Анатолий Томилин - Мир электричества

• Название: Мир электричества
• Автор: Анатолий Томилин
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2004
• ISBN: 5-7107-6820-0

Книга о природе электрических явлений и об ученых, которые в течение многих веков стремились разгадать тайны электричества. Рассказывается также о новейших достижениях науки в области использования электричества для нужд людей, о перспективах развития большой энергетики.

Книга адресована широкому кругу читателей.

---

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».

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.