Сто великих ученых

 

Картина деформаций, нарисованная Кулоном, конечно, во многих

своих чертах отличается от современной. Однако общая причина возникновения неупругих деформаций — сложная зависимость сил межмолекуяярного взаимодействия от расстояния между молекулами -- указана Ку

136

 

лоном правильно. Глубину его идей о природе деформаций отмечали многие

ученые XIX веке, в том числе такие известные, как Т Юнг.

 

 

Постепенно Кулон все сильнее втягивался в научную работу, хотя

нельзя сказать, что он безразлично относился к своим обязанностям военного инженера. В 1777 году Кулона снова переводят, теперь на восток

Франции в небольшой городок Салэн. В начале 1780 года он уже в Лилле

И везде Кулон находит возможность для проведения научных исследований.

 

В Лилле Кулон прослужил недолго. Сбылась его мечта — в первой

половине сентября 1781 года военный министр объявил о переводе Кулона в Париж, где он должен был заниматься инженерными вопросами,

связанными с печально известной крепостью-тюрьмой Бастилией. 30 сентября он был награжден Крестом Св. Людовика. Оправдались и его надежды, связанные с Парижской академией наук. 12 декабря 1781 года он

был избран в академию по классу механики. Переезд в столицу означал не

только изменение места службы и круга обязанностей. Это событие привело к качественному изменению тематики научных исследований Кулона |

 

Кулон провел цикл опытов, в которых изучил важнейшие особенности явления трения. Прежде всего, он исследовал зависимость силы трения

покоя от продолжительности контакта тел. Им было установлено, что у|

одноименных тел, например дерево — дерево, продолжительность контак-|

та сказывается незначительно. При контакте разноименных тел коэффи-|

циент трения покоя возрастает в течение нескольких суток. Кулон также|

отметил так называемое явление застоя: сила, необходимая для перевода)

тел, находящихся в контакте, из состояния покоя в состояние относитель-|

ного движения, значительно превосходит силу трения скольжения. 1

 

Своими опытами Кулон заложил основы изучения зависимости сильл

трения скольжения от относительной скорости соприкасающихся тел.|

Особое значение работы Кулона для практики состоит в том, что при

проведении экспериментов он использовал большие нагрузки, близкие к

тем, что встречаются в реальной жизни: их масса доходила до 1000 кг' Эта

особенность исследований Кулона обусловила долгую жизнь его результатов — данные измерений, содержавшиеся в мемуаре «Теория простых ма^

шин», использовались инженерами на протяжении почти целого столе^

тия. В области теории заслуга Кулона состоит в создании достаточно пол\

ной механической картины трения.

 

К исследованиям на эту тему он вернулся через десять лет. В 1790 годі

он представил в академию мемуар «О трении в острие опоры». В нем

ученый исследовал трение, возникающее при верчении и катании

 

А в 1784 году Кулон занялся вопросом о внутреннем трении в жидкости Ученый сумел дать его более полное решение много лет спустя, в

работе 1800 года, которая называлась «Опыты, посвященные определению сцепления жидкостей и закона их сопротивления при очень медлен

 

НІАРДЬ КУЛОН 137

 

ных движениях». Особенно тщательно Кулон исследует зависимость силы

сопротивления от скорости движения тела. В его опытах скорость движения тела варьируется от долей миллиметра до нескольких сантиметров в

секунду- ^ итоге ученый приходит к выводу, что при очень малых скоростях сила сопротивления пропорциональна скорости, при больших скоростях она становится пропорциональной квадрату скорости.

 

Исследование кручения тонких металлических нитей, выполненное

Кулоном для конкурса 1777 года, имело важное практическое следствие —

создание крутильных весов. Этот прибор мог использоваться для измерения малых сил различной природы, причем он обеспечил чувствительность, беспрецедентную для XVIII века.

 

Разработав точнейший физический прибор, Кулон стал искать ему

достойное применение. Ученый начинает работу над проблемами электричества и магнетизма. Его семь мемуаров представляют реализацию редкой для XVIII века по широте программы исследований

 

Важнейшим результатом, полученным Кулоном в области электричества, было установление основного закона электростатики — закона взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Экспериментальное обоснование знаменитого «закона Кулона» составляет содержание первого и

второго мемуаров. Там ученый формулирует фундаментальный закон электричества:

 

«Сила отталкивания двух маленьких шариков, наэлектризованных электричеством одной природы, обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами шариков».

 

В третьем мемуаре Кулон обратил внимание на явление утечки электрического заряда. Основным результатом стало установление экспоненциального закона убывания заряда с течением времени. В следующем,

одном из самых коротких мемуаров серии Кулон рассмотрел вопрос о

характере распределения электричества между телами. Он доказал, что

«электрический флюид распространяется во всех телах в соответствии с их

формой».

 

Пятый и шестой мемуары посвящены количественному анализу распределения заряда между соприкасающимися проводящими телами и определению плотности заряда на различных участках поверхности этих тел.

 

Применительно к магнетизму Кулон пытался решить те же задачи,

что и для электричества. Описание экспериментов с постоянными магнитами составляет существенную часть второго мемуара и практически весь

седьмой мемуар серии. Ученому удалось уловить некоторые своеобразные

черты магнетизма. В целом, однако, общность полученных Кулоном ре^льтатов в области магнетизма гораздо меньше, чем общность закономерностей, установленных для электричества.

 

Таким образом, Кулон заложил основы электро- и магнитостатики.

Им были получены экспериментальные результаты, имеющие как фунда

138

 

ментальное, так и прикладное значение. Для истории физики его эксперименты с крутильными весами имели важнейшее значение еще и потому, что они дали в руки физиков метод определения единицы электрического заряда через величины, использовавшиеся в механике: силу и расстояние, что позволило проводить количественные исследования электрических явлений.

 

Последний мемуар Кулона из серии по электричеству и магнетизму

был представлен в Парижскую академию наук в 1789 году. В декабре

1790 года Кулон  подал прошение об отставке. В  апреле следующего года

его прошение было удовлетворено, и он начал получать пенсию в размере 2240 ливров в год, которая, правда, через несколько лет была значительно уменьшена.

 

К концу 1793 года политическая обстановка в Париже еще более обострилась. Поэтому Кулон решил перебраться подальше от Парижа. Он

вместе с семьей переезжает в свое поместье близ Блуа Здесь ученый проводит почти полтора года, спасаясь от политических бурь.

 

Кулон жил в деревне до декабря 1795 года Возвращение в Париж

произошло после избрания Кулона постоянным членом отделения экспериментальной физики Института Франции — новой национальной академии.

 

Когда именно Кулон стал семейным человеком, неясно Известно лишь,

что жена ученого Луиза Франсуаза, урожденная Дезормо, была значительно

моложе его. Официально их брак был зарегистрирован лишь в 1802 году,

хотя первый сын Кулона, названный в честь отца Шарлем Опостеном, родился в 1790 году. Второй сын, Анри Луи, родился в 1797 году.

 

Последние годы жизни он посвящает организации новой системы

образования во Франции. Поездки по стране окончательно подорвали

здоровье ученого. Летом 1806 года он заболел лихорадкой, с которой его

организм уже не смог справиться. Кулон скончался в Париже 23 августа

1806 года.

 

Ученый оставил довольно значительное наследство супруге и сыновьям. В знак уважения к памяти о Кулоне оба его сына были определены на

государственный счет в привилегированные учебные заведения.

 

ВИЛЬЯМ ГЕРШЕЛЬ

 

(1738—1822)

 

 

 

 

На рубеже XVII и XVIII веков астрономия ограничивалась знаниями о

солнечной системе. О природе звезд, о расстояниях между ними, об их

распределении в пространстве еще ничего не было известно. Первые попытки глубже проникнуть в тайну строения звездной Вселенной путем

тщательных наблюдений при помощи возможно более сильных телескопов связаны с именем астронома Гершеля.

 

Фридрих Вильгельм Гершель родился 15 ноября 1738 года в Ганновере

в семье гобоиста ганноверской гвардии Исаака Гершеля я Анны Ильзы

Морицен. Протестанты Гершели были выходцами из Моравии, которую

покинули, вероятно, из религиозных соображений. Атмосферу родительского дома можно назвать интеллектуальной. «Биографическая записка»,

дневник и письма Вильгельма, воспоминания его младшей сестры Каролины вводят нас в дом и мир интересов Гершеля и показывают тот воистину титанический труд и увлеченность, создавшие выдающегося наблюдателя и исследователя. Он получил обширное, но несистематическое образование. Занятия по математике, астрономии, философии выявили его

способности к точным наукам. Но, кроме этого, Вильгельм обладал большими музыкальными способностями и в четырнадцать лет вступил музыкантом в полковой оркестр. В 1757 году, после четырех лет военной службы, он уехал в Англию, куда несколько ранее переселился брат его Яков,

капельмейстер ганноверского полка.

 

Не имея ни гроша в кармане, Вильгельм, переименованный в Англии

в Вильяма, занялся в Лондоне перепиской нот. В 1766 году он переселился в Бат, где скоро достиг большой известности как исполнитель, дирижер

и музыкальный педагог. Но такая жизнь не могла его полностью удовлет

140

 

ворить. Интерес Гершеля к естествознанию и философии, постоянное

самостоятельное образование привели его к увлечению астрономией. «Как

жаль, что музыка не в сотню раз труднее науки, я люблю деятельность и

мне необходимо занятие», — писал он брату.

 

В 1773 году Гершель приобрел ряд трудов по оптике и астрономии.

«Полная система оптики» Смита и «Астрономия» Фергюсона стали его

настольными книгами. В том же году он впервые взглянул на небо в небольшой телескоп с фокусным расстоянием около 75 см, но наблюдения

со столь малым увеличением не удовлетворили исследователя. Поскольку

средств на покупку более светосильного телескопа не было, он решил

сделать его сам. Купив необходимые инструменты и заготовки, он самостоятельно отлил и отшлифовал зеркало для своего первого телескопа.

Преодолев большие трудности, Гершель в том же 1773 году изготовил

рефлектор с фокусным расстоянием более 1,5 м. Шлифовку зеркал Гершель производил вручную (машину для этой цели он создал только через

пятнадцать лет), часто работая по 10, 12 и даже 16 часов подряд, так как

остановка процесса шлифовки ухудшала качество зеркала. Работа оказалась не только тяжелой, но и опасной, однажды при изготовлении заготовки для зеркала взорвалась плавильная печь

 

Сестра Каролина и брат Александр были верными и терпеливыми

помощниками Вильяма в этой нелегкой работе. Трудолюбие и энтузиазм

дали превосходные результаты. Зеркала, изготовленные Гершелем из сплава

меди и олова, были прекрасного качества и давали совершенно круглые

изображения звезд.

 

Как пишет известный американский астроном Ч. Уитни, «с 1773 по

1782 годы Гершели  были заняты тем, что превращались  из профессиональных музыкантов в профессиональных астрономов».

 

В 1775 году Гершель начал свой первый «обзор неба» В это время он

еще продолжал зарабатывать себе на жизнь музыкальной деятельностью,

но истинной его страстью стали астрономические наблюдения. В перерывах между уроками музыки он занимался изготовлением зеркал для телескопов, вечерами давал концерты, а ночи проводил за наблюдением звезд

Для этой цели Гершель предложил оригинальный новый способ «звездных черпков», т. е подсчета количества звезд на определенных площадках

неба.

 

13 марта 1781 года, во время наблюдений, Гершель  заметил нечто необычное: «Между  десятью и одиннадцатью вечера, когда я изучал слабые

звезды в соседстве с Н Близнецов, я заметил одну, которая выглядела

большей, чем остальные. Удивленный ее необычным размером, я сравнил

ее с Н Близнецов и небольшой звездой в квадрате между созвездиями

Возничего и Близнецов и обнаружил, что она значительно больше любой

из них. Я заподозрил, что это — комета». Объект имел ярко выраженный

диск и смещался вдоль эклиптики. Сообщив другим астрономам об от

 

ВИЛЬЯМ ГЕРШЕЛЬ

 

крытии «кометы», Гершель продолжал ее наблюдать. Через несколько

месяцев два известных ученых — академик Петербургской академии наук

д.И. Лексель и академик Парижской академии наук П. Лаплас, — вычислив орбиту открытого небесного объекта, доказали, что Гершель открыл

планету, которая располагалась за Сатурном. Планета, названная позднее

Ураном, отстояла от Солнца почти на 3 миллиарда км и превышала объем

Земли более чем в 60 раз. Впервые в истории науки была обнаружена новая

планета, так как известные ранее пять планет испокон веков наблюдались

на небе. Открытие Урана раздвинуло границы Солнечной системы более

чем в два раза и принесло славу ее первооткрывателю.

 

Через девять месяцев после открытия Урана, 7 декабря 1781 года, Гершель был избран членом Лондонского королевского астрономического