Hoe was de opening

Een serieus wetenschappelijk experiment is chaotisch, net als oorlog. De onderzoeker begrijpt vaak niet wat er gebeurt. De verkregen gegevens, evenals informatie uit eerstelijnsinformatie, zijn meestal tegenstrijdig. Verdere experimenten moeten "op de tast" worden uitgevoerd om nieuwe feiten te verkrijgen. Maar uiteindelijk wordt het beeld duidelijker en vervolgens beschrijft de 'backdating'-experimentator in het rapport een duidelijke en precieze volgorde van zijn stappen naar het doel, zonder de verkeerde te noemen. De belangrijkste resultaten van de experimenten liggen vaak niet waar de wetenschapper naar streefde. Het voortgangsrapport ziet er echter uit als een triomftocht van de ene waarheid naar de andere, of hij het nu wil of niet. Helaas werken wetenschapshistorici later met dergelijke materialen, wat natuurlijk de kwaliteit van hun werk beïnvloedt.

Ik wil graag het verhaal herinneren van één ontdekking die bijna drie eeuwen geleden plaatsvond, die nu als heel natuurlijk wordt beschouwd en als vanzelfsprekend wordt beschouwd. De auteurs zijn bijna vergeten, maar de betekenis ervan voor natuurkunde is niet minder dan de reis van Columbus naar geografie. Het zal gaan over het ontstaan ​​van elektrische geleiders, als een onmisbaar kenmerk van het elektrische circuit en de technische mogelijkheid om energie over te dragen naar een afstand, die een revolutie teweegbracht in de industriële ontwikkeling en inrichting van het menselijk leven.

De reden voor de verschijning van dit werk was de wens om de gaten in de materialen over dit onderwerp in het Russisch in de geschiedenis van natuurkunde en elektrotechniek te overbruggen. Het zou zeer leerzaam zijn voor huidige elektriciens om het begin te kennen van het pad dat de wetenschap in deze richting heeft afgelegd.

Het begin van de XYIII eeuw, Engeland. De grote president van de Engelse Academie van Wetenschappen, de Royal Society of London, is de grote Isaac Newton. Hij is al bezig met het voltooien van zijn fundamentele werk, Optica, en natuurlijk is hij geïnteresseerd in alle kwesties met betrekking tot de verspreiding, reflectie, breking van licht en hun bronnen. Hij kon de vraag niet negeren die Europese wetenschappers al tientallen jaren probeerden op te lossen. Terug in 1675. De Franse astronoom J. Picard, die 's nachts een kwikbarometer droeg, zag mysterieuze lichten in de leegte van de torricellium van de buis. Dit fenomeen werd door niemand rationeel verklaard. We kwamen tot de hypothese van de elektrische oorzaak van deze straling. Maar wat was toen de informatie over elektriciteit?

Van oudsher was het bekend dat sommige gewreven lichamen de eigenschap verwerven om lichte objecten voor zichzelf aan te trekken. In 1600 werd bewezen dat elektrische aantrekking verschilt van magnetisch. In 1660 werd de eigenschap van afstoting van lichamen uit geëlektrificeerde lichamen aangetoond. Een elektrische vonk werd verkregen in 1700. van geraspte barnsteen. Dat is waarschijnlijk alles. Maar de vonk was de lichtbron en Newton gaf opdracht de experimenten uit te voeren door de curator van de Society, Francis Gauksby. Een holle glazen bol met verwijderde lucht van binnenuit werd op een speciale machine met behulp van een riemaandrijving getwist. Bij het wrijven met zijn handen gloeide zijn vacuüm zo fel dat je in het donker een boek kon lezen. Sparks kon worden verkregen van de bal. Hij trok ook lichamen aan en stootte die af. Het was in wezen de eerste elektrische auto.

Deze machine heeft echter geen distributie ontvangen en is snel vergeten. De reden was alledaags - het kostte de eigenaar veel. Wetenschap werd destijds niet gesubsidieerd door de overheid. Nu zal dit vreemd lijken, maar zelfs de leden van de Royal Society of London, dat wil zeggen academici door onze noties, ontvingen niet alleen geen salaris, maar de Society zelf bestond ten koste van de bijdragen van haar leden en had voortdurend geld nodig. En de benodigde materialen voor de experimenten werden op eigen kosten gekocht door de experimentator.Om de aanklachten te krijgen, zelfs thuis, suggereerde Gauksby dat wetenschappers eenvoudig doek op een dikwandige glazen buis wrijven. Dit voorstel was zo succesvol dat duizenden mensen van wetenschappers en ambachtslieden, geestelijken en aristocraten, goochelaars en boeven begonnen elektrische ladingen te onttrekken.

Met deze glazen buis begonnen massale ontdekkingen en uitvindingen op het gebied van elektriciteit. Niemand heeft zelfs de vraag gesteld naar de praktische toepassing van nieuwe fenomenen. Het is deze omstandigheid die gediend heeft en zelfs nu de oorzaak is van spot en beschuldigingen van wetenschappers in onderzoek naar de mening van de bewoners van waardeloze fenomenen. In de door ons beschreven periode schreef de beroemde Engelse schrijver Jonathan Swift een scherpe satire over de Engelse samenleving van zijn tijd - "Gulliver's Travels". Alle problemen die wetenschappers in het boek hebben opgelost, voorheen als belachelijk beschouwd, lijken nu echter niet zo. Zelfs "Menselijke uitwerpselen in voedingsstoffen veranderen." Daarom was experimentele wetenschap in de ogen van het gewone volk een zeldzaam fenomeen. Maar asceten zijn dat altijd geweest.

Een zekere verver van stoffen in Canterbury (nabij Londen) Stephen Gray (1666-1736) raakte geïnteresseerd in wetenschap. Informatie over zijn opleiding is niet bekend, waarschijnlijk was hij autodidact. Zijn grootvaders waren - een smid, een andere timmerman, hij erfde zelf het ambacht van zijn vader. Het beroep was niet winstgevend, wat volgt uit zijn brieven, waar de auteur klaagt over het gebrek aan geld 'aan boeken, gereedschap en ander materiaal'. Desondanks raakte hij geïnteresseerd in het observeren van het weer en de astronomie. Het was niet gemakkelijk om in die dagen astronoom te worden. Hij moest zelf een telescoop maken, manueel bezig met het slijpen van lenzen uit patrijspoortglas. Dus begon hij kennis te maken met optica. Trouwens, een telescoop gemaakt door de handen van I. Newton zelf is nog steeds opgeslagen in Londen.

Gray's eerste wetenschappelijke werk werd gepubliceerd in 1698, waar hij de mogelijkheid beschreef om de nauwkeurigheid van barometerstanden te vergroten door ze door een microscoop te observeren. Het werk werd opgemerkt door de koninklijke astronoom John Flamstead zelf, de oprichter van het Greenwich Observatory, die de beginnende wetenschapper begon te betuttelen.

Blijkbaar niet zonder zijn hulp, werd Gray in 1919 ingericht als gepensioneerde van het Charterhouse met volledige voorzieningen zodat hij niet aan een stukje leven kon denken, maar zich volledig aan de wetenschap kon wijden. Dit was helemaal niet gemakkelijk, want de goede doelen Charterhouse, gesticht door monniken in de XYII eeuw, was bedoeld voor ongehuwde mannen van het Anglicaanse geloof, meestal gepensioneerde kapiteins. Hier ontvouwen zich de voor ons interessante studies.

Ten eerste elektrificeert Gray verschillende lichamen met wrijving (zijdedraden, leer, hout, wol), waardoor een zo grote elektrificatie wordt bereikt dat stukken papier en veren zich vanaf een afstand van 2-5 cm tot hen aangetrokken voelden. Nog betere resultaten werden verkregen door over een glazen buis te wrijven. Maar voor Gray is dit niet genoeg. Hij vraagt ​​zich af of de elektrificatieprestaties zullen verbeteren als de glazen buis wordt aangesloten. Tot zijn ergernis is de mate van elektrificatie niet veranderd. Maar hij was een opmerkzame man, wat heel belangrijk is voor een wetenschapper, en vestigde de aandacht op het feit dat hij stukjes papier aan de file plakte. Dat was geweldig nieuws. In die tijd was er tenslotte maar één methode bekend om lichamen te elektrificeren - wrijven. Maar niemand wreef over de kurk! Dus werd een nieuwe manier ontdekt om LICHAMEN TE ELEKTRISEREN DOOR HET CONTACT VAN EEN ONGELADIGDE LICHAAM MET EEN GEELECTRISEERDE TE GEBRUIKEN.

Verdere gebeurtenissen worden door de experimentator zelf beschreven. "Ik begon met het onderzoek," schrijft hij, "in hoeverre elektrische stroom wordt overgedragen. Om dit te doen, nam ik een holle stok 2 voet lang 7 inch (80 cm), het voormalige deel van de hengel en ingebracht in het gat van de glazen buis. Nadat de buis was bekrachtigd, trok het riet de folie aan, net als de ivoren bal, die ik met een kurk aan het riet bevestigde. Toen nam ik de twee bovenste uiteinden van de lange hengels.Een daarvan was van Spaans riet, de andere was deels van hout en deels van walvisbot. Dit alles samen met de buis was meer dan 14 voet lang (meer dan 4 meter). Een bal was bevestigd aan het uiteinde van de balein. Nadat de buis was opgewonden, trok de bal de folie aan op een afstand van 3 inch. Ik maakte een staaf van Spaanse riet- en dennenplanken, die samen met de pijp 5,5 voet groter waren dan 18 voet. Deze lengte was de limiet waarmee ik in mijn kamer kon opereren en ontdekte dat de aantrekkingskracht net zo sterk was. "

Om door te gaan met de experimenten was het noodzakelijk om uit te gaan en daarnaast een assistent te zoeken. Zo enthousiast was de priester Grenville Wheeler. Hij bleek ook een slimme persoon te zijn. In mei 1729 voerde Gray een succesvol experiment uit op het balkon. Tegelijkertijd hing een linnen koord van 8 meter lang, overeenkomend met de hoogte van het balkon, aan een glazen buis. Aan de onderkant was Wheeler, die de lading bepaald met behulp van een koperen plaat op een plank.

Vervolgens besloten de onderzoekers om elektriciteit horizontaal over te dragen. Hiervoor werd een linnen koord aan spijkers gehangen die in houten balken werden gereden. Helaas is de ervaring mislukt. Na veel wikken en wegen concludeert Gray de over het algemeen correcte conclusie dat de elektriciteit in de straal is gegaan. Wheelers beurt is om geschiedenis in te voeren. Hij stelt voor het koord met zijden veters op te hangen. Om 10 uur 1729 voor het eerst in de geschiedenis kwam er een aanval op een bestemming via een hoogspanningslijn (een ivoren bal). De afstand waarop de lading werd overgedragen was ongeveer 25 meter. In termen van elektrische eigenschappen waren linnen en zijde verschillend.

Door zijden kousenbanden te vervangen door draden, kregen de onderzoekers opnieuw een negatief resultaat. Het werd duidelijk dat het succes van het experiment te wijten is aan de eigenschap van zijde om geen elektriciteit te geleiden. Haartouwen hadden dezelfde eigenschap. Een voormalige verver die bekend is met stoffen, heeft verschillende zijden veters geprobeerd, kwam tot de conclusie dat blauwe veters de beste eigenschappen hebben. Exacte wetenschappen verschillen omdat alle conclusies van eerdere onderzoekers worden gecontroleerd en opnieuw gecontroleerd. De Franse wetenschapper Dufe bewees al snel experimenteel dat de kleur van zijde zijn elektrische eigenschappen niet beïnvloedt.

Dit was niet de enige verkeerde conclusie van Gray. In zijn experimenten over het aantrekken en afstoten van lichamen, vestigde hij een vreemd patroon dat lichte lichamen die aan draden hangen in de buurt van een geladen ijzeren bal eromheen in dezelfde richting beginnen te roteren. Dufe en Wheeler probeerden tevergeefs om dezelfde resultaten te krijgen. Toen herinnerde Wheeler zich dat de handen van een ouder wordende Gray trilden en zij de lichamen op de hoogte brachten van de kracht die nodig was voor deze rotatie.

Op deze Gray's verdiensten voordat de wetenschap van elektriciteit daar niet eindigt. Hij begon eerst elektrische experimenten met dieren en mensen. Met geraspt glas tilde hij wol op de hond, en toen kwam de beurt aan de persoon. Gray legt nauwkeurig de datum van dit evenement vast. "8 april 1730," schrijft Gray, "ik maakte het volgende experiment met een jongen van ongeveer acht tot negen jaar oud. Hij woog 47 pond 10 gram in kleding. Ik hing het horizontaal met behulp van twee haartouwen die werden gebruikt om kleding te drogen. Twee haken werden gehamerd in de balk van mijn kamer, een voet dik, en op een afstand van twee voet nog een paar. Ik hing de touwen aan deze haken aan de lussen, dus het bleek zoiets als een schommel te zijn. De jongen lag met zijn gezicht naar beneden op deze touwen, een touw dat zijn borst bedekte en het andere zijn dijen. De folie werd op een standaard geplaatst, wat een rond bord is met een diameter van 1 voet. Toen de buis werd ingewreven en dicht bij de voeten van de jongen werd gehouden, RAAK ZE NIET AAN, de folie werd zo aangetrokken door het gezicht van de jongen dat het tot een hoogte van 25 cm opliep.

Gray wordt niet alleen door dit experiment bepaald door het feit van de elektrische geleidbaarheid van het menselijk lichaam, hij is de eerste die het fenomeen van ELEKTRISCHE INDUCTIE waarneemt.Wat is elektrische inductie (soms elektrostatisch genoemd)? Deze eigenschap van lichamen wordt geëlektrificeerd wanneer ze in een elektrisch veld worden geplaatst. Dit veld is in dit geval gemaakt door een gewreven glazen buis. En toch is dit niet het belangrijkste in dit experiment. Het belangrijkste was dat in studies over elektriciteit een persoon een technische en vaak de belangrijkste deelnemer aan experimenten werd. Er waren tenslotte helemaal geen elektrische apparaten en de onderzoekers begonnen kennis op te doen in de nieuwe wetenschap met behulp van de menselijke zintuigen.

Stephen Gray doet nog een interessante observatie. Een massieve kubus van eikenhout kost niet meer dan een holle kubus van dezelfde grootte. Dit feit betekende niet minder, maar het feit dat de ELEKTRISCHE KOSTEN DOOR HET LICHAAMSOPPERVLAK WORDEN VERSPREID.

Niettemin was het belangrijkste in de studies van Stephen Gray het feit dat alle lichamen werden gescheiden in ELEKTRISCHE DRADEN en NIET-ELEKTRISCHE DRADEN. In 1738 de Hugenoten-vluchteling uit Frankrijk, Jean Desagulier, eerst natuurkundige en vervolgens kapelaan van de Prins van Wales, stelden voor om elektrisch geleidende lichamen eenvoudig LEIDERS te noemen, wat was opgenomen in de terminologie van de wetenschap. De termen INSULATOR en SEMICONDUCTOR zullen later in gebruik worden genomen. Maar een persoon als meetinstrument zal zijn horloge lang bewaren. Dus de dienaar Richard van de fysicus G. Cavendish (1731-1810) zal de waarde van de lading van de condensatoren bepalen door de grootte van de elektrische schok, en de fysicus A. Volta (1745-1827) die zijn tong gebruikt, zal een chemische bron van elektriciteit uitvinden.

De prijzen gingen niet voorbij aan de wetenschapper. De voormalige verver werd lid van de Royal Society of London en ontving de Copley Medal, de hoogste erkenning in het VK. Van de Russische wetenschappers ontvingen alleen D.I. Mendeleev en I.P. Pavlov een dergelijke medaille. die de zwaarte van een dergelijke beloning aangeeft.

Dit zou het einde kunnen zijn. Maar ik wil het hebben over één feit uit de biografie van Gray, om enkele omstandigheden te verduidelijken. Bij het bestuderen van het leven van deze onbaatzuchtige toegewijde wetenschapper, is het gebrek aan creatieve activiteit gedurende vele jaren van een getalenteerde wetenschapper opvallend. Sommige wetenschapshistorici geloven dat de vijandschap van de president van de Royal Society of London, I. Newton en de Royal Astronomer D. Flamstead, die, zoals we weten, Gray betuttelde, de schuld is. De ruzie gebeurde om deze reden. De directeur van het Greenwich Observatorium voerde UITSTEKENDE observaties (zoals het in de moderne Britannica is geschreven) van de sterrenhemel uit. Newton had de resultaten van zijn werk nodig voor zijn verdere onderzoek en hij wilde ze gedrukt zien. Wat de astronoom niet eens was totdat hij alle fouten corrigeerde. De president van de Society drong erop aan, vond een sponsor (Deense prins) en publiceerde werken in een hoeveelheid van 400 exemplaren. Flamstead kocht vervolgens de gepubliceerde exemplaren en vernietigde. Dus werden ongeveer 300 exemplaren verbrand. Newton heeft Flemstead uit de leden van de Royal Society gezet, naar verluidt wegens niet-betaling van lidmaatschapsgelden. De reden is grappig omdat de Royal Astronomer ooit op eigen kosten alle astronomische apparatuur voor de Greenwich Observatory heeft gekocht. Dus verloor Gray zijn patroon. Hij hervatte zijn creatieve werk pas na de dood van Newton. Dit alles getuigt dat er geen heiligen op aarde zijn. Zelfs onder de groten.