Запланированная случайность
Неординарным был путь к этому открытию. Около сотни лет блуждали ученые многих стран рядом с истиной, но случилось то, что случилось. Наш рассказ о том, как неудачные гипотезы далеко уводят исследователей от истины и в то же время нелепые предположения приводят к блестящим результатам, подтверждая положения такой науки, как логика, что из неправильных предпосылок можно прийти к правильным результатам.
В 1600 г. родоначальник науки об электричестве врач У. Гильберт, предложил вещества, обладающие свойством привлекать притяжением к себе другие тела, разделить на две категории — тела электрические и магнитные как обладающие кардинально разными свойствами. Натертые электрические тела притягивали к себе большинство из известных веществ (вернее, их частички), в то время как магнитные притягивали только железо и его руды. В науке такая классификация прижилась и никаких возражений не встречала.
Однако на протяжении двухсот лет при изучении этих явлений, а изучались они интенсивно, было замечено, что иногда свойства тел проявляются вместе. И даже более того, исследователи стали понимать, что электрические явления вызывают магнитные. Это был настолько очевидный факт, что он вошел в учебники физики того времени как само собой разумеющийся. Приведем несколько цитат из разных авторов и разных времен.
1. «Неоднократно было замечено, что молния, падая вблизи компаса, совершенно меняет его направление» /П. Мюссенбрук. Голландия, 1729 г./.
2. «Магнетизм — не что иное, как действие электрической материи» /Д’Алибар. Франция. 1752 г./.
3. «Разряжение батареи, проведенное через стальную стрелку, оную намагничивает» /Г. Адамс. Англия, 1784 г./.
4. «Железо и сталь становятся от молнии или от сильной искры намагниченными» /Г.К. Лихтенберг. Германия, 1789 г./.
5. «Молния делает железо магнетическим и тоже производит искусственное электричество» /А. Стойкович. Россия, 1810 г./.
Таких примеров можно привести множество. Интересно отметить, что некоторые ученые даже специально намагничивали компасные иглы электричеством. Вот что пишет в 1750 г. из Америки Б. Франклин: «Посредством электричества нам (здесь, в Филадельфии) часто удавалось сообщать иголкам полярность и изменять ее на противоположную» [2].
Можно задаться вопросом: что нужно было еще сделать, чтобы открыть магнитные проявления электричества? Ведь они открыты и с давних пор являются достоянием всех естествоиспытателей!
И все-таки ответ на этот вопрос существует. Суть его в том, что ученые описываемого периода неправильно объясняли явления, происходящие в металлических проводниках при электрических и грозовых разрядах. Для того чтобы понять это, обратимся к истории возникновения лейденской банки.
Один из первых электризаторов, испытавших на себе действие электрического разряда от этого устройства, лейпцигский профессор И.Г. Винклер так описал действительно неизгладимое впечатление, произведенное на него. «Я занимался рука была поражена ударом с такой силой, что все тело содрогнулось, как от удара молнии. Несмотря на то что сосуд, сделанный из тонкого стекла, не разбивается и кисть руки обычно не смещается при таком потрясении, тем не менее локоть и все тело поражаются столь страшным образом, что я не могу выразить словами. Я думал, что все кончено» [3].
Опыт Винклера повторяли многие.
Экспериментаторы заявляли, что при электрическом разряде через их тело они испытывали страшное «потрясение». То же самое утверждают и наши современники, попав под повышенное напряжение. «Меня трясло», — говорят они. Физики того времени посчитали, что такое же «трясение» испытывают не только живые существа, но и металлические проводники, через которые течет электричество. Вот именно это заблуждение и явилось причиной столь запоздалого открытия, совершенного Эрстедом.
Дело в том, что вплоть до XIX в технологиях изготовления магнитов для нужд науки и мореплавания существовало всего два способа. Один — натиранием стали или железа магнитами и другой — с использованием магнетизма Земли.
Вот как описывал магнитных дел мастер изготовление магнитов вторым способом: «Главное средство состоит в возбуждении магнитной силы посредством ударений. Для сего я употреблял мягкую сталь. Я брал стальную кочергу или прут, держал оный в вертикальном положении и тихо ударял сей прут по нескольку раз, что доставляло оному магнитную силу» [4].
Учитывая эти факторы, ученые того времени легко могли представить себе картину, как электрический разряд, проходя, например, по стальной игле, сотрясает ее в магнитном поле Земли, отчего она и намагничивается.
Вот что писал российский академик Ф.У. Эпинус, кстати, отважившийся подготовить мемуар «О сходстве электрической силы с магнитною».
«Без сомнений (! — Б.Х.), к числу тех причин, которые могут сильнейшим образом потрясти мельчайшие частицы железа, относится электрическая молния, либо произведенная при помощи лейденской банки, либо вырывающаяся из облака, чреватого громом. Утверждая это, я не сомневаюсь, что получу одобрение всех тех, которые когда-либо подвергали свое тело так называемому электрическому потрясению. Нетрудно понять, почему получается так, что железные предметы довольно часто становятся магнитными» [5].
Однако, невзирая на всю категоричность заявлений Эпинуса, в нем присутствует и доля скепсиса. «Как мне кажется, из сказанного выше ясна причина того, что благодаря электричеству железные проволоки могут стать магнитными; поэтому нет нужды искать какую-либо другую причину; по-видимому, ошибаются те, которые считают, что этот опыт бросает некий свет на таинственную связь между электричеством и магнетизмом. Но я готов признать, что этот вопрос заслуживает нового рассмотрения путем опытов».
Из заявления выдающегося электризатора следует, что все-таки существовали сомневающиеся и среди коллег-ученых, да и сам он хотел опытов, которые сделают его «взгляд совершенно несомненным или (чегго ложность».
С развитием науки об электричестве и появлением вольтова столба возможности исследователей расширились. За дело взялись сотни энтузиастов. Среди них был и Х.К. Эрстед (14.08.1777 — 09.03.1851). Ему было предопределено сделать открытие, потрясшее ученый мир, как разряд лейденской банки.
Другое по технологическим наукам
Архитектура ЭВМ БЭСМ-6
Мы выделили
описание машины БЭСМ-6 в отдельный раздел по той причине, что эта машина
занимает особое место в развитии отечественной вычислительной техники.
Принципы, заложенные в основу ее структурной организации, не потеряли своего
значения до сих пор. Машины БЭСМ-6 и вычислительные комплексы, со ...