Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Октября 2017 в 20:46, реферат
Наука прошла большой и сложный путь развития — от египетских и
вавилонских памятников до атомных электростанций, лазеров и космических полетов. Человечество прошло и проходит длительный и трудный
путь от незнания к знанию, непрерывно заменяя на этом пути неполное и
несовершенное знание все более полным и совершенным.
молярных объемов различных газов. Его по праву следует называть законом Авогадро-Ампера. Ученый сделал также первую попытку классификации химических элементов на основе сопоставления их свойств. Но не
эти исследования, интересные сами по себе, и не его математические
работы сделали имя Ампера знаменитым. Классиком науки, всемирно известным ученым он стал благодаря своим исследованиям в области электромагнетизма.
В 1820 году датский физик Г.-Х. Эрстед обнаружил, что вблизи проводника с током отклоняется магнитная стрелка. Так было открыто замечательное свойство электрического тока — создавать магнитное поле.
Ампер подробно исследовал это явление. Новый взгляд на природу магнитных явлений возник у него в результате целой серии экспериментов.
Уже в конце первой недели напряженного труда он сделал открытие не
меньшей важности, чем Эрстед — открыл взаимодействие токов.
Он установил, что два параллельных провода, по которым течет ток в
одинаковом направлении, притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, провода отталкиваются. Ампер объяснил это
явление взаимодействием магнитных полей, которые создают токи. Эффект взаимодействия проводов с током и магнитных полей сейчас используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах.
О полученных результатах Ампер сразу же сообщил в Академию. В
докладе, сделанном 18 сентября 1820 года, он продемонстрировал свои
первые опыты и заключил их следующими словами: «В связи с этим я свел
все магнитные явления к чисто электрическим эффектам». На заседании
25 сентября он развил эти идеи далее, демонстрируя опыты, в которых
спирали, обтекаемые током (соленоиды), взаимодействовали друг с другом как магниты.
Новые идеи Ампера были поняты далеко не всеми учеными. Не согласились с ними и некоторые из его именитых коллег. Современники рассказывали, что после первого доклада Ампера о взаимодействии проводников с током произошел следующий любопытный эпизод. «Что же, собственно, нового в том, что вы нам сообщили? — спросил Ампера один из
его противников. — Само собою ясно, что если два тока оказывают действие на магнитную стрелку, то они оказывают действие и друг на друга».
Аліпер не сразу нашелся, что ответить на это возражение. Но тут на помощь ему пришел Араго. Он вынул из кармана два ключа и сказал: «Вот
каждый из них тоже оказывает действие на стрелку, однако же они никак
не действуют друг на друга, и потому ваше заключение ошибочно. Ампер
открыл, по существу, новое явление, куда большего значения, чем открытие уважаемого мной профессора Эрстеда».
182
Несмотря на нападки своих научных противников. Ампер продолжал
свои эксперименты. Он решил найти закон взаимодействия токов в виде
строгой математической формулы и нашел этот закон, который носит теперь его имя. Так шаг за шагом в работах Ампера вырастала новая наука — электродинамика, основанная на экспериментах и математической
теории. Все основные идеи этой науки, по выражению Максвелла, по
сути дела, «вышли из головы этого Ньютона электричества» за две недели.
С 1820 по 1826 год Ампер публикует ряд теоретических и экспериментальных работ по электродинамике и почти на каждом заседании физического отделения Академии выступает с докладом на эту тему. В 1826 году
выходит из печати его итоговый классический труд «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». Работа над этой
книгой проходила в очень трудных условиях. В одном из писем, написанных в то время. Ампер сообщал: «Я принужден бодрствовать глубокой
ночью... Будучи нагружен чтением двух курсов лекций, я, тем не менее, не
хочу полностью забросить мои работы о вольтаических проводниках и
магнитах Я располагаю считанными минутами».
Слава Ампера быстро росла; особенно лестно ученые отзывались о его
экспериментальных работах по электромагнетизму. Его посещали знаменитые физики, он получил ряд приглашений из других стран выступить с
докладами о своих работах. Но здоровье его было подорвано, неустойчивым было и материальное положение. Его тяготила работа в Политехнической школе и инспекторские обязанности. Он по-прежнему мечтал читать курс физики, а не математики, и читать нетрадиционно, включив в
курс новый раздел — электродинамику, творцом которой он сам являлся.
Наиболее подходящим местом для этого было одно из старейших учебных
заведений Франции — Коллеж де Франс. После многих неприятностей и
интриг в 1824 году Ампер был избран на должность профессора Коллеж де
Франс. Ему предоставили кафедру общей и экспериментальной физики.
Последние годы жизни Ампера были омрачены многими семейными
и служебными неприятностями, тяжело отражавшимися на его и без того
слабом здоровье. Внешние признаки успеха не принесли материального
благополучия. Он по-прежнему был вынужден уделять много времени
чтению лекций в ущерб своим научным занятиям. Но науку он не оставлял.
В 1835 году он опубликовал работу, в которой доказал сходство между
световым и тепловым излучениями и показал, что все излучения при поглощении превращаются в тепло. К этому же времени относится увлечение Ампера геологией и биологией. Он принял активное участие в научных спорах между знаменитыми учеными Кювье и Сент-Иллером, предшественниками эволюционной теории Дарвина, и опубликовал две биологические работы, в которых изложил свою точку зрения на процессе
эволюции. На одном из диспутов противники идеи эволюции живой при
АЙДРЕ МАРИ АМПЕР 183
роды спросили Ампера, действительно ли он считает, что человек произошел от улитки. На это Ампер ответил: «Я убедился в том, что человек
возник по закону, общему для всех животных».
Другим увлечением Ампера была классификация наук. Эта важная в
методологическом и общенаучном плане проблема интересовала Ампера
давно, еще со времени его работы в Бурк-ан-Бресе. Он разработал свою
систему классификации наук, которую намеревался изложить в двухтомном сочинении. В 1834 году вышел первый том «Опыты философии наук
или аналитического изложения естественной классификации всех человеческих знаний». Второй том был издан сыном Ампера уже после его
смерти.
Ампер был большим мастером изобретать новые научные термины.
Именно он ввел в обиход ученых такие слова, как «электростатика», «электродинамика», «соленоид». Ампер высказал мысль о том, что в будущем,
вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов
управления. Он предложил именовать ее «кибернетикой» Предвидение
Ампера оправдалось.
Ампер умер от воспаления легких 10 июля 1836 года в Марселе во
время инспекционной поездки. Там же он и был похоронен.
АМЕДЕО АВОГАДРО
(1776—1856)
В историю физики Авогадро вошел как автор одного из важнейших
законов молекулярной физики.
Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето
родился 9 августа 1776 года в Турине — столице итальянской провинции
Пьемонт в семье служащего судебного ведомства Филиппе Авогадро. Амедео
был третьим из восьми детей. Предки его с XII века состояли на службе
католической церкви адвокатами и по традиции того времени их профессии и должности передавались по наследству. Когда пришла пора выбирать профессию, Амедео также занялся юриспруденцией. В этой науке он
быстро преуспел и уже в двадцать лет получил ученую степень доктора
церковного права.
Юридическая практика не увлекала Амедео, его интересы были далеки от юриспруденции. В юношеские годы он недолго посещал так называемую школу геометрии и экспериментальной физики. Она-то и пробудила в нем любовь к этим наукам. Но, не получив достаточно систематических знаний, он вынужден был заняться самообразованием Когда ему
уже исполнилось 25 лет, он стал все свободное время посвящать изучению
физико-математических наук.
Авогадро начал свою научную деятельность с изучения электрических
явлений. Этот интерес особенно усилился после того, как Вольта в 1800 году
изобрел первый источник электрического тока, а также в связи с дискуссией
между Гальвани и Вольта о природе электричества. Эти вопросы находились на переднем крае науки того времени, и естественно, что молодой
Авогадро решил попробовать свои силы именно здесь.
дМВДЕО АВОГАДРО 185
Работы Авогадро, посвященные разным проблемам электричества,
появлялись вплоть до 1846 года. Большое внимание уделял он также исследованиям в области электрохимии, пытаясь найти связь между электрическими и химическими явлениями, что привело его к созданию своеобразной электрохимической теории. В этом отношении его исследования соприкасались с работами известных химиков Дэви и Берцелиуса.
В 1803 и 1804 годах Амедео, совместно со своим братом Феличе, представил в Туринскую Академию наук две работы, посвященные теории электрических и электрохимических явлений, за что и был избран в 1804 году
членом-корреспондентом этой академии В первой работе под названием
«Аналитическая заметка об электричестве» он объяснял поведение проводников и диэлектриков в электрическом поле, в частности явление поляризации диэлектриков. Высказанные им идеи получили затем более
полное развитие в работах других ученых, в частности Ампера
В 1806 году Авогадро получает место репетитора в Туринском лицее, а
затем, в 1809 году, переводится преподавателем физики и математики в
лицей города Верчелли, в котором он проработал около десяти лет В этот
период он знакомится с огромным количеством научной литературы, делая многочисленные выписки из прочитанных книг и журнальных статей.
Эти выписки, которые он не прекращал вести до конца своих дней, составили 75 томов примерно по 700 страниц в каждом! Содержание этих томов
свидетельствует о разносторонности интересов Авогадро, о колоссальной
работе, которую он проделал, «переквалифицировавшись» из юриста в
физика.
Свою семейную жизнь Авогадро устроил довольно поздно, когда ему
было уже за тридцать. Работая в Верчелли, он познакомился со своей
будущей женой Анной Марией Маццье ди Джузеппе, дочерью нотариуса,
которая была моложе его на 18 лет. От этого брака он имел восемь детей — двоих сыновей и шесть дочерей. Никто из них не унаследовал его
профессии и интересов.
В 1808 году французский ученый Гей-Люсак, изучая реакции между
газами, установил, что объемы вступающих в реакцию газов и газообразных продуктов реакции относятся как небольшие целые числа А в
1811 году появляется
статья Авогадро «Очерк метода
определения относительных
Данным, полученным Гей-Люссаком, но, напротив, прекрасно согласуетоя с ними и открывает возможность точного определения атомных масс,
состава молекул и характера происходящих химических реакций Для этог(^ прежде всего, необходимо представить, что молекулы водорода, кис^рода, хлора и некоторых других простых веществ состоят не из одного,
а из двух атомов.
186
В этой же работе Авогадро пришел к следующему важному заключению: «... число... молекул всегда одно и то же в одинаковых объемах любых газов». Разумеется, если объемы измерены при одинаковых давлениях и температурах.
Далее он писал, что теперь «имеется средство очень легкого определения относительных масс молекул тел, которые можно получить в газообразном состоянии, и относительного числа молекул в соединениях».
Благодаря новому закону Авогадро впервые получил, в частности, правильную формулу реакции образования воды.
В 1814 году появляется вторая статья Авогадро «Очерк об относительных массах молекул простых тел, или предполагаемых плотн остях их газа,
и о конституции некоторых из их соединений». Здесь четко формулируется закон Авогадро: «...равные объемы газообразных веществ при одинаковых давлениях и температурах отвечают равному числу молекул, так что
плотности различных газов представляют собою меру масс молекул соответствующих газов». Далее в статье рассматриваются приложения этого
закона для определения состава молекул многочисленных неорганических веществ.
Так как масса одного моля вещества пропорциональна массе отдельной молекулы, то закон Авогадро можно сформулировать как утверждение, что моль любого вещества в газообразном состоянии при одинаковых
температурах и давлениях занимает один и тот же объем. Как показали
эксперименты, при нормальных условиях число молекул в моле любого
вещества одинаково. Оно получило название числа Авогадро.
Это число — одна из важнейших универсальных постоянных современной физики и химии. Она используется при определении ряда других
универсальных постоянных, например, постоянной Больцмана, постоянной Фарадея и т. п.
Число Авогадро можно определить многими независимыми друг от
друга методами. Прекрасное совпадение полученных при этом значений
явилось убедительным доказательством реальности молекул и справедливости молекулярно-кинетической теории.
В 1821 году в статье «Новые соображения о теории определенных пропорций в соединениях и об определении масс молекул тел» Авогадро подвел итог своей почти десятилетней работе в области молекулярной теории
и распространил свой метод определения состава молекул на целый ряд