Изучение магнитных и электрических явлений в XVII в

Космология Ньютона

Несмотря на свой знаменитый девиз «Гипотез не измышляю!», Нью­тон как мыслитель крупнейшего масштаба не мог не задумываться и над общими проблемами мироздания. Так, в частности, он распространил свою теорию тяготения на проблемы космологии.

Но и здесь он был не склонен давать волю фантазии и стремился анализировать прямые логические следствия из уже установленных законов. Распространив закон тяготения, подтвержденный тогда лишь для Солнечной системы, на всю Вселенную, Ньютон рассмот­рел главную космологическую проблему: конечна или бесконечна Вселенная. Вопрос выглядел так: в каком случае возможна гравитирующая Вселенная, когда она конечна или когда она бесконечна? Он пришел к выводу, что лишь в случае бесконечности Вселенной мате­рия может существовать в виде множества космических объектов — центров гравитации. В конечной Вселенной материальные тела рано или поздно слились бы в единое тело в центре мира. Это было первое строгое физико-теоретическое обоснование бесконечности мира.

Ньютон задумывался и над проблемой происхождения упорядо­ченной Вселенной. Однако здесь он столкнулся с задачей, для реше­ние которой еще не располагал научными фактами. Он первым отчетливо осознал, что одних только механических свойств материи для этого недостаточно. Ньютон критиковал концепции атомистов и картезианцев, справедливо утверждая, что только из одних неупорядоченных механических движений частиц не могла возникнуть вся сложная организация мира. Он считал, что материя сама по себе косна, пассивна и не способна к движению. И потому, например, для него тайной являлось начало орбитального движения планет. Для раскрытия этой тайны оставалось прибегнуть лишь к некоей более могучей, чем тяготение, силе — к Богу. Поэтому Ньютон вынужден был допустить божественный «первый толчок», благодаря которому планеты приобрели орбитальное движение, а не упали на Солнце (см. 7.2.3).

Понадобилось всего полвека для того, чтобы в естествознании сформировалась идея естественной эволюции материи, опровергаю­щая божественный «первотолчок». Заслуга формирования этой идеи принадлежит И. Канту.

Но XVII в. — это не только время радикальных революционных преобразований в механике и астрономии. В XVII в. начинается сис­тематическое изучение магнитных и электрических явлений, резуль­таты которого, как мы видели в творчестве Кеплера, также влияли на развитие механических и астрономических концепций.

Первые сведения об электрических и магнитных явлениях были накоплены еще в древности. Так, античные ученые знали свойство натертого янтаря притягивать легкие предметы *, а также о существовании особого минерала — железной руды (магнитный железняк), способной притягивать железные предметы **. В древности магнит уподоблялся живому существу. Но уже тогда предпринимались по­пытки научного объяснения магнитных явлений. Наиболее удачные из таких объяснений принадлежали атомистам; например, Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей» объяснял действие магнита существованием потоков мельчайших атомов, вытекающих из него.

* Само слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон», что значит янтарь.

** Залежи этого минерала находились возле греческого города Магнесии, назва­нию которого и обязано происхождение слова «магнит».

Главное практическое применение магнитных явлений было свя­зано с компасом и явилось результатом наблюдений направляющего действия земного магнетизма на естественные магниты. Первое до­шедшее до нас описание водяного китайского компаса относится к XI в. Как компас попал в Европу, неизвестно до сих пор. Но в одном из сказаний XII в. уже есть ссылка на него, как на нечто хорошо известное. В XIII в. появилось сочинение «Письмо о магнитах» фран­цуза Пьера Пилигрима (из Мерикура), посвященное описанию маг­нитных явлений. Автор описывает изготовленный им шарообраз­ный магнит, действие его на магнитную стрелку, способ намагничи­вания железа и т.д. Это первая дошедшая до нас оригинальная науч­ная работа западного христианского мира.

Развитие мореплавания делает все более и более важным изуче­ние магнитного поля Земли, а вместе с тем и магнитных явлений вообще. Видимо, уже в XV в. было известно магнитное склонение, во всяком случае Колумб уже понимал важность знания магнитного склонения для дальних океанических странствий. Потребности мо­реплавания стимулируют изучение земного магнетизма, составление карт магнитных склонений и т.д. С развитием навигационной техни­ки возникает ряд практических задач, относящихся к магнетизму: изготовление искусственных магнитов, устранение влияния желез­ных частей корабля на компас и т.д. Все это не могло не оказать сильного влияния на изучение магнитных явлений вообще.

Существенным шагом вперед в исследовании магнетизма была книга английского ученого, врача королевы Елизаветы У. Гильберта «О магните, магнитных телах и великом магните Земли», вышедшая в 1600 г. В книге изложены экспериментально установленные свойст­ва магнитных явлений: магнитные свойства присущи только магнит­ной руде, железу и стали; магнит всегда имеет два полюса и одноимен­ные полюса отталкиваются, а разнополюсные — притягиваются; опи­сывается явление магнитной индукции. Гильберт высказывал также гипотезу о земном магнетизме: Земля представляет собой большой шарообразный магнит, полюса которого расположены возле геогра­фических полюсов. Свою гипотезу он обосновывал следующим опы­том: если приближать магнитную стрелку к поверхности большого шара, изготовленного из естественного магнита, то она всегда уста­навливается в определенном направлении, подобно стрелке компаса на Земле.

В своей работе Гильберт уделил внимание исследованию электри­ческих явлений и показал, что электрические явления следует отли­чать от магнитных. Электрические свойства в отличие от магнитных присущи многим веществам: янтарю, алмазу, хрусталю, стеклу, сере и др. Тот факт, что Гильберт, исследуя магнитные явления, затронул и электрические явления, не случайно. Электрические и магнитные явления, даже если не знать о их внутреннем единстве, схожи. Их сначала даже путали между собой. Поэтому исследования в области магнетизма вызывали исследования электрических явлений, и на­оборот. После работ Гильберта в течение всего XVII в. в учении об электричестве и магнетизме было получено мало новых результатов.

Дата добавления: 2014-12-29