Анатолий Томилин - Мир электричества
Наэлектризовав шар ладонью, Герике с восторгом наблюдал, как танцуют над ним пушинки, не рискуя опуститься. А те, что все-таки опускаются, отскакивают от серы прочь. Экспериментатор снимал шар со станины и преследовал пушинку, отталкивая ее и заставляя лететь в желаемом направлении. Получалось, что он управляет ее полетом… «Э! – сказал себе Герике. – Похоже, что наэлектризованное тело не только притягивает, но и отталкивает легкие тельца. Почему?»
У Гильберта о причинах отталкивания – ни слова. Ученый иезуит Афанасий Кирхер наполнил свой труд о магните баснями, вроде того, что магнит не любит чеснока и увеличивает свою силу, ежели его обернуть красной тряпкой или окунуть в горячую кровь козла. В 1639 году вышла еще одна книга – итальянского монаха-естествоиспытателя Никколо Кабео. В ней приведено немало рассуждений о причине притяжения как магнита, так и наэлектризованных тел: «Из натираемого тела начинается истечение невидимой жидкости, коя расталкивает прилегающий к телу воздух и производит в нем завихрения. Вихри эти увлекают притягиваемые легкие тельца». Ну что же, путаное, конечно, но все-таки объяснение. А вот как быть с отталкиванием?
Герике заметил, что стоит дотронуться до оттолкнувшейся от шара пушинки, как она устремляется к натертому шару и, едва коснувшись его поверхности, снова уносится прочь. В один из теплых солнечных дней такая пушинка стала преследовать нос самого экспериментатора, и, как он ни отворачивался, она коснулась его и тут же полетела снова к шару. Чудеса!
Пожалуй, до него никто не проделал столько опытов с электрическим отталкиванием. Во всяком случае, ни в одной из книг об этом не было написано. Может быть, это его открытие?!
Кроме того, он обнаружил, что электрическая сила распространяется по льняной нитке на расстояние целого локтя от серного шара. А сам шар, будучи хорошо натерт, светится в темноте слабым синеватым светом и, испуская крохотные искры, тихо потрескивает.
Опыт Герике с серным шаром
Бургомистр подвесил к потолку легкий шарик из бузины, привязанный к длинной нитке, и поднес к нему натертый серный шар. Куда бы он ни повернулся, маленький шарик всюду следовал за большим, оборотясь к нему строго одной своей стороной. «Уж не так ли и Луна управляется силами, истекающими из Земли? – подумал бургомистр. – Может быть, электрические и магнитные силы помогут объяснить строение космоса?»
Эта идея была высказана еще Гильбертом. Не отрицал и Галилей связи между суточным вращением Земли с ее столь наглядными магнитными силами. Задачу выяснить гармонию мира и построить «архитектуру Вселенной» ставил перед собой и астроном Иоганн Кеплер.
Устройство мира волновало и интересовало естествоиспытателей, астрономов и философов. Какие силы объединяют небесные тела, в чем причина непревзойденной мировой гармонии?
Конечно, если бы Герике мог сесть за стол, обдумать и описать результаты своих опытов в книге, в которой не будет ни грамма выдумки, а только то, что он видел и испытал сам… Но где там! Служба не оставляла ни минутки свободного времени.
Как-то на рейхстаге в Регенсбурге он демонстрировал свои опыты и машины перед самим императором и собравшимися курфюрстами. Удостоился похвалы. А потом Каспар Шотт описал его приборы и опыты в своей книге. Спасибо, что хоть упомянул имя Герике, а не присвоил себе славу экспериментатора, как это порой делали другие.
Между тем его собственное сочинение подвигалось вперед трудно. Никогда он не думал, что писание требует столько времени и усилий. Наконец в 1663 году Герике отдал рукопись амстердамскому издателю. Теперь оставалось только ждать. Незаметно бежало время. Он был уже не безвестным экспериментатором и не простым пивоваром. За научные заслуги император возвел его в дворянское достоинство, после чего он смог добавлять к своей фамилии приставку «фон». Вот только годы не ждали…
Ему исполнилось уже семьдесят, а его книга с прекрасным правдивым описанием опытов и великолепными рисунками, которые так дорого ему стоили, все еще не могла увидеть света.
Лишь в 1672 году вышла книга из-под пресса типографии. Герике был счастлив. Его не расстроило даже то, что в качестве гонорара пришлось довольствоваться только семьюдесятью пятью экземплярами первого тиснения да обещанием книгоиздателя прислать еще двенадцать со второго издания, коли оно будет. Бургомистр все чаще задумывался о том, сколько лет у него украли неблагодарные городские дела и политика! Он чувствовал усталость, но город и слушать не хотел о его отставке. Наконец, после неоднократных заявлений, просьбу его удовлетворили. Можно было заняться экспериментами. Любопытные горожане стали чаще видеть громоздкую фигуру своего «десятипудового бургомистра» (именно такое прозвище дали ему насмешники) в окнах домашнего кабинета. Но продолжалось это недолго.
Через два года после его отставки в Магдебурге началась чума. Новые власти делали, по его мнению, все не так, а его не слушали. Старик!.. Обидевшись, Герике покинул родной город и уехал к единственному сыну в Гамбург. И там вскоре умер в возрасте восьмидесяти четырех лет.
Книга Отто фон Герике разлетелась по многим европейским странам и побудила естествоиспытателей повторять и проверять описанные опыты. И это было прекрасно, потому что, проверяя, ученые невольно изменяли условия эксперимента и получали новые результаты, накапливали новые факты.
В Италии опыты с электрическим притяжением и отталкиванием вели члены Академии дель Чименто. В Англии Роберт Бойль, опытный экспериментатор, нашел, что все тела обнаруживают большую электрическую силу, если их перед натиранием чисто вытереть и согреть. Не оттого ли теплым солнечным днем даже нос почтенного магдебургского бургомистра принял такое живое участие в игре с пушинкой?
Титульный лист трактата фон Герике «Новые опыты в пустом пространстве»
Славу Бойля составили его пневматические эксперименты. И он решил проверить, как ведут себя наэлектризованные тела в пустоте. Оказалось, что электрическая сила не зависит от наличия воздуха. Но что же она тогда собой представляет?
Во Франции некто Пикар, изготавливая трубку для барометра, заполнил ее ртутью и перевернул, чтобы в запаянном конце осталась торричеллиева пустота. Вечером, случайно встряхнув прибор, он обнаружил слабое свечение ртути. «Живое серебро» начало светиться при встряхивании трубки. Почему?
Опыт этот породил много споров. Одни считали, что в ртути присутствует особый «меркуриальный фосфор». Другие осторожно говорили, что причиной свечения может быть электризация стеклянных стенок трубки при встряхивании ртути. К единому мнению так и не пришли. Нужны были новые опыты, новые исследования.
Как возникла Солнечная система?
Вы никогда не задумывались над этим вопросом? Кое-кому может показаться, что вроде бы неуместно в книжке, посвященной электричеству, говорить о космогонии. Но это только на первый взгляд. Главное проявление электрических и магнитных сил – в притяжении и отталкивании. А разве это не те воздействия, которые нужны для того, чтобы собрать вместе пыль и обломки вещества, летающие в космосе, закрутить их в огромную карусель, разделить на части и сформировать из главного кома звезду, а из комков поменьше – планеты? Нет, нет, не отмахивайтесь от такой идеи.
В современной космогонии отсчет времени жизни космогонической гипотезы с участием электромагнитных сил ведется обычно от 1912–1914 года. Примерно тогда известный норвежский физик Биркеланд попытался серьезно ввести в механизм образования Солнечной системы эти силы. Поскольку первоначальная туманность должна была во что бы то ни стало состоять из смеси заряженных частиц, Солнце вполне могло сыграть роль «сепаратора» и распределить бестолково летающий вокруг него рой частиц по слоям, или кольцам. Правда, тогда все планеты по своему составу должны были бы резко отличаться не только друг от друга, но и от оставшихся обломков, залетающих к нам в виде метеоритов. Между тем метеориты, падающие на Землю, почему-то имеют очень сходный с нею состав. Нет, похоже, что-то в гипотезе Биркеланда оказалось недодуманным.
Астрономы много лет спорили о том, что представляет собой Солнечная система. Дольше всех моделей продержалась схема древнегреческого астронома Птолемея, который ставил в центр мироздания Землю. Датский астроном Тихо Браге не решился сдвинуть Землю с мирового центра, но заставил некоторые планеты обращаться вокруг Солнца. И лишь польский астроном Николай Коперник проложил Земле и другим планетам путь по орбитам вокруг центрального светила.
После окончания Второй мировой войны шведский астрофизик Ханнес Альфвен развил предположения, высказанные Биркеландом в начале века. Он представил, что туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных частиц, а вот Солнце обладало сильным магнитным полем. Под действием излучения Солнца и собственных столкновений атомы ионизировались. При этом ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку. Но и в этом случае атомы более легких элементов должны были ионизироваться вблизи Солнца, а атомы тяжелых элементов – дальше. Следовательно, и ближайшие к Солнцу планеты должны состоять из наилегчайших элементов, то есть из водорода и гелия, а более отдаленные – содержать в себе железо и никель… Увы, астрономические наблюдения и космические исследования утверждают как раз обратное!
