Анатолий Томилин - Мир электричества
Лорд-канцлер снял с пальца кольцо с крупным бриллиантом.
– Прошу вас, сэр Уильям, проверьте, не пропадет ли сила вашего магнита, если положить рядом этот камень? Ведь, кажется, есть мнение, что бриллианты уничтожают притяжение?..
– Милорд, – ответил врач, – боюсь, что одного камня, даже с вашей руки, недостаточно, чтобы проверить это утверждение. А у меня таких драгоценностей нет…
Взгляды присутствующих обратились к королеве. Поколебавшись, Елизавета приказала принести несколько крупных камней из сокровищницы. Такая игра ей нравилась. Во-первых, королеве всегда доставляло удовольствие любоваться блеском своих бриллиантов. Во-вторых, она была женщиной. И это – лишняя возможность похвастаться. А в-третьих… В-третьих, было, конечно, забавно посмотреть, не уничтожат ли драгоценные камни силу магнита.
Гильберт обложил магнит семнадцатью крупными алмазами и поднес к нему другой магнит. Раздался щелчок. Оба стержня слиплись. Присутствующие захлопали в ладоши.
– Ваше величество может убедиться, что и это мнение древних оказывается ложным. Однако силой притяжения обладает не один магнит. Древние и новые писатели упоминают, что желтый янтарь, будучи натерт, притягивает солому и прочие легкие тельца. Я же обнаружил, что не только это вещество обладает притяжением. Взгляните…
Гильберт укрепил в держателе из темного дерева один из бриллиантов королевы и стал натирать его полой плаща.
– Сэр Уильям, мы надеемся, что после этого опыта камень не исчезнет и не испортится? – обеспокоилась одна из присутствующих дам.
– Случись так, это было бы великим открытием. И ее величество, как истинная покровительница наук, я уверен, ни секунды не пожалела бы о такой потере. Корона Англии не обеднеет от такой жертвы.
Притягивание магнитом железных предметов
Придворные изумились ловкости, с которой лейб-медик парировал обращенные к нему слова. А королева подумала, что ее врач не просто так напоминает о том, что научные искания стоят денег. Придется ему пожаловать какую-то сумму. Вдруг что-то и впрямь пригодится на флоте.
Гильберт тем временем уже поднес к натертому алмазу соломинку, наколотую на зубочистку. И все увидели, как под влиянием неизвестной силы соломинка тянется к камню.
– Точно так же притягивают легкие тела сапфир и рубин, опал, аметист, берилл и горный хрусталь. Даже простое стекло и непрозрачные сера и смола обладают подобной притягательной силой.
Японский и китайский компасы
Долго продолжались опыты. Гильберт забавлял присутствующих тем, что, незаметно водя магнитом под листом пергамента, поворачивал брошенные на его поверхность железные ключи и шпоры. Он заставлял танцевать обрывки бумаги, поднося к ним натертую стеклянную палочку или фигурку, выточенную из прозрачного янтаря.
– Многие тела после натирания принимают силу электрона – электризуются, – продолжил свои объяснения лейб-медик, – многие, но не все… Сколько бы мы ни терли благородный жемчуг и слоновую кость, прекрасный паросский мрамор и алебастр, они не приобретают электрической силы притяжения. Не электризуются и металлы.
– Но тогда природа магнитной силы и силы электрической должна быть различна? – Это восклицание непроизвольно вырвалось из уст Бэкона, вызвав снова ропот неудовольствия.
Гильберт задумался, но лишь для того, чтобы поточнее сформулировать ответ. Все эти вопросы тысячу раз продуманы им в тиши кабинета и за лабораторным столом.
– Сэр Фрэнсис прав. Об этом я уже писал в своей книге. Слишком много различий между проявлениями магнетизма и электричества, чтобы считать их природу единой.
Магнитная сила постоянна. Она – свойство, присущее телу, в духе великого Аристотеля. Притяжение же электрической силой создается лишь трением. Кроме того, магнит притягивает только железо. Его сила не боится ни воды, ни огня. Электрическая же сила притягивает многие вещи, но она капризна и зависит от погоды, уничтожаясь при влажности. Некоторые философы считают, что трением изгоняется из тел тончайшая жидкость, служащая для их связи. Она-то и вызывает электрическое притяжение, подобно тому, как воздух заставляет стремиться к центру Земли все тела, когда их лишают опоры!…
Королева зевнула. Ученая беседа наскучила всем. Один лишь Бэкон, казалось, готов был слушать до бесконечности. Но его глаза так часто загорались блеском еле сдерживаемого возражения, что Гильберт старался не смотреть в его сторону. Он устал от демонстраций. Не доверяя слугам, сам собрал приборы, откланялся и ушел почти незамеченным.
Поспешим вслед за ним и мы. Тем более придворные вновь увлеклись дворцовыми сплетнями, разговорами о лошадях и о собаках для травли лисиц.
Галилео Галилей (1564–1642)
«Из доказательств наилучшее – есть доказательство опытом», – напишет Бэкон несколько лет спустя. 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 одном каком-нибудь опыте, как Гильберт в магнетизме».
Странное высказывание для того, кто во главу угла всей новой науки требовал поставить экспериментальный метод. Впрочем, сегодня нам трудно сказать, насколько принципиальны были те побуждения, которые двигали непоследовательным Бэконом в оценке трудов лейб-медика королевы.
Совсем иначе звучит отзыв другого современника Гильберта, итальянского ученого Галилео Галилея: «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».
Жаль, что сам Гильберт не узнал об этой блестящей оценке. В марте 1603 года умерла королева, а несколько месяцев спустя – и ее врач. Перед смертью Гильберт завещал все свое имущество Лондонскому обществу медиков. Однако пожар уничтожил приборы. Осталось лишь сочинение «О магните…» да имя автора на обложке.
Галилей и ученики
Много это или мало? Научные труды быстро стареют. На достижения первооткрывателей наслаиваются работы последователей, и те скоро начинают казаться невероятной архаикой. Впрочем, перелистаем желтые страницы шести книг, переплетенных в телячью кожу. Попробуем пробиться через старинную латынь и выпишем свойства магнита, сформулированные Гильбертом:
«1. Магнит в различных своих частях обладает различной притягательной силой; на полюсах эта сила наибольшая.
2. Магнит всегда имеет два полюса: северный и южный, кои весьма различны по своим свойствам.
3. Разноименные полюсы магнитов притягиваются, одноименные отталкиваются.
4. Земной шар есть большой магнит.
5. Получить магнит с одним полюсом невозможно.
6. Магнит, подвешенный на нитке, располагается всегда в пространстве таким образом, что один его конец указывает на север, а другой – на юг».
С тех пор прошло много лет. Магнетизм веществ широко применяется в науке и технике. Без знания законов магнетизма были бы невозможны ни энергетика, ни радиотехника, ни морская и космическая навигация, ни приборостроение, ни автоматика и телемеханика. Этот список можно продолжать до бесконечности, поскольку явления магнетизма важной составляющей частью вошли в саму основу нашей цивилизации.
А много ли нового о природе магнита узнали мы со времени Гильберта? Увы! Черный камень из страны магнетов по-прежнему крепко хранит в неприкосновенности свои главные тайны.
В память же о Гильберте единица разности магнитных потенциалов в Международной системе единиц (СИ) носит сегодня название «гильберт». И прав английский поэт Джон Драйден, написавший, что «Гильберт будет жить, пока магнит не перестанет притягивать».
Почему Земля – магнит?
Гильберт был уверен, что Земля состоит из магнитного камня. И ей присущи шесть свойств, сформулированных им. Для последующих веков этого объяснения стало мало. Можно составить длинный список гипотез, предложенных позже для пояснения сути наблюдаемого явления. Ученые разбирали причины земного магнетизма, не зная, по сути дела, ответа на главный вопрос: почему магнит притягивает?
Высказанные предположения можно разделить на две группы: первая – геомагнетизм имеет космическое происхождение; вторая – геомагнетизм – явление чисто земного характера. Потом, правда, появилась и третья группа гипотез, согласно которым магнетизм вообще есть универсальное свойство материи, находящейся в движении.
Когда ученые подсчитали, каким должно быть магнитное поле Земли, если оно создается полем Солнца и даже всей Галактики, то получили ничтожную величину. Поле Земли сильнее. Гипотезу космического происхождения геомагнетизма пришлось оставить.
