(no subject)
После работ Галилея (1564-1642), в особенности, опубликованной в 1638 г. «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения», естественные науки вошли в моду. Физические опыты показывались публично, имена ученых становились известны в Европе.
Одним из таких ученых-любителей был бургомистр Магдебурга Отто Герике (!602-1686). Прославившись, как исследователь вакуума (знаменитые Магдебургские полушария), Герике первый начал опыты с электричеством.
Состоящий из серы шар, насаженный на металлическую ось, наэлектризовывался ладонями. Шар светился в темноте, с его помощью было открыто отталкивание одноименных зарядов. Но на таком шаре электрический заряд долго сохраняться не может. Шар притягивает противоположно заряженные ионы воздуха и тем самым разряжается (светится в темноте).
Конструкция Герике была принципиально усовершенствована в 1745 г. независимо священником Эвальдом фон Клейстом и профессором Питером ван Мюсхенбруком. Стекляная банка обкладывалась фольгой. Если зарядить, например, внешнюю сторону банки, а внутреннюю заземлить, то на внутренней стороне образуется заряд противоположного знака. Получается конденсатор (Лейденская банка), долго сохраняющая электрический заряд, так как конденсатор почти не притягивает электрические заряды и долго не разряжается. Конденсатор был, видимо, изобретен, при попытке зарядить воду. Было обнаружено, что рука экспериментатора, держащая банку, тоже заряжается. Экспериментатор получал сильный удар током. То, что заряд легко уходит в землю, а также свойства проводников и изоляторов были установлены до этого, во время опытов по передаче заряда на расстояние.
Изобретение вызвало массовый интерес. В 1746 г. в Версале, в присутствии Людовика XV заряд пропускали через 240 человек, взявшихся за руки. Такие демонстрации проводились довольно часто.
В 1752 г. заместитель почтмейстера Пенсильвании Бенджамен Франклин, запустив во время грозы воздушного змея, с прикрепленным к нему металлическим ключом, показал, что ключ получает электрический заряд. Тем самым была доказана электрическая природа молнии. Кроме того Б.Франклин изобрел громоотвод (1760). Идея громоотвода была подсказана опытами о стекании электрического заряда с металлического острия.
Опыты с атмосферным электричеством приобрели популярность. Громоотвод устанавливался так, что разряд молнии проходил через лабораторию, демонстрируя свойства электрического разряда. Алессандро Вольта (1745-1827) изобрел электрофор, позволяющий получить большие электрические заряды.
В 1785-89 французский военный инженер Шарль-Огюстен Кулон (1736-1806) опубликовал мемуары, в которых установил закон Кулона и показал, что заряд всегда находится на поверхности проводника. Знаменитый экспериментатор Генри Кавендиш (1731-1810) открыл закон Кулона раньше, но работу не опубликовал.
В 1791 г. итальянский физиолог Луиджи Гальвани (1737-1798), известный работами по сокращению мышц, опубликовал «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В этом трактате, в частности, Гальвани описывал сокращение мышц, висящих на проволоке, препарированных лягушек, во время разряда электорофора. А также, сокращение мышц при контакте медной проволоки (с лягушками) с железной решеткой. Вольта, интересовавшийся физиологией, предположил, что все дело в контакте двух различных металлов с жидкостью, а не в животном электричестве, как думал Гальвани. Вольта клал кусочки различных металлов на язык и касался кончиком языка другого металла. Вкус был или кислый (присутствие кислоты), или горьковатый (основание). Упорядочив таким образом металлы (ряд электрических напряжений), Вольта взял два наиболее отдаленных металла (из достаточно дешевых) - цинк и медь. Положив между двумя кружочками меди и цинка сукно, смоченное соленой водой, Вольта получил источник тока. Поставив друг на друга 20 таких источников, Вольта создал Вольтов столб - источник постоянного тока. Идея последовательного соединения источников тока, по-видимому, появилась, когда Вольта изучал электрические органы рыб. Первый опыт Гальвани (препарированные лягушки дергались от разряда электрофора) Вольта, разумеется, не объяснил.
Изобретение Вольтова столба произвело огромное впечатление на научную общественность. Профессор химии Гемфри Дэви (1778-1829) выделил новые металлы из расплавов солей (1807 г.), получил Вольтову дугу с помощью батареи из 2 тыс. элементов (1810).
В 1820 г. Копенгагенский профессор Ханс Христиан Эрстед во время лекции заметил действие тока на магнитную стрелку. Парижский профессор Андре Мари Ампер (1775-1836), узнав об открытии Эрстеда тщательно исследовал магнитное поле, возникающее вокруг проводника с током.
Наконец, в 1831 г. ученик Дэви Майкл Фарадей (1791-1867) открывает электромагнитную индукцию и изобретает генератор переменного тока. С этого момента возможность практического применения электричества не вызывает сомнения. Первая линия телеграфа длиной 21 км. начала работать в 1839 г. в Англии. Но К.Ф.Гаусс и В.Вебер построили телеграф у себя в лаборатории уже в 1832 г.
Из всех перечисленных открытий самым неожиданным было, конечно, изобретение вольтова столба. Герике, по-видимому, заинтересовался электрическими явлениями, прочитав о них или у античных авторов, или у Вильяма Гильберта (1544-1603), и исследовав электрические свойства разнообразных материалов, остановился на сере. Франклин создал теорию носителей электричества, объясняющую известные эксперименты, остроумными экспериментами подтвердил свою теорию, в частности, что заряд находится на поверхности проводника, и, как следствие придумал громоотвод. Кавендиш и Кулон независимо придумали способ измерять слабые силы (крутильные весы) и, применяя его, получили закон Кулона. Но никто из этих весьма изобретательных исследователей не предполагал существование постоянного тока. Было проверено, что разряд конденсатора происходит со скоростью многократно превышающей скорость звука. Постоянный ток невозможно было себе представить.
Вольта не был аналитиком (уже создав вольтов столб, он не понял, что ток появляется из-за превращения цинка в соль), но обладал талантом изобретателя. Видимо, прочитав об экспериментах Гальвани, он поверил в существование источника тока (эксперименты можно было объяснить по-разному) и создал его.
Читая о работе экспериментатора, мы должны помнить, что на каждый удачный опыт приходились десятки, а то и сотни неудачных. Каждой разумной интерпретации фактов предшествует несколько ошибочных. Например, Франклин считал, что заостренная металлическая палка приобретет во время грозы электрический заряд только в горах. Поэтому сам он проводил опыты с воздушным змеем, а знакомых в Европе просил произвести такой же эксперимент с шестом.
Вспоминая всех этих ученых, без чьих работ, ни современная химия, ни физика не могли бы возникнуть, интересно понять, зачем они всем этим занимались? Никаких дополнительных доходов от своей научной деятельности они получить не могли. Вольта был, правда, награжден Наполеоном, но это - исключение. Остаются два мотива - честолюбие и любопытство. Впрочем, в случае Герике, изобретателя, юриста и инженера, активно участвовавшего в восстановлении, разрушенного во время войны Магдебурга, и Кавендиша, не всегда печатавшего свои работы, честолюбие тоже отпадает. Так же и Кулон, известный своими исследованиями силы трения, вряд ли рассчитывал дополнительно прославиться работами по электричеству. Франклин - высокопоставленный чиновник и активный политический деятель, по-видимому, хотел доказать, что и американцы могут заниматься наукой. (Ему это настолько удалось, что король Георг III предложил Королевскому обществу обсудить возможность тупоконечного громоотвода, назло Франклину, очевидно).
Главным стимулом исследований, как мне представляется, был общественный интерес. Публичная демонстрация электрических разрядов, дискуссии, иногда анекдотические (о громоотводе), традиция публичных лекций, все это поощряло ученых. Как известно, М.Фарадей, никогда не учившийся в университете, заинтересовался физикой на публичной лекции Г.Дэви (Дэви называл Фарадея своим крупнейшим открытием). Впоследствии Фарадей сам читал такие лекции, собирая большую аудиторию.
К XIX веку изменилось представление о науке и ученых. Конечно «Умом громам повелеваю» написано еще в XVIII веке, но изобретение громоотвода, произведшее сильное впечатление на современников, было скорее исключением. Ученый в представлении начала XVIII века занимается малопонятными, но и малополезными вещами (академия Лапуты). В XIX веке, оставаясь персонажем многочисленных анекдотов, ученый становится героем научно фантастических историй (профессор Челенджер, капитан Немо и т.д.).
С начала I мировой войны наукой активно заинтересовались военные. У правительств возникло представление, что, финансируя «полезные» области науки, можно ускорить их развитие. Разумеется, это верно, или почти верно, в отношении проектов с ясной технологической идеей. Например, после открытия ядерной цепной реакции стала понятна возможность создания атомной бомбы. Но настоящие открытия возникают сами по себе, и поощрить их (также как и, например, появление хорошей книги) невозможно.
Убеждение о решающем влиянии финансирования на развитие науки весьма распространено. Часто приходится читать, что атомная бомба в СССР была создана Л.П.Берия (или еще каким-нибудь монстром). Н.Н.Семенов, А.Ф.Иоффе, Л.И.Мандельштам и другие создатели научных школ, без которых военные разработки были бы невозможны, обычно не упоминаются.
Избыточное финансирование, привело, (и не только в СССР), скорее к развитию очковтирательства, чем науки. (В 70-е, 80-е научные сотрудники в СССР должны были писать план работы на год. Мой зав. лаб. обучал меня так: «Пишите в план то, что уже сделано, тогда точно выполните»).
Представим себе, что современная система финансирования науки существовала бы в XVIII веке. И проф. Вольта подает заявку на грант: «предполагается исследовать на вкус различные пары металлов». Реакцию чиновников можно себе представить.
Воздействовать на развитие науки это примерно такое же занятие, как выращивать плодовое дерево: довольно легко его уничтожить, создав невыносимые условия, можно создать благоприятные условия и надеяться на хороший результат, а можно пытаться стимулировать рост, добиваясь некоторого ускорение роста дерева, но, рискуя получить неожиданные и несъедобные плоды.
Одним из таких ученых-любителей был бургомистр Магдебурга Отто Герике (!602-1686). Прославившись, как исследователь вакуума (знаменитые Магдебургские полушария), Герике первый начал опыты с электричеством.
Состоящий из серы шар, насаженный на металлическую ось, наэлектризовывался ладонями. Шар светился в темноте, с его помощью было открыто отталкивание одноименных зарядов. Но на таком шаре электрический заряд долго сохраняться не может. Шар притягивает противоположно заряженные ионы воздуха и тем самым разряжается (светится в темноте).
Конструкция Герике была принципиально усовершенствована в 1745 г. независимо священником Эвальдом фон Клейстом и профессором Питером ван Мюсхенбруком. Стекляная банка обкладывалась фольгой. Если зарядить, например, внешнюю сторону банки, а внутреннюю заземлить, то на внутренней стороне образуется заряд противоположного знака. Получается конденсатор (Лейденская банка), долго сохраняющая электрический заряд, так как конденсатор почти не притягивает электрические заряды и долго не разряжается. Конденсатор был, видимо, изобретен, при попытке зарядить воду. Было обнаружено, что рука экспериментатора, держащая банку, тоже заряжается. Экспериментатор получал сильный удар током. То, что заряд легко уходит в землю, а также свойства проводников и изоляторов были установлены до этого, во время опытов по передаче заряда на расстояние.
Изобретение вызвало массовый интерес. В 1746 г. в Версале, в присутствии Людовика XV заряд пропускали через 240 человек, взявшихся за руки. Такие демонстрации проводились довольно часто.
В 1752 г. заместитель почтмейстера Пенсильвании Бенджамен Франклин, запустив во время грозы воздушного змея, с прикрепленным к нему металлическим ключом, показал, что ключ получает электрический заряд. Тем самым была доказана электрическая природа молнии. Кроме того Б.Франклин изобрел громоотвод (1760). Идея громоотвода была подсказана опытами о стекании электрического заряда с металлического острия.
Опыты с атмосферным электричеством приобрели популярность. Громоотвод устанавливался так, что разряд молнии проходил через лабораторию, демонстрируя свойства электрического разряда. Алессандро Вольта (1745-1827) изобрел электрофор, позволяющий получить большие электрические заряды.
В 1785-89 французский военный инженер Шарль-Огюстен Кулон (1736-1806) опубликовал мемуары, в которых установил закон Кулона и показал, что заряд всегда находится на поверхности проводника. Знаменитый экспериментатор Генри Кавендиш (1731-1810) открыл закон Кулона раньше, но работу не опубликовал.
В 1791 г. итальянский физиолог Луиджи Гальвани (1737-1798), известный работами по сокращению мышц, опубликовал «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В этом трактате, в частности, Гальвани описывал сокращение мышц, висящих на проволоке, препарированных лягушек, во время разряда электорофора. А также, сокращение мышц при контакте медной проволоки (с лягушками) с железной решеткой. Вольта, интересовавшийся физиологией, предположил, что все дело в контакте двух различных металлов с жидкостью, а не в животном электричестве, как думал Гальвани. Вольта клал кусочки различных металлов на язык и касался кончиком языка другого металла. Вкус был или кислый (присутствие кислоты), или горьковатый (основание). Упорядочив таким образом металлы (ряд электрических напряжений), Вольта взял два наиболее отдаленных металла (из достаточно дешевых) - цинк и медь. Положив между двумя кружочками меди и цинка сукно, смоченное соленой водой, Вольта получил источник тока. Поставив друг на друга 20 таких источников, Вольта создал Вольтов столб - источник постоянного тока. Идея последовательного соединения источников тока, по-видимому, появилась, когда Вольта изучал электрические органы рыб. Первый опыт Гальвани (препарированные лягушки дергались от разряда электрофора) Вольта, разумеется, не объяснил.
Изобретение Вольтова столба произвело огромное впечатление на научную общественность. Профессор химии Гемфри Дэви (1778-1829) выделил новые металлы из расплавов солей (1807 г.), получил Вольтову дугу с помощью батареи из 2 тыс. элементов (1810).
В 1820 г. Копенгагенский профессор Ханс Христиан Эрстед во время лекции заметил действие тока на магнитную стрелку. Парижский профессор Андре Мари Ампер (1775-1836), узнав об открытии Эрстеда тщательно исследовал магнитное поле, возникающее вокруг проводника с током.
Наконец, в 1831 г. ученик Дэви Майкл Фарадей (1791-1867) открывает электромагнитную индукцию и изобретает генератор переменного тока. С этого момента возможность практического применения электричества не вызывает сомнения. Первая линия телеграфа длиной 21 км. начала работать в 1839 г. в Англии. Но К.Ф.Гаусс и В.Вебер построили телеграф у себя в лаборатории уже в 1832 г.
Из всех перечисленных открытий самым неожиданным было, конечно, изобретение вольтова столба. Герике, по-видимому, заинтересовался электрическими явлениями, прочитав о них или у античных авторов, или у Вильяма Гильберта (1544-1603), и исследовав электрические свойства разнообразных материалов, остановился на сере. Франклин создал теорию носителей электричества, объясняющую известные эксперименты, остроумными экспериментами подтвердил свою теорию, в частности, что заряд находится на поверхности проводника, и, как следствие придумал громоотвод. Кавендиш и Кулон независимо придумали способ измерять слабые силы (крутильные весы) и, применяя его, получили закон Кулона. Но никто из этих весьма изобретательных исследователей не предполагал существование постоянного тока. Было проверено, что разряд конденсатора происходит со скоростью многократно превышающей скорость звука. Постоянный ток невозможно было себе представить.
Вольта не был аналитиком (уже создав вольтов столб, он не понял, что ток появляется из-за превращения цинка в соль), но обладал талантом изобретателя. Видимо, прочитав об экспериментах Гальвани, он поверил в существование источника тока (эксперименты можно было объяснить по-разному) и создал его.
Читая о работе экспериментатора, мы должны помнить, что на каждый удачный опыт приходились десятки, а то и сотни неудачных. Каждой разумной интерпретации фактов предшествует несколько ошибочных. Например, Франклин считал, что заостренная металлическая палка приобретет во время грозы электрический заряд только в горах. Поэтому сам он проводил опыты с воздушным змеем, а знакомых в Европе просил произвести такой же эксперимент с шестом.
Вспоминая всех этих ученых, без чьих работ, ни современная химия, ни физика не могли бы возникнуть, интересно понять, зачем они всем этим занимались? Никаких дополнительных доходов от своей научной деятельности они получить не могли. Вольта был, правда, награжден Наполеоном, но это - исключение. Остаются два мотива - честолюбие и любопытство. Впрочем, в случае Герике, изобретателя, юриста и инженера, активно участвовавшего в восстановлении, разрушенного во время войны Магдебурга, и Кавендиша, не всегда печатавшего свои работы, честолюбие тоже отпадает. Так же и Кулон, известный своими исследованиями силы трения, вряд ли рассчитывал дополнительно прославиться работами по электричеству. Франклин - высокопоставленный чиновник и активный политический деятель, по-видимому, хотел доказать, что и американцы могут заниматься наукой. (Ему это настолько удалось, что король Георг III предложил Королевскому обществу обсудить возможность тупоконечного громоотвода, назло Франклину, очевидно).
Главным стимулом исследований, как мне представляется, был общественный интерес. Публичная демонстрация электрических разрядов, дискуссии, иногда анекдотические (о громоотводе), традиция публичных лекций, все это поощряло ученых. Как известно, М.Фарадей, никогда не учившийся в университете, заинтересовался физикой на публичной лекции Г.Дэви (Дэви называл Фарадея своим крупнейшим открытием). Впоследствии Фарадей сам читал такие лекции, собирая большую аудиторию.
К XIX веку изменилось представление о науке и ученых. Конечно «Умом громам повелеваю» написано еще в XVIII веке, но изобретение громоотвода, произведшее сильное впечатление на современников, было скорее исключением. Ученый в представлении начала XVIII века занимается малопонятными, но и малополезными вещами (академия Лапуты). В XIX веке, оставаясь персонажем многочисленных анекдотов, ученый становится героем научно фантастических историй (профессор Челенджер, капитан Немо и т.д.).
С начала I мировой войны наукой активно заинтересовались военные. У правительств возникло представление, что, финансируя «полезные» области науки, можно ускорить их развитие. Разумеется, это верно, или почти верно, в отношении проектов с ясной технологической идеей. Например, после открытия ядерной цепной реакции стала понятна возможность создания атомной бомбы. Но настоящие открытия возникают сами по себе, и поощрить их (также как и, например, появление хорошей книги) невозможно.
Убеждение о решающем влиянии финансирования на развитие науки весьма распространено. Часто приходится читать, что атомная бомба в СССР была создана Л.П.Берия (или еще каким-нибудь монстром). Н.Н.Семенов, А.Ф.Иоффе, Л.И.Мандельштам и другие создатели научных школ, без которых военные разработки были бы невозможны, обычно не упоминаются.
Избыточное финансирование, привело, (и не только в СССР), скорее к развитию очковтирательства, чем науки. (В 70-е, 80-е научные сотрудники в СССР должны были писать план работы на год. Мой зав. лаб. обучал меня так: «Пишите в план то, что уже сделано, тогда точно выполните»).
Представим себе, что современная система финансирования науки существовала бы в XVIII веке. И проф. Вольта подает заявку на грант: «предполагается исследовать на вкус различные пары металлов». Реакцию чиновников можно себе представить.
Воздействовать на развитие науки это примерно такое же занятие, как выращивать плодовое дерево: довольно легко его уничтожить, создав невыносимые условия, можно создать благоприятные условия и надеяться на хороший результат, а можно пытаться стимулировать рост, добиваясь некоторого ускорение роста дерева, но, рискуя получить неожиданные и несъедобные плоды.