Однако стоит вернуться к сути открытия Эрстеда. Нужно сказать, что отклонение стрелки компаса в лекционном опыте было весьма небольшим. В июле 1820 года Эрстед снова повторил эксперимент, используя более мощные батареи источников тока. Теперь эффект стал значительно сильнее, причём тем сильнее, чем толще была проволока, которой он замыкал контакты батареи. Кроме того, он выяснил одну странную вещь, не укладывающуюся в ньютоновские представления о действии и противодействии. Сила, действующая между магнитом и проволокой, была направлена не по соединяющей их прямой, а перпендикулярно к ней. Выражаясь словами Эрстеда, «магнитный эффект электрического тока имеет круговое движение вокруг него». Магнитная стрелка никогда не указывала на проволоку, но всегда была направлена по касательной к окружностям, эту проволоку опоясывающим. Как будто бы вокруг проволоки вихрились невидимые сгустки магнитных сил, влекущих лёгкую стрелку компаса. Вот чем поражён учёный. Вот почему в своём четырёхстраничном «памфлете» он, опасаясь недоверия и насмешек, тщательно перечисляет свидетелей, не забывая упомянуть ни об одной из их научных заслуг.
Эрстед, дав, в общем, неправильное теоретическое толкование эксперименту, заронил глубокую мысль о вихревом характере электромагнитных явлений. Он писал: «Кроме того, из сделанных наблюдений можно заключить, что этот конфликт образует вихрь вокруг проволоки». Другими словами, магнитные силовые линии окружают проводник с током, или электрический ток является вихрем магнитного поля. Таково содержание первого основного закона электродинамики, и в этом суть открытия учёного. Опыт Эрстеда доказывал не только связь между электричеством и магнетизмом. То, что открылось ему, было новой тайной, не укладывающейся в рамки известных законов.
Мемуар Эрстеда вышел в свет 21 июля 1820 года. Дальнейшие события развивались в весьма непривычном для неторопливой тогда науки темпе. Уже через несколько дней мемуар появился в Женеве, где в то время был с визитом Араго. Первое же знакомство с опытом Эрстеда доказало ему, что найдена разгадка задачи, над которой бился и он, и многие другие. Впечатление от опытов было столь велико, что один из присутствующих при демонстрации поднялся и с волнением произнёс ставшую впоследствии знаменитой фразу: «Господа, происходит переворот!»
Араго возвращается в Париж потрясённый. На первом же заседании академии, на котором он присутствовал сразу по возвращении, 4 сентября 1820 года он делает устное сообщение об опытах Эрстеда. Записи, сделанные в академическом журнале ленивой рукой протоколиста, свидетельствуют, что академики просили Араго уже на следующем заседании, 22 сентября, показать всем присутствующим опыт Эрстеда, что называется, «в натуральную величину».
Сообщение Араго с особым вниманием слушал академик Ампер. Он, может быть, почувствовал в тот момент, что пришла его пора перед лицом всего мира принять из рук Эрстеда эстафету открытия. Он долго ждал этого часа — около двадцати лет, как Араго и как Эрстед. И вот час пробил — 4 сентября 1820 года Ампер понял, что должен действовать. Всего через две недели он сообщил миру о результатах своих исследований. Он высказал гениальную идею и сумел подтвердить её экспериментально — все магнитные явления можно свести к электрическим. Так зародилась новая наука — электродинамика, теоретически связывающая электрические и магнитные явления. А ещё через сорок лет электродинамика влилась составной частью в теорию электромагнитного поля Максвелла, до сих пор являющуюся нашим компасом в мире всех электромагнитных явлений.
После открытия почести посыпались на Эрстеда как из рога изобилия. Он был избран членом многих авторитетнейших научных обществ: Лондонского Королевского общества и Парижской академии. Англичане присудили ему медаль за научные заслуги, а из Франции он получил премию в три тысячи золотых франков, некогда назначенную Наполеоном для авторов самых крупных открытий в области электричества.
В 1821 году Эрстед одним из первых высказал мысль, что свет представляет собой электромагнитные явления. В 1822–1823 годах независимо от Ж. Фурье переоткрыл термоэлектрический эффект и построил первый термоэлемент. Эрстед экспериментально изучал сжимаемость и упругость жидкостей и газов, изобрёл пьезометр. Учёный проводил исследования по акустике, в частности пытался обнаружить возникновение электрических явлений за счёт воздуха.
В 1830 году Эрстед стал почётным членом Петербургской академии наук. Принимая всё новые почести, Эрстед не забывает о том, что новый век требует нового подхода к обучению науке. Он основывает в Дании общество для поощрения научных занятий и литературный журнал, читает просветительные лекции для женщин, поддерживает «маленького Ганса Христиана», своего тёзку — будущего великого писателя Ганса Христиана Андерсена. Эрстед становится национальным героем.
Эрстед скончался 9 марта 1851 года. Хоронили его ночью. Толпа из двухсот тысяч человек, освещая путь факелами, провожала его в последний путь. Звучали траурные мелодии, специально сочинённые в его память. Учёные, правительственные чиновники, члены королевской семьи, дипломаты, студенты, простые датчане ощущали его смерть как личную потерю. За многое они были благодарны ему. И не в последнюю очередь за то, что он подарил миру новые тайны.
ГЕОРГ ОМ

(1787–1854)
О значении исследований Ома хорошо сказал профессор физики Мюнхенского университета Е. Ломмель при открытии памятника учёному в 1895 году: «Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мраком. Ом указал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением наблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основе открытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто сумеет разгадать законы природы. Ом вырвал у природы так долго скрываемую ею тайну и передал её в руки современников».
Георг Симон Ом родился 16 марта 1787 года в Эрлангене, в семье потомственного слесаря. Отец Ома — Иоганн Вольфганг, продолжил ремесло своих предков. Мать Георга — Мария Елизавет, умерла при родах, когда мальчику исполнилось десять лет. Из семи детей Омов выжили только трое. Георг был старшим.
Похоронив жену, отец Ома всё свободное время посвятил воспитанию детей. Роль отца в воспитании и образовании детей была огромной, и, пожалуй, всем тем, чего добились его сыновья в жизни, они обязаны отцу. Это признавал впоследствии и Георг, будущий профессор физики, и Мартин, ещё раньше ставший профессором математики.
Большой заслугой отца является то, что он сумел приучить своих детей к самостоятельной работе с книгой. Хотя по тем временам книги стоили дорого, приобретение их было частой радостью семьи Омов. С трудом сводя концы с концами в семейном бюджете, Иоганн никогда не жалел денег на книги.
После окончания школы Георг, как и большинство его сверстников, поступили в городскую гимназию. Гимназия Эрлангена курировалась университетом и представляла собой учебное заведение, соответствующее тому времени. Занятия в гимназии вели четыре профессора, рекомендованные администрацией университета.
Но отца будущего учёного ни в коем случае не устраивал тот объём знаний и их уровень, которыми обладали выпускники гимназии. Отец не переоценивал своих возможностей: он знал, что одному ему не под силу дать хорошее образование детям, и решил обратиться за помощью к преподавателям Эрлангенского университета. На просьбу самоучки охотно откликнулись профессора Клюбер, Лангсдорф, в будущем экзаменатор Георга, и Роте.
Георг, успешно закончив гимназию, весной 1805 года приступил к изучению математики, физики и философии на философском факультете Эрлангенского университета.
Полученная им солидная подготовка, незаурядные способности благоприятствовали тому, что обучение в университете шло легко и гладко. В университете Ом всерьёз увлёкся спортом и отдавал ему всё свободное время. Он был лучшим бильярдистом среди студенческой молодёжи университета; среди конькобежцев ему не было равных. На студенческих вечеринках никто не мог соревноваться с лихим танцором, каким был Ом.
Однако все эти увлечения требовали очень много времени, которого всё меньше оставалось для изучения университетских дисциплин. Чрезмерные увлечения Георга вызывали тревогу у отца, которому всё труднее приходилось содержать семью. Между отцом и сыном произошёл очень крупный разговор, который надолго испортил их взаимоотношения. Конечно, Георг понимал справедливость отцовского гнева и некоторую резкость упрёков и, проучившись три семестра, к общему удовлетворению обеих сторон принял приглашение занять место учителя математики в частной школе швейцарского городка Готтштадта.
В сентябре 1806 году он прибыл в Готтштадт, где и началась его самостоятельная жизнь вдали от семьи, от родины. В 1809 году Георгу было предложено освободить место и принять приглашение на должность преподавателя математики в город Нойштадт. Другого выхода не было, и к рождеству он перебрался на новое место.
Но мечта окончить университет не покидает Ома. Он перебирает все возможные варианты, способствующие осуществлению его желаний, и делится своими мыслями с Лангсдорфом, который в это время работал в Гёттингенском университете. Ом прислушивается к совету профессора и полностью отдаётся изучению работ, рекомендованных им.
В 1811 году он возвращается в Эрланген. Советы Лангсдорфа не пропали даром: самостоятельные занятия Ома были настолько плодотворными, что он в том же году смог окончить университет, успешно защитить диссертацию и получить степень доктора философии. Сразу же по окончании университета ему была предложена должность приват-доцента кафедры математики этого же университета.
Преподавательская работа вполне соответствовала желаниям и способностям Ома. Но, проработав всего три семестра, он по материальным соображениям, которые почти всю жизнь преследовали его, вынужден был подыскивать более оплачиваемую должность.
Королевским решением от 16 декабря 1812 года Ом был назначен учителем математики и физики школы в Бамберге. Новое место оказалось не столь удачным, как того ожидал Ом. Небольшое жалованье, к тому же выплачиваемое нерегулярно, не соответствовало объёму возложенных на него обязанностей. В феврале 1816 года реальная школа в Бамберге была закрыта. Учителю математики предложили за ту же плату проводить занятия в переполненных классах местной подготовительной школы. Эта работа была ещё более тягостна Ому. Его совершенно не устраивает существующая система обучения.
Весной 1817 года он публикует свою первую печатную работу, посвящённую методике преподавания. Работа называлась «Наиболее оптимальный вариант преподавания геометрии в подготовительных классах». Но лишь через пять лет то же самое министерство, сотрудники которого считали, что появление работы Ома «ознаменовало гибель всего математического учения», вынуждено было в экстренном порядке выдать автору денежную премию, признав тем самым значительность его работы.
Потеряв всякую надежду найти подходящую преподавательскую работу, отчаявшийся доктор философии неожиданно получает предложение занять место учителя математики и физики в иезуитской коллегии Кёльна. Он немедленно выезжает к месту будущей работы.
Здесь, в Кёльне, он проработал девять лет; здесь он «превратился» из математика в физика. Наличие свободного времени способствовало формированию Ома как физика-исследователя. Он с увлечением отдаётся новой работе, проводя долгие часы в мастерской коллегии и в хранилище приборов.
Ом занялся исследованиями электричества. Требовался скачок от созерцательного исследования и накопления экспериментального материала к установлению закона, описывающего процесс протекания электрического тока по проводнику. В основу своего электроизмерительного прибора Ом заложил конструкцию крутильных весов Кулона.
Учёный проводит целую серию экспериментов. Результаты своих исследований Ом оформил в виде статьи под названием «Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят контактное электричество». Статья была опубликована в 1825 году в «Журнале физики и химии», издаваемом Швейггером. Это была первая публикация Ома, посвящённая исследованию электрических цепей.
Однако выражение, найденное и опубликованное Омом, оказалось неверным, что впоследствии стало одной из причин его длительного непризнания. Впрочем, и сам исследователь не претендовал на окончательное решение поставленной им задачи и даже подчёркивал это в названии вышедшей статьи. Поиски нужно было продолжать. Это чувствовал и сам Ом.
Главным источником погрешностей была гальваническая батарея. Вносили искажения и исследуемые проволоки, потому что вызывала сомнения чистота материала, из которого они изготовлены. Принципиально схема новой установки почти не отличалась от той, которая использовалась в первых опытах. Но в качестве источника тока Ом использовал термоэлемент, представляющий собой пару «медь-висмут». Приняв все меры предосторожности, заранее устранив все предполагаемые источники ошибок, Ом приступил к новым измерениям.
Появляется в свет его знаменитая статья «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество, вместе с наброском теории вольтаического аппарата и мультипликатора Швейггера», вышедшая в 1826 году в «Журнале физики и химии».
Статья, содержащая результаты экспериментальных исследований в области электрических явлений, и на этот раз не произвела впечатления на учёных. Никто из них даже не мог предположить, что установленный Омом закон электрических цепей представляет собой основу для всех электротехнических расчётов будущего. Экспериментатор был обескуражен приёмом коллег. Выражение, найденное Омом, было настолько простым, что именно своей простотой вызывало недоверие. Кроме того, научный авторитет Ома был подорван первой публикацией, и у оппонентов были все основания сомневаться в справедливости найденного им выражения.
Этот берлинский год был наиболее плодотворным в научных исканиях настойчивого исследователя. Ровно через год, в мае 1827 года, в издательстве Римана вышла обширная монография «Теоретические исследования электрических цепей» объёмом в 245 страниц, в которой содержались теперь уже теоретические рассуждения Ома по электрическим цепям.
В этой работе учёный предложил характеризовать электрические свойства проводника его сопротивлением и ввёл этот термин в научный обиход. Здесь же содержится много других оригинальных мыслей, причём некоторые из них послужили отправным пунктом для рассуждений других учёных. Исследуя электрическую цепь, Ом нашёл более простую формулу для закона электрической цепи, вернее, для участка цепи, не содержащего ЭДС: «Величина тока в гальванической цепи прямо пропорциональна сумме всех напряжений и обратно пропорциональна сумме приведённых длин. При этом общая приведённая длина определяется как сумма всех отдельных приведённых длин для однородных участков, имеющих различную проводимость и различное поперечное сечение». Нетрудно заметить, что в этом отрывке Ом предлагает правило сложения сопротивлений последовательно соединённых проводников.
Теоретическая работа Ома разделила судьбу работы, содержащей его экспериментальные исследования. Научный мир по-прежнему выжидал. После выхода из печати монографии Ом, решая вопрос о месте своей дальнейшей работы, не оставлял научных исследований. Уже в 1829 году в «Журнале физики и химии» появляется его статья «Экспериментальное исследование работы электромагнитного мультипликатора», в которой были заложены основы теории электроизмерительных приборов. Здесь же Ом первым из учёных предложил единицу сопротивления, в качестве которой он выбрал сопротивление медной проволоки длиной 1 фут и поперечным сечением в 1 квадратную линию.
В 1830 году появляется новое исследование Ома «Попытка создания приближённой теории униполярной проводимости». Эта работа вызвала интерес у многих учёных. О ней благоприятно отозвался Фарадей.
Однако, вместо того чтобы продолжать научные исследования, Ом вынужден тратить время и энергию на научную и околонаучную полемику. Быть спокойным трудно: от признания открытия зависит его назначение на хорошую должность и материальное благополучие.
Его отчаяние в это время можно почувствовать, прочитав письмо, посланное Швейггеру: «Рождение „Электрических цепей“ принесло мне невыразимые страдания, и я готов проклясть час их зарождения.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82