Владимир Карцев - Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)
В течение 18 лет Гильберт на собственные деньги ставит бесчисленное количество
опытов, которые он описывает в книге "О магните, магнитных телах и о большом
магните — Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов",
вышедшей в 1600 г. И сам Гильберт, и его современники чрезвычайно высоко
оценивали этот труд. Так, Гильберт впервые в истории книгопечатания ставит свое
имя впереди названия книги, подчеркивая тем самым свои заслуги.
Заслуги его действительно велики. Самой значительной из них явилось то, что он
впервые в истории, задолго до Бэкона, провозгласил опыт критерием истины и все
положения проверял в процессе специально поставленных экспериментов.
Изготовив из магнетита шар-терреллу ("маленькую Землю"), Гильберт заметил, что
этот шар по магнитным свойствам сильно напоминает Землю. У терреллы так же, как
и терры (Земли), оказались северный и южный полюсы, экватор, изолинии, магнитное
наклонение. Эти свойства позволили Гильберту провозгласить Землю "большим
магнитом". До Гильберта о магнетизме Земли никто не подозревал, и притяжение
северного, окрашенного в черный цвет конца магнитной стрелки (Кстати, почему
южный конец магнитной стрелки красный, а северный черный? Не исключено, что
здесь использованы древнекитайские традиции. Китайцы всегда окрашивали южный
конец стрелки в красный цвет. В древнем ассирийском календаре времен Александра
Македонского север называется черной страной, юг — красной, восток — зеленой и
запад — белой. Городские ворота в Китае окрашивались всегда в соответствии с
этим правилом. Вполне вероятно, что такое обозначение стран света было в то
время общепринятым и отголоском этого являются названия Черного и Красного
морей, лежащих на юг и север от центрального — Средиземного.) к северному полюсу
Земли объяснялось в средние века тем, что "железо направляется к северным
звездам, так как ему сообщена сила полярных звезд, подобно тому, как Солнцу
следуют растения, например подсолнечник".
Гильберт опроверг широко распространенное мнение о влиянии алмазов на магнитные
свойства. Он собрал 17 крупных алмазов и в присутствии свидетелей показал, что
эти камни никоим образом не влияют на магниты.
Он открыл, что при нагревании магнита выше некоторой температуры его магнитные
свойства исчезают; впоследствии эта температура (588 °C) была названа точкой
Кюри, в честь Пьера Кюри.
Гильберт открыл, что, когда приближают к одному полюсу магнита кусок железа,
другой полюс начинает притягивать сильнее. Эта идея была запатентована лишь
через 250 лет после смерти Гильберта.
Гильберт открыл, что предметы из мягкого железа, в течение долгого времени
лежащие неподвижно, приобретают намагниченность в направлении север — юг.
Процесс намагничивания ускоряется, если по железу постукивать молотком. (С этим
явлением автору пришлось встретиться в одной из служебных командировок на
электростанцию небольшого южного городка. Вызов был странным: "Срочно вылетайте
выяснения причин магнитности турбин". Оказалось, что при работе громадные
паровые турбины (тогда самые большие в мире) превращаются в гигантские магниты,
собирающие со всего машинного зала болты, шпильки, гвозди, гаечные ключи. При
исследовании выяснилось, что турбины поступали уже сильно намагниченными. При
транспортировке турбины были ориентированы с севера на юг, а перестук колес
ускорил намагничивание. При работе турбина, вращаясь в собственном магнитном
поле, стала генератором постоянного тока и еще больше намагнитила себя этим
током. В конце концов турбина превратилась в очень сильный магнит, о чем можно
было судить хотя бы по тому обстоятельству, что для отрыва от турбины ее
стальной крышки пришлось использовать пятидесятитонный кран.)
Гильберт открыл экранирующее действие железа. Он первым сказал, что магнит со
"шлемом" или "носом", т. е. магнит, вправленный в арматуру из мягкого железа,
притягивает гораздо сильнее. Гильберт высказал гениальную мысль о том, что
действие магнита распространяется подобно свету.
Гильберт многое сделал и открыл. Но… Гильберт почти ничего не смог объяснить.
Все его рассуждения носят схоластический и наивный характер.
Весьма туманно объяснял Гильберт и природу магнетизма. Его ответ, по существу,
сводится к тому, что всему причиной душа магнита. Это, в известной мере, шаг
назад по сравнению с объяснением Лукреция. Оправданием великому первооткрывателю
может, видимо, служить лишь то, что и с позиций современной квантовой физики
притяжение магнита не такая уж очевидная вещь… Другим, значительно более
серьезным извинением может служить то, что за словом "душа" у Гильберта иногда
ясно слышится слово "поле"…
Очень важным в учении Гильберта представляется то, что он, по-видимому, первым
отличил электрические явления от магнитных, вскрыв их различную природу.
Гильберту удалось разделить магнитные и электрические явления, которые с тех пор
стали исследовать раздельно.
Франклин, Ломоносов, Араго изучают…
В этой главе рассказывается о янтарном перстне; о тайне дергающихся лапок; о
том, как человек узнал, что магнетизм и электричество — близкие родственники; о
пользе тесноты в лабораториях.
Гильберт обнаружил довольно много веществ, которые, как и янтарь, могут
притягивать мелкие кусочки материи и пылинки. Манипулируя с этими и подобными
веществами, любознательный бургомистр немецкого города Магдебурга Отто фон
Герике изготовил странную машину — это был шар из серы, приводимый во вращение
несложным механизмом. Вращающийся шар касался металлической цепочки,
присоединенной к длинному металлическому бруску, подвешенному на веревках. Если
шар при вращении придерживали ладонями, то на нем накапливался значительный
электрический заряд, отводимый цепочкой к бруску.
Шары из серы изготовляли следующим образом: из стекла выдували тонкий
шарообразный сосуд, в который заливали расплавленную серу. Когда сера остывала,
стекло разбивали и получали шар из серы. (К сожалению, Герике слишком уважал
ученых своего времени, чтобы вращать просто стеклянный шар. Ему нужен был шар из
серы, поскольку именно о ней писал Гильберт. Об электрических свойствах стекла
было тогда известно очень мало. А ведь если бы бургомистр попробовал тереть
ладонями стеклянный шар, он бы получил более мощную машину!) С помощью шара из
серы Отто фон Герике удалось провести очень эффектные опыты: при трении шара о
ладони между руками и бруском проскакивали искры, причем некоторые из них были
довольно крупными.
Машина Герике получила сразу же очень широкое распространение, и неудивительно,
что с ее помощью удалось обнаружить много электрических эффектов.
Один из необычных случаев произошел в знаменитой Лейденской лаборатории. Студент
по имени Канеус использовал машину Герике для того, чтобы "зарядить
электричеством" воду в стеклянной колбе, которую он держал в ладонях. Зарядка
осуществлялась при помощи цепочки, подсоединенной к бруску машины. Цепочка
спускалась через горлышко колбы в воду. По истечении некоторого времени Канеус
решил убрать свободной рукой цепочку — вынуть ее из сосуда. Прикоснувшись к
цепочке, он получил страшный электрический удар, от которого чуть не умер.
Оказалось, что в сосудах такого типа электричество может накапливаться в очень
больших количествах. Таким образом была открыта так называемая лейденская банка
— простейший конденсатор.
Сведения о новом изобретении быстро распространились по Европе и Америке. Во
всех лабораториях и аристократических салонах ставились удивительные опыты,
одновременно неприятные, забавные и таинственные.
Столица Франции, естественно, не осталась в стороне от этого "лейденского
поветрия". Придворный электрик Людовика XVI иезуит Нолле провел такой опыт: сто
восемьдесят монахов взялись за руки. В тот момент, когда первый монах взялся за
головку банки, все 180 монахов, сведенные одной судорогой, вскрикнули с ужасом.
Несмотря на неприятное ощущение, тысячи людей хотели подвергнуться этому
испытанию. Изготовлялись новые банки, более мощные.
Лейденская банка стала одним из необходимейших атрибутов многих исследований. С
ее помощью можно было получить электрические искры длиной в несколько
