איך היה הפתיחה

ניסוי מדעי רציני הוא כאוטי, כמו מלחמה. החוקר לרוב אינו מבין מה קורה. הנתונים המתקבלים, כמו גם מידע מהמודיעין הקדמי, הם בדרך כלל סותרים. יש לבצע ניסויים נוספים "במגע" כדי לקבל עובדות חדשות. אך בסופו של דבר התמונה מתבהרת ואז הנסיין "לתארוך" בדו"ח מתאר רצף ברור ומדויק של צעדיו לעבר המטרה, מבלי להזכיר את הלא נכון. התוצאות העיקריות של הניסויים לעתים קרובות אינן נמצאות במקום בו חקר המדען. עם זאת, דוח ההתקדמות נראה כמו תהלוכה ניצחון מאמת לאחת, בין אם הוא רוצה בכך ובין אם לא. למרבה הצער, היסטוריונים של מדע עובדים אחר כך עם חומרים כאלה, מה שמשפיע כמובן על איכות עבודתם.

ברצוני להיזכר בסיפור של תגלית אחת שהתרחשה לפני כמעט שלוש מאות שנים, שנחשבת כיום טבעית למדי ומובנת מאליה. מחבריה כמעט נשכחים, אך משמעותה לפיזיקה אינה נופלת מהפלגתו של קולומבוס לגיאוגרפיה. זה יהיה על הופעתם של מוליכים חשמליים, כתכונה הכרחית של המעגל החשמלי והיכולת הטכנית להעביר אנרגיה למרחק, מה שהפך את המהפכה והתפתחות התעשייה של חיי האדם.

הסיבה להופעתה של יצירה זו הייתה הרצון לגשר על הפערים בחומרים בנושא זה ברוסית בתולדות הפיזיקה והנדסת החשמל. חשמלאי זה יהיה מאוד מאלף לדעת את תחילת הדרך שהמדע עבר לכיוון זה.

ראשית המאה ה- XYIII, אנגליה. הנשיא הגדול של האקדמיה האנגלית למדעים, החברה המלכותית של לונדון, הוא אייזק ניוטון הגדול. הוא כבר מסיים את עבודתו הבסיסית, אופטיקה, וכמובן שהוא מתעניין בכל הנושאים הקשורים להתפשטות, השתקפות, שבירה של אור, ומקורותיהם. הוא לא יכול היה להתעלם מהשאלה שמלומדי אירופה ניסו לפתור במשך כמה עשורים. חזרה בשנת 1675. האסטרונום הצרפתי ג'יי פיקארד, נושא ברומטר כספית בלילה, הבחין באורות מסתוריים בחלל הצינור. איש לא סיפק שום הסבר רציונלי לתופעה זו. הסתפקנו בהשערה של הגורם החשמלי לזוהר זה. אבל מה היה המידע על החשמל באותה תקופה?

מימי קדם היה ידוע כי כמה גופות שפשפו רוכשות את המאפיין של למשוך לעצמן עצמים קלים. בשנת 1600 הוכח שמשיכה חשמלית שונה ממגנטית. בשנת 1660 הודגם רכושם של הדחיית גופות מגופות חשמליות. ניצוץ חשמלי הושג בשנת 1700. מענבר מגורד. זה כנראה הכל. אך הניצוץ היה מקור האור, וניוטון הורה לבצע את הניסויים על ידי אוצר האגודה, פרנסיס גאוקסבי. כדור זכוכית חלול עם אוויר שהוצא מבפנים הוסר על מכונה מיוחדת באמצעות כונן חגורה. כששפשף אותו בידיו, הוואקום שלו זוהר עד כדי כך שבחושך אפשר לקרוא ספר. ניתן היה להשיג ניצוצות מהכדור. הוא גם משך וגירש גופות. זו הייתה למעשה המכונית החשמלית הראשונה.

עם זאת, מכונה זו לא קיבלה הפצה ונשכחה עד מהרה. הסיבה הייתה דבר שבשגרה - זה עלה לבעלים ביוקר. המדע באותה תקופה לא היה מסובסד על ידי הממשלה. עכשיו זה ייראה מוזר, אבל אפילו חברי האגודה המלכותית של לונדון, כלומר אקדמאים לפי תפיסותינו, לא רק שלא קיבלו שום משכורת, אלא שהאגודה עצמה הייתה קיימת על חשבון תרומות חבריה ונזקקה כל הזמן לכסף. והחומרים הדרושים לניסויים נקנו על חשבונו על ידי הנסיין.כדי להשיג את ההאשמות, אפילו בבית, הציע גאוקסי למדענים פשוט לשפשף בד על צינור זכוכית עבה. הצעה זו הייתה כה מוצלחת, עד שאלפי אנשים של מדענים ובעלי מלאכה, אנשי דת ואריסטוקרטים, קוסמים ונוכלים החלו להוציא מטענים חשמליים.

דווקא עם צינור הזכוכית הזה החלו תגליות והמצאות המוניות בתחום החשמל. איש אף לא העלה את שאלת היישום המעשי של תופעות חדשות. הנסיבות הזו היא ששימשה, והיא כבר עכשיו, הגורם ללעג ולהאשמות של מדענים במחקר לדעת התושבים בתופעות חסרות ערך. בתקופה שתוארה על ידינו, כתב הסופר האנגלי המפורסם ג'ונתן סוויפט סאטירה חדה על החברה האנגלית של תקופתו - "המסעות של גוליבר". עם זאת, כל הבעיות שנפתרו על ידי מדענים בספר, שנחשבו בעבר למגוחכים, לא נראות כל כך. אפילו "הפיכת צואה אנושית לחומרים מזינים." לכן מדע הניסוי בעיני האנשים הפשוטים היה תופעה נדירה. אבל תמיד היו סגפנות.

צבע צבוע של בדים בקנטרברי (ליד לונדון) סטיבן גריי (1666-1736) התעניין במדע. מידע על השכלתו אינו ידוע, קרוב לוודאי שהוא לימד את עצמו. סביו היו - נפח אחד, נגר אחר, הוא עצמו ירש את מלאכת אביו. המקצוע לא היה רווחי, שנובע ממכתביו, שם התלונן הסופר על חוסר הכסף "על ספרים, כלים וחומרים אחרים." עם זאת התעניין להתבונן במזג האוויר ובאסטרונומיה. לא היה קל להיות אסטרונום בימים ההם. הוא עצמו נאלץ לייצר טלסקופ, שעסק באופן ידני בשחיזת עדשות מזכוכית חרוזית. אז הוא התחיל להתוודע לאופטיקה. אגב, טלסקופ שנעשה בידי I. ניוטון עצמו עדיין מאוחסן בלונדון.

היצירה המדעית הראשונה של גריי פורסמה בשנת 1698, שם תיאר את האפשרות להגדיל את הדיוק של קריאות הברומטר על ידי התבוננות בהן באמצעות מיקרוסקופ. את היצירה הבחין האסטרונום המלכותי ג'ון פלמסטד עצמו, מייסד מצפה הכוכבים גריניץ ', שהחל להתנשא על מדען הניצן.

ככל הנראה לא ללא עזרתו, בשנת 1919 סידר גריי כגמלאי של הצ'ארטראוס עם אספקה ​​מלאה כך שלא יכול היה לחשוב על יצירה יומיומית, אלא להתמסר כולו למדע. זה לא היה קל כלל, שכן צדקה של צ'ארטראוס, שנוסדה על ידי נזירים במאה ה- XYII, נועדה לגברים לא נשואים בני האמונה האנגליקנית, לרוב קברניטים בדימוס. כאן נפרשים הלימודים המעניינים אותנו.

ראשית, גריי מחשמל גופים שונים בחיכוך (חוטי משי, עור, עץ, צמר), והשיג חשמול כה גדול עד שפיסות נייר ונוצות החלו להימשך אליהם ממרחק של 2-5 ס"מ. תוצאות טובות אף יותר התקבלו על ידי שפשוף צינור זכוכית. אבל עבור גריי זה לא מספיק. הוא תוהה אם ביצועי החשמל ישתפרו אם צינור הזכוכית יהיה מחובר. למרבה המזל, מידת החשמול לא השתנתה. אבל הוא היה אדם שומר מצוות, וזה מאוד חשוב עבור מדען, והסב את תשומת הלב לעובדה של הדבקת פיסות נייר לפקקים. אלה היו חדשות נהדרות. אחרי הכל, באותה תקופה הייתה ידועה רק שיטה אחת לחשמל גופים - שפשוף אותם. אבל אף אחד לא שפשף את הפקק! אז התגלתה דרך חדשה לבחירת גופות על ידי שימוש במגע של גוף שאינו מוגן עם חשמלאי.

אירועים נוספים מתוארים על ידי הנסיין עצמו. "עשיתי מחקר", הוא כותב, "עד כמה מועבר כוח חשמלי. לשם כך לקחתי קנה חלול באורך 80 ס"מ בגודל 80 ס"מ, החלק הקודם של החכה והכנסתי לחור צינור הזכוכית. לאחר הזרמת הצינור, המקל משך את הנייר, וכך גם כדור השנהב, אותו חיברתי עם פקק לקנה. ואז לקחתי את שני הקצוות העליונים של החכות הארוכות.אחד מהם היה מקנה ספרדי, השני היה בחלקו מעץ ובחלקו עשוי עצם לווייתן. כל זה ביחד עם הצינור היה באורך של יותר מ -14 מטרים (יותר מ -4 מטרים) כדור היה מחובר לקצה עצם הלווייתנים. לאחר שהצינור התרגש, הכדור משך את נייר הכסף למרחק של 3 אינץ '. יצרתי מוט מלוחות קנים ועץ אורן ספרדי, שיחד עם הצינור חרגו לגובה של מטר וחצי. האורך הזה היה הגבול איתו יכולתי לפעול בחדרי, וגיליתי שהאטרקציה חזקה לא פחות. "

כדי להמשיך את הניסויים היה צורך לצאת ובנוסף לחפש עוזר. כה נלהב היה הכומר גרנוויל וילר. התברר שהוא גם אדם חכם. במאי 1729 ערך גריי ניסוי מוצלח, שעמד על המרפסת. במקביל, חוט פשתן באורך 8 מטרים, המתאים לגובה המרפסת, היה תלוי מצינור זכוכית. בתחתית היה וילר, שקבע את המטען בעזרת סדין פליז על קרש.

בשלב הבא החליטו החוקרים לנסות להעביר חשמל אופקית. לשם כך נתלה חוט פשתן על מסמרים שהונעו אל קורות עץ. אבוי, החוויה נכשלה. לאחר התלבטות רבה, גריי מסיק את המסקנה הנכונה בדרך כלל כי החשמל נכנס לקורה. תורו של ווילר הוא להיכנס להיסטוריה. הוא מציע לתלות את החוט עם שרוכי משי. בשעה 10 בבוקר 1729 בפעם הראשונה בהיסטוריה הגיע מטען ליעד דרך קו כוח (כדור שנהב). המרחק בו הועבר המטען היה כ 25 מטר. מבחינת תכונות חשמליות, פשתן ומשי היו שונים.

הניסויים החליפו ביריות משי בחוטים ושוב קיבלו תוצאה שלילית. התברר כי הצלחת הניסוי נובעת ממאפיין של משי לא להוליך חשמל. לחבלים לשיער היה אותו רכוש. צבוע לשעבר המכיר בדים, לאחר שניסה כמה שרוכי משי, הגיע למסקנה שלשרוכים כחולים יש את התכונות הטובות ביותר. המדעים המדויקים נבדלים זה מזה בכך שמסקנות החוקרים הקודמים נבדקות ונבדקות מחדש. המדען הצרפתי דאף הוכיח עד מהרה בניסוי כי צבע המשי אינו משפיע על תכונותיו החשמליות.

זו לא הייתה המסקנה היחידה השגויה של גריי. בניסוייו למשיכת גופים ודחייתם גיבש דפוס מוזר שלפיו גופות קלילות התלויות על חוטים ליד כדור ברזל טעון מתחילות להסתובב סביבו באותו כיוון. דאף ו ווילר ניסו לשווא להשיג את אותן תוצאות. ואז נזכר ווילר שידיו של גריי מזדקן רועדות והודיעו לגופות על הכוח הדרוש לסיבוב זה.

לגופם של גריי זה לפני שמדע החשמל לא נגמר שם. תחילה החל בניסויים חשמליים עם בעלי חיים ובני אדם. בזכוכית מגורדת הוא הרים צמר על הכלב ואז הגיע התור לאדם. גריי מצלם במדויק את התאריך של אירוע זה. "8 באפריל 1730", כותב גריי, "עשיתי את הניסוי הבא על ילד כבן שמונה עד תשע. הוא שקל 47 ק"ג 10 גרם בבגדים. תליתי אותו אופקית בעזרת שני חבלים לשיער ששימשו לייבוש בגדים. שני קרסים הוקצעו בקורה של חדרי, רגל אחת בעובי, ובמרחק מטר אחד זוג נוסף מהם. תליתי את החבלים על הקרסים האלה ליד הלולאות, כך שהתברר שזה משהו כמו נדנדה. הילד הונח עם הפנים כלפי מטה על החבלים האלה, חבל אחד מכסה את חזהו והשני את ירכיו. נייר הכסף הונח על מעמד שהוא לוח עגול בקוטר מטר. כאשר שפשף הצינור והוחזק ליד רגליו של הילד, אל תיגע בהם, הרדיד נמשך על ידי פניו של הנער עד כדי כך שהוא התנשא לגובה של 25 ס"מ.

לא רק שגריי נקבע על ידי ניסוי זה בעובדה המוליכות החשמלית של גוף האדם, הוא הראשון שצפה בתופעה של אינדוקציה חשמלית.מהי אינדוקציה חשמלית (המכונה לעיתים אלקטרוסטטית)? תכונה זו של גופים הופכת לחשמלית כאשר הם ממוקמים בשדה חשמלי. שדה זה נוצר במקרה זה על ידי שפופרת זכוכית שפשפה. ובכל זאת זה לא העיקר בניסוי הזה. הדבר החשוב ביותר היה שבמחקרים על חשמל, אדם הפך למשתתף טכני ולעתים קרובות החשוב ביותר בניסויים. אחרי הכל, לא היו מכשירים חשמליים כלל והחוקרים החלו לקדם ידע במדע חדש בעזרת החושים האנושיים.

סטיבן גריי עושה תצפית מעניינת נוספת. קוביה ענקית של עץ אלון גובה מטען חשמל לא יותר מקוביה חלולה באותו גודל. משמעות עובדה זו לא פחותה, אלא העובדה כי חיוב החשמל מופץ על ידי שטח השטחים.

אף על פי כן, הדבר העיקרי במחקריו של סטיבן גריי היה העובדה שהפרדת כל הגופות לחוטים חשמליים ולחוטים לא חשמליים. בשנת 1738 הפליט מהוגנוט מצרפת, ז'אן דסג'וליאר, תחילה פיזיקאי, ואחר כך כומר של נסיך ויילס, הציע לקרוא לגופים מוליכים חשמליים פשוט מוליכים, הכלולים במינוח המדע. המונחים מבודד ו- SEMICONDUCTOR ייכנסו לשימוש מאוחר יותר. אך אדם כמכשיר מדידה ישמור על משמרו זמן רב. אז המשרת ריצ'רד מהפיזיקאי G. Cavendish (1731-1810) יקבע את ערך המטען של הקבלים בעוצמת ההלם החשמלי, והפיזיקאי א 'וולטה (1745-1827) שמשתמש בלשונו ימציא מקור כימי לחשמל.

הפרסים לא העבירו את המדען. הצבוע לשעבר הפך לחבר בחברה המלכותית של לונדון והוענק לו מדליית קופי, שהיא ההוקרה הגבוהה ביותר בבריטניה. מבין המדענים הרוסים, רק ד. מנדלייב ואני פבלוב זכו במדליה כזו. מה שמעיד על חומרתו של פרס כזה.

זה יכול להיות הסוף. אבל ברצוני לדבר על עובדה אחת מתוך הביוגרפיה של גריי, כדי להבהיר כמה נסיבות. כאשר לומדים את חייו של זה המוקדש ללא אנושות לאדם מדעי, היעדר פעילות יצירה במשך שנים רבות של מדען מוכשר הוא בולט. חלק מההיסטוריונים של המדע מאמינים כי האויב בין נשיא האגודה המלכותית של לונדון, אני ניוטון והאסטרונום המלכותי ד. פלמסטד, שכידוע התנשא על גריי, אשם. הריב התרחש מסיבה זו. מנהל מצפה הכוכבים בגריניץ 'ערך תצפיות על שמי הכוכבים (כמו שכתוב בבריטניקה המודרנית). ניוטון היה זקוק לתוצאות עבודתו לצורך המשך מחקרו, והוא רצה לראות אותם מודפסים. מה שהאסטרונום לא הסכים עד שהוא תיקן את כל השגיאות. נשיא האגודה התעקש, מצא חסות (נסיך דני) ופרסם יצירות בסכום של 400 עותקים. פלמסטד קנה אז את העותקים שפורסמו והרס. אז בערך 300 עותקים נשרפו. ניוטון גירש את פלמסטאד מחברי האגודה המלכותית, לכאורה בגין אי תשלום דמי חבר. הסיבה מצחיקה מכיוון שהאסטרונום המלכותי רכש פעם על חשבונו את כל הציוד האסטרונומי עבור מצפה הכוכבים גריניץ '. אז גריי איבד את פטרונו. הוא חזר לעבודתו היצירתית רק לאחר מותו של ניוטון. כל זה מעיד כי אין קדושים על כדור הארץ. אפילו בקרב הגדולים.