 Откуда произошли термины «электричество» и «магнетизм»? Как в Древнем Риме лечили больных с помощью «электрических рыб»? Как в Китае был создан первый в мире компас? Как «магнитные ворота» защищали вход во владения китайских властелинов от лиц, скрывавших под одеждой металлическое оружие? Как английский ученый В. Гильберт доказал магнетизм
земли? Как была создана первая электростатическая машина и как «электрические махины» использовались в медицине?
Обо всем этом мы узнаем из древних летописей и легенд и
первых научных трудов по электричеству и магнетизму.
С древних времен человек, наблюдая окружающий мир и явления природы, делал различные открытия и изобретения, многие из которых навечно обогатили человечество. Как писал один из ученых, «из одного открытия вырастал стебелек, из другого — могучее дерево познания». Одним из основополагающих открытий, давших гигантские всходы, были открытия электрических и магнитных явлений.
Один из древних мудрецов Фалес (640—550 до н.э.) впервые описал свойство натертого янтаря притягивать легкие тела — соломинки, кусочки тканей и др. Эти наблюдения делали многие жители Земли, широко использовавшие для украшения блестящие и красивые изделия из янтаря. Греки называли янтарь «электрон» (elektro) — от этого спустя много веков произошло слово «электричество».
Древние народы, жившие на побережье Средиземного моря и в бассейне Нила, наблюдали действия и способности некоторых рыб, например, скатов, угрей и сомов производить парализующее воздействие при соприкосновении с человеком. Греки называли этих рыб «наркэ», что означало «парализующий». Такие рыбы, как теперь достоверно известно, обладали электрическими органами, при этом напряжение превышало 200 В. И уже в первом веке нашей эры римские врачи использовали «удары» электрических рыб для лечения головных болей, подагры и других болезней. Конечно, врачи ничего не знали об электрических силах и объясняли воздействия рыб особым ядом.
В течение многих тысяч лет древние народы в паническом ужасе наблюдали грозные раскаты грома и яркие вспышки молний, но ни одному из мудрецов тех времен не могла прийти мысль о том, что притяжения натертого янтаря, удары «электрических» рыб и явления грозы в атмосфере имеют одну и ту
же природу.
На основании изучения многих источников можно утверждать, что до 1600 г. заметных открытий в области электрических явлений сделано не было. Что же касается магнитных явлений, то таинственные
способности кусочков природного магнитного железняка притягивать легкие железные предметы упоминаются в старинных легендах и письменах, обнаруженных по всему миру — в Азии, Индии, Китае, Центральной Америке, Греции и Риме.
Слово «магнит» объясняется древними естествоиспытателями по-разному. Так известный римский ученый и писатель Плиний (23—79 гг. н. э.) в своей 37-томной «Естественной истории» описывает легенду о пастухе Магнесе, обнаружившем, что железные гвозди его сандалий и железный наконечник посоха притягивались большими черными камнями, разбросанными у подножий горы на острове Крит. Эти камни будто бы в честь Магнеса назвали «магнитами», а само явление притяжения — «магнетизмом».
Но древнегреческий философ Платон (427—347 гг. до н.э.) утверждал, что слово «магнит» происходит от названия древнегреческой провинции Магнезии, жителей которой называли «магнетами», а камни из Магнезии — «магнитами».
Мы узнаем интересные факты практического использования магнита. Древние индийцы еще во втором тысячелетии использовали магнит для извлечения железных наконечников стрел из тел раненых воинов. А в некоторых китайских летописях рассказывается о волшебных воротах из магнитного железняка, установленных близ дворцов императоров, сквозь которые не мог пройти человек, спрятавший под одеждой металлическое оружие (не напоминают ли эти ворота о современных металлоискателях, которые применяют при входе людей в некоторые здания и на массовые мероприятия?).
В одном из музеев Китая хранится компас, относящийся ко второму тысячелетию до н.э. (рис. 2.1). Известно также, что китайцы изготовляли так называемые «югоуказатели», изображавшие фигурку человека, обращенного лицом на юг, и прикрепленному к могущему вращаться магниту (так как
большинство торговых путей и военных походов устремлялись из центральных районов Китая к южным морям).
Европейцы в XI в. заимствовали компас у китайцев через арабов, но капитаны-католики пользовались компасом тайно, опасаясь попасть на костер инквизиции, представители которой видели в компасе «дьявольский инструмент, созданный колдунами».
Древние ученые объясняли свойства магнита божественным происхождением, а уже упоминавшийся Фалес, а также Аристотель считали, что магнит обладает «душой», которая притягивала к нему железо.
Римский поэт Лукреций (99—55 гг. до н.э.) в своей знаменитой поэме «О природе вещей», написанной более двух тысяч лет назад, писал, что из магнита должны «семена выделяться» или же «ток истекать», раздвигающие воздух между камнем и железом, и в образовавшиеся «пустые пространства» туда «стремглав понесутся железа». Несмотря на очевидную примитивность представлений Лукреция, «материальные истечения», заполняющие пространство вокруг магнита, напоминают современные понятия магнитных силовых линий и магнитного поля.
Благодаря исследованиям ряда европейских естествоиспытателей уже в XI—XIII вв. было установлено существование у магнита разноименных полюсов и их взаимодействия, а также распространение магнитного действия через различные тела (бумагу, дерево и др.). Итальянец Д.Б. Порта и француз П. Перегрин описали способы изготовления магнитных стрелок, а П. Перегрин впервые снабдил компас градуированной шкалой (около 1270 г.)
В течение многих веков магнитные, тепловые и электрические явления объясняли действием особой жидкости, и только в 20-х гг. XIX в. выдающийся французский физик А.М. Ампер впервые доказал электрическую природу магнетизма.
Заметный удар по мистицизму, вымыслам и предрассудкам был нанесен зарождением и быстрым развитием экспериментального метода научных исследований, обусловленного бурным развитием торговли и ремесел. Одним из основоположников этого метода был Леонардо да Винчи. Это ему
принадлежит завещание, обнаруженное в его записной книжке: «Не слушай учения тех мыслителей, доводы которых не подтверждены опытом», ибо «Мудрость — дочь опыта».
Первый фундаментальный научный труд о магнетизме принадлежал видному английскому ученому лейб-медику Королевы Вильяму Гильберту (1554—1603) — «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 г.). Гильберт произвел более 600 «искусных» опытов, открывших ему тайны
«скрытых причин различных явлений». В отличие от многих своих предшественников Гильберт
считал, что причиной действия на магнитную стрелку является магнетизм Земли, которая представляет собой «большой магнит». Это он доказал с помощью оригинального эксперимента: изготовил из магнитного железняка небольшой шар — «маленькую землю», назвав ее «тереллой» и показал, что
магнитная стрелка в разных местах поверхности «тереллы» занимает положения, аналогичные тем, которые она принимает в поле земного магнетизма (рис. 2.2). Вот пример выдающегося открытия, которое с помощью эксперимента делают великие ученые.
Гильберт исследовал также электрические явления и установил, что при натирании электрическими свойствами обладают не только уже упоминавшийся янтарь, но и другие тела — сера, смола, горный хрусталь. Эти тела он назвал «электрическими» в соответствии с названием янтаря — «электрон». Ученый правильно установил, что «степень электрической силы» бывает различна, что влага снижает интенсивность электризации тел при из натирании. Однако Гильберт ошибочно утверждал, что магнитные и электрические явления имеют разную природу: «электрическая сила» возникает только от трения некоторых тел, тогда как магнит постоянно действует на железо. Заметим, что это утверждение продержалось в науке более 200 лет.
Давно уже установлено, что пути к познанию новых фактов далеко не просты. Так, например, Гильберт пытался наэлектризовать трением металлы, не изолируя их. Ошибку Гильберта установил спустя два столетия выдающийся русский физик В. В. Петров.
Фундаментальный труд Гильберта в течение XVII в. выдержал несколько изданий и был настольной книгой многих естествоиспытателей Европы и сыграл важную роль в развитии учения об электричестве и магнетизме.
|
