Читать онлайн «Том 4. Время реакции и конситуционные монархии. 1815-1847. Часть вторая». Страница 47

Изобретение маяков с линзами, которым мы обязаны Френелю, в достаточной мере показывает, что его гений проявлял такое #te внимание к нуждам практической жизни, как и к теоретическим построениям. Это изобретение доставило Френелю славу, много способствовавшую быстрому триумфу его теории.

Около этого же времени искусный мюнхенский оптик Фраунгофер (1785–1826) производил любопытные наблюдения над линиями в спектре, замеченными Волластоном; он подметил, что существование этих линий теснейшим образом связано с природой светового источника, и стал изучать спектры звезд и планет. Но основные начала спектрального анализа были установлены лишь значительно позже.

В это же время были предприняты первые опыты закрепления непрочных изображений камеры-обскуры! Жозеф-Ни-сефор Ниэпс (1765–1833) был главным инициатором многочисленных работ, предпринятых в этой области, и открытий, приведших к изобретению дагерротипа и фотографии, которая оказала столь глубокое влияние на успехи науки и искусств.

Электромагнетизм: Эрстед, Ампер, Фарадей. В 1820 году Ганс-Христиан Эрстед (1777–1857), профессор физики в Копенгагенском университете, сделал наблюдение, научные и практические последствия которого имели еще большее значение. Он показал, что электрический ток отклоняет магнитную стрелку, но он оставил другим честь применения этого наблюдения на практике.

Андре-Мари Ампер (1775–1836), родом из Лиона, бывший сперва профессором в Бурге и Лионе, затем репетитором по высшему анализу в Политехнической школе (1805), приобрел сначала известность математическими трудами, открывшими ему двери Академии (1814). Жадно воспринимавший все отрасли знания, но удрученный многими невзгодами, он, казалось, закончил свою научную карьеру, когда Ц сентября 1820 года Араго повторил перед Академией наук опыты Эрстеда, которые незадолго перед тем видел в Женеве. Семь дней спустя Ампер представил записку, заключавшую в себе основную суть его блестящих открытий. Он показал, что два тока действуют друг на друга так же, как ток действует на магнит. Но нужно было открыть математический закон этого действия; с этой целью Ампер комбинирует самые остроумные аппараты, производит самые тонкие опыты и наконец решает задачу, найдя элементарную формулу, играющую в учении об электричестве роль, сходную с той, какую в астрономии играют законы Кеплера[67].

Таким образом, электричество и магнетизм были сведены к одному принципу, первым и естественным следствием которого было открвгтие электромагнита, сделанное Араго; возникла новая отрасль науки, и обилием результатов, которые она сулила, она побуждала к новым исследованиям во всех областях.

Здесь особенно выдвинулся англичанин Майкл Фарадей (1794–1867), один из наиболее изобретательных умов нового времени. Деятельность его была чрезвычайно многосторонней, и число его открытий было столь велико, что оп должен был, говорят, записывать их и нумеровать, чтобы не забыть. Ученик Дэви, он выступил с блестящими работами по химии (открытие бензола, сжижение многих газов); вопросы электролиза привели его к исследованию токов, и он обнаружил здесь поразительную силу воображения, которую развил в смелых гипотезах, излагавшихся, однако, не всегда точным языком, что вызывало удивление у математиков. Рядом с ученым, которому мы обязаны положительными и определенными успехами, в нем жил предвестник новой эры, сеющий мысли, плоды которых будут собраны грядущими поколениями.

Главным его открытием является магнитная индукция (1831); он показал, что можно возбудить ток при помощи магнита или другого тока. С этих пор сделалось возможным превращать механическую работу в электрическую энергию или наоборот; явления индукции находят непосредственное применение в наших динамомашинах, как генераторных, так и получающих ток[68].

Впрочем, Фарадея привлекла к его открытию философская концепция, несогласная с господствовавшими воззрениями. С тех пор как Ньютон формулировал закон всемирного тяготения, не указав, следует ли считать действие на расстоянии свойством весомой материи, или же оно является результатом реакций среды, математики привыкли считать первичными все действия на расстоянии, и эта идея естественным образом прилагалась и к электрическим явлениям. Фарадей же считал эти действия лишь производными: присутствие тока или магнита изменяет окружающую среду, создает вокруг них особую среду — электрическое поле; если в это поле быстро ввести проводник, то изменение среды, внезапно проникая в этот проводник, нарушает в нем электрическое равновесие, — образуется ток. Равным образом в области статического электричества Фарадей выяснил роль изолирующей, диэлектрической среды, которую до него не понимали. Он же первый догадался о родстве между явлениями электрическими и световыми, и его блестящее открытие действия магнита на поляризованный свет (1845) послужило отправной точкой одного из. важнейших синтезов современной науки.

Тем временем в Гёттингене знаменитый Гаусс занялся на старости лет обоснованием математической теории магнетизма; он не мог остаться равнодушным к новым открытиям и первый применил на практике указания Ампера, устроив (1833) действующий электрический телеграф на расстоянии мили[69] — между своей обсерваторией и Физическим институтом — для сношений со своим коллегой и сотрудником Вильгельмом Вебером. Особенная же заслуга его заключается в том, что он заложил основания системы единиц измерения, до сих пор принятой в физике.

Законы Ома относительно распределения электричества я распространения токов носят имя этого немецкого математика (1788–1854), который установил их, приложив идеи, развитые Фурье относительно распространения тепла.

Изобретение столба с постоянным током (1829) принадлежит французу Беккерелю (Антуан-Цезарь, 1788–1878), в 1823 году установившему также основные законы термоэлектрических явлений вслед за открытием (1821) Зеебека (1770–1831), что теплота вызывает электрические токи. Впоследствии Беккерель с особенным рвением отдался изучению электричества в животных и растениях; в 1838 году для него была учреждена кафедра в Музее естественных наук в Париже.

Промышленное приложение электролиза, известное под названием гальванопластики, ведет свое начало с 1837 года и было открыто в России немцем Якоби (1790–1867).

Термодинамика: Сади Карно, Роберт Манер, Джоуль. Между тем как исследования, вызванные открытием Эрстеда, установили неожиданные зависимости между всеми отраслями физики и породили мысль о единстве сил природы, опыты с превращением тепла в механическую работу заложили последний камень в фундаменте современной физики.

Сади Карно (1796–1832), старший сын Лазаря Карно, поступивший в 1815 году из Политехнической школы в Инженерный корпус, оставил военную службу в 1828 году ради науки и погиб от холеры в возрасте 36 лет, успев издать только брошюру в 60 страниц Размышления о двигательной силе огня и о средствах, коими можно развить эту силу (1824); появление этой брошюры прошло почти незамеченным[70]. Рукописи, оставленные им, были опубликованы только в 1878 году, когда сделанные им открытия давно составили славу Майера и Джоуля.

Сади Карно был поражен тем фактом, что теория паровых машин, применение которых в промышленности день ото дня приобретало все большее значение, заключалась в эмпирических законах; ему пришло в голову, что для обоснования ее следовало бы изучить производимую теплотой механическую работу независимо от механизмов и сил, производящих эту работу.

Понимая сначала теплоту, согласно господствовавшим воззрениям, как материальную субстанцию, он, тем не менее, сделал чрезвычайно важное замечание, что она производит работу только в том случае, когда существует разница между температурами двух тел (например, котла и холодильника). Он уподобляет падение температуры понижению уровня водяного потока; остановясь на этой идее, он из нее выводит условия максимального действия, независимо от природы сил, передающих теплоту, и символизирует функционирование термических машин графически, в виде цикла, за которым сохранилось его имя.

Из оставшихся после Карно рукописей видно, что он отказался от ходячего воззрения на теплоту; для него теплота стала лишь движением молекул материи. Всюду, где происходит уничтожение теплоты, получается движущая сила (работа), пропорциональная исчезнувшему количеству теплоты, и наоборот. Карно определил ее в 370,7 килограммометра на количество теплоты, способное нагреть на один градус Цельсия килограмм воды.

Роберт Майер (1814–1878), немецкий врач, находившийся на голландской службе, занимался на острове Яве исследованием изменений температуры человеческого тела и пришел к заключению, что движущая сила животных соответствует расходуемому ими теплу. Размышления над механизмом жизни привели его, таким образом, при отправной точке зрения, совершенно отличной от идеи Сади Карно, к оставшимся неопубликованными выводам этого последнего. Пользуясь, как и Карно, числами, общепринятыми в его время в физике для измерения тепловых свойств газа, он дал близкое к указанному результату число (365 килограммометров) для механического эквивалента теплоты.