Путешествие в космос - Электромагнетизм космических тел

4. Загадочные открытия ВОЛЬТА

Конечно, электрические машины усложнялись и усовершенствовались, но в принципе все оставалось таким же, как было при натирании рукой кусочков янтаря.

Правда, уже было досконально известно, что существует электрический ток: есть такие вещества (проводники), по которым заряды могут перетекать от одних заряженных тел к другим (напомним что Кулон открыл даже проводимость воздуха).

Открытие и изучение электрических токов стало новым важнейшим этапом развития физики, но продвижение здесь существенно тормозилось отсутствием простых и удобных источников тока. Переломным моментом здесь стало изобретение знаменитого вольтового столба.

Но это заслуживает более подробного рассказа.

Прославленный итальянский естествоиспытатель Алессан-дро Вольта, благодаря которому в физику вошли принципиально новые источники тока — гальванические элементы, открывшие для науки и техники невиданные ранее возможности, родился 18 февраля 1745г. в городке Комо.

Он был четвертым ребенком в семье падре Филиппо Вольты и его супруги Маддалены. История их замужества была весьма романтичной: Филиппо похитил из одного из ломбардских монастырей 19-летнюю красавицу послушницу Маддалену, дочь графа Джузеппе Инзаге.

Маленького Сандрино родители сдали на руки кормилице, жившей в деревне Брунате и «забыли» о нем на целых тридцать месяцев. Малыш, вольно росший на лоне природы, получился бойким, здоровым, но диковатым: рассказывали, что слово «мама» он произнес только к четырем годам, а нормально заговорил лишь лет в семь. Но был веселым, добрым и чутким ребенком.

Большая перемена произошла в его жизни в 1752 г., когда, потеряв отца, он оказался в доме дяди Александра, соборного каноника.

За воспитание племянника дядя принялся всерьез: много латыни, история, арифметика, правила поведения и т.д. Плоды воспитательных усилий сказались незамедлительно и были поразительными. Юный Вольта менялся на глазах! Он восторженно воспринимал знания, становился все общительнее и остроумнее, его все больше интересовало искусство, особенно музыка.

Ребенок был очень впечатлителен. Десятилетнего Вольта потрясли известия о катастрофе в Лиссабоне, и он поклялся разгадать тайну землетрясений.

Он был очень деятелен. Энергия переполняет Алессандро, и однажды это едва не привело к роковым последствиям. Когда ему было 12 лет, мальчик пытался разгадать «тайну золотого блеска» в ключе возле Монтеверди (как оказалось потом, блестели кусочков слюды) и, упав в воду, утонул! Поблизости не оказалось никого, кто бы мог его вытащить. К счастью, один из крестьян сумел спустить воду, и ребенка откачали. «Родился вторично!» — говорили тогда.

Дядя, который делался ему все ближе, видя жадный интерес способного юноши к наукам, старался снабжать его книгами. По мере их выхода, в доме появлялись и изучались тома Энциклопедии. Но Алессандро охотно учился и работать руками: навещая мужа своей кормилицы, он перенимал у него пригодившееся впоследствии искусство изготовления термометров и барометров.

В ноябре 1757 г. Алессандро отдают в класс философии коллегии ордена иезуитов в городе Комо. Но уже в 1761г. дядя, поняв, что Вольту намереваются завербовать в иезуиты, забирает мальчика из коллегии.

В эти годы произошли события, сыгравших в жизни Вольты заметную роль. В 1758г., как и было предсказано, вновь появилась комета Галлея. Это не могло не поразить пытливого юношу, мысли которого обратились к трудам великого Ньютона. Их разделял почти точно один век, и это тоже казалось исполненным особого значения.

Вообще юноша все более отчетливо осознавал, что его призвание — не гуманитарная область, а естественные науки. Он увлекается идеей об объяснении электрических явлений нью-товской теорией тяготения, даже посылает знаменитому парижскому академику Ж. А. Нолле (1700-1770) свою поэму вместе с рассуждениями о различных электрических явлениях. Но одних рассуждений ему мало. Узнав о работах Бенджамена Франклина (1706-1790), Вольта в 1768 г., поразив жителей Комо, устанавливает первый в городе громоотвод, колокольчики которые звенели в грозовую погоду. Это знаменательное обстоятельство можно считать первым шагом Вольта в сторону геоэлектрики.

То время вообще было отмечено бурным всплеском интереса общества к электрическим явлениям. Демонстрации электрических опытов, особенно после изобретения лейденской банки, проводились и за плату. Некто Бозе высказал даже желание быть убитым электричеством, если об этом потом напишут в изданиях Парижской академии наук. Но это из области курьезов.

Алессандро Вольта суждено было сыграть существенную роль в изучении электричества. Но это — еще в будущем, правда, уже недалеком. Пока же все чаще и острее встает вопрос о выборе дальнейшего пути.

После настойчивых хлопот 22 октября 1774г. Вольта получает назначение сверхштатным интендантом-регентом королевской школы в городе Комо. Это уже определенное общественное положение, хотя должность без жалования, работа тяжелая, условий для занятий наукой почти никаких.

Но 29-летний Вольта полон идей и энтузиазма, и уже через год ему удается добиться крупного успеха: он изобретает электрофор — «вечный электроносец».

Идея этого прибора может показаться теперь очень простой: если к заряженному телу приблизить заземленный проводник, а затем убрать провод заземления, то на этом проводнике останется индуцированный заряд, который можно, например, передать лейденской банке. Повторяя эту операцию множество раз, можно «добыть» сколь угодно большой заряд.

Весть об электрофоре принесла его изобретателю заслуженную славу. Это отразилось и на его положении вы школе: к идеям молодого энергичного регента, старавшегося улучшать и преподавание, и научную работу, стали прислушиваться, и 1 ноября 1755 г. Вольта был назначен штатным профессором (учителем) школы.

Наблюдательность и изобретательность Вольта вскоре проявились еще раз. Плавая по озеру на лодке, он установил, что газ, поднимающийся со дна от воткнутого в ил шеста, прекрасно горит. Вскоре Вольта уже демонстрировал не только газовые горелки, но и пистолеты, в которых вместо пороха взрывался газ, поджигаемый электрической искрой. Замечательно, что тогда же он первым выдвинул идею о передаче электрических сигналов по проводам по линии Павия-Милан. Понимая настоятельную необходимость научного общения, Вольта добился поездки в Швейцарию, где ему даже удалось посетить Вольтера.

Еще одним важным знаком признания заслуг Вольта явилось его назначение в ноябре 1778г. профессором экспериментальной физики университета в Павии и избрание его членом королевского общества в Лондоне. Приятной новостью было также увеличение зарплаты.

Профессору Вольта идет четвертый десяток лет, он признанный ученый. Его электрофором пользуются во многих лабораториях. Быстро разносится и известие об изобретенном им электрометре с конденсатором — чувствительнейшем приборе. В 1782г. Вольта — на стажировке в академии наук в Париже, и вскоре он избирается ее членом-корреспондентом. Знакомства с ним ищут в Австрии, в Пруссии и даже в далекой России. В 1785 г. его избирают членом-корреспондентом академии наук и литературы в Падуе, а вскоре (на 1785-1786 учебный год) — ректором университета в Павии, с 1791г. Вольта — член Лондонского королевского общества.

Но не эти успехи и почести стали главными в в жизни Вольта в этот период, а дискуссия между ним и Луиджи Гальвани (1737-1798).

В 1791 г. в Болонье вышло в свет сочинение профессора анатомии Луиджи Гальвани (1737-1789), в котором автор поведал об удивительных результатах одиннадцатилетних экспериментальных исследований.

Все началось с того, писал Гальвани, что, препарировав лягушку, «... я положил ее без особой цели на стол, где стояла электрическая машина. Когда один из моих слушателей слегка коснулся нерва концом ножа, лапка содрогнулась как бы от сильной конвульсии. Другой из присутствовавших заметил, что это случалось только в то время, когда из кондуктора машины извлекалась искра». Впоследствии было замечено, что сокращение лапок наблюдается во время гроз и даже просто при приближении грозового облака.

Пораженный этими явлениями, Гальвани пришел к выводу о существовании особого рода «животного электричества», подобного тому, что уже было известно у электрических рыб, например у скатов.

Не всем опытам Гальвани мог дать объяснение. Так, оставалось непонятным, почему лапки препарированных лягушек по-разному сокращались в зависимости от того, дужкой из какого металла соединяли их позвоночники с нервами на лапке (наибольший эффект получался, если эта дужка была составлена из кусочков различных металлов). Но интерес все это вызывало тем больший, что электричество вообще «вошло в моду» и даже начало признаваться целебным.

Естественно, что Вольта заинтересовавшись опытами Гальвани, проверил их, но пришел к принципиально новым выводам. Вольта понял, что ни о каком «животном электричестве» говорить не приходится, и что лапки лягушек (как и многие другие ткани животных) выступали лишь в роли чувствительных электрометров. Он доказал на опыте, что электризация происходит при соприкосновении различных веществ, в том числе и металлов.

Конечно, во времена Вольта еще почти ничего не было известно о строении веществ, в частности металлов. Это сегодня физики уже знают, что есть такая величина — работа выхода, т.е. та энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы вырвать его из вещества. Для цинка, например, эта работа выхода меньше, чем для меди, и поэтому при соприкосновении цинковой и медной пластинок некоторому количеству электронов «энергетически выгодно» переходить из цинка в медь, отчего первая заряжается положительно, а вторая — отрицательно.

Вольта всего этого знать не мог, но проницательность и умение понимать язык природы позволили ему почти на два столетия опередить свое время и даже указать, в какой последовательности нужно расположить металлы, чтобы наибольший эффект соответствовал металлам, более удаленным друг от друга.

Это открытие было огромной заслугой Вольта, но даже оно не была главным. Заметив, что прослойка из влажной ткани (особенно если пропитать ее раствором соли, или кислоты) может усилить электризацию пары различных металлов, Вольта пришел к своему самому важному изобретению. Поняв, что из пар металлов, разделенных такими прослойками, можно составлять эффективные цепочки, он положил начало новой эпохе не только в физике, но и в технике. После долгого периода, когда были известны только электростатические источники зарядов и токов, появился принципиально новый источник; его называют теперь гальваническим, хотя термин «вольтов столб» исторически более оправдан.

Новый источник открывал невиданные ранее возможности создания электрических устройств различных типов (к примеру, «вольтова дуга», долгое время бывшая самым ярким осветительным прибором).

К этому нельзя не добавить, что в наши дни и открытия Гальвани заново обрели исключительную значимость: зародилась наука, которую можно назвать электрофизиологией, и она показывает, какую важнейшую роль в живых организмах играют токи и электромагнитные поля.

Наступивший XIX век принес Вольта новые достижения, признание и почести. В конце июня 1800 г. Бонапарт открывает университет в Павии, где Вольта назначается профессором экспериментальной физики, в декабре он вводится в комиссию Института Франции по изучению гальванизма, а в декабре (опять-таки по предложению Бонапарта, который проявлял к Вольта особый, повышенный интерес) ему присуждается золотая медаль и премия первого консула. В 1802 г. Вольта избирается в академию Болоньи, через год — членом-корреспондентом Института Франции и удостаивается приглашения в академию наук Санкт-Петербурга (избран в 1819 г.). Римский Папа назначает ему пенсию, во Франции его награждают орденом Почетного Легиона. В 1809 г. Вольта становится сенатором Итальянского королевства, а в следующем году ему присваивается титул графа. В 1812 г. Наполеон из ставки в Москве назначает его президентом коллегии выборщиков.

С 1814г. Вольта — декан философского факультета университета Павии. Австрийские власти даже предоставляют ему право исполнять обязанности декана без посещения службы и подтверждают законность выплаты ему пенсий почетного профессора и экс-сенатора.

Когда возникает коммуна в Лозанне, Вольта избирают первым ее депутатом, хотя никакого интереса к политике он никогда не испытывал. Если начинался разговор о ней, Вольта обычно лишь отшучивался.

В конце жизни он, ограничившись кругом своей семьи, заметно утратил интерес к науке, даже к своему главному детищу, знаменитому «вольтову столбу».

Нужно признать, что Вольта, изобретатель гальванических элементов, не имел никакого представления о том, почему и как они действуют. Это, конечно, не умаляет его заслуги: ведь пахарь, бросающий семя в землю, тоже не может полностью объяснить, каковы те процессы, которые определяют рост растения. Для этих объяснений потребуются непростые и длительные исследования, но пока они ведутся, колос растет.

Позже мы попытаемся разобраться в основных физических процессах, определяющих работу гальванических элементов, а пока, заметив еще раз, что изобретение Вольта необычайно подхлестнуло изучение электрических токов, обратимся к рассказу о первых шагах науки об электромагнетизме.

<<<Назад Страница 6 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz