Kā bija atklāšana

Nopietns zinātnisks eksperiments ir haotisks, tāpat kā karš. Pētnieks bieži nesaprot notiekošo. Iegūtie dati, kā arī informācija no frontes līnijas izlūkdatiem parasti ir pretrunīgi. Turpmākie eksperimenti jāveic “pieskaroties”, lai iegūtu jaunus faktus. Bet galu galā attēls kļūst skaidrāks, un tad eksperimenta veicējs ar atpakaļejošu datumu apraksta skaidru un precīzu viņa darbību virzību uz mērķi, nepieminot nepareizos. Galvenie eksperimentu rezultāti bieži atrodas nevis tur, kur zinātnieks tiecās. Tomēr progresa ziņojums izskatās kā triumfāls gājiens no vienas patiesības uz otru neatkarīgi no tā, vai viņš to vēlas vai nē. Diemžēl zinātnes vēsturnieki vēlāk strādā ar šādiem materiāliem, kas, protams, ietekmē viņu darba kvalitāti.

Es gribētu atcerēties stāstu par vienu atklājumu, kas notika gandrīz pirms trim gadsimtiem un kas tagad tiek uzskatīts par diezgan dabisku un uzskatu par pašsaprotamu. Tās autori ir gandrīz aizmirsti, taču tā nozīme fizikā ir ne mazāk kā Kolumba ceļojums uz ģeogrāfiju. Runa būs par elektrības vadītāju parādīšanos, kas ir obligāts elektriskās ķēdes atribūts un tehniskā spēja nodot enerģiju no attāluma, kas mainīja rūpniecības attīstību un cilvēka dzīves sakārtošanu.

Šī darba parādīšanās iemesls bija vēlme pārvarēt nepilnības materiālos par šo tēmu krievu valodā fizikas un elektrotehnikas vēsturē. Pašreizējiem elektriķiem būtu ļoti pamācoši zināt tā ceļa sākumu, pa kuru zinātne ir gājusi šajā virzienā.

XYIII gadsimta sākums, Anglija. Lielais Anglijas Zinātņu akadēmijas, Londonas Karaliskās biedrības, prezidents ir lieliskais Īzaks Ņūtons. Viņš jau pabeidz savu pamatdarbu - optiku - un, protams, viņu interesē visi jautājumi, kas saistīti ar gaismas izplatīšanos, atspoguļošanu, refrakciju un to avotiem. Viņš nevarēja ignorēt jautājumu, ko Eiropas zinātnieki mēģināja atrisināt vairākas desmitgades. Atpakaļ 1675. gadā. Franču astronoms J. Pikards, naktī pārvadājot dzīvsudraba barometru, pamanīja noslēpumainas gaismas torles torricellium tukšumā. Šim fenomenam neviens nesniedza racionālu skaidrojumu. Mēs izvēlējāmies hipotēzi par šī mirdzuma elektrisko cēloni. Bet kāda tajā laikā bija informācija par elektrību?

Kopš seniem laikiem bija zināms, ka daži noberztie ķermeņi iegūst īpašību, lai pievilinātu sev gaismas objektus. 1600. gadā tika pierādīts, ka elektriskā pievilcība atšķiras no magnētiskās. 1660. gadā tika pierādīta ķermeņu atgrūšanās no elektrificētiem ķermeņiem īpašība. Elektriskā dzirkstele tika iegūta 1700. gadā. no rīvēta dzintara. Tas droši vien ir viss. Bet dzirkstele bija gaismas avots, un Ņūtons lika eksperimentus veikt biedrības kuratoram Fransisko Gauksbiju. Doba stikla bumba ar noņemtu gaisu no iekšpuses tika savīta uz īpašas mašīnas, izmantojot jostas piedziņu. Berzējot to ar rokām, viņa vakuums kvēloja tik spoži, ka tumsā varēja lasīt grāmatu. Dzirksteles varēja iegūt no bumbas. Viņš arī piesaistīja un atgrūda ķermeņus. Tas būtībā bija pirmais elektriskais automobilis.

Tomēr šī mašīna nesaņēma izplatīšanu un drīz tika aizmirsta. Iemesls bija parasts - īpašniekam tas maksāja dārgi. Tolaik zinātne nebija valdības subsidēta. Tagad tas šķitīs dīvaini, bet pat Londonas Karaliskās biedrības locekļi, tas ir, akadēmiķi pēc mūsu uzskatiem, ne tikai nesaņēma nekādu algu, bet pati biedrība pastāvēja uz savu biedru iemaksu rēķina un pastāvīgi vajadzēja naudu. Eksperimentiem nepieciešamos materiālus eksperimentētājs iegādājās uz sava rēķina.Lai iegūtu lādiņus pat mājās, Gauksbijs ieteica zinātniekiem vienkārši berzēt audumu uz biezu sienu stikla caurules. Šis priekšlikums bija tik veiksmīgs, ka tūkstošiem cilvēku zinātnieku un amatnieku, garīdznieku un aristokrātu, burvju mākslinieku un kroku sāka iegūt elektriskos lādiņus.

Tieši ar šo stikla cauruli sākās masveida atklājumi un izgudrojumi elektrības jomā. Neviens pat neizvirzīja jautājumu par jaunu parādību praktisko pielietojumu. Tieši šis apstāklis ​​kalpoja un pat ir iemesls zinātnieku izsmieklam un apsūdzībām pētījumos, pēc iedzīvotāju domām, par bezvērtīgām parādībām. Mūsu aprakstītajā laika posmā slavenais angļu rakstnieks Džonatans Svifts sava laika angļu sabiedrībai uzrakstīja asu satīru - "Gulivera ceļojumi". Tomēr visas zinātnieku atrisinātās grāmatas grāmatā, kuras iepriekš tika uzskatītas par smieklīgām, tagad tās vairs nešķiet. Pat “Cilvēka ekskrementu pārvēršana barības vielās”. Tāpēc eksperimentālā zinātne vienkāršo cilvēku acīs bija reta parādība. Bet askēti vienmēr ir bijuši.

Zināma audumu krāsotājs Kenterberijā (netālu no Londonas) Stefans Grejs (1666-1736) sāka interesēties par zinātni. Informācija par viņa izglītību nav zināma, visticamāk, viņš bija patstāvīgi mācījies. Viņa vectēvi bija - viens kalējs, cits galdnieks, viņš pats mantojis sava tēva amatu. Profesija nebija rentabla, kas izriet no viņa vēstulēm, kurās autors sūdzas par naudas trūkumu "uz grāmatām, darbarīkiem un citiem materiāliem". Neskatoties uz to, viņš kļuva ieinteresēts novērot laika apstākļus un astronomiju. Tajos laikos kļūt par astronomu nebija viegli. Viņam pašam bija jāizgatavo teleskops, ar roku nodarbojoties ar lēcu slīpēšanu no lūku stikla. Tā viņš sāka iepazīties ar optiku. Starp citu, teleskops, kuru izgatavojis pats I. Ņūtons, joprojām tiek glabāts Londonā.

Greja pirmais zinātniskais darbs tika publicēts 1698. gadā, kur viņš aprakstīja iespēju palielināt barometra rādījumu precizitāti, novērojot tos caur mikroskopu. Darbu pamanīja pats karaliskais astronoms Džons Flamsteds, Griničas observatorijas dibinātājs, kurš sāka patronizēt topošo zinātnieku.

Acīmredzot ne bez viņa palīdzības, 1919. gadā Grejs tika noorganizēts par Hartu nama pensionāru ar pilnu samaksu, lai viņš nedomātu par ikdienas gabalu, bet pilnībā veltītu zinātnei. Tas nepavisam nebija viegli, jo labdarības organizācija Charterhouse, kuru XYII gadsimtā dibināja mūki, bija paredzēta neprecētiem anglikāņu ticības vīriešiem, galvenokārt pensionētiem kapteiņiem. Šeit izvēršas mūs interesējošie pētījumi.

Vispirms Pelēka ar berzi elektrificē dažādus ķermeņus (zīda diegi, āda, koks, vilna), panākot tik lielu elektrifikāciju, ka papīra gabalus un spalvas sāka piesaistīt tiem no 2–5 cm attāluma. Vēl labākus rezultātus ieguva, berzējot stikla cauruli. Bet Pelēkam ar to nepietiek. Viņš vēlas uzzināt, vai elektrifikācijas rādītāji uzlabosies, ja stikla caurule būs aizbāzta. Viņam nepatīkami, ka elektrifikācijas pakāpe nav mainījusies. Bet viņš bija vērīgs cilvēks, kas zinātniekam ir ļoti svarīgi, un vērsa uzmanību uz faktu, ka papīra gabalus pielīmē satiksmes sastrēgumiem. Tās bija lieliskas ziņas. Galu galā tajā laikā bija zināma tikai viena ķermeņa elektrifikācijas metode - to berzēšana. Bet korķi neviens neberza! Tātad tika atklāts jauns veids, kā ĶERMENUS ELEKTRIZĒT, IZMANTOJOT NEVAINĪGAS ĶERMEŅA KONTAKTU AR ELEKTRIZĒTU.

Turpmākos notikumus apraksta pats eksperimentētājs. “Es sāku pētījumu,” viņš raksta, “cik tālu tiek pārsūtīta elektriskā jauda. Lai to izdarītu, es paņēmu dobu niedru, kas bija 2 pēdas garš, 7 collas (80 cm) garš, makšķeres bijušo daļu un ievietoja stikla caurules caurumā. Pēc tam, kad caurule tika barota, cukurniedres piesaistīja foliju, tāpat kā ziloņkaula bumbiņu, kuru es ar korķi piestiprināju pie cukurniedres. Tad es paņēmu garās makšķeres divus augšējos galus.Viens no tiem bija no Spānijas cukurniedrēm, otrs bija daļēji izgatavots no koka un daļēji - no vaļu kaula. Tas viss kopā ar cauruli bija vairāk nekā 14 pēdas garš (vairāk nekā 4 metri). Vaļa kaula galam tika piestiprināta bumba. Pēc mēģenes uzbudinājuma bumba piesaistīja foliju no 3 collu attāluma. Es izgatavoju stieni no spāņu niedru un priežu dēļiem, kas kopā ar cauruli pārsniedza 18 pēdas (5,5 m.). Šis garums bija ierobežojums, ar kuru es varēju darboties savā istabā, un es atklāju, ka pievilcība ir tikpat spēcīga. "

Lai turpinātu eksperimentus, bija nepieciešams iziet ārā un papildus meklēt palīgu. Tik entuziasts bija priesteris Grenvils Velers. Viņš izrādījās arī gudrs cilvēks. 1729. gada maijā Grejs veica veiksmīgu eksperimentu, stāvot uz balkona. Tajā pašā laikā no stikla caurules karājās 8 metru gara linu aukla, kas atbilst balkona augstumam. Apakšā bija Velers, kurš ar misiņa loksnes palīdzību uz dēļa noteica lādiņu.

Tālāk pētnieki nolēma mēģināt pārsūtīt elektrību horizontāli. Šim nolūkam uz naglām, kas iedziļinātas koka sijās, karājās linu aukla. Diemžēl pieredze neizdevās. Pēc daudzām pārdomām Grejs izdara vispārīgi pareizu secinājumu, ka elektrība iegāja starā. Ritera kārta ir ieiet vēsturē. Viņš ierosina pakārt auklu ar zīda mežģīnēm. 1729. gada pulksten 10:00 pirmo reizi vēsturē lādiņš uz galapunktu nonāca caur elektrolīniju (ziloņkaula bumbiņu). Attālums, kurā maksa tika nodota, bija apmēram 25 metri. Elektrisko īpašību ziņā veļa un zīds atšķīrās.

Aizstājot zīda prievītes ar stiepli, eksperimentētāji atkal ieguva negatīvu rezultātu. Kļuva skaidrs, ka eksperimenta panākumi ir saistīti ar zīda īpašību nevadīt elektrību. Matu virvēm bija tāds pats īpašums. Bijušais ar audumiem pazīstamais krāsotājs, izmēģinājis vairākas zīda mežģīnes, secināja, ka zilajām mežģīnēm ir vislabākās īpašības. Tiešās zinātnes atšķiras ar to, ka tiek pārbaudīti un atkārtoti pārbaudīti visi iepriekšējo pētnieku secinājumi. Franču zinātnieks Dufe drīz eksperimentāli pierādīja, ka zīda krāsa neietekmē tā elektriskās īpašības.

Tas nebija Greja vienīgais kļūdainais secinājums. Savos eksperimentos par ķermeņu pievilināšanu un atgrūšanu viņš izveidoja dīvainu modeli, saskaņā ar kuru gaismas ķermeņi, kas karājas uz pavedieniem netālu no uzlādētas dzelzs lodītes, sāk rotēt ap to tajā pašā virzienā. Dufe un Wheeler veltīgi centās iegūt vienādus rezultātus. Tad Rīlers atcerējās, ka novecojošās Pelēkās rokas trīcēja, un viņi informēja ķermeņus par šai rotācijai nepieciešamo spēku.

Ar šiem Greja nopelniem vēl pirms elektrības zinātne nebeidzas. Vispirms viņš sāka elektriskos eksperimentus ar dzīvniekiem un cilvēkiem. Ar sarīvētu stiklu viņš pacēla suņa vilnu, un tad pavērsiens nāca pie cilvēka. Pelēks precīzi atspoguļo šī notikuma datumu. “1730. gada 8. aprīlis,” raksta Grejs, “es veica šādu eksperimentu ar zēnu, kas bija apmēram astoņus līdz deviņus gadus vecs. Viņš apģērbā svēra 47 mārciņas 10 unces. Es to pakarināju horizontāli ar divu matu virvju palīdzību, ko izmantoja drēbju žāvēšanai. Manas istabas gaismā bija ievietoti divi āķi, viena pēda bija bieza, bet divu pēdu attālumā - cits no tām. Es piespraudu virves uz šiem āķiem pie cilpām, tāpēc izrādījās, ka tas ir kaut kas līdzīgs šūpolēm. Zēns tika nolikts uz šīm virvēm ar seju uz leju, viena virve aizsedza krūtis, bet otra - augšstilbus. Folija tika novietota uz statīva, kas ir apaļa tāfele ar diametru 1 pēda. Kad caurule tika berzēta un turēta pie zēna kājām, NEVAJADZIET viņus, foliju zēna seja pievilināja tik daudz, ka tā pieauga līdz 10 collu (25 cm) augstumam.

Grejs ar šo eksperimenta palīdzību nosaka ne tikai cilvēka ķermeņa elektriskās vadītspējas faktu, bet arī viņš ir pirmais, kurš novēro ELEKTRISKĀS INDUKCIJAS fenomenu.Kas ir elektriskā indukcija (dažreiz saukta par elektrostatisko)? Šis ķermeņu īpašums kļūst elektrizēts, kad tos ievieto elektriskajā laukā. Šo lauku šajā gadījumā izveidoja ar berzētu stikla cauruli. Un tomēr tas nav galvenais šajā eksperimentā. Vissvarīgākais bija tas, ka pētījumos par elektrību cilvēks kļuva par tehnisko un bieži vien par vissvarīgāko eksperimentu dalībnieku. Galu galā elektrisko ierīču nemaz nebija un pētnieki sāka attīstīt zināšanas jaunajā zinātnē ar cilvēka maņu palīdzību.

Stefans Grejs izdara vēl vienu interesantu novērojumu. Masīvs ozola koksnes kubs patērē elektrību ne vairāk kā tāda paša izmēra dobs kubs. Šis fakts nozīmēja ne mazāk, bet faktu, ka ELEKTRISKĀS MAKSAS IZPLATĪŠANAS IERĪCES VIRSMA.

Neskatoties uz to, Stefana Greja pētījumos galvenais bija fakts, ka visi ķermeņi ir sadalīti ELEKTRISKAJOS VADOS un NEELEKTRISKOS VADOS. 1738. gadā Hugenoto bēglis no Francijas Žans Desaguljē, vispirms fiziķis un pēc tam Velsas prinča kapelāns, ierosināja saukt elektrību vadošās struktūras vienkārši par DZINĒTĀJIEM, kas tika iekļauti zinātnes terminoloģijā. Termini INSULATOR un SEMICONDUCTOR stāsies spēkā vēlāk. Bet cilvēks kā mērierīce ilgu laiku turēs pulksteni. Tātad kalps Ričards no fiziķa G. Kavendiša (1731-1810) noteiks kondensatoru uzlādes vērtību pēc elektrošoka lieluma, un fiziķis A. Volta (1745-1827), izmantojot savu mēli, izgudros ķīmisku elektrības avotu.

Balvas nepārņēma zinātniekam. Bijušais mironis kļuva par Londonas Karaliskās biedrības locekli un viņam tika piešķirta Kopija medaļa, kas ir augstākā atzinība Lielbritānijā. No krievu zinātniekiem tikai D. I. Mendelejevs un I. P. Pavlovs tika apbalvoti ar šādu medaļu. kas norāda uz šādas piešķiršanas nopietnību.

Tas varētu būt beigas. Bet es gribētu runāt par vienu faktu no Greja biogrāfijas, lai noskaidrotu dažus apstākļus. Pētot šī pašaizliedzīgi zinātnei veltītā cilvēka dzīvi, pārsteidzošs ir talantīgā zinātnieka radošās darbības trūkums daudzu gadu garumā. Daži zinātnes vēsturnieki uzskata, ka vainīgs ir naids starp Londonas Karaliskās biedrības prezidentu I. Ņūtonu un Karalisko astronomu D. Flamstedu, kurš, kā mēs zinām, patronizēja Greisu. Strīds notika šī iemesla dēļ. Griničas observatorijas direktors ZIEMEĻO debesu novērojumus veica izcili (kā rakstīts mūsdienu Britannica). Ņūtonam bija nepieciešami viņa darba rezultāti turpmākajiem pētījumiem, un viņš vēlējās, lai tie tiktu izdrukāti. Par ko astronoms nepiekrita, kamēr viņš neizlaboja visas kļūdas. Biedrības prezidents uzstāja, atrada sponsoru (dāņu princi) un publicēja darbus 400 eksemplāru apjomā. Pēc tam Flamstead nopirka publicētās kopijas un iznīcināja. Tātad tika sadedzināti apmēram 300 eksemplāri. Ņūtons izraidīja Flemsteidu no Karaliskās biedrības locekļiem, domājams, par dalības nodevu nemaksāšanu. Iemesls ir smieklīgs, jo karaliskais astronoms savulaik uz sava rēķina iegādājās visu Griničas observatorijas astronomisko aprīkojumu. Tātad Grejs zaudēja savu patronu. Savu radošo darbu viņš atsāka tikai pēc Ņūtona nāves. Tas viss liecina, ka uz Zemes nav neviena svētā. Pat starp lielajiem.