Титульный лист трактата фон Герике «Новые опыты в пустом пространстве»
Славу Бойля составили его пневматические эксперименты. И он решил проверить, как ведут себя наэлектризованные тела в пустоте. Оказалось, что электрическая сила не зависит от наличия воздуха. Но что же она тогда собой представляет?
Во Франции некто Пикар, изготавливая трубку для барометра, заполнил ее ртутью и перевернул, чтобы в запаянном конце осталась торричеллиева пустота. Вечером, случайно встряхнув прибор, он обнаружил слабое свечение ртути. «Живое серебро» начало светиться при встряхивании трубки. Почему?
Опыт этот породил много споров. Одни считали, что в ртути присутствует особый «меркуриальный фосфор». Другие осторожно говорили, что причиной свечения может быть электризация стеклянных стенок трубки при встряхивании ртути. К единому мнению так и не пришли. Нужны были новые опыты, новые исследования.
Как возникла Солнечная система?
Вы никогда не задумывались над этим вопросом? Кое-кому может показаться, что вроде бы неуместно в книжке, посвященной электричеству, говорить о космогонии. Но это только на первый взгляд. Главное проявление электрических и магнитных сил – в притяжении и отталкивании. А разве это не те воздействия, которые нужны для того, чтобы собрать вместе пыль и обломки вещества, летающие в космосе, закрутить их в огромную карусель, разделить на части и сформировать из главного кома звезду, а из комков поменьше – планеты? Нет, нет, не отмахивайтесь от такой идеи.
В современной космогонии отсчет времени жизни космогонической гипотезы с участием электромагнитных сил ведется обычно от 1912–1914 года. Примерно тогда известный норвежский физик Биркеланд попытался серьезно ввести в механизм образования Солнечной системы эти силы. Поскольку первоначальная туманность должна была во что бы то ни стало состоять из смеси заряженных частиц, Солнце вполне могло сыграть роль «сепаратора» и распределить бестолково летающий вокруг него рой частиц по слоям, или кольцам. Правда, тогда все планеты по своему составу должны были бы резко отличаться не только друг от друга, но и от оставшихся обломков, залетающих к нам в виде метеоритов. Между тем метеориты, падающие на Землю, почему-то имеют очень сходный с нею состав. Нет, похоже, что-то в гипотезе Биркеланда оказалось недодуманным.
Астрономы много лет спорили о том, что представляет собой Солнечная система. Дольше всех моделей продержалась схема древнегреческого астронома Птолемея, который ставил в центр мироздания Землю. Датский астроном Тихо Браге не решился сдвинуть Землю с мирового центра, но заставил некоторые планеты обращаться вокруг Солнца. И лишь польский астроном Николай Коперник проложил Земле и другим планетам путь по орбитам вокруг центрального светила.
После окончания Второй мировой войны шведский астрофизик Ханнес Альфвен развил предположения, высказанные Биркеландом в начале века. Он представил, что туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных частиц, а вот Солнце обладало сильным магнитным полем. Под действием излучения Солнца и собственных столкновений атомы ионизировались. При этом ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку. Но и в этом случае атомы более легких элементов должны были ионизироваться вблизи Солнца, а атомы тяжелых элементов – дальше. Следовательно, и ближайшие к Солнцу планеты должны состоять из наилегчайших элементов, то есть из водорода и гелия, а более отдаленные – содержать в себе железо и никель… Увы, астрономические наблюдения и космические исследования утверждают как раз обратное!
Аллегорический рисунок XVII века.
Муза астрономии Урания взвешивает мировые системы
Конечно, электромагнитные силы должны были играть роль в формировании планетной системы, но какова эта роль? Английский астроном Фред Хойл предложил новый вариант гипотезы. Сначала, как и полагалось, в недрах огромной туманности, обладавшей изначально магнитным полем, зародилась звезда – Солнце. Она быстро вращалась, и туманность становилась все более плоской, похожей на диск. Этот диск постепенно разгонялся, «забирая» движение у центрального светила и передавая его образовывающимся планетам. Солнце постепенно «притормаживалось».
Хойл считал, что момент количества движения от Солнца передавался не всем частицам туманности одинаково, а в основном газообразным, которые легче превращаются в ионы. Ученый так и писал: «Приобретая момент количества движения, планетное вещество удалялось от солнечного сгущения. Нелетучие вещества конденсировались и отставали от движущегося наружу газа. Именно с этим процессом связан тот факт, что планеты земной группы: 1) имеют малые массы; 2) почти полностью состоят из нелетучих веществ; 3) находятся во внутренней части системы».
Подобный механизм, по мнению Хойла, создавал условия для существования возле Солнца некой каменно-железной зоны, которая в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера переходила в область, где, напротив, преобладали вода и аммиак, а дальше. Дальше планеты должны были бы состоять из веществ еще более легких, чем составные части Юпитера и Сатурна. И вот тут-то получался «прокол», ибо плотность вещества Урана и Нептуна снова растет!
Нет, что и говорить, желание привлечь к образованию Солнечной системы электрические и магнитные силы вполне похвально, но доводы пока не очень убедительны. Пока следует признать, что даже частичное привлечение электрических и магнитных сил в качестве созидающих при образовании солнечного семейства надежд не оправдало. Ученым еще предстоит работать и работать.
Глава 3. От явления к эксперименту
Фрэнсис Гауксби, «F. R. S.», демонстрирует «эффлувиум»
На площади Пикадилли в Лондоне, перед Барлингтон-Хаузом, в наши дни всегда полно машин. Однако современные автомобили не портят вида этого старого здания с тремя разномастными этажами и балюстрадой на крыше. Более того, скопление транспортных средств даже как-то подчеркивает значимость строения. Не ищите на нем вывеску или табличку. Любой лондонец и так вам скажет, что здесь находится Королевское общество. Это его современное помещение.
Лондонское королевское общество для развития естественных наук было основано в 1660 году. Это одно из старейших научных учреждений мира, насчитывающее в своих списках немало славных имен. Избираются в общество, как правило, подданные Великобритании или Ирландии и не больше двадцати пяти человек в год. Кроме них могут быть добавлены три или четыре иностранных члена.
В начале XVIII века здание, в котором собирались «F. R. S.» (Fellows of Royal Society – члены Королевского общества), было другим. Заседания происходили в старом, уже тогда порядочно обветшавшем Грешем-колледже, завещанном науке богатым лондонским коммерсантом Томасом Грешемом еще при королеве Елизавете. Туда мы и пойдем…
Исаак Ньютон (1643–1727)
Потертые каменные ступени вводят нас в дом довольно мрачного вида. Угрюмым выглядит и зал заседаний – большая комната с высокими стрельчатыми окнами. Посередине – длинный стол, накрытый грубым сукном. Вокруг стола – стулья, у стен – простые деревянные скамьи, на которых размещались джентльмены в шляпах и плащах. Это и были «F. R. S.». В плащи они кутались, потому что в зале всегда было холодно, а шляпы в ту пору джентльмены снимали лишь в церкви и перед королем.
Стулья пока пусты. Они предназначены для важных титулованных гостей и для докладчика. За столом, спиной к пылающему камину, сидит председатель собрания – президент общества, рядом с ним – непременный секретарь.