Начнем с небольшого уточнения. Изобрести электричество невозможно – оно было всегда, это часть природы, неотъемлемая часть устройства нашего мира. Человек мог только заметить его, попробовать описать, изучить – и постараться использовать. Остается вопрос – а кто же сделал это первым? На него мы ответим в сегодняшнем материале, и постараемся сделать это подробно\u000D\u000A
Что такое электричество
Электричество - это некая сумма явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. А электрический заряд – это некое свойство тел формировать вокруг себя электрическое поле и с его помощью воздействовать на другие обладающие электрическим зарядом тела. Заряды эти условно назвали «положительным» и «отрицательным», известно о них, что одинаковые заряды отталкиваются, а разные, наоборот, притягиваются друг к другу. Электрическое поле может вызвать движение частиц, а движение породит электромагнитное поле. Это все вам скажет любой учитель физики, или можно почитать здесь. Но если вы спросите его: «Но почему все это так и что такое этот электрический заряд?», он честно ответит: «А вот этого никто и не знает».
Сейчас человечество накопило изрядное количество сведений об электричестве, открыло много важных законов, по которым это явление существует, выяснило множество правил и закономерностей, сумело построить огромное количество электрических приборов, поставило электричество себе на службу. Но на самый главный вопрос: «Так что же это все-таки такое?», ответа пока нет. Хотя, если мы под термином «электричество» примем все, что связано с получением от этой тайны природы пользу – ну, тогда мы, пожалуй, сможем правомерно задать популярный в поисковиках вопрос. А именно:
Кто изобрел электричество?
Считается, что электричество «изобрел» в 1752 году Бенджамин Франклин, доказавший электрическую природу молний. Однако и до Франклина люди замечали это явление, описывали его, стремились понять. Трудно сказать, кто первым его заметил. Мы точно знаем, что еще в античной Греции женщины не упустили из виду свойства янтарных гребней притягивать волосы и пылинки, и делать прическу более пышной.
Фалес Милетский (637 или 624 – 558 или 547 до н.э.)
А вот описал это свойство янтаря раньше всех первый из семи величайших мудрецов Греции, математик и «отец философии» Фалес Милетский – тот самый, что доказал теорему, которую мы все изучали в школе, предсказал в 585 году до н.э. затмение Солнца, измерил высоту пирамид в Египте и много еще чего успел совершить. Примерно в 600 году до н. э. (единственная точная дата в его жизнеописании установлена, поскольку привязана к затмению Солнца) он высказал предположение, что у янтаря и магнита есть душа – оттого то к ним и тянутся предметы. Ну и поскольку к магниту тянутся тяжелые металлические предметы – то душа у магнита побольше. Кстати, янтарь по-гречески называется ἤλεκτρον – «электрон», (в честь нимфы Электры – одной из семи сестер-Плеяд), а магниты назвали Μαγνῆτις λίθος – «магнетис литос», или «магнетов камень», потому что находили их в Малой Азии, близ города Магнезия.
Уильям Гильберт (1544 – 1603)
На 22 столетия человечество забыло об электричестве, пока в 1583 году не начал, а в 1600-м году в Лондоне не закончил свой шеститомный трактат De magnete, magneticisque corporibus et de Magno Magnete Tellure («О магните, магнитных телах и большом магните — Земле»), личный врач «Доброй королевы Бесс» - Елизаветы Первой – Уильям Гилберт.
В его эпоху толченый магнит прописывали больным в качестве слабительного средства. Гилберт не продвинулся слишком уж далеко – но он впервые разделили «эффект янтаря» (то, что теперь называется статическим электричеством») и электромагнитное воздействие, описал предметы, которые приобретали свойства янтаря при натирании (стекло, сургуч, соль, алмаз, хрусталь и др.), выявил способность «утекания» электрического заряда через влажный воздух, а главное – определил, что есть у магнита полюса, которые притягиваются и отталкиваются.
Он отверг «теорию», согласно которой свойства магнита снижал чеснок, и смело заявил, что Земля – гигантский магнит, а Солнце удерживает планеты около себя при помощи магнитной силы. Магнит он называл «террелл» от латинского Terra - Земля. Он же изобрел прибор «электроскоп», но, подобно Фалесу, считал, что свойства магнита вызваны наличием у него души. Кстати – слово «электричество» именно Гильберт и ввел в наш обиход. Ну строго говоря – он его придумал, а в обиход ввел журнал Pseudodoxia Epidemica, в статье другого великого врача, сэра Томаса Брауна, изданной в 1646 году.
Шарль Франсуа Дюфе (1698 - 1739)
Этот замечательный французский ученый, казалось бы, не сделал никаких удивительных открытий. Но он первым описал разницу между электрическими зарядами, которые он назвал «стеклянным» и «смоляным». Сейчас нам хватает для их определения знаков «+» и «-».
А электроскоп он заменил «Электрометром» - его прибор показывал не просто наличие заряда, но даже его величину. Правда, что это за величина и чем она обусловлена, Дюфе так и не смог понять.
Бенджамин Франклин (1706 - 1790)
Стоит заметить, что Бенджамин Франклин был членом Российской Академии Наук, и Петербуржской Академии Наук. Его вклад в мировую науку огромен: он изучал и Гольфстрим, а ветра Атлантического океана и сумел понять и описать связь одного с другим. Не чурался он и забавных, и полезных в хозяйстве изобретений: среди его выдумок и стеклянная гармоника, и кресло-качалка – согласитесь, кресло такое вещь очень уютная!
Но в области электричества человечество обязано ему огромным шагом вперед. В 1746 году он подтвердил вывод Дюфе о двух видах электрического заряда, экспериментировал со статическим электричеством, которое получал тернием, наконец, сконструировал батарею из 35 «лейденских банок» - первого конденсатора, который за год до этого придумал голландский физик Питер ван Мушенбрук, и от которой первым получил удар искусственным электрическим током некий лейденский гражданин Кюнеус. Франклин доказал электрическую природу молнии в 1752 году, причем именно с помощью такой «банки»: во время грозы он поднял в воздух бумажный змей и по мокрой веревке зарядил этот конденсатор. Также он создал громоотвод – устройство, спасшее человечество от неисчислимого количества бед и пожаров. Результаты своих работ он послал в Лондонское королевское общество – но там их, скорее всего, просто засунули в долгий ящик, даже не прочитав: какой-то физик-любитель из колонии, что он там мог напридумывать? Тогда отвергнутый соискатель опубликовал за собственный счет книгу «Опыты и наблюдения над электричеством, произведенные Б. Франклином». Через несколько месяцев книгу начали переводить, издавать, она обошла весь мир. Тут уж лондонским ученым пришлось поскорее его принять в свои ряды.
Франклин дал электрическим зарядам названия и установил правило, что ток движется от плюса к минусу. Ну, на самом деле, когда электроны бегут по проводам, несутся они как раз наоборот, от минуса к плюсу. Но ученые всего мира договорились отнестись к Франклину с уважением: пусть так и считается, тем более что если где отрицательных электронов прибудет, то на другом конце положительного заряда прибавится с той же скоростью, так что принципиально ничего не меняется. Человек старался, столько всего изобрел – стоит ли быть формалистами? Ну, значит, не будем и мы. Значит, от плюса к минусу – вы же не против?
Михаил Васильевич Ломоносов (1711 - 1765)
Мир науки часто несправедлив и забывчив. Практически одновременно с Франклином вел свои опыты в области электричества Михаил Васильевич Ломоносов, наш славный соотечественник. Он вел свои работы с другом, академиком и профессором физики Георгом Рихманом.
Укрепив над крышей дома электропроводящий шпиль, ученый создали прибор, названный ими «громовой машиной», а Рихман разработал «электрический указатель» - прибор, снабженный «деревянным квадрантом со градусной шкалой для измерения степени электричества». 26 июля 1753 года Рихман вел наблюдения во время грозы и стоял на расстоянии фута (30 см) от прибора, когда от того отделился бледно-синеватый шар.
Рихман был убит шаровой молнией. Художник Соколов, находившийся тут же, изобразил потом произошедшее. Именно Рихман и Ломоносов доказали, что электричество присутствует в атмосфере постоянно. Газета «Русские ведомости» в номере 45 за 1753 год сообщала от их имени, что «электрическая сила без действительного грому быть может. Ежели второе правда, то не гром и молния электрической силы в воздухе, но сама электрическая сила грому и молнии причины».
А почему были забыты надолго заслуги Ломоносова и тем более отдавшего жизнь за науку Рихмана, это требует отдельного разговора, для которого нужно другое место. Но мы о них – помним. И будем помнить.
Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта (1745 - 1827)
Итальянский ученый Алессандро Вольта проводил химические опыты, а открытие сделал и в области физики. Он поместил в кислоту пластины из меди и цинка, расположив между ними картонные прокладки, и в 1800 году получил источник постоянного тока, или «Вольтов столб» - с этого устройства начнется история современных электрических батарей.
Он изобрел несколько приборов, более точных, чем создавали его предшественники: электроскоп, электрометр и конденсатор. Именем Вольты названа единица электрического напряжения: Вольт.
Василий Владимирович Петров (1761 – 1834)
Даже в своем отечестве этого блистательного ученого знают мало! А между тем в 34 года он уже был профессором, в 1802 году усовершенствовал гальваническую батарею Вольты. Итальянский ученый располагал элементы батареи вертикально, они бы просто выдавили электролит из картонных прокладок. Создав батарею из горизонтально расположенных 4200 цинково-медных пар, Петров получил батарею небывалой мощности. Он ставил опыты по электризации металлов, и доказал, что она возможна. Именно он первым получил электрическую дугу.
Вспомните с детства знакомый текст:
«Потом он взял два хорошо изолированных проводника, служивших для разложения воды, и, порывшись в своем дорожном чемодане, достал оттуда два заостренных уголька, которые и прикрепил к концам проводников. … Закончив свою работу, Фергюссон стал посреди корзины и, взяв в каждую руку по проводнику с угольками, сблизил их концы. И вдруг яркий, ослепительный, невыносимый для глаз свет вспыхнул между остриями угольков. Огромный сноп электрического света прорезал ночной мрак». Да-да, Жюль Верн, «Пять недель на воздушном шаре, 22 глава. Фергюссон повторил опыт русского академика Василия Петрова – вот только вряд ли его батарея была настолько мощной, так что в реальности вряд ли бы что-то вышло. Петров писал: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями (directores), сообщёнными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медленнее загораются и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может». Увы, во всем мире дуга эта называется… вольтовой. Кстати, ее потом использует другой русский ученый, Павел Яблочков.
Студенты вспоминали Петрова, как блистательного лектора, знавшего ответы на любой вопрос и способного объяснить самые трудные вещи простыми словами, не упрощая самого предмета. Мемориальную доску в честь Василия Петрова можно увидеть на фасаде знаменитого Дома академиков на углу 7 линии Васильевского острова и набережной Лейтенанта Шмидта.
Георг Симон Ом (1787 – 1854)
Великий Георг Симон Ом был сыном портнихи и слесаря. Немецкий рабочий Иоганн Вольфганг Ом постоянно читал, занимался самообразованием и мечтал сделать сына ученым человеком. Вот только сын так и не смог закончить курс университета и стал учителем физики в гимназии. Несколько десятилетий был он учителем и одновременно проводил эксперименты с электричеством – дома. Один раз у него получились неверные выводы – самодельные приборы подвели, а на качественные у него просто не было денег.
Затем он повторил и перепроверил опыты, в 1825 году опубликовал результаты экспериментов и… его лично приказал уволить из гимназии министр просвещения. Нечего, мол, учителям соваться в науку. Кто теперь помнит фамилию этого чинуши? Хотя неплохо бы напоминать ее бюрократам всех времен. Ведь прогневал министра тот самый Закон Ома: «Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи».
В Германии коллеги отвернулись от несчастного учителя, а ученые и вовсе не читали его работу. Но ее прочитали в России. Эмилий Христианович Ленц, профессор, академик, ректор Санкт-Петербургского университета (тот самый Ленц, который открыл закон, носящий его имя и имя Джеймса Джоуля), и физик Борис Семенович Якоби, создатель первого в мире электродвигателя, уже в 1832 году применили закон Ома при исследовании электромагнитной индукции.
Наконец, Ома признали и в Германии. Пригласили на профессорскую должность, в 1839 году сделали членом-корреспондентом Берлинской академии наук.
Майкл Фарадей (1791—1867)
Пожалуй, одно из самых славных имен, среди ученых, занимавшихся проблемами электричества – Майкл Фарадей. Он выбрал самое сложное направление – и не ошибся. Главной темой его работ стало электромагнитное поле, которое он описал и понял, как его можно использовать.
Фарадей начинал трудно: не было денег на образование, кормился переплетными работами, неплохо рисовал – а в свободное время увлекался наукой, даже изготовил гальваническую батарею. У него не было денег на покупку меди, и он вместо покупного металла использовал… медные пенни, полученные за переплеты. Фарадею подарили билет на цикл публичных лекций физика Хэмфри Дэви, и тот заметил одаренного парня, у которого всегда находилось несколько толковых вопросов. Дэви взял Фарадея к себе в Королевский Институт лаборантом. И вскоре Фарадей стал его незаменимым помощником, всюду его сопровождал, и во время путешествия по Европе Дэви познакомил его с Андре-Мари Ампером, Жозефом-Луи Гей-Люссаком, Алессандро Вольтой.
С 1820 года Фарадей занялся изучением связи между электричеством и магнетизмом. Еще в 1822 году он в своем дневнике поставил задачу «Превратить магнетизм в электричество». Спустя девять лет он открыл явление электромагнитной индукции, и обосновал теоретически, как можно получить мощный источник электрической энергии – электрогенератор.
Любопытная деталь: в 1853 году Фарадей разоблачил жуликов-оккультистов с их вошедших в моду столоверчением. Разъяренные «медиумы» писали гневные письма в газеты и грозили судом. Фарадей с едкой иронией ответил, что в суд должны подавать духи умерших.
Павел Николаевич Яблочков (1847 - 1984)
После Фарадея в указанном им направлении двинулись целые полки ученых. Великий Джеймс Клерк Максвелл исследовал магнитное поле и выдвинул теорию, что электромагнитные волны мчатся в пространстве со скоростью света. Генрих Рудольф Герц это обосновал и доказал. Томас Альва Эдисон построил первую коммерческую электростанцию, которая обслуживала 85 потребителей и поддерживала свет 5000 ламп. Но еще за год до Эдисона парижская Авеню де ль’Опера, Вест-Индские доки в Лондоне, развалины Колизея в Риме, Фалернская бухта в Греции, ипподром в Париже и даже дворцы персидского шаха и короля Камбоджи осветил «русский свет» - свет дуговых ламп Павла Николаевича Яблочкова. Но вскоре дуговые лампы уступили место более надежным и долговечным, и главное – более дешевым лампам накаливания.
Читайте также, кто и когда придумал телевизор:
1Wikimesia.com U.S. Air Force photo by Edward Aspera Jr..,Р. Кламп, гравюра, (1796), Бенджамин Уэст, Э.Фессар и К.А.Вортман. 1757 г., BerndGehrmann, Henry William Pickersgill, И. Штенглин и Е. Федосеев
