На кого упало яблоко
Шрифт:
В истории науки есть немало примеров, когда выдающиеся открытия и изобретения делались почти одновременно учеными разных стран, ничего не знающими друг о друге. Но все по порядку. В дневнике Фарадея записана дата исторического открытия явления электромагнитной индукции: 29 августа 1831 года. Почти через три месяца, 24 ноября 1831 года, он сообщил об этом Королевскому обществу, а 17 февраля 1832-го выступил с докладом о своем открытии в Королевском институте. Статья Фарадея с подробным изложением экспериментов была опубликована в 1832 году в журнале «Философские труды», а затем в крупнейших физических журналах континента.
Профессор физики Джозеф Генри много лет занимался исследованием электромагнитных явлений и ничего не знал о работах Фарадея. 16 ноября 1831 года он пишет одному из своих коллег: «Недавно я отковал большую подкову весом 101 фунт, которую намерен использовать для некоторых
Можно предположить, что Генри интересовала проблема получения мощных магнитов. Умолчав об индукционных опытах, Генри сразу же послал сообщение, когда ему удалось поднять электромагнитом целую тонну. Именно это сообщение и получил Фарадей. Возможно, оно послужило последним звеном в цепи умозаключений, приведших к ключевой идее. Неоспоримо установлено, что электромагнитную индукцию Генри открыл в промежутке между 14 и 28 июня 1832 года. В письме своему коллеге от 28 июня Генри сообщил, что некоторое время был очень занят, но «на днях… добился успеха в очень интересном эксперименте по получению электрических искр из магнита».
Открытие Генри было опубликовано в июле 1832 года, одновременно вышли в свет рефераты первых двух серий «Экспериментальных исследований по электричеству» Фарадея, с которыми Генри ознакомился только осенью того же года. «Мне следовало напечатать это раньше, — говорил он сокрушенно своим друзьям. — Но у меня было так мало времени! Хотелось свести полученные результаты в какую-то систему» [80] .
Из статьи Фарадея известно, что вначале он открыл «индукцию токов» и только в конце экспериментов получил эффект индукции, применив электромагнит. Генри, много лет занимавшийся электромагнитами, сразу поставил эксперимент с электромагнитом и катушкой, подключенной к гальванометру. Свои опыты он производил вместе с помощников, который, будучи в другой комнате, включал и отключал батарею (при этом возникало и исчезало магнитное поле), и Генри наблюдал отклонение стрелки гальванометра. А вот швейцарский физик Колладон проводил похожие опыты без помощника и, переходя в другую комнату, мог увидеть лишь неподвижную стрелку прибора. Этой ошибки Колладон, проживший девяносто лет, простить себе не мог до конца своих дней.
80
Льоцци М. История физики. — М., 1970.
В статье, написанной уже после знакомства с опытом Фарадея, Генри, отдавая должное английскому физику, подчеркнул, что он шел к открытию собственным, отличным от Фарадея путем и, как пишет один из биографов, «очень краткими намеками указал, что первооткрывателем был все-таки он». Конечно, никто не оспаривает приоритет Фарадея, но, если бы Генри не прервал свои эксперименты, он разделил бы славу открытия с Фарадеем. Научный подвиг Генри должен быть оценен еще и потому, что условия его деятельности резко отличались от тех, в которых находился Фарадей. Он был знаком с известными учеными, работал в одной из лучших лабораторий Королевского института. У Генри же не было даже «компетентных друзей», он не мог печататься в ведущих журналах Европы, как ученый он был одинок.
В апреле 1832 года Генри первым сделал еще одно важное открытие — обнаружил явление самоиндукции, которое Фарадей исследовал лишь спустя два года. Известный американский писатель М. Уилсон писал о Джозефе Генри в книге «Американские ученые и изобретатели»: «Век с четвертью и целая эпоха в области знаний отделяли электростатику Франклина и электродинамику Максвелла. И большая часть этих знаний была добыта одним человеком — Дж. Генри… Большинство современников не могло оценить как следует и малой доли его огромного вклада в науку» [81] . Но и сам Генри не понял и не почувствовал глубины и важности нового открытия. Лишь Фарадей проник в сущность открытого им явления. Это стало ясно, когда в 1851 году Фарадей четко сформулировал идею магнитного поля, разработал методику его измерения и изображения с помощью силовых линий. По мнению Альберта Эйнштейна, идея поля была самой оригинальной идеей Фарадея и самым важным открытием со времен Ньютона. «Надо иметь могучий дар научного предвидения, — писал Эйнштейн, — чтобы распознать,
81
Уилсон М. Американские ученые и изобретатели. — М., 1964.
82
Васильев А. Вольта, Эрстед, Фарадей. // Квант, № 5, 2000.
Фарадей писал, что хотел «закрепить открытие за собой определенной датой и таким образом иметь право, в случае экспериментального подтверждения, объявить эту дату…». Генри не оспаривал приоритет Фарадея, руководствуясь мудрым и справедливым правилом: первооткрывателем считается тот, кто раньше обнародовал открытые им явления. Как пишет упомянутый выше М. Уилсон, «наука воздала ему должное и возвела на самый почетный пьедестал, написав его имя с маленькой буквы: Генри стал генри наряду с ампером, вольтом, фарадой» [83] .
83
Уилсон М. Американские ученые и изобретатели.
Трансформаторные войны
В 1888 году произошло знаменательное событие — Генрих Герц открыл электромагнитные волны. Для своих опытов Герц создал источник электромагнитных волн, названный им «вибратором», одним из элементов которого была катушка Румкорфа [84] . А четырнадцатью годами ранее этого события, в конце 1864 года, в соответствии с рекомендацией комитета из тринадцати выдающихся французских ученых император Франции Наполеон III постановил наградить премией имени Вольта парижского изготовителя приборов Генриха Румкорфа «за изобретение индукционной катушки» — первого электротехнического прибора, нашедшего широкое применение в физике и технике. Премия была исключительно щедрой — 50 000 франков. В дальнейшем катушкой Румкорфа во Франции стала называться любая индукционная катушка.
84
Генрих Даниэль Румкорф (1803–1877) — немецкий изобретатель, механик, создатель катушки Румкорфа — устройства для получения импульсов высокого напряжения.
Сейчас мало кто знает, что это такое, и тем более плохо представляет себе устройство индукционной катушки. А ведь более полувека она была одним из наиболее распространенных электротехнических устройств.
Катушка Румкорфа состоит из цилиндрической части с центральным железным стержнем внутри, на которую намотана первичная обмотка из толстой проволоки. Поверх первичной обмотки наматывается несколько тысяч витков вторичной обмотки из очень тонкой проволоки. Первичная обмотка подсоединена к батарее химических элементов и конденсатору. В эту же цепь вводится прерыватель (зуммер) и коммутатор. Назначение прерывателя состоит в быстром попеременном замыкании и размыкании цепи. Результатом этого является то, что при каждом замыкании и размыкании в первичной цепи во вторичной обмотке появляются сильные мгновенные токи.
Индуктор Румкорфа в опытах с вакуумными трубками позволил Рентгену открыть в 1895 году новый вид лучей, для которых непрозрачные тела стали прозрачными. Катушка Румкорфа применялась в большинстве опытов с электромагнитными волнами в конце XIX — начале XX века, в том числе в приемниках Попова и Маркони.
А началось все с того, что на заре развития фотографии возник вопрос об искусственном освещении объектов. Дело в том, что первые фотопластинки обладали низкой чувствительностью и при портретных снимках приходилось сидеть, не двигаясь и не моргая долгие минуты. За решение этой проблемы взялся французский академик граф Теодор дю Монсель (1821–1884), предложивший, чтобы добиться лучшей освещенности, создать в лабораторных условиях некое подобие грозового разряда. Для проведения опытов нужна очень длинная искра, и тут в поле зрения графа очень вовремя появился Румкорф. К этому времени у него уже была своя мастерская, где он конструировал и изготавливал физические приборы. Идея дю Монселя пришлась как нельзя кстати, и в 1852 году появилась индукционная катушка Румкорфа, которая вобрала в себя все достижения его предшественников и современников.