, свидетельствующие о том, что его натурфилософские идеи были совсем ни при чем, когда он сделал открытие. «Я совершенно не буду входить в подробности тех идей, – пишет Эрстед, – которые руководили мною при моих исследованиях, так как это не может содействовать уяснению полученного результата. Я ограничусь только фактами, которые делают этот результат очевидным».
Действительно, факты – упрямая вещь, и после опытов Эрстеда они ставили науку в затруднительное положение. Казалось, все просто, но из экспериментов следовало, что сила, действующая между магнитным полюсом и током в проводнике, направлена не по соединяющей их прямой, а по нормали к этой прямой, т. е. перпендикулярно. Этот факт подвергал сомнению всю ньютонианскую систему построения мира. Это почувствовали сразу переводчики, переводившие на французский, итальянский, немецкий и английский языки латинский текст датского ученого. Зачастую, сделав буквальный перевод, представлявшийся им неясным, они приводили в примечаниях латинский оригинал [10].
В своей знаменитой работе автор пытается выработать правило, с помощью которого можно было бы заранее определить направление магнитного действия сил, возникающих в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Предсказать событие, которое должно произойти при определенных условиях, – это и есть задача фундаментальной науки.
Вот это правило: «Полюс, который видит отрицательное электричество входящим над собой, отклоняется к западу, а полюс, который видит его входящим под собой, отклоняется к востоку».
Прочитав такое правило, современный человек будет испытывать легкое замешательство. Мало того, что у магнитов два полюса – северный и южный, а здесь не написано – какой, так еще выходит, что эти полюса могут видеть. Эрстед и сам понимает несовершенство формулировки и пишет далее: «Чтобы ясно представить себе этот закон и видеть, как он согласуется с фактами, повторение опытов лучше всяких объяснений».
Ну а как же быть со зрением у магнитных полюсов? Тоже ничего мистического. Просто Эрстед пытается дать мнемоническое правило для лучшего запоминания процесса. Оно не получилось у него четким, зато совершенствовалось следующими поколениями.
Послесловие
Плохое знание предыстории открытия Эрстеда послужило поводом к неприятному инциденту, произошедшему в академическом журнале «Успехи физических наук».
В декабрьском номере журнала (1950, том 42, вып. 4) была напечатана статья «Открытие связи электрических и магнитных явлений И.А. Двигубским». Автор статьи В.И. Лебедев, ссылаясь на учебник московского профессора И.А. Двигубского 1808 г. издания, приводит описание опыта намагничивания железной стрелки при разряде лейденской банки и делает заключение: «Таким образом, можно утверждать, что первые эксперименты, лежащие в основе учения об электромагнетизме, были осуществлены в России».
Опровержения не заставили себя ждать. Автору и редакции журнала было указано читателями, что «опыты по намагничиванию стальных игл разрядом лейденской банки производились многократно на протяжении всей второй половины ХVIII века. Не подлежит никакому сомнению, что И.А. Двигубский был знаком с этими работами и никогда не позволил бы себе претендовать на столь устаревшее открытие, да и не претендовал на него вовсе». Все дело в том, что исследователи того времени, «хотя и наблюдали действие разряда на магнитное состояние стрелки, не выводили из этого никакой зависимости».
Приведенные строки принадлежат советскому профессору Я.Г. Дорфману, впоследствии автору двухтомной «Всемирной истории физики». Приведем также заключительный абзац письма в редакцию историка физики.
«Статья В.И. Лебедева может быть использована исключительно во вред вопросу о приоритете русских ученых; это надо сказать со всей ясностью. История науки есть тоже наука, которая требует кропотливой и тщательной работы над первоисточниками. Погоне за легкой сенсацией не место в советской исторической науке». Для 50-х годов это были очень смелые слова. Еще были живы Сталин и Берия, а в те времена статья с такими «приоритетами» не была единственной.
Редакция журнала посчитала «своим долгом принести извинения читателям за помещение непроверенных материалов».
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.connect.ru/
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
