Кафедра інформатики КПНУ ім. І. Огієнка

Studies in tota vita

Ганс Християн ЕрстедГанс Християн Ерстед народився 14 серпня 1777 на датському острові Лангеланд в містечку Рюдкобінг в сім'ї бідного аптекаря. Сім'я постійно відчувала потребу, так що початкову освіту братам Гансу Християну і Андерсу, довелося отримувати де доведеться: міський перукар вчив їх німецької мови, його дружина - датському, пастор маленької церкви навчив їх правилами граматики, познайомив з історією і літературою, землемір навчив додаванню і відніманню, а заїжджий студент вперше розповів їм дивовижні речі про властивості мінералів, посіяв цікавість і привчив любити аромат таємниці.

Вже у дванадцять років Ганс був змушений стати за стійку батьківській аптеки. Тут медицина надовго полонила його, потіснивши хімію, історію, літературу, і ще більше зміцнила в ньому впевненість у його науковому призначення. Він вирішує поступати до Копенгагенського університету, але як і раніше одержимий сумнівами: що вивчати? Він береться за все - медицину, фізику, астрономію, філософію, поезію.

Ганс був щасливий в університетських стінах. Учений пізніше писав, що для того щоб юнак був абсолютно вільним, він повинен насолоджуватися у великому царстві думки і уяви, де є боротьба, де є свобода висловлювання, де переможеному дано право повстати і боротися знову. Він жив, впиваючись труднощами і своїми першими невеликими перемогами, набуттям нових істин і усуненням попередніх помилок.

Чим він тільки не займався. Золота медаль університету 1797 була присуджена йому за есе «Кордони поезії та прози». Наступна його робота, також високо оцінена, стосувалася властивостей лугів, а дисертація, за яку він отримав звання доктора філософії, була присвячена медицині. Він розкидався і, здавалося, заздалегідь ставив хрест на своїй науковій кар'єрі, вважаючи за краще різнобічність професіоналізму.

Дев'ятнадцяте століття заявило про себе новим способом життя і думок, новими соціальними і політичними ідеями, новою філософією, новим сприйняттям мистецтва і літератури. Все це захоплює Ганса. Він прагне потрапити туди, де вирує життя, де вирішуються головні наукові та філософські питання - в Німеччину, Францію, інші європейські країни. Данія, звичайно, була в цьому сенсі європейською провінцією. Ерстед не хотів і не міг там залишатися.

У двадцять Ерстед отримав диплом фармацевта, а в двадцять два роки - ступінь доктора філософії. Блискуче захистивши дисертацію, Ганс їде по направленню університета на стажування до Франції, Німеччини, Голландії. Там Ерстед слухав лекції про можливості досліджень фізичних явищ за допомогою поезії, про зв'язок фізики з міфологією. Йому подобалися лекції філософів, але він ніколи не зміг би погодитися з ними у відмові від експериментального дослідження фізичних явищ. Його вразив Шеллінг, як раніше вразив Гегель, і, перш за все, шеллинговска ідея про загальний зв'язок явищ. Ерстед побачив у ній виправдання і сенс своєї розкиданості - все вивчаємо ним здійснювалося з цією філософію і є взаємопов'язаним та взаємозумовленим. Він став одержимий ідеєю зв'язку всього з усім. Швидко знайшлася і споріднена душа, мисляча так само, як і він, так само розкидана і романтична. Це був німецький фізик Ріттер, винахідник акумулятора, геніальний фантазер, генератор навіжених ідей. Він, наприклад, «вирахував» (виходячи з суто астрономічних міркувань), що епоха нових відкриттів в області електрики настане в 1819 або 1820 році. І це передбачення дійсно збулося: відкриття відбулося в 1820 році, зробив його Ерстед, але Ріттеру не довелося бути свідком - він помер за десять років до цього.

У 1806 році Ерстед стає професором Копенгагенського університету. Захопившись філософією Шеллінга, він багато думав про зв'язок між теплом, світлом, електрикою і магнетизмом. У 1813 році у Франції виходить його праця «Дослідження ідентичності хімічних і електричних сил». У ньому він вперше висловлює ідею про зв'язок електрики і магнетизму. Він пише: «Слід випробувати, не виробляє чи електрику ... будь-яких дій на магніт ...» Його міркування були простими: електрика народжує світло - іскру, звук - тріск, нарешті, воно може виробляти тепло - дріт, що замикається затискувачами джерела струму, нагрівається . Чи не може електрику виробляти магнітні дії? Кажуть, Ерстед не розлучався з магнітом. Той шматочок заліза повинен був безупинно змушувати його думати в цьому напрямку. У 1820 р. були опубліковані і продемонстровані досліди Р. X. Эрстеда спостеження дії струму на магнітну стрілку.

Ерстед помер 9 березня 1851. Ховали його вночі. Натовп з двохсот тисяч чоловік, освітлюючи шлях смолоскипами, проводжала його в останню путь. Звучали траурні мелодії, спеціально складені в його пам'ять. Вчені, урядові чиновники, члени королівської сім'ї, дипломати, студенти, прості данці відчували його смерть як особисту втрату. Багато за що вони були вдячні йому. І не в останню чергу за те, що він подарував світові нові таємниці.

Відкриття

15 лютого 1820 Ерстед, вже заслужений професор хімії Копенгагенського університету, читав своїм студентам лекцію. Лекція супроводжувалася демонстраціями. На лабораторному столі знаходилися джерело струму, провід, замикаючий його затискач, і компас. У той час, коли Ерстед замикав ланцюг, стрілка компаса здригалася і поверталася. При розмиканні ланцюга стрілка поверталася назад. Це було перше експериментальне підтвердження зв'язку електрики і магнетизму, того, що так довго шукали багато вчених.

Здавалося б, все ясно. Ерстед продемонстрував студентам ще одне підтвердження давньої ідеї про загальний зв'язок явищ. Але чому ж виникають сумніви? Чому довкола обставин цієї події згодом розгорілося так багато суперечок? Справа в тому, що студенти, які були присутні на лекції, розповідали потім зовсім інше. За їх словами, Ерстед хотів продемонструвати на лекції всього лише цікава властивість електрики нагрівати дріт, а компас опинився на столі зовсім випадково. І саме випадковістю пояснювали вони те, що компас лежав поруч з цією дротом, і зовсім випадково, на їхню думку, один з пильних студентів звернув увагу на повертання стрілки, а здивування і захоплення професора, за їхніми словами, були непідробленими. Сам же Ерстед у своїх пізніших роботах писав: «Усі присутні в аудиторії свідки того, що я заздалегідь оголосив про результат експерименту. Відкриття, таким чином, не було випадковістю, як хотів би викласти професор Гільберт з тих висловів, які я використовував при першому сповіщенні про відкриття ».

Чи випадково, що саме Ерстед зробив відкриття? Адже щасливе поєднання потрібних приладів, їх взаємного розташування і «режимів роботи» могло вийти в будь-якій лабораторії? Так, це так. Але в даному випадку випадковість закономірна - Ерстед був у числі тоді ще небагатьох дослідників, які вивчають зв'язки між явищами.

Однак варто повернутися до суті відкриття Ерстеда. Потрібно сказати, що відхилення стрілки компаса в лекційному досліді було досить невеликим. У липні 1820 Ерстед знову повторив експеримент, використовуючи більш потужні батареї джерел струму. Тепер ефект став значно сильнішим, причому тим сильніше, чим товще була дріт, який замикав контакти батареї. Крім того, він з'ясував одну дивну річ, яка не лягала на ньютонівські уявлення про дію та протидію. Сила, що діє між магнітом і дротом, була спрямована не з’єднання їх по прямій, а перпендикулярно до неї. Висловлюючись словами Ерстеда, «магнітний ефект електричного струму має круговий рух навколо нього». Магнітна стрілка ніколи не вказувала на дріт, але завжди була спрямована по дотичній до кіл. Наче б навколо дроту вихрилося невидимі згустки магнітних сил, що тягнуть за собою легку стрілку компаса. Ось чим вражений учений.

Ерстед, давши, загалом, неправильне теоретичне тлумачення експерименту, виразив глибоку думку про вихровий характер електромагнітних явищ. Він писав: «Крім того, із зроблених спостережень можна зробити висновок, що цей конфлікт утворює вихор навколо дроту». Іншими словами, магнітні силові лінії оточують провідник зі струмом, або електричний струм є вихором магнітного поля. Такий зміст першого основного закону електродинаміки, і в цьому суть відкриття вченого. Досвід Ерстеда доводив не тільки зв'язок між електрикою і магнетизмом. Те, що відкрилося йому, було новою таємницею, що не вкладається в рамки відомих законів.

Цікаві факти
  1. Він був обраний членом багатьох авторитетних наукових товариств: Лондонського Королівського товариства і Паризької академії. Англійці присудили йому медаль за наукові заслуги, а з Франції він отримав премію у три тисячі золотих франків, колись призначену Наполеоном для авторів найбільших відкриттів в області електрики.
  2. У 1830 році Ерстед став почесним членом Петербурзької академії наук. Беручи все нові почесті, Ерстед не забуває про те, що нове століття вимагає нового підходу до навчання науці.
  3. У 1821 році Ерстед одним з перших висловив думку, що світло являє собою електромагнітні явища. У 1822-1823 роках незалежно від Ж. Фур’є перевідкрив термоелектричний ефект і побудував перший термоелемент. Ерстед експериментально вивчав стисливість і пружність рідин і газів, винайшов п'єзометр. Учений проводив дослідження з акустики, зокрема намагався виявити виникнення електричних явищ за рахунок повітря.

Джерело: https://sites.google.com/site/cikaviistoriifizikiv/gans-kristian-ersted

Gravatar

Comments

Comments are closed on this post.