Жанр: Энциклопедия
СТО ВЕЛИКИХ ученых
...енее в период
между 1809 и 1814 годами Ампер опубликовал несколько ценных работ по
теории рядов.
Время расцвета научной деятельности Ампера приходится на 1814—
1824 годы и связано, главным образом, с Академией наук, в число членов
которой он был избран 28 ноября 1814 года за свои заслуги в области математики.
Практически до 1820 года основные интересы ученого сосредоточивались на проблемах математики, механики и химии. Вопросами физики в
то время он занимался очень мало: известны лишь две работы этого периода, посвященные оптике и молекулярно-кинетической теории газов. Что
же касается математики, то именно в этой области он достиг результатов,
которые и дали основание выдвинуть его кандидатуру в Академию по математическому отделению.
Ампер всегда рассматривал математику как мощный аппарат для решения разнообразных прикладных задач физики и техники. Уже его первая опубликованная математическая работа, посвященная теории вероятностей, носила, по существу, прикладной характер и называлась
Соображения о математической теории игры
(1802). Вопросы теории вероятностей интересовали его и в дальнейшем.
В исследовании многих проблем физики и механики большое значение имеют так называемые дифференциальные уравнения в частных производных. Решение таких уравнений связано со значительными математическими трудностями, над преодолением которых работали крупнейшие математики. Свой вклад в математическую физику, как называют
этот раздел науки, внес и Ампер. Только в одном 1814 году он выполнил
несколько работ, получивших высокую оценку видных французских математиков, в частности, Далласа, Лагранжа и Пуассона.
АНДРЕ МАРИ АМПЕР 181
Не оставляет он и занятий химией. К его достижениям в области химии следует отнести открытие, независимо от Авогадро, закона равенства
молярных объемов различных газов. Его по праву следует называть законом Авогадро-Ампера. Ученый сделал также первую попытку классификации химических элементов на основе сопоставления их свойств. Но не
эти исследования, интересные сами по себе, и не его математические
работы сделали имя Ампера знаменитым. Классиком науки, всемирно известным ученым он стал благодаря своим исследованиям в области электромагнетизма.
В 1820 году датский физик Г.-Х. Эрстед обнаружил, что вблизи проводника с током отклоняется магнитная стрелка. Так было открыто замечательное свойство электрического тока — создавать магнитное поле.
Ампер подробно исследовал это явление. Новый взгляд на природу магнитных явлений возник у него в результате целой серии экспериментов.
Уже в конце первой недели напряженного труда он сделал открытие не
меньшей важности, чем Эрстед — открыл взаимодействие токов.
Он установил, что два параллельных провода, по которым течет ток в
одинаковом направлении, притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, провода отталкиваются. Ампер объяснил это
явление взаимодействием магнитных полей, которые создают токи. Эффект взаимодействия проводов с током и магнитных полей сейчас используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах.
О полученных результатах Ампер сразу же сообщил в Академию. В
докладе, сделанном 18 сентября 1820 года, он продемонстрировал свои
первые опыты и заключил их следующими словами:
В связи с этим я свел
все магнитные явления к чисто электрическим эффектам
. На заседании
25 сентября он развил эти идеи далее, демонстрируя опыты, в которых
спирали, обтекаемые током (соленоиды), взаимодействовали друг с другом как магниты.
Новые идеи Ампера были поняты далеко не всеми учеными. Не согласились с ними и некоторые из его именитых коллег. Современники рассказывали, что после первого доклада Ампера о взаимодействии проводников с током произошел следующий любопытный эпизод.
Что же, собственно, нового в том, что вы нам сообщили? — спросил Ампера один из
его противников. — Само собою ясно, что если два тока оказывают действие на магнитную стрелку, то они оказывают действие и друг на друга
.
Аліпер не сразу нашелся, что ответить на это возражение. Но тут на помощь ему пришел Араго. Он вынул из кармана два ключа и сказал:
Вот
каждый из них тоже оказывает действие на стрелку, однако же они никак
не действуют друг на друга, и потому ваше заключение ошибочно. Ампер
открыл, по существу, новое явление, куда большего значения, чем открытие уважаемого мной профессора Эрстеда
.
182
Несмотря на нападки своих научных противников. Ампер продолжал
свои эксперименты. Он решил найти закон взаимодействия токов в виде
строгой математической формулы и нашел этот закон, который носит теперь его имя. Так шаг за шагом в работах Ампера вырастала новая наука — электродинамика, основанная на экспериментах и математической
теории. Все основные идеи этой науки, по выражению Максвелла, по
сути дела,
вышли из головы этого Ньютона электричества
за две недели.
С 1820 по 1826 год Ампер публикует ряд теоретических и экспериментальных работ по электродинамике и почти на каждом заседании физического отделения Академии выступает с докладом на эту тему. В 1826 году
выходит из печати его итоговый классический труд
Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта
. Работа над этой
книгой проходила в очень трудных условиях. В одном из писем, написанных в то время. Ампер сообщал:
Я принужден бодрствовать глубокой
ночью... Будучи нагружен чтением двух курсов лекций, я, тем не менее, не
хочу полностью забросить мои работы о вольтаических проводниках и
магнитах Я располагаю считанными минутами
.
Слава Ампера быстро росла; особенно лестно ученые отзывались о его
экспериментальных работах по электромагнетизму. Его посещали знаменитые физики, он получил ряд приглашений из других стран выступить с
докладами о своих работах. Но здоровье его было подорвано, неустойчивым было и материальное положение. Его тяготила работа в Политехнической школе и инспекторские обязанности. Он по-прежнему мечтал читать курс физики, а не математики, и читать нетрадиционно, включив в
курс новый раздел — электродинамику, творцом которой он сам являлся.
Наиболее подходящим местом для этого было одно из старейших учебных
заведений Франции — Коллеж де Франс. После многих неприятностей и
интриг в 1824 году Ампер был избран на должность профессора Коллеж де
Франс. Ему предоставили кафедру общей и экспериментальной физики.
Последние годы жизни Ампера были омрачены многими семейными
и служебными неприятностями, тяжело отражавшимися на его и без того
слабом здоровье. Внешние признаки успеха не принесли материального
благополучия. Он по-прежнему был вынужден уделять много времени
чтению лекций в ущерб своим научным занятиям. Но науку он не оставлял.
В 1835 году он опубликовал работу, в которой доказал сходство между
световым и тепловым излучениями и показал, что все излучения при поглощении превращаются в тепло. К этому же времени относится увлечение Ампера геологией и биологией. Он принял активное участие в научных спорах между знаменитыми учеными Кювье и Сент-Иллером, предшественниками эволюционной теории Дарвина, и опубликовал две биологические работы, в которых изложил свою точку зрения на процессе
эволюции. На одном из диспутов противники идеи эволюции живой при
АЙДРЕ МАРИ АМПЕР 183
роды спросили Ампера, действительно ли он считает, что человек произошел от улитки. На это Ампер ответил:
Я убедился в том, что человек
возник по закону, общему для всех животных
.
Другим увлечением Ампера была классификация наук. Эта важная в
методологическом и общенаучном плане проблема интересовала Ампера
давно, еще со времени его работы в Бурк-ан-Бресе. Он разработал свою
систему классификации наук, которую намеревался изложить в двухтомном сочинении. В 1834 году вышел первый том
Опыты философии наук
или аналитического изложения естественной классификации всех человеческих знаний
. Второй том был издан сыном Ампера уже после его
смерти.
Ампер был большим мастером изобретать новые научные термины.
Именно он ввел в обиход ученых такие слова, как
электростатика
,
электродинамика
,
соленоид
. Ампер высказал мысль о том, что в будущем,
вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов
управления. Он предложил именовать ее
кибернетикой
Предвидение
Ампера оправдалось.
Ампер умер от воспаления легких 10 июля 1836 года в Марселе во
время инспекционной поездки. Там же он и был похоронен.
АМЕДЕО АВОГАДРО
(1776—1856)
В историю физики Авогадро вошел как автор одного из важнейших
законов молекулярной физики.
Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето
родился 9 августа 1776 года в Турине — столице итальянской провинции
Пьемонт в семье служащего судебного ведомства Филиппе Авогадро. Амедео
был третьим из восьми детей. Предки его с XII века состояли на службе
католической церкви адвокатами и по традиции того времени их профессии и должности передавались по наследству. Когда пришла пора выбирать профессию, Амедео также занялся юриспруденцией. В этой науке он
быстро преуспел и уже в двадцать лет получил ученую степень доктора
церковного права.
Юридическая практика не увлекала Амедео, его интересы были далеки от юриспруденции. В юношеские годы он недолго посещал так называемую школу геометрии и экспериментальной физики. Она-то и пробудила в нем любовь к этим наукам. Но, не получив достаточно систематических знаний, он вынужден был заняться самообразованием Когда ему
уже исполнилось 25 лет, он стал все свободное время посвящать изучению
физико-математических наук.
Авогадро начал свою научную деятельность с изучения электрических
явлений. Этот интерес особенно усилился после того, как Вольта в 1800 году
изобрел первый источник электрического тока, а также в связи с дискуссией
между Гальвани и Вольта о природе электричества. Эти вопросы находились на переднем крае науки того времени, и естественно, что молодой
Авогадро решил попробовать свои силы именно здесь.
дМВДЕО АВОГАДРО 185
Работы Авогадро, посвященные разным проблемам электричества,
появлялись вплоть до 1846 года. Большое внимание уделял он также исследованиям в области электрохимии, пытаясь найти связь между электрическими и химическими явлениями, что привело его к созданию своеобразной электрохимической теории. В этом отношении его исследования соприкасались с работами известных химиков Дэви и Берцелиуса.
В 1803 и 1804 годах Амедео, совместно со своим братом Феличе, представил в Туринскую Академию наук две работы, посвященные теории электрических и электрохимических явлений, за что и был избран в 1804 году
членом-корреспондентом этой академии В первой работе под названием
Аналитическая заметка об электричестве
он объяснял поведение проводников и диэлектриков в электрическом поле, в частности явление поляризации диэлектриков. Высказанные им идеи получили затем более
полное развитие в работах других ученых, в частности Ампера
В 1806 году Авогадро получает место репетитора в Туринском лицее, а
затем, в 1809 году, переводится преподавателем физики и математики в
лицей города Верчелли, в котором он проработал около десяти лет В этот
период он знакомится с огромным количеством научной литературы, делая многочисленные выписки из прочитанных книг и журнальных статей.
Эти выписки, которые он не прекращал вести до конца своих дней, составили 75 томов примерно по 700 страниц в каждом! Содержание этих томов
свидетельствует о разносторонности интересов Авогадро, о колоссальной
работе, которую он проделал,
переквалифицировавшись
из юриста в
физика.
Свою семейную жизнь Авогадро устроил довольно поздно, когда ему
было уже за тридцать. Работая в Верчелли, он познакомился со своей
будущей женой Анной Марией Маццье ди Джузеппе, дочерью нотариуса,
которая была моложе его на 18 лет. От этого брака он имел восемь детей — двоих сыновей и шесть дочерей. Никто из них не унаследовал его
профессии и интересов.
В 1808 году французский ученый Гей-Люсак, изучая реакции между
газами, установил, что объемы вступающих в реакцию газов и газообразных продуктов реакции относятся как небольшие целые числа А в
1811 году появляется статья Авогадро
Очерк метода определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, согласно которым они входят в соединения
. Излагая основные представления молекулярной теории, Авогадро показал, что она не только не противоречит
Данным, полученным Гей-Люссаком, но, напротив, прекрасно согласуетоя с ними и открывает возможность точного определения атомных масс,
состава молекул и характера происходящих химических реакций Для этог(^ прежде всего, необходимо представить, что молекулы водорода, кис^рода, хлора и некоторых других простых веществ состоят не из одного,
а из двух атомов.
В этой же работе Авогадро пришел к следующему важному заключению:
... число... молекул всегда одно и то же в одинаковых объемах любых газов
. Разумеется, если объемы измерены при одинаковых давлениях и температурах.
Далее он писал, что теперь
имеется средство очень легкого определения относительных масс молекул тел, которые можно получить в газообразном состоянии, и относительного числа молекул в соединениях
.
Благодаря новому закону Авогадро впервые получил, в частности, правильную формулу реакции образования воды.
В 1814 году появляется вторая статья Авогадро
Очерк об относительных массах молекул простых тел, или предполагаемых плотн остях их газа,
и о конституции некоторых из их соединений
. Здесь четко формулируется закон Авогадро:
...равные объемы газообразных веществ при одинаковых давлениях и температурах отвечают равному числу молекул, так что
плотности различных газов представляют собою меру масс молекул соответствующих газов
. Далее в статье рассматриваются приложения этого
закона для определения состава молекул многочисленных неорганических веществ.
Так как масса одного моля вещества пропорциональна массе отдельной молекулы, то закон Авогадро можно сформулировать как утверждение, что моль любого вещества в газообразном состоянии при одинаковых
температурах и давлениях занимает один и тот же объем. Как показали
эксперименты, при нормальных условиях число молекул в моле любого
вещества одинаково. Оно получило название числа Авогадро.
Это число — одна из важнейших универсальных постоянных современной физики и химии. Она используется при определении ряда других
универсальных постоянных, например, постоянной Больцмана, постоянной Фарадея и т. п.
Число Авогадро можно определить многими независимыми друг от
друга методами. Прекрасное совпадение полученных при этом значений
явилось убедительным доказательством реальности молекул и справедливости молекулярно-кинетической теории.
В 1821 году в статье
Новые соображения о теории определенных пропорций в соединениях и об определении масс молекул тел
Авогадро подвел итог своей почти десятилетней работе в области молекулярной теории
и распространил свой метод определения состава молекул на целый ряд
органических веществ. В той же статье он показал, что другие химики,
прежде всего Дальтон, Дэви и Берцелиус, незнакомые с его работами,
продолжают придерживаться неверных взглядов на природу многих химических соединений и характер происходящих между ними реакций.
В сентябре 1819 года Авогадро избирается членом Туринской академии наук. К этому времени он уже приобрел известность в кругу своих
коллег работами в области молекулярной теории, электричества и химии.
АМЕДЕО АВОГАДРО 187
В 1820 году королевским указом Авогадро назначается первым профессором новой кафедры высшей физики в Туринский университет.
Интересны взгляды Авогадро на преподавание физики, высказанные
им при занятии этой должности. Итальянская наука в то время была еще
очень слабо развита. Стремясь к тому, чтобы помочь своей родине сравняться по уровню развития естественных наук с другими европейскими
странами, Авогадро наметил обширный план действий. Основная его идея
заключалась в необходимости сочетания преподавания с научной деятельностью.
Этим прогрессивным идеям не суждено было осуществиться из-за
военных и политических событий в Италии начала двадцатых годов. В
1822 году после студенческих волнений Туринский университет был на
целый год закрыт властями, а ряд его новых кафедр, в том числе и кафедра
высшей физики, ликвидирован. Тем не менее в 1823 году Авогадро получает почетный титул заслуженного профессора высшей физики и назначается старшим инспектором Палаты по контролю за государственными
расходами — должность финансово-юридическая, весьма далекая от науки. Несмотря на новые обязанности, Авогадро продолжал заниматься
научными исследованиями.
В 1823 году Туринский университет вновь получил кафедру высшей
физики, но ее предложили не Авогадро, а известному французскому математику Огюстену Луи Коши, покинувшему родину в 1830 году. Только
спустя два года, после отъезда Коши, Авогадро смог занять эту кафедру,
где и проработал до 1850 года. В том же году он ушел из университета,
передав кафедру своему ученику Феличе Кью.
В 1837—1841 годах Авогадро издал четырехтомное сочинение
Физика
весомых тел, или трактат об общей конституции тел
. Каждый том имел
более 900 страниц. К этому времени Авогадро уже исполнилось 65 лет, но
ум его по-прежнему был ясным, а любовь к науке и трудолюбие неиссякаемыми. Этот труд оказался первым в истории учебником молекулярной
физики.
Современники в своих воспоминаниях рисуют Авогадро как человека
очень скромного, впечатлительного и обаятельного. Они отмечают его
Доброжелательность, искренность в обращении с другими людьми.
Высокообразованный без педантизма, мудрый без чванливости, презирающий роскошь, не заботящийся о богатстве, не стремящийся к почестям,
безразличный к собственным заслугам и собственной известности, скромный, умеренный, доброжелательный
— так характеризует Авогадро один
из его современников.
По своему безразличию к почестям он представлял редкое исключение среди ученых того времени.
После ухода из университета Авогадро некоторое время занимал должность старшего инспектора Контрольной палаты, а также состоял чле
ном Высшей статистической комиссии. Высшего совета народного образования и председателем Комиссии мер и весов. Несмотря на почтенный
возраст, он продолжал публиковать свои исследования в трудах Туринской академии наук. Последняя его работа вышла из печати за три года до
смерти, когда Авогадро исполнилось 77 лет.
Он умер в Турине 9 июля 1856 года и похоронен в семейном склепе в
Верчелли. На следующий год после смерти Авогадро в знак признания его
заслуг перед наукой в Туринском университете был установлен его бронзовый бюст.
Огромный вклад Авогадро в развитие молекулярной теории долгое
время оставался практически незамеченным современниками. И даже много
позже этот закон в литературе часто именовали законом Авогадро—Ампера, хотя Авогадро сформулировал его на три года раньше Ампера.
Вплоть до начала шестидесятых годов XIX века в химии царил произвол, как в оценке молекулярных масс, так и в описании химических реакций; оставалось немало неверных представлений об атомном составе многих сложных веществ. Дело доходило даже до попыток вообще отказаться
от молекулярных представлений. Лишь в 1858 году итальянский химик
Канниццаро, ознакомившись с письмом Ампера к Бертолле, в котором
есть ссылка на работы Авогадро, заново
открыл
эти работы и с удивлением убедился, что они вносят полную ясность в запутанную картину
состояния химии того времени.
В 1860 году Канниццаро подробно рассказал о работах Авогадро на
Первом Международном химическом конгрессе в Карлсруэ, и его доклад
произвел огромное впечатление на присутствовавших там ученых. Как
сказал один из них, он почувствовал, как завеса упала с глаз, сомнения
исчезли, и вместо них появилось спокойное чувство уверенности. Великий русский химик Менделеев, также участвовавший в работе этого конгресса, писал позднее:
В 50-х годах одни принимали атомный вес кислорода равным 8, другие — 16. Смута, сбивчивость господствовали. В 1860 году
химики всего света собрались в Карлсруэ для того, чтобы достичь соглашения, единообразия. Присутствовав на этом конгрессе, я живо помню, как
велико было разногласие и как тогда последователи Жерара горячо проводили следствия закона Авогадро. Истина, в виде закона Авогадро — Жерара, при посредстве конгресса, получила более широкое распространение и скоро затем покорила все умы. Тогда сами собою укрепились новые
атомные веса, и уже с 70-х годов они вошли во всеобщее употребление
.
Заслуги Авогадро как одного из основоположников молекулярной теории получили с тех пор всеобщее признание.
КАРЛ ГАУСС
(1777—1855)
Гаусс напоминает мне образ высочайшей вершины баварского горного хребта, какой она предстает перед глазами наблюдателя, глядящего с
севера. В этой горной цепи в направлении с востока на запад отдельные
вершины подымаются все выше и выше, достигая предельной высоты в
могучем, высящемся в центре великане; круто обрываясь, этот горный
исполин сменяется низменностью новой формации, в которую на много
десятков километров далеко проникают его отроги, и стекающие с него
потоки несут влагу и жизнь
(Ф. Клейн).
Карл Фридрих Гаусс родился 30 апреля 1777 года в Брауншвейге. Он
унаследовал от родных отца крепкое здоровье, а от родных матери яркий
интеллект.
В семь лет Карл Фридрих поступил в Екатерининскую народную школу. Поскольку считать там начинали с третьего класса, первые два года на
маленького Гаусса внимания не обращали. В третий класс ученики обычно
попадали в десятилетнем возрасте и учились там до конфирмации (пятнадцати лет). Учителю Бюттнеру приходилось заниматься одновременно с детьми разного возраста и разной подготовки. Поэтому он давал обычно части
учеников длинные задания на вычисление, с тем чтобы иметь возможность
беседовать с другими учениками. Однажды группе учеников, среди КОТОРЫХ был Гаусс, было предложено просуммировать натуральные числа от
1 до 100. По мере выполнения задания ученики должны были класть на
стол учителя свои грифельные доски. Порядок досок учитывался при выставлении оценок. Десятилетний Карл положил свою доску, едва Бюттнер
кончил диктовать задание. К всеобщему удивлению, лишь у него ответ
был правилен. Секрет был прост: пока диктовалось задание. Гаусс успел
для себя открыть заново формулу для суммы арифметической прогрессии!
Слава о чудо-ребенке распространилась по маленькому Брауншвейгу.
В 1788 году Гаусс переходит в гимназию. Впрочем, в ней не учат математике. Здесь изучают классические языки. Гаусс с удовольствием занимается языками и делает такие успехи, что даже не знает, кем он хочет
стать — математиком или филологом.
О Гауссе узнают при дворе. В 1791 году его представляют Карлу Вильгельму Фердинанду — герцогу Брауншвейгскому. Мальчик бывает во дворце и развлекает придворных искусством счета. Благодаря покровительству
герцога Гаусс смог в октябре 1795 года поступить в Геттингенский университет. Первое время он слушает лекции по филологии и почти не посещает лекций по математике. Но это не означает, что он не занимается
математикой.
В 1795 году Гаусса охватывает страстный интерес к целым числам.
Незнакомый с какой бы то ни было литературой, он должен был все создавать себе сам. И здесь он вновь проявляет себя как незаурядный вычислитель, пролагающий пути в неизвестное. Осенью того же года Гаусс
переезжает в Геттинген и прямо-таки проглатывает впервые попавшуюся
ему литературу: Эйлера и Лагранжа.
ЗО марта 1796 года наступает для него день творческого крещения.. —
пишет Ф. Клейн. — Гаусс уже занимался с некоторого времени группировкой корней из единицы на основании своей теории первообразных
корней. И вот однажды утром, проснувшись, он внезапно ясно и отчетливо осознал, что из его теории вытекает построение семнадцатиугольника...
Это событие явилось поворотным пунктом жизни в Гаусса. Он принимает
решение посвятить себя не филологии, а исключительно математике
.
Работа Гаусса надолго становится недосягаемым образцом математического открытия. Один из создателей неевклидовой геометрии Янош Бойяи
называл его
самым блестящим открытием нашего времени или даже всех
времен
. Сколь трудно было это открытие постигнуть' Благодаря письмам
на родину великого норвежского математика Абеля, доказавшего неразрешимость в радикалах уравнения пятой степени, мы знаем о трудном пути,
который он прошел, изучая теорию Гаусса. В 1825 году Абель пишет из
Германии:
Если даже Гаусс — величайший гений, он, очевидно, не стремился, чтобы все это сразу поняли...
Работа Гаусса вдохновляет Абеля на
построение теории, в которой
столько замечательных теорем, что просто
не верится
. Несомненно влияние Гаусса и на Галуа.
Сам Гаусс сохранил трогательную любовь к своему первому открытию
на всю жизнь.
Рассказывают, что Архимед завещал построить над своей могилой
памятник в виде шара и цилиндра в память о том, что он нашел отношение объемов цилиндра и вписанного в него шара — 3:2. Подобно Архимеду, Гаусс выразил желание, чтобы в памятнике на его могиле был увеко
^дРЛ ГАУСС 191
речен семнадцатиугольник. Это показывает, какое значение сам Гаусс придавал своему открытию. На могильном камне Гаусса этого рисунка нет,
^о памятник, воздвигнутый Гауссу в Брауншвейге, стоит на семнадцатиугольном постаменте, правда, едва заметном зрителю
, — писал Г. Вебер.
30 марта 1796 года, в день, когда был построен правильный семнадцатиугольник, начинается дневник Гаусса — летопись его замечательных
открытий. Следующая запись в дневнике появилась уж
...Закладка в соц.сетях
