Анатолий Томилин - Заклятие Фавна

• Название: Заклятие Фавна
• Автор: Анатолий Томилин
• Издательство: Лениздат
• Жанр: Физика
• Год: 1986

Книга рассказывает о покорении электрической энерии. Перед читателями пройдет галерея ученых, открывших великие тайны природы и боровшихся с реакционными взглядами церкви.

Рассчитана на массового читателя

---

— Ваше величество! — Гильберт говорит мягко, приятным голосом, как и подобает врачу. — Я собираюсь, если будет на то божья воля, не умаляя заслуг тех, кто говорил о том до меня, изложить здесь перед вами открытую мною с помощью многих трудных и дорогостоящих экспериментов истину, которая противоречит мнению многих других философов, даже самых древних… Почему магнитная стрелка, применяемая на кораблях вашего доблестного флота, одержавшего беспримерную победу над Великой Армадой, всегда показывает одно направление? Почему? — Он поднимает над головой шар. — Этот шар, выточенный с немалыми расходами из магнитного камня, я назвал тереллой. Что означает маленькая земля — «земелька». Я подношу к ней магнитную стрелку, и вы видите? Джентльмены все видят, как один конец стрелки притягивается к одному полюсу тереллы, а другой — к другому. Не так ли ведут себя и стрелки компасов, установленных на кораблях флота ее величества? И не значит ли это, что и вся наша Земля является одним «большим магнитом»?

Гильберт водит железной стрелкой по поверхности тереллы.

— Взгляните, ваше величество, на разных удалениях от полюсов стрелка по-разному наклоняется к горизонту. Это открыл верный подданный вашего величества Роберт Норман — строитель компасов, доказав тем самым, что точка притяжения магнита находится не на небе… — он слегка поклонился в сторону лорда адмиралтейства: зачем важивать себе врагов при дворе? — а на земле.

Вперед протиснулись два адмирала. В те времена умели достаточно точно определять по высоте светил, на какой широте находится судно в открытом море, но никто не знал, как определять долготу.

Наши моряки верят, что стрелку притягивают, огромные железные горы, которые скрыты во льдах на севере. Мореплаватели рассказывают, что эти ужасные горы притягивают неосторожно приблизившиеся корабли и вытягивают из них гвозди, так что те разваливаются, обрекая на гибель команду…

Гильберт терпеливо напоминает об арабских сказках, повествующих о подобных же случаях, и добавляет:

— Взгляните, как ведет себя стрелка возле тереллы. Ее наклонение уменьшается к экватору, тогда как на магнитных полюсах она стремится встать торчком. Нет, джентльмены, все дело в том, что наша Земля, как и терелла, — магнит…

Гильберт кладет маленькие магнитные стерженьки в легкие кораблики и пускает их плавать в корыто с водой. Всплескивают руками дамы, наблюдая, как устремляются под действием притяжения разноименных полюсов друг к другу легкие суденышки и как расходятся они, стоит повернуть магнитики навстречу друг другу одноименными концами. Присутствующие в восторге.

Наконец королева зевнула. Ученая беседа утомила ее и давно наскучила остальным. Лишь Бэкон, казалось, был готов слушать до бесконечности, но его глаза так часто загорались блеском сдерживаемого возражения, что Гильберт старался не смотреть в его сторону. Он тоже устал. Не доверяя слугам, после ухода придворных он собрал свои приборы и ушел почти незамеченным.

«Из доказательств наилучшее есть доказательство опытом, — напишет Бэкон спустя несколько лет и тут же добавит: — Однако нынешние опыты бессмысленны. Экспериментаторы скитаются без пути, мало продвигаясь вперед, а если найдется серьезно отдающийся науке, то и он роется в каком-нибудь опыте, как Гильберт в магнетизме». Странное высказывание для того, кто во главу всей новой науки требовал поставить экспериментальный метод. Но Бэкон — противоречивая натура, и трудно сказать, насколько принципиальные побуждения двигали им в оценках трудов современников.

Зато совсем иначе звучит отзыв Галилея, жившего в то же время: «Величайшей похвалы заслуживает Гильберт… за то, что он произвел такое количество новых и точных наблюдений. И тем посрамлены пустые и лживые авторы, которые пишут не только о том, чего сами не знают, но и передают все, что пришло им от невежд и глупцов».

К сожалению, сам Гильберт об этой блестящей оценке уже узнать не мог. В марте 1603 года умерла королева, а несколько месяцев спустя и ее врач.

Все свое имущество Гильберт завещал Лондонскому обществу медиков. Однако большой пожар уничтожил приборы. И остались лишь сочинение «О магните…» да имя на обложке. Но много ли нового узнали мы о магнетизме и магните за промчавшиеся столетия?

Сегодня магнетизм широко применяется в науке и технике. Явления магнетизма важной составляющей вошли в основу нашей цивилизации.

Ну а почему Земля — магнит? Как возникает магнитное поле, и что является его носителем? Какое влияние оказывает магнитное поле на жизнь?

Увы, главные свой тайны «черный камень из страны магнетов» по-прежнему хранит в неприкосновенности.

А что же Гильберт? Сохранилась ли должная память о нем в наш перегруженный информацией век? Какой памятник мы, потомки, поставили великому создателю науки о магнетизме, подарившему нам еще и термин «электричество»?

В память о нем единица напряженности магнитного поля в международной системе единиц «СИ» называется сегодня «гильберт». И прав английский поэт Джон Драйден, написавший, что «Гильберт будет жить, пока магнит не перестанет притягивать».

Магнитное притяжение. XX век

Что мы понимаем под магнетизмом в наши дни? Прежде всего — это совокупность явлений, обусловленных магнитным воздействием, которое передается и осуществляется с помощью магнитного поля.

Честно говоря, я бы не стал утверждать категорически, что приведенная выше формулировка дает полную ясность человеку, ну скажем… чисто гуманитарного образования. Что такое — магнитное поле? И вообще, в чем заключается механизм взаимодействия? Помните: земля притягивает подброшенный камень, магнит притягивает железо, электрон-янтарь притягивает сор.

Mы часто употребляем слова, не очень задумываюсь над их внутренним смыслом. Возьмем хотя бы слово «взаимодействие». Два сотрудника заняты одним делом — они взаимодействуют. Два собеседника беседуют. И это — взаимодействие. На спортивной площадке две команды играют в волейбол: игроки одной команды, взаимодействуя друг с другом, не дают упасть мячу на землю.

Не значит ли это, что взаимодействие — совместное действие отдельных частей, объединенных этим взаимодействием в систему? А почему бы и нет? Прекратился разговор, вы разошлись, распалась система из двух собеседников. Закончилась игра в мяч — нет. больше команд, нет игровой системы.

Всякое действие предполагает обмен силами. А что является переносчиком этих сил? В разговоре — слова. В игре — мяч. А в окружающей природе?

Пожалуй, самым первым видом взаимодействия, на которое обратил внимание человек, было взаимодействие тяготеющих масс — гравитация, или тяготение. Ведь это оно обеспечивает всем предметам на Земле их вес, а подброшенному камню — возвращение к поверхности. Оно же определит движение спутников вокруг планет, планет — вокруг звезд, а потом и самих звезд и даже галактик…

Следующим по старшинству шло электромагнитное взаимодействие. Электромагнитные силы по своему действию оказались похожими на гравитационные. Они также проявляются на большие расстояния и ослабевают постепенно, обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Изучая их проявление, ученые создали стройную теорию электромагнитного поля, во многом похожую на классическую механику. И вопрос о том, что же является переносчиком сил, ученых сначала особенно не беспокоил.

Но в начале XX века возникла квантовая теория Макса Планка и теория фотоэффекта, предложенная Альбертом Эйнштейном, и они заставили физиков посмотреть — на явления под иным углом зрения. Оказалось, что для электромагнитных сил переносчиками являются фотоны, световые частицы, — или кванты.

Представьте себя с приятелем в паре. Условие вашего совместного существования — взаимодействия — постоянный обмен мячом, как в баскетболе — задерживать его у себя нельзя, но и бросить на произвол судьбы вы не имеете права. Чем мяч легче и меньше, тем дальше вы можете отойти, друг от друга, перебрасываясь им, тем больше у вас свободы. А если, это не мяч, а чугунное ядро от старинной пушки?

А, теперь, разделим, электромагнитное взаимодействие, на два — электрическое и магнитное. При электрическом носителями сил являются элементарные, маленькие, заряды-электроны. А при магнитном взаимодействии?

Давайте подойдем к вопросу с другой стороны. Сегодня мы знаем, что все вещества в той или иной степени обладают магнитными свойствами. Одна меньше, другие больше. Магнитные поля существуют у многих космических тел и играют важную роль в фундаментальных, астрофизических и космогонических явлениях. Магнитные моменты есть и у электронов, протонов и нейтронов, из которых построены атомы. Но как же они взаимодействуют, чем обмениваются?

Магнитные свойства многих, веществ мы знаем и с успехом применяем в электро — и радиотехнике, в автоматике и вычислительной технике, в телемеханике, в морской и космической, навигации, в геофизических методах разведки полезных ископаемых, наконец, для контроля качества металлических изделий, но… как же все-таки притягивает один постоянный магнит другой? Как взаимодействуют их магнитные поля?