Поль Ланжевен. Пятьдесят лет развития науки об электричестве
Ланжевен П. Избранные произведения. Статьи и речи по общим вопросам науки. Перевод с французского З.А. Цейтлин. М., 1949.
Используя всё более сложные и тонкие методы, экспериментальная наука наблюдает и открывает факты, которые затем с помощью теории, прибегающей во всё возрастающей степени к помощи математики, приводятся в порядок и классифицируются, подготовляя путь для дальнейших обобщений, которые, в свою очередь, предвосхищают опыт и указывают ему путь к новым, еще не открытым областям. Теория превращает новые факты в новые истины и новые принципы, стремясь построить всё более полную, точную, гармоничную и полезную картину мира. Для техника и изобретателя, приходящих в новые области с целью использования скрытых в них богатств, а также, я сказал бы даже, в особенности, для туриста, желающего насладиться их красотами, теория создает всё более точную и подробную карту завоеванных областей, карту, на которой область terra incognita постепенно сокращается. В благодарность за всё богатство предоставленных ей возможностей, техника, приобретающая всё возрастающую самостоятельность, со своей стороны способствует дальнейшему развитию исследования. Используя ресурсы завоеванных областей, она создает всё более и более совершенное оружие для отряда, идущего впереди.
Таковы в интересующей нас области возможности, предоставляемые в наше распоряжение электрической промышленностью в виде огромной мощности напряжений, которые в недалеком будущем достигнут десятков миллионов вольт, а также магнитных полей, примерами которых может служить электромагнит Бельвю или магнит Капицы мощностью в 400 000 гаусс.
Необычайно быстрое развитие лампы с тремя электродами предоставило в распоряжение физиков усилители всё возрастающей мощности и чувствительности. По своему значению для современной науки изобретение трехэлектродной лампы может быть поставлено наравне с открытием микроскопа для оптики XVI столетия.
Наконец, техника сжижения газов и низких температур дает в руки исследователя совершенно новые возможности, снабжая его редкими газами высокой чистоты или давая ему возможность работать при температурах, приближающихся к абсолютному нулю. В результате в этой области были сделаны важные и совершенно неожиданные открытия, как, например, открытие в настоящее время еще почти неисследованного явления сверхпроводимости. Прежде чем обратиться к изучению интересующего нас периода, посмотрим, каково было положение в начале 1883 г., ровно сто лет после открытия Кулоном законов, носящих его имя.
В течение этого столетия была исследована и нанесена на карту обширная область. Эта работа основывалась на законах, из которых некоторые, например закон Лапласа в области электромагнетизма или закон Ампера в области электродинамики, были, подобно законам Ньютона и Кулона, законами мгновенного действия на расстоянии. Другие, как законы Ома и Джоуля, носили скорее энергетический и более определяющий характер. Наконец, может быть самый важный из всех, закон индукции Фарадея лег в основу тех практических применений, которые в 1883 г. открыли собой эпоху электрификации мира. Это было в то время, когда Марсель Депре в Париже производил опыты по передаче энергии на расстояние с помощью динамо постоянного тока, а Голард и Гиббс в Лондоне - над трансформатором переменного тока. Телеграф уже покрывал сетью кабелей и проводов поверхность суши и дно океанов, а недавно изобретенный телефон внес радикальные изменения в повседневную жизнь.
Теоретические положения, легшие в основу двух последних отраслей техники и обеспечившие их дальнейшее развитие, были уже полностью разработаны Пупином и Хевисайдом и, как показал Кирхгоф еще двадцать лет назад, давали возможность изучить все вопросы, связанные с распространением телеграфных и телефонных сигналов на поверхности и даже внутри проводов.
* * *
Таким образом, постепенно создавалась «нервная» система нашей планеты, организованная и одушевленная человеком.
Так подготовлялось постепенное овладение таинственными силами электричества и магнетизма, которые, не оказывая никакого непосредственного воздействия на наши органы чувств, способны создавать тончайшие эффекты и переносить колоссальные мощности силами, которые по справедливости могут быть названы рассеянной и хаотически неупорядоченной душой природы.
В этот период наука, в предвидении стоящих на очереди огромных технических задач, стремится стабилизировать и привести в систему уже собранный материал, чтобы сделать для техника более очевидными и доступными схемы, созданные теорией.
На конгрессе, состоявшемся за два года перед тем в Париже, была принята международная система электрических единиц. Сложная задача создания эталонов, соответствующих новым единицам, и разработка методов измерения различных величин, число которых непрерывно возрастало, была поручена ряду наиболее крупных ученых различных стран. Франция была представлена Маскаром, роль которого в 1881 г. была очень значительна. Основная задача в этот период состояла не в завоевании новых областей, а в организованном и систематическом освоении уже занятых территорий.
Деятельность двух наиболее блестящих представителей физики того времени - Вильяма Томсона и Гельмгольца - подходила к концу. Во Франции два крупных и оригинальных исследователя работали в узких областях, недавно ими открытых: Габриэль Липпман заканчивал серию своих работ по электрокапиллярности и создавал ртутный электрометр, с таким успехом применяющийся в настоящее время в электрохимии, и Пьер Кюри, в то время молодой человек 24 лет, совместно со своим братом Жаком был занят исследованиями в области электричества, за которыми последовал ряд работ по изучению магнетизма и явлений, завершившихся открытием радиоактивности, в котором он сыграл крупнейшую роль.
* * *
Спокойствие было, однако, только кажущимся. Это было временное затишье перед новым наступлением, перед эпохой великих открытий, в которых приняло участие мое поколение и предшественников которой, за небольшим исключением, следует искать за пределами Франции.
За четыре года перед тем Крукс опубликовал свои ныне знаменитые работы, посвященные исследованию катодных лучей. В противоположность общепринятому мнению, он рассматривал эти лучи как новую форму материи, так называемую лучистую материю, не догадываясь, однако, что в трубке, названной его именем, под действием электрического разряда из недр материи возникает в чистом виде один из двух электрических флюидов, которые со времен Фарадея перестали привлекать внимание исследователей.
Столь же непопулярны были в то время атомистические представления, хотя их авторы упорно не желали сдаваться. Еще в 1882 г. Гизе, перенося на газы представления, развитые Клаузиусом применительно к электролитам, выдвинул теорию, в которой пытался объяснить электропроводность пламени присутствием ионов, т.е. заряженных атомов и молекул того или другого знака, и движением ионов различных знаков в противоположных направлениях под действием электрического поля.
В том же году Эдисон наблюдал в лампе с угольной нитью явление, природы которого он так и не понял, а именно - утечку тока, вызываемую эмиссией отрицательного электричества нагретыми электродами и известную в настоящее время под названием термоионной эмиссии. Это явление теперь используется в электронных лампах; оно определило собой колоссальное развитие радиотехники и радиовещания .... ...
[Читать полностью - djvu-zip]
________
* Из журнала «Atomes», № 11, 1947 г. Статья воспроизводит текст, относящийся к 1933 г. - Прим. ред.
Используя всё более сложные и тонкие методы, экспериментальная наука наблюдает и открывает факты, которые затем с помощью теории, прибегающей во всё возрастающей степени к помощи математики, приводятся в порядок и классифицируются, подготовляя путь для дальнейших обобщений, которые, в свою очередь, предвосхищают опыт и указывают ему путь к новым, еще не открытым областям. Теория превращает новые факты в новые истины и новые принципы, стремясь построить всё более полную, точную, гармоничную и полезную картину мира. Для техника и изобретателя, приходящих в новые области с целью использования скрытых в них богатств, а также, я сказал бы даже, в особенности, для туриста, желающего насладиться их красотами, теория создает всё более точную и подробную карту завоеванных областей, карту, на которой область terra incognita постепенно сокращается. В благодарность за всё богатство предоставленных ей возможностей, техника, приобретающая всё возрастающую самостоятельность, со своей стороны способствует дальнейшему развитию исследования. Используя ресурсы завоеванных областей, она создает всё более и более совершенное оружие для отряда, идущего впереди.
Таковы в интересующей нас области возможности, предоставляемые в наше распоряжение электрической промышленностью в виде огромной мощности напряжений, которые в недалеком будущем достигнут десятков миллионов вольт, а также магнитных полей, примерами которых может служить электромагнит Бельвю или магнит Капицы мощностью в 400 000 гаусс.
Необычайно быстрое развитие лампы с тремя электродами предоставило в распоряжение физиков усилители всё возрастающей мощности и чувствительности. По своему значению для современной науки изобретение трехэлектродной лампы может быть поставлено наравне с открытием микроскопа для оптики XVI столетия.
Наконец, техника сжижения газов и низких температур дает в руки исследователя совершенно новые возможности, снабжая его редкими газами высокой чистоты или давая ему возможность работать при температурах, приближающихся к абсолютному нулю. В результате в этой области были сделаны важные и совершенно неожиданные открытия, как, например, открытие в настоящее время еще почти неисследованного явления сверхпроводимости. Прежде чем обратиться к изучению интересующего нас периода, посмотрим, каково было положение в начале 1883 г., ровно сто лет после открытия Кулоном законов, носящих его имя.
В течение этого столетия была исследована и нанесена на карту обширная область. Эта работа основывалась на законах, из которых некоторые, например закон Лапласа в области электромагнетизма или закон Ампера в области электродинамики, были, подобно законам Ньютона и Кулона, законами мгновенного действия на расстоянии. Другие, как законы Ома и Джоуля, носили скорее энергетический и более определяющий характер. Наконец, может быть самый важный из всех, закон индукции Фарадея лег в основу тех практических применений, которые в 1883 г. открыли собой эпоху электрификации мира. Это было в то время, когда Марсель Депре в Париже производил опыты по передаче энергии на расстояние с помощью динамо постоянного тока, а Голард и Гиббс в Лондоне - над трансформатором переменного тока. Телеграф уже покрывал сетью кабелей и проводов поверхность суши и дно океанов, а недавно изобретенный телефон внес радикальные изменения в повседневную жизнь.
Теоретические положения, легшие в основу двух последних отраслей техники и обеспечившие их дальнейшее развитие, были уже полностью разработаны Пупином и Хевисайдом и, как показал Кирхгоф еще двадцать лет назад, давали возможность изучить все вопросы, связанные с распространением телеграфных и телефонных сигналов на поверхности и даже внутри проводов.
* * *
Таким образом, постепенно создавалась «нервная» система нашей планеты, организованная и одушевленная человеком.
Так подготовлялось постепенное овладение таинственными силами электричества и магнетизма, которые, не оказывая никакого непосредственного воздействия на наши органы чувств, способны создавать тончайшие эффекты и переносить колоссальные мощности силами, которые по справедливости могут быть названы рассеянной и хаотически неупорядоченной душой природы.
В этот период наука, в предвидении стоящих на очереди огромных технических задач, стремится стабилизировать и привести в систему уже собранный материал, чтобы сделать для техника более очевидными и доступными схемы, созданные теорией.
На конгрессе, состоявшемся за два года перед тем в Париже, была принята международная система электрических единиц. Сложная задача создания эталонов, соответствующих новым единицам, и разработка методов измерения различных величин, число которых непрерывно возрастало, была поручена ряду наиболее крупных ученых различных стран. Франция была представлена Маскаром, роль которого в 1881 г. была очень значительна. Основная задача в этот период состояла не в завоевании новых областей, а в организованном и систематическом освоении уже занятых территорий.
Деятельность двух наиболее блестящих представителей физики того времени - Вильяма Томсона и Гельмгольца - подходила к концу. Во Франции два крупных и оригинальных исследователя работали в узких областях, недавно ими открытых: Габриэль Липпман заканчивал серию своих работ по электрокапиллярности и создавал ртутный электрометр, с таким успехом применяющийся в настоящее время в электрохимии, и Пьер Кюри, в то время молодой человек 24 лет, совместно со своим братом Жаком был занят исследованиями в области электричества, за которыми последовал ряд работ по изучению магнетизма и явлений, завершившихся открытием радиоактивности, в котором он сыграл крупнейшую роль.
* * *
Спокойствие было, однако, только кажущимся. Это было временное затишье перед новым наступлением, перед эпохой великих открытий, в которых приняло участие мое поколение и предшественников которой, за небольшим исключением, следует искать за пределами Франции.
За четыре года перед тем Крукс опубликовал свои ныне знаменитые работы, посвященные исследованию катодных лучей. В противоположность общепринятому мнению, он рассматривал эти лучи как новую форму материи, так называемую лучистую материю, не догадываясь, однако, что в трубке, названной его именем, под действием электрического разряда из недр материи возникает в чистом виде один из двух электрических флюидов, которые со времен Фарадея перестали привлекать внимание исследователей.
Столь же непопулярны были в то время атомистические представления, хотя их авторы упорно не желали сдаваться. Еще в 1882 г. Гизе, перенося на газы представления, развитые Клаузиусом применительно к электролитам, выдвинул теорию, в которой пытался объяснить электропроводность пламени присутствием ионов, т.е. заряженных атомов и молекул того или другого знака, и движением ионов различных знаков в противоположных направлениях под действием электрического поля.
В том же году Эдисон наблюдал в лампе с угольной нитью явление, природы которого он так и не понял, а именно - утечку тока, вызываемую эмиссией отрицательного электричества нагретыми электродами и известную в настоящее время под названием термоионной эмиссии. Это явление теперь используется в электронных лампах; оно определило собой колоссальное развитие радиотехники и радиовещания .... ...
[Читать полностью - djvu-zip]
________
* Из журнала «Atomes», № 11, 1947 г. Статья воспроизводит текст, относящийся к 1933 г. - Прим. ред.