Жанр: Энциклопедия
СТО ВЕЛИКИХ ученых
...ьбу самоучки охотно
откликнулись профессора Клюбер, Лангсдорф, в будущем экзаменатор
Георга, и Роте.
Георг, успешно закончив гимназию, весной 1805 года приступил к
изучению математики, физики и философии на философском факультете
Эрлангенского университета.
Полученная им солидная подготовка, незаурядные способности благоприятствовали тому, что обучение в университете шло легко и гладко. В
университете Ом всерьез увлекся спортом и отдавал ему все свободное
время. Он был лучшим бильярдистом среди студенческой молодежи университета; среди конькобежцев ему не было равных. На студенческих вечеринках никто не мог соревноваться с лихим танцором, каким был Ом.
Однако все эти увлечения требовали очень много времени, которого
все меньше оставалось для изучения университетских дисциплин. Чрезмерные увлечения Георга вызывали тревогу у отца, которому все труднее
приходилось содержать семью. Между отцом и сыном произошел очень
крупный разговор, который надолго испортил их взаимоотношения. Конечно, Георг понимал справедливость отцовского гнева и некоторую резкость упреков и, проучившись три семестра, к общему удовлетворению
обеих сторон принял приглашение занять место учителя математики в
частной школе швейцарского городка Готтштадта.
В сентябре 1806 году он прибыл в Готтштадт, где и началась его самостоятельная жизнь вдали от семьи, от родины. В 1809 году Георгу было
предложено освободить место и принять приглашение на должность преподавателя математики в город Нейштадт. Другого выхода не было, и к
рождеству он перебрался на новое место.
Но мечта окончить университет не покидает Ома. Он перебирает все
возможные варианты, способствующие осуществлению его желаний, и
Делится своими мыслями с Лангсдорфом, который в это время работал в
Геттингенском университете. Ом прислушивается к совету профессора и
полностью отдается изучению работ, рекомендованных им.
В 1811 году он возвращается в Эрланген. Советы Лангсдорфа не пропали даром: самостоятельные занятия Ома были настолько плодотворными, что он в том же году смог окончить университет, успешно защитить
202
диссертацию и получить степень доктора философии. Сразу же по окончании университета ему была предложена должность приват-доцента кафедры математики этого же университета.
Преподавательская работа вполне соответствовала желаниям и способностям Ома. Но, проработав всего три семестра, он по материальным
соображениям, которые почти всю жизнь преследовали его, вынужден
был подыскивать более оплачиваемую должность.
Королевским решением от 16 декабря 1812 года Ом был назначен учителем математики и физики школы в Бамберге. Новое место оказалось не
столь удачным, как того ожидал Ом. Небольшое жалованье, к тому же
выплачиваемое нерегулярно, не соответствовало объему возложенных на
него обязанностей. В феврале 1816 года реальная школа в Бамберге была
закрыта. Учителю математики предложили за ту же плату проводить занятия в переполненных классах местной подготовительной школы. Эта работа была еще более тягостна Ому. Его совершенно не устраивает существующая система обучения.
Весной 1817 года он публикует свою первую печатную работу, посвященную методике преподавания. Работа называлась
Наиболее оптимальный вариант преподавания геометрии в подготовительных классах
. Но
лишь через пять лет то же самое министерство, сотрудники которого считали, что появление работы Ома
ознаменовало гибель всего математического учения
, вынуждено было в экстренном порядке выдать автору
денежную премию, признав тем самым значительность его работы.
Потеряв всякую надежду найти подходящую преподавательскую работу, отчаявшийся доктор философии неожиданно получает предложение
занять место учителя математики и физики в иезуитской коллегии Кельна. Он немедленно выезжает к месту будущей работы.
Здесь, в Кёльне, он проработал девять лет; здесь он
превратился
из
математика в физика. Наличие свободного времени способствовало формированию Ома как физика-исследователя. Он с увлечением отдается новой
работе, проводя долгие часы в мастерской коллегии и в хранилище приборов.
Ом занялся исследованиями электричества. Требовался скачок от созерцательного исследования и накопления экспериментального материала к установлению закона, описывающего процесс протекания электрического тока по проводнику. В основу своего электроизмерительного прибора Ом заложил конструкцию крутильных весов Кулона.
Ученый проводит целую серию экспериментов. Результаты своих исследований Ом оформил в виде статьи под названием
Предварительное
сообщение о законе, по которому металлы проводят контактное электричество
. Статья была опубликована в 1825 году в
Журнале физики и химии
, издаваемом Швейггером. Это была первая публикация Ома, посвященная исследованию электрических цепей. I
ГЕОРГ ОМ 203
Однако выражение, найденное и опубликованное Омом, оказалось
неверным, что впоследствии стало одной из причин его длительного непризнания. Впрочем, и сам исследователь не претендовал на окончательное решение поставленной им задачи и даже подчеркивал это в названии
вышедшей статьи. Поиски нужно было продолжать. Это чувствовал и сам
Ом.
Главным источником погрешностей была гальваническая батарея.
Вносили искажения и исследуемые проволоки, потому что вызывала сомнения чистота материала, из которого они изготовлены. Принципиально схема новой установки почти не отличалась от той, которая использовалась в первых опытах. Но в качестве источника тока Ом использовал
термоэлемент, представляющий собой пару
медь-висмут
. Приняв все
меры предосторожности, заранее устранив все предполагаемые источники ошибок, Ом приступил к новым измерениям.
Появляется в свет его знаменитая статья
Определение закона, по
которому металлы проводят контактное электричество, вместе с наброском теории вольтаического аппарата и мультипликатора Швейггера
, вышедшая в 1826 году в
Журнале физики и химии
.
Статья, содержащая результаты экспериментальных исследований в
области электрических явлений, и на этот раз не произвела впечатления
на ученых. Никто из них даже не мог предположить, что установленный
Омом закон электрических цепей представляет собой основу для всех электротехнических расчетов будущего. Экспериментатор был обескуражен
приемом коллег. Выражение, найденное Омом, было настолько простым,
что именно своей простотой вызывало недоверие. Кроме того, научный
авторитет Ома был подорван первой публикацией, и у оппонентов были
все основания сомневаться в справедливости найденного им выражения.
Этот берлинский год был наиболее плодотворным в научных исканиях настойчивого исследователя. Ровно через год, в мае 1827 года, в издательстве Римана вышла обширная монография
Теоретические исследования электрических цепей
объемом в 245 страниц, в которой содержались теперь уже теоретические рассуждения Ома по электрическим цепям.
В этой работе ученый предложил характеризовать электрические свойства проводника его сопротивлением и ввел этот термин в научный обиход. Здесь же содержится много других оригинальных мыслей, причем
некоторые из них послужили отправным пунктом для рассуждений других
ученых. Исследуя электрическую цепь. Ом нашел более простую формулу
Для закона электрической цепи, вернее, для участка цепи, не содержащего
ЭДС:
Величина тока в гальванической цепи прямо пропорциональна сумме
всех напряжений и обратно пропорциональна сумме приведенных длин.
При этом общая приведенная длина определяется как сумма всех отдельных приведенных длин для однородных участков, имеющих различную
204 100 ВЕЛИКИХ УЧЕНЫ
проводимость и различное поперечное сечение
. Нетрудно заметить, что в
этом отрывке Ом предлагает правило сложения сопротивлений последовательно соединенных проводников.
Теоретическая работа Ома разделила судьбу работы, содержащей его
экспериментальные исследования. Научный мир по-прежнему выжидал.
После выхода из печати монографии Ом, решая вопрос о месте своей
дальнейшей работы, не оставлял научных исследований. Уже в 1829 году
в
Журнале физики и химии
появляется его статья
Экспериментальное
исследование работы электромагнитного мультипликатора
, в которой были
заложены основы теории электроизмерительных приборов. Здесь же Ом
первым из ученых предложил единицу сопротивления, в качестве которой
он выбрал сопротивление медной проволоки длиной 1 фут и поперечным
сечением в 1 квадратную линию.
В 1830 году появляется новое исследование Ома
Попытка создания
приближенной теории униполярной проводимости
. Эта работа вызвала
интерес у многих ученых. О ней благоприятно отозвался Фарадей.
Однако, вместо того чтобы продолжать научные исследования. Ом
вынужден тратить время и энергию на научную и околонаучную полемику. Быть спокойным трудно: от признания открытия зависит его назначение на хорошую должность и материальное благополучие.
Его отчаяние в это время можно почувствовать, прочитав письмо,
посланное Швейггеру:
Рождение Электрических цепей
принесло мне
невыразимые страдания, и я готов проклясть час их зарождения. Не только мелкие придворные людишки, которым не дано понять чувства матери
и услышать крик о помощи ее беззащитному ребенку, издают лицемерные
сочувствующие вздохи и ставят на свое место обманщика-нищего, но даже
те, которые занимают одинаковое положение со мной, злорадствуют и
распускают злобные слухи, доводя меня до отчаяния Однако время испытаний пройдет или скорее всего уже прошло; о моем отпрыске позаботились благородные люди. Он встал на ноги и впредь будет твердо стоять на
них. Это толковый ребенок, которого родила не чахлая больная мать, а
здоровая, вечно юная природа, в сердце которой хранятся чувства, которые со временем перерастут в восхищение
.
Только в 1841 году работа Ома была переведена на английский язык,
в 1847 году — на итальянский, в 1860 году — на французский.
Наконец, 16 февраля 1833 года, через семь лет после выхода из печати
статьи, в которой было опубликовано его открытие, Ому предложили место
профессора физики во вновь организованной политехнической школе
Нюрнберга. Через полгода он стал заведовать также кафедрой математики
и исполнять должность инспектора по методике преподавания. В 1839 году
Ома назначили ректором школы в дополнение ко всем имеющимся у него
обязанностям. Но, несмотря на большую загруженность. Ом не оставляет
научную работу.
ГЕОРГ ОМ 205
Ученый приступает к исследованиям в области акустики. Результаты
своих акустических исследований Ом сформулировал в виде закона, получившего впоследствии название акустического закона Ома. Ученый сделал
вывод: любой звуковой сигнал представляет собой сочетание основного
гармонического колебания и нескольких дополнительных гармоник. К сожалению, этот закон Ома разделил судьбу его закона для электрических
цепей. Только в 1862 году, после того как соотечественник Ома Гельмгольц
более тонкими экспериментами с использованием резонаторов подтвердил результаты Ома, были признаны заслуги нюрнбергского профессора.
Продолжение научных исследований осложнялось большой педагогической и административной загруженностью. 6 мая 1842 году Ом написал
прошение королю Баварии о снижении нагрузки. К удивлению и радости
ученого, его просьба была быстро удовлетворена. Признание его работ
все-таки приближалось, и этого не могли не знать те, кто стоял во главе
министерства вероисповеданий.
Раньше всех из зарубежных ученых закон Ома признали русские физики Ленц и Якоби. Они помогли и его международному признанию. При
участии русских физиков, 5 мая 1842 года Лондонское Королевское общество наградило Ома золотой медалью и избрало своим членом. Ом стал
лишь вторым ученым Германии, удостоенным такой чести.
Очень эмоционально отозвался о заслугах немецкого ученого его американский коллега Дж. Генри.
Когда я первый раз прочел теорию Ома, —
писал он, — то она мне показалась молнией, вдруг осветившей комнату,
погруженную во мрак
.
Как это часто бывает, родина ученого оказалась последней из стран,
признавшей его заслуги. В 1845 году его избирают действительным членом Баварской академии наук. В 1849 году ученого приглашают в Мюнхенский университет на должность экстраординарного профессора. В этом
же году указом короля Баварии Максимилиана II он назначается хранителем государственного собрания физико-математических приборов с одновременным чтением лекций по физике и математике. Кроме того, в это
же время его назначают референтом по телеграфному ведомству при физико-техническом отделе Министерства государственной торговли.
Но, несмотря на все поручения, Ом и в эти годы не прекращал занятия наукой. Он задумывает фундаментальный учебник физики, однако
завершить эту работу ученый не успел. Из всего задуманного он издал
только первый том
Вклад в молекулярную физику
.
В 1852 году Ом получил наконец-то должность ординарного профессора, о которой мечтал всю жизнь. В 1853 году он одним из первых награждается только что учрежденным орденом Максимилиана
За выдающиеся достижения в области науки
. Но признание пришло слишком
поздно. Силы уже были на исходе. Вся жизнь была отдана науке и утверждению сделанных им открытий.
100 ВЕЛИКИХ УЧЕН]
Духовная близость связывала Ома с родственниками, с друзьями, с
учениками. Среди его учеников имеются ученые, получившие широкое
признание: математик Дирихле, астроном и математик Е. Гейс и др. Многие из воспитанников Ома пошли по стопам своего учителя, посвятив
себя педагогической деятельности.
Самые теплые отношения сохранялись у него с братом. Мартин оставался всю жизнь для него первым советчиком в личных делах и первым
научным критиком его исследований. До самой смерти Ом помогал отцу,
помня нужду, в которой тот жил, и постоянно высказывал ему благодарность за черты характера, которые тот воспитал в нем. Собственной семьи
Ом так и не создал: он не мог делить своих привязанностей и полностью
посвятил всю свою жизнь науке.
Ом скончался 6 июля 1854 года в половине одиннадцатого утра. Он
был похоронен на старом южном кладбище города Мюнхена.
Исследования Ома вызвали к жизни новые идеи, развитие которых
вывело вперед учение об электричестве. В 1881 году на электротехническом съезде в Париже ученые единогласно утвердили название единицы
сопротивления — 1 Ом. Этот факт — дань уважения коллег, международное признание заслуг ученого.
МАЙКЛ ФАРАДЕЙ
(1791—1867)
Фарадей сделал за свою жизнь столько открытий, что их хватило бы
доброму десятку ученых, чтобы обессмертить свое имя.
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Лондоне, в одном из
беднейших его кварталов. Его отец был кузнецом, а мать — дочерью земледельца-арендатора. Квартира, в которой появился на свет и провел первые годы своей жизни великий ученый, находилась на заднем дворе и
помещалась над конюшнями.
Когда Фарадей достиг школьного возраста, его отдали в начальную
школу. Курс, пройденный Майклом, был очень узок и ограничивался только
обучением чтению, письму и началам счета.
В нескольких шагах от дома, в котором жила семья Фарадеев, находилась книжная лавка, которая вместе с тем была и переплетным заведением. Сюда-то и попал Фарадей, закончив курс начальной школы, когда
возник вопрос о выборе профессии для него. Фарадею в это время минуло
только 13 лет.
Само собою разумеется, что, пользуясь для чтения таким случайным
источником, как переплетная мастерская, Фарадей не мог придерживаться какой-либо системы, а должен был читать все, что попадется под руку.
Но уже в юношеском возрасте, когда Фарадей только начинал свое самообразование, он стремился опираться исключительно на факты и проверять сообщения других собственными опытами. Эти стремления проявлялись в нем всю жизнь как основные черты его научной деятельности.
Физические и химические опыты Фарадей стал проделывать еще мальчиком при первом же знакомстве с физикой и химией. Так как он не
получал за свою работу в переплетной мастерской никакого вознагражде
ния, то его средства были более чем ничтожны, образуясь из случайного
заработка, перепадавшего на его долю.
Некоторые из заказчиков его хозяина, принадлежавшие к научному
миру и посещавшие переплетную мастерскую, заинтересовались преданным науке учеником переплетчика и, желая дать ему возможность получить хоть какие-то систематические познания в любимых науках — физике и химии, — устроили ему доступ на лекции тогдашних ученых, предназначавшиеся для публики.
Однажды Майкл Фарадей посетил одну из лекций Хэмфри Деви, великого английского физика, изобретателя безопасной лампы для шахтеров. Фарадей сделал подробную запись лекции, переплел ее и отослал
Деви. Тот был настолько поражен, что предложил Фарадею работать с
ним в качестве секретаря. Вскоре Деви отправился в путешествие по Европе и взял с собой Фарадея. За два года они посетили крупнейшие европейские университеты.
Вернувшись в Лондон в 1815 году. Фарадей начал работать ассистентом
в одной из лабораторий Королевского института в Лондоне. В то время это
была одна из лучших физических лабораторий мира. С 1816 по 1818 год
Фарадей напечатал ряд мелких заметок и небольших мемуаров по химии К
1818 году относится первая работа Фарадея по физике, посвященная исследованию поющего пламени.
По большому счету, этот период был для Фарадея лишь подготовительною школой. Он не столько работал самостоятельно, сколько учился
и готовился к тем блестящим работам, которые составили эпоху в истории
физики и химии.
12 июня 1821 года Майкл женится на мисс Бернард. Ее семейство
было давно и дружески знакомо с Фарадеями; оно принадлежало к той же
секте
зандеманов
, членами которой был и Фарадей. Со своей невестой
Фарадей был в наилучших отношениях еще с детства. Бракосочетание
совершилось без всякой пышности — соответственно характеру
зандеманства
, равно как и характеру самого Фарадея. Брак Фарадея был очень
счастлив. Вскоре после брака Фарадей сделался главою общины
зандеманов
.
Материальное положение его к этому времени также было упрочено,
его избрали смотрителем дома Королевского института, а затем директором химической лаборатории с соответствующим содержанием. Вместе с
тем это избрание давало ему теперь прекрасную возможность работать для
науки без всяких помех и стеснений.
Опираясь на опыты своих предшественников, он скомбинировал несколько собственных опытов, а к сентябрю 1821 года Майкл напечатал
Историю успехов электромагнетизма
. Уже в это время он составил вполне
правильное понятие о сущности явления отклонения магнитной стрелки
под действием тока. Добившись этого успеха. Фарадей на целых десять
МАЙКЛ ФАРАДЕЙ 209
дет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода.
В том же году, еще работая над вопросом о вращении магнитной стрелки
под влиянием тока, он случайно натолкнулся на явление испарения ртути
при обыкновенной температуре. Позже Фарадей посвятил немало внимания изучению этого предмета и, основываясь на своих исследованиях,
установил совершенно новый взгляд на сущность испарения. Теперь же
он оставил этот вопрос, увлекаясь все новыми предметами исследований.
Так, вскоре он стал заниматься опытами над составом стали и впоследствии любил одаривать своих друзей стальными бритвами из открытого
им сплава.
В 1823 году Фарадеєм было произведено одно из важнейших открытий в области физики — он впервые добился сжижения газа и вместе с
тем установил простой, но действительный метод обращения газов в жидкость.
В 1824 году Фарадей сделал несколько второстепенных открытий в
области физики. Среди прочего он установил тот факт, что свет влияет на
цвет стекла, изменяя его. В следующем году Фарадей снова обращается от
физики к химии, и результатом его работ в этой области является открытие бензина и серно-нафталиновой кислоты. Нет надобности объяснять,
какое громадное значение имеет открытие первого из этих веществ.
В 1831 году Фарадей опубликовал трактат
Об особого рода оптическом обмане
, послуживший основанием прекрасного и любопытного оптического снаряда, именуемого
хромотропом
. В том же году вышел трактат Фарадея
О вибрирующих пластинках
.
Многие из этих работ могли сами по себе обессмертить имя их автора.
Но наиболее важными из научных работ Фарадея являются его исследования в области электромагнетизма и электрической индукции. Строго говоря, такой значительный отдел физики, трактующий явления электромагнетизма и индукционного электричества, имеющий в настоящее время громадное значение для техники, был создан Фарадеєм из ничего.
Третий вид проявления электрической энергии, открытый Фарадеєм,
электричество индукционное, отличается тем, что оно соединяет в себе
достоинства двух первых видов — статического и гальванического электричества — и свободно от их недостатков.
Только после исследований Фарадея в области электромагнетизма и
индукционного электричества, только после открытия им этого вида проявления электрической энергии появилась возможность превратить электричество в послушного слугу человека и совершать с ним те чудеса, которые творятся теперь.
Исследования в области электромагнетизма и индукционного электричества, составляющие наиболее ценный алмаз в венце славы Фарадея,
поглотили большую часть его жизни и его сил. По своему обыкновению
Фарадей начал ряд опытов, долженствовавших выяснить суть дела. На
одну и ту же деревянную скалку Фарадей намотал параллельно друг другу
две изолированные проволоки; концы одной проволоки он соединил с
батареей из десяти элементов, а концы другой — с чувствительным гальванометром. Оказалось, что в тот момент, когда в первую проволоку пропускается ток, а также когда это пропускание прекращается, во второй
проволоке также возбуждается ток, имеющий в первом случае противоположное направление с первым током и одинаковое с ним во втором случае
и продолжающийся всего одно мгновение.
Эти вторичные мгновенные токи, вызываемые влиянием первичных
индукцией, названы были Фарадеєм индуктивными, и это название сохранилось за ними доселе. Будучи мгновенными, моментально исчезая
вслед за своим появлением, индуктивные токи не имели бы никакого
практического значения, если бы Фарадей не нашел способ при помощи
остроумного приспособления (коммутатора) беспрестанно прерывать и
снова проводить первичный ток, идущий от батареи по первой проволоке.
Благодаря этому во второй проволоке беспрерывно возбуждаются все новые и новые индуктивные токи, становящиеся, таким образом, постоянными. Так был найден новый источник электрической энергии, помимо
ранее известных (трения и химических процессов), — индукция, и новый
вид этой энергии — индукционное электричество.
Эти открытия повлекли за собой новые. Если можно вызвать индуктивный ток замыканием и прекращением гальванического тока, то не
получится ли тот же результат от намагничивания и размагничивания
железа?
Он проводит опыт такого рода: вокруг железного кольца были обмотаны две изолированные проволоки; причем одна проволока была обмотана
вокруг одной половины кольца, а другая — вокруг другой. Через одну
проволоку пропускался ток от гальванической батареи, а концы другой
были соединены с гальванометром. И вот, когда ток замыкался или прекращался и когда, следовательно, железное кольцо намагничивалось или
размагничивалось, стрелка гальванометра быстро колебалась и затем быстро останавливалась, то есть в нейтральной проволоке возбуждались все
те же мгновенные индуктивные токи — на этот раз уже под влиянием
магнетизма. Таким образом, здесь впервые магнетизм был превращен в
электричество.
Фарадей также заметил, что действие магнита проявляется и на некотором расстоянии от него. Это явление он назвал магнитным полем.
Затем Фарадей приступает к изучению законов электрохимических
явлений. Первый закон, установленный Фарадеєм, состоит в том, что
количество электрохимического действия не зависит ни от величины электродов, ни от напряженности тока, ни от крепости разлагаемого раствора,
а единственно от количества электричества, проходящего в цепи; иначе
МАЙКЛ ФАРАДЕЙ 211
говоря, количество электричества необходимо пропорционально количеству химического действия. Закон этот выведен Фарадеєм из бесчисленного множества опытов, условия которых он разнообразил до бесконечности.
Второй, еще более важный закон электрохимического действия, установленный Фарадеєм, состоит в том, что количество электричества, необходимое для разложения различных веществ, всегда обратно пропорционально атомному весу вещества, или, выражаясь иначе, для разложения
молекулы (частицы) какого бы то ни было вещества требуется всегда одно
и то же количество электричества.
Обширные и разносторонние работы не могли не отразиться на здоровье Фарадея. В последние годы этого периода своей жизни он работал
уже с большим трудом. В 1839 и 1840 годах состояние Фарадея было таково, что он нередко вынужден был прерывать свои занятия и уезжать куданибудь в приморские местечки Англии. В 1841 году друзья убедили Фарадея поехать в Швейцарию, чтобы основательным отдыхом восстановить
силы для новых работ.
Это был первый настоящий отдых за долгое время. Жизнь Фарадея с
тех пор, как он вступил в Королевский институт, сосредоточивалась, главным образом, на лаборатории и научных занятиях. В этих открытиях, в
приводивших к ним научных занятиях и состояла жизнь Фарадея. Он весь
отдавался научным занятиям, и вне их у него не было жизни. Он отправлялся рано утром в свою лабораторию и возвращался в лоно семьи лишь
поздно вечером, проводя все время среди своих приборов. И так он провел всю деятельную часть своей жизни, решительно ничем не отвлекаясь
от своих научных занятий. Это была жизнь настоя
...Закладка в соц.сетях
