Петр Забаринский - Ампер

• Название: Ампер
• Автор: Петр Забаринский
• Издательство: Журнально-газетное объединение
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1938

В настоящем издании представлено биографическое произведение о выдающемся французском ученом, основоположнике электродинамики А. М. Ампере.

---

«Разве надо для каждой новой группы явлений придумывать специальный «флюид»? — Ампер перетряхивает свои познания по философии. — Ведь еще Оккам предупреждал, что не следует создавать новые сущности только потому, что найдено новое явление. А гениальный Ньютон, непревзойденный образец ученого, говорил, что природа проста и не роскошествует излишними причинами. Наконец, электричество действует на магнит, и обратно: магнит — на электрический ток; ток действует на ток и магнит на магнит. Нельзя ли об'единить эти действия в одну группу? Найти единство в этих разнообразных явлениях? Для этого достаточно представить себе, что магнит есть не что иное как совокупность электрических токов. Это нисколько не противоречит опыту, ибо действие двух магнитов друг на друга можно описать, заменив каждый из них соответствующей системой кольцевых, круговых токов, обтекающих их вдоль поверхности перпендикулярно к оси, соединяющей полюса. Тогда магнитные явления вызываются исключительно электричеством. Различие северного и южного полюсов вызывается лишь их положением относительно токов, из которых магнит состоит. Какая стройность и единство вносятся в электротехнику!» Ампер восхищается открывшейся перспективой.

Обратив свое внимание на проблему земного магнетизма, Ампер решительно отверг «чудовищное», по его выражению, представление о земле как об огромном металлическом шаре. Он выдвинул проблему, что земля — это своеобразная система круговых токов (соленоид!), в которой токи текут с востока на запад. Страстный и увлекающийся Ампер, полный глубокой уверенности в правильности своего пути, не замечает, что нарисованное им представление не менее чудовищно, чем старое. В самом деле, таинственные замкнутые токи, циркулирующие вдоль всей поверхности земли, — разве это не кажется продуктом безумной фантазии или, вернее говоря, продуктом ни перед чем не останавливающейся в своей железной последовательности научной идеи? Лишь тогда, когда Ампер перешел к представлению о молекулярных токах, он действительно мог сказать, что новая теория освобождена от всякой фантазии, которая заключалась в старом понятии о магнитных свойствах земли.

Еще не разработав своих идей до конца, он спешит огласить их на заседании Академии наук. Он видит косые взгляды, недоверчивые улыбки. Физики привыкли к этим таинственным «флюидам». Они освящены традицией ньютоновской школы. «Очередная фантазия Ампера, — говорят они. — Он сам откажется от нее через несколько дней».

Однако, когда Ампер день за днем, месяц за месяцем, год за годом собирает факты, разрабатывает теорию и возводит все растущую твердыню незыблемых аргументов, ученые-реакционеры выступают против Ампера во всеоружии: тут и замалчивание и отрицание значения его открытий и попытки ниспровергнуть его теорию. Во главе этих физиков — Жан Батист Био. Этот блестящий человек, таланты которого проявились в разнообразных областях науки, резко напал на Френеля и Араго, выдвинувших новую теорию о природе света, согласно которой свет рассматривался как волны в упругой среде, заполняющей мировое пространство, — эфире. Био яростно атакует и Ампера. Ведь выступив против существования самостоятельного магнетизма, Ампер тем самым напал и на теорию Био. Согласно теории Био, магнит состоит из множества маленьких, «элементарных», микроскопических магнитиков. Каждый такой магнитик во всем подобен намагниченному железному стержню. Конечно, эта теория ничего не об'ясняла в магнитных явлениях. Вопрос о природе магнетизма оставался открытым и только переносился с большого куска намагниченного металла на составляющие его крохотные частицы. Однако, вместе с ученым Саваром, Био установил количественный закон взаимодействия проводника с током и магнита. Это было его наиболее важное достижение, хотя идею этого закона подал Био и Савару, как они сами указывают, Лаплас.

Соратники Био прежде всего сделали попытку доказать, что Ампер ничего нового не открыл. «Возьмем, — восклицали они, — два проводника и два магнита. Каждый из проводников действует на соответственный магнит. Один магнит действует на другой. Сам собой напрашивается вывод, что один из проводников с током действует на другой. Так называемое «открытие» Ампера полностью заключено в открытии Эрстеда!» — заканчивали они торжествующе. Но блестящий, как всегда, остроумный и живой Араго дал им великолепный ответ. Он достал из кармана два железных ключа и на глазах у изумленных оппонентов сблизил их между собой, показывая, что никакого притяжения между ними нет. «А ведь каждый из них порознь притягивается магнитами, — насмешливо восклицает Араго, — и магниты притягиваются между собой. Если рассуждать так, как вы, то и эти два ключа должны притягиваться. Этого же нет, и ваше заключение ошибочно, — Ампер открыл по существу новое явление, куда большего значения, чем открытие уважаемого мной профессора Эрстеда!»

Потерпев неудачу, противники Ампера предпринимают нападение другого рода. Био организует публичное сообщение о последних открытиях в области электромагнетизма. В этом докладе он собирается доказать, что Ампер всего-навсего лишь ловко воспользовался открытием Эрстеда. 30 марта 1821 года Ампер случайно узнал о готовящемся на него нападении. Он немедленно принял решение сделать на том же заседании доклад о своих работах и работах Араго, опровергнув измышление Био. Ампер беспристрастно, с достоинством ученого, указал на отношение открытия Эрстеда к его работам: «Исторически верно, и это легко доказать, — закончил он свое сообщение, — что я пришел к открытию этих фактов лишь благодаря тому, что осознал явление, открытое господином Эрстедом способом, совершенно противоположным об'яснению, данному самим Эрстедом».

Опровергнув все нападки противников, Ампер углубляется в обоснование электродинамики, ищет все новых и новых доказательств своих взглядов, стремится развить их и уточнить свою теорию.

Каждое научное исследование имеет свою, ему присущую логику; оно проходит этап за этапом, давая ученому, если он идет по правильному пути, все более точное знание изучаемых об'ектов. Так было и здесь. Шаг за шагом в работах Ампера вырастает новая наука — электродинамика, соединяющая в себе опыты и математическую теорию, разработанную по образцу и при помощи механики великого Ньютона.

Много тяжких и трудных препятствий приходится преодолевать исследователю.

Мощному полету научного творчества мешает отсталая техника эксперимента — примитивность лабораторного оборудования, отсутствие измерительных приборов. Ампер вносит ряд технических улучшений, но не может преодолеть недостатков тогдашнего источника тока — Вольтова столба. После многих усилий Амперу удалось найти способ, который устранял технические трудности эксперимента. Он решил отказаться от прямых измерений и заменить их «методом равновесия». Этот остроумный метод состоит в следующем. Представим себе три покоящиеся проволоки, из которых две закреплены, а одна может перемещаться. Все они соединены между собой, и с Вольтовым столбом. Этим достигается, что примерно одинаковый ток в них и колебания его не отражаются на результатах опыта. Пропуская через эти проводники ток, Ампер определял, что при таких, условиях подвижной проводник остается в равновесии. Определив условия равновесия, он узнавал какое-либо свойство силы, с которой один ток действует на другой. Все необходимые для этого данные давала ему механика. Вооруженный этим методом, Ампер начал изучать законы взаимодействия проводников с током. Его стремления были направлены к тому, чтобы не только установить новые опытные факты, но и, об'единив их, разработать математическую теорию.

От каких же обстоятельств зависит исследуемая сила? Оказалось, что она зависит и от силы тока, и от расстояния и взаимного расположения взаимодействующих проводников, и от формы этих проводников. Круговой ток, при прочих равных условиях, действует иначе, чем прямолинейный. Как же учесть в одном законе все бесконечное разнообразие форм, которые могут быть приняты проводником? Ампер решил рассматривать бесконечно малый элемент тока, найти закон его действия и сложением бесконечно большого числа этих элементов (т. е. интегрированием) получать действие проводников конечной длины. Закон взаимодействия таких элементов нельзя непосредственно проверить на опыте, ибо их нельзя практически осуществить Но зато можно из этого закона получать математические выражения, определяющие действия конечных проводников той или иной формы, и проверять их на опыте. Чем больше окажется совпадений, тем вернее будет доказан закон для бесконечно малых элементов. Ампер устанавливает этот закон. Это блестящая победа. Торжествуя, он восклицает: «Пусть впоследствии создадут новые теории электричества, пусть возникнут новые гипотезы об электромагнитных процессах, — формула установленного мною закона останется незыблемой! Более того, всякая теория, если только она хочет утвердить свою достоверность, должна привести к моей формуле. Мой закон найдет свое место во всякой теории. А теперь — вперед, приложим его к частным задачам, посмотрим, что он даст нам!» Но здесь наступает перерыв в его работе. Перерыв, вынужденный внешними обстоятельствами, которые мешают его гению исследователя.