Владимир Карцев - Приключение великих уравнений

Карцев Владимир Петрович

Приключение великих уравнений

Владимир Петрович КАРЦЕВ

ПРИКЛЮЧЕНИЯ ВЕЛИКИХ УРАВНЕНИЙ

ИЛИ СОБРАНИЕ РАССКАЗОВ И ДРУГИХ ЗАНИМАТЕЛЬНЫХ ИСТОРИЙ, КАСАЮЩИХСЯ МНОГИХ ВЕЩЕЙ - ГРОМОВ, МОЛНИЙ, РЫБ, ЧУДАКОВ, КАРАВЕЛЛ, СПУТНИКОВ, - СЛОВОМ, ВСЕГО ТОГО, ЧТО ИМЕЕТ ОТНОШЕНИЕ К УРАВНЕНИЯМ МАКСВЕЛЛА

История познания человеком электричества полна неожиданностей и драматизма. Среди "делавших" эту историю мы найдем людей самых различных профессий: физика, врача, переплетчика, столяра, государственного деятеля. Различны были их судьбы.

В книге читатель встретится с участниками первых кругосветных путешествий, узнает об электрических рыбах, об оживлении людей с помощью электричества...

Книга рассчитана на массового читателя.

Предисловие

Рассказанная в этой книге история удивительна. Трудно даже поверить, что за какие-то полтораста-двести лет человечество сделало столь гигантский скачок в понимании электромагнитных явлений, известных ему уже многие тысячелетия. Не случайно английский физик У. Брэгг писал: "Постепенное разгадывание законов электромагнетизма в течение последних полутора веков является одним из наиболее поразительных достижений науки во все времена".

Книга молодого ученого кандидата технических наук Вл. Карцева познакомит читателя с эпохой электричества, радикально изменившей наш мир. Эта эпоха измеряется многими веками - от наивных философских размышлений и открытия магнитного железняка в глубокой древности до новейших ускорителей частиц в десятки миллиардов электрон-вольт и электронных устройств, устанавливаемых на космические корабли.

Книга Вл. Карцева познакомит читателя с эпохой электричества.

Каждое описанное в этой книге научное открытие или техническое изобретение имеет исторический фон. На этом фоне автор показывает обстановку, в которой совершалось то или иное открытие, анализирует пути и способы, сознательно или интуитивно примененные учеными, конструкторами, изобретателями, приведшие к новым открытиям. Он рассказывает о судьбе ученых, естествоиспытателей, философов, инженеров, - словом, всех, кто своей деятельностью так или иначе способствовал прогрессу эпохи электричества. Имена многих из них остались в веках, некоторые - знакомы только специалистам, а есть и вовсе забытые.

Реализм описываемых фактов, достоверность, даже обыденность исторической обстановки, скрупулезно приводимой автором, дают возможность посмотреть на поступки своих героев иной раз с непривычных, неожиданных позиций.

Название книги полностью соответствует ее содержанию. Это действительно приключения, разнообразные, порой захватывающие, но происходят они не с людьми, а с теорией, которую люди творили в течение тысячелетий. Кульминация книги - это, если можно так выразиться, "встреча" концепции электромагнетизма с Фарадеем и Максвеллом, придавшими грандиозному и разнообразному миру электричества законченные, строгие, изящные и лаконичные формы.

Свободный стиль, занимательность и обширная научная информация бесспорные качества этой книги.

Научно-художественное произведение не заменяет учебника, и потому вряд ли прочитавший книгу сможет использовать уравнения Максвелла для конкретных расчетов. Однако читатель наверняка проникнется основными идеями теории электромагнитного поля, лучше узнает и по-человечески поймет, полюбит многих ученых прошлого и наших современников, которых мы привыкли видеть не иначе, как в бронзе памятников.

Г. И. ПОКРОВСКИЙ,

профессор, доктор технических наук

тетрадь первая

Время созерцать

Здесь нужно, чтоб душа была тверда

Здесь страх не должен подавать совета.

К. Маркс

Страх. Восхищение. Любопытство. Может быть, именно такие чувства пробуждались в наших предках, впервые встречавшихся с великими стихиями электричеством и магнетизмом, каждый раз скрывавшимися под новой, еще более таинственной и пугающей маской. Но каждая маска эта была замечена, распознана среди других зоркостью и памятью многих поколений. В это время электрические явления еще не изучаются - огни святого Эльма, молнии, притягивающиеся кольца и пушинки, электрические рыбы служат пока объектом пассивного, но пристального созерцания.

Жизнь среди молний

В начале прошлого века знаменитый французский физик, астроном, математик, естествоиспытатель, а также дипломат Доминик Франсуа Араго, сменивший в жизни своей множество постов, начиная с директора обсерватории и кончая членом временного французского послереволюционного правительства 1848 года, написал очень интересную книгу. Название ее, как отмечают многие, напоминает морское проклятье - "Гром и молния", да и содержание - в большой мере - проклятье небесам, насылающим на беззащитное население бесчисленные кары в виде громов и молний. Книга содержит несметное количество фактов, относящихся к разновидностям молний и громов, которых Араго насчитывает сотни - редкая наблюдательность! В книге интересны не только научные факты, но и картина общества того времени, которую Араго вольно или невольно дал.

На широко распространенный призыв Араго к очевидцам - французам - сообщать ему о всех случаях грома и молнии он получил гору писем.

Вот что написала великому Араго романтически настроенная госпожа Эспер:

"Все это продолжалось около минуты. Зрелище было так прекрасно, что мне и в голову не пришла мысль об опасности или страхе. Я могла только восклицать:

- Ах, как это прекрасно!

Удар, который я видела, был так силен, что опрокинул трех человек... кухарка моя была почти задушена лучом молнии, пролетевшим перед ее окном, привратница уронила из рук блюдо...

Еще один из лучей попал в пансион г-жи Луазо, где ранил одну учительницу.

Я за большую плату не продала бы случая, мне выпавшего, - быть свидетельницей столь восхитительного и чудесного зрелища!"

Отставной полковник был лаконичен:

"Месье Араго, я видел взрыв молнии в виде шара. Его исчезновение сопровождалось шумом, подобным выстрелу из 36-фунтового орудия, слышимого на расстоянии 25 лье при попутном ветре".

А вот выдержка из письма очень уравновешенного молодого человека:

"...Вдруг посреди улицы блеснула огромная молния, за которой мгновенно последовал удар, подобный артиллерийскому залпу. Мне показалось, что огромная, с силой брошенная бомба взорвалась на улице. Этот удар не замедлил моей походки. Я только надвинул свою шляпу, которую ветер и сотрясение, произведенные электрическим взрывом, отбросили назад, и шел далее, безо всяких приключений до площади "Кале".

Впрочем, кажется, за свое спокойствие молодой человек был наказан, так как далее он пишет: "Все ограничилось тем, что желудок мой не мог переваривать пищу в течение двух недель".

Разобраться в грудах астрономических календарей, хроник, легенд, рукописей было под силу лишь действительно великому ученому. Араго удалось систематизировать факты, отделить зерна от плевел, отказавшись от сообщений типа "падал град величиной со слона", и воссоздать первую со времен Ломоносова научную картину природы грозы и ее наиболее драматических проявлений - грома и молнии. Он сделал также весьма ценную для позднейших исследователей попытку "сортировки" молний и громов.

Нужно тут же оговориться, что в попытке классификации молний Араго вовсе не был первым. Древние римляне, например, делили молнии "по предназначению". Так, у них были молнии

национальные,

семейные,

индивидуальные.

Кроме того, молнии могли быть

предупреждающие,

подтверждающие чью-то власть,

увещевательные,

наказующие, угрожающие и т. п. и т. д.

Считается, что древние довольно правильно оценивали свойства молнии, в частности стремление ее двигаться по металлам. "Особую любовь" молнии к металлам заметил еще в своей "Метрологии" Аристотель: "Случалось, что медь щита расплавлялась, а дерево, его покрывающее, оставалось невредимым".

Другие времена - другие нравы. Наставник императора Нерона философ Сенека писал: "Серебро расплавляется, а кошелек, в котором оно заключалось, остается невредимым". Плиний тоже когда-то заметил, что "золото, медь, серебро, заключенные в мешке, могут быть расплавлены молнией, а мешок не сгорит и даже восковая печать не размягчится".

Издавна известны случаи, когда молнией был причинен значительный материальный ущерб.

В декабре 1773 года разрушено в Бретани 24 колокольни.

14 - 15 апреля 1718 года в Лондоне молниями разрушены колокольня святого Михаила, обелиск в Сен-Джордж-Филдс, два каменных дома и голландское судно, стоявшее на якоре в Темзе близ Тауэра.

В январе 1762 года молния ударила в колокольню Бригской церкви в Корнуэлле. Юго-западная башня в результате удара была разнесена на кусочки: один такой "кусочек" весом в полтора центнера был переброшен через крышу церкви на расстояние около 50 метров, другой, поменьше - на расстояние 400 метров.