Валентин Азерников - Неслучайные случайности
Как вы помните, в начале сентября 1820 года академик Ф. Араго вернулся из Женевы, где он наблюдал опыт Эрстеда в исполнении де ля Рива, Вернулся он чрезвычайно возбужденный, ибо только что своими глазами видел рождение новой области физики — электромагнетизма. Он спешил в Париж, думая, вероятно, что и ему удастся внести свой вклад в новую, неизведанную область — и он не ошибся в этом, — и, вероятно, вовсе не думая, что через несколько дней он станет свидетелем рождения еще одного нового раздела физики — электродинамики. Понимая, что новое открытие вызовет оживленные исследования его коллег, он прикидывал, кого же это заинтересует из членов академии более всего; он мог перебрать в уме десятки имен, и в некоторых он не ошибся, но держу пари, что имени Ампера не было в том списке. Да не только Араго, — никому не могло прийти в голову, что именно Ампер прославит академию и Францию.
Приехав в Париж, Араго не мешкая стал готовиться к показу опыта Эрстеда и на ближайшем же недельном заседании математического отделения академии, 11 сентября, продемонстрировал отклонение магнитной стрелки электрическим током. Демонстрация произвела, как и следовало ожидать, огромное впечатление на собравшихся; ученые мужи, убедившись в простоте и доступности опыта, поспешили в свои лаборатории, дабы приобщиться уже личным участием к новому выдающемуся открытию.
Неизвестно, скольким из них удалось воспроизвести опыт, вероятно, большинству — ничего сложного для этого не требовалось, — но зато точно известно, что четыре академика сумели пойти дальше Эрстеда. Три из них прибавили к открытию датского физика новые детали, а четвертый поднялся на новую ступень знания, с высоты которой виделись иные, незнакомые горизонты. А за горизонтом человечество ожидала электрическая машина.
Этим четвертым ученым был Андре Мари Ампер. То, что он сумел сделать, вызывает у нас восхищение. Но то, как он сумел это сделать, — изумление. В истории науки найдется не много примеров, когда открытие новой области, включая постройку прибора, заняло бы всего семь дней. Уже на следующем заседании, состоявшемся 18 сентября, Ампер сообщил собравшимся, что, по его мнению, открытие Эрстеда, безусловно великое, сформулировано автором, как ему, Амперу, кажется, не очень удачно, и он хотел бы надеяться, что правило, которое он сейчас предложит, покажется досточтимым коллегам более приемлемым. Он обозначил это правило как «правило пловца» и сформулировал его следующим образом: «Если мыслить себя плывущим по направлению тока, то есть ток будет идти от ног к голове наблюдателя, и этот последний будет смотреть на стрелку, то всегда отклонится тот конец стрелки, который обращен к северу».
Новое правило сразу же понравилось академикам, как потом и всем другим физикам, — оно действительно было много проще Эрстедовых нагромождений.
Далее, ободренный поддержкой коллег, Ампер высказывается о причинах электромагнетизма. Он приходит к выводу, что Земля потому действует на магнитную стрелку, что в ней самой циркулирует электрический ток, бегущий с востока на запад, а вовсе не потому, что она, как раньше предполагали, — естественный магнит. Это сообщение было встречено заметно прохладнее — оно не вязалось с устоявшимися представлениями, а академики не любят, когда их заставляют менять свои взгляды.
Далее, покончив с рассмотрением опыта Эрстеда, Ампер начинает докладывать о своих собственных опытах. В литературе существует небольшое расхождение по поводу даты, когда это произошло. В одних воспоминаниях говорится, что в тот же день, 18 сентября, другие авторы называют 25-е — дату следующего заседания. Возможно, не так уж важно, сколько дней понадобилось Амперу на открытие электродинамики — семь или четырнадцать, оба срока достаточно малы.
Если принять во внимание, что Ампер не просто провозгласил существование нового явления, но и продемонстрировал его на специально сооруженном приборе, а следовательно, еще какое-то время должно было уйти на изготовление, более вероятным кажется второй срок — двухнедельный. Но это по нашим меркам: мы и не мыслим себе, что какой-нибудь прибор, даже самый простой, можно сделать в несколько дней; в практике современных лабораторий, к сожалению, большая часть времени ученого уходит именно на ожидание, пока мастерские выполнят заказ. Поэтому не исключено, что Амперу повезло, и его прибор, состоящий из двух рамок с током — подвижной и неподвижной, — был сделан сразу же, и тогда он мог уложиться и к 18 сентября.
К открытию взаимодействия двух токов Ампер пришел не сразу. И опять существуют две версии, каким образом это произошло.
По одной версии, он додумался до этого чисто умозрительно: вспомнив, что электричество трения, то есть статическое электричество, действует отталкивающе или притягивающе на другой наэлектризованный предмет. И он тогда подумал: а не происходит ли такое же явление при взаимодействии движущихся токов, бегущих по проводникам? И, произведя несложный опыт, убедился, что его догадка справедлива.
Мне эта версия представляется и неубедительной и крайне поверхностной. Чтобы прийти к такому выводу, нет никакой нужды в открытии Эрстеда. Идея здесь должна была зародиться в голове Ампера чисто ассоциативно. И возникнуть могла бы много раньше — взаимодействие наэлектризованных предметов Ампер преподавал в школе своим ученикам, это азы электричества.
Более вероятной кажется другая интерпретация. Выдвинув гипотезу о происхождении земного магнетизма, Ампер решил доказать ее экспериментально — получить искусственный магнит. Он взял медную проволоку и сделал из нее спираль, так он представлял себе движение тока вокруг Земли. Позже он назвал ее соленоидом. Спираль эту подвесил за концы к батарее и стал смотреть, что произойдет, когда к торцу спирали подносил магнитную стрелку. Происходило то, что и должно было происходить согласно его теории: та сторона спирали, где ток шел по движению часовой стрелки — циферблату, если смотреть на нее прямо в лоб, притягивалась северным полюсом магнита и отталкивалась южным.
Доказав таким образом справедливость своих представлений о земном магнетизме, Ампер делает следующий шаг к открытию. Он подносит друг к другу две спирали и видит, как они тоже начинают взаимодействовать — отталкиваться или притягиваться. По существу, в этот момент Ампер уже открыл взаимодействие двух токов, только круговых, но ему показалось это неубедительным. Вероятно, он находился в плену опыта Эрстеда — тот ведь открыл магнитное действие тока на прямом проводе. И поэтому Ампер сооружает прибор, где могут взаимодействовать в пространстве два прямолинейных проводника — подвижный и неподвижный. Присоединив к ним вольтовы столбы, он увидел то, что до него не видел еще никто: подвижный проводник стал двигаться.
И вот перед членами Французской академии стоит 45-летний Ампер, к которому привыкли относиться чуть снисходительно из-за его странностей, и, привычно щурясь, формулирует новый закон, которому отныне и навеки суждено носить его имя: «Два электрических тока притягиваются, когда они идут параллельно в одном направлении; они отталкиваются, когда идут в противоположных направлениях».
Академики еще не успевают прийти в себя от изумления, а Ампер добавляет: «Все явления, которые представляют взаимодействие тока и магнита, открытые Эрстедом, входят как частный случай в законы притяжения электрических токов». Это означает, что открытке Ампера значительнее, шире, чем открытие ученого датчанина, как называли Эрстеда в то время. Это означает, что их товарищ по академии, который не в состоянии даже усидеть полчаса за работой, который сам признавался им, что для него «величайшее несчастье сидеть за столом с пером в руке», что этот самоучка, не кончивший даже школы, — гениальный ученый, самый великий из всех сидящих сейчас в зале. А это надо было пережить. И далеко не все смогли подавить свое уязвленное самолюбие, смирить свою ложную гордыню, уничтожить появившиеся ростки зависти и протянуть руку товарищу — поздравляю, прими и тому подобное.
Вместо этого Ампера стали попрекать: мол, его притяжение просто разновидность притяжения двух наэлектризованных тел, известного даже детям. Пришлось Амперу терпеливо объяснять людям, имеющим академическое звание и вроде бы обязанных хоть немного разбираться в физике, что в первом случае тела, одинаково заряженные, отталкиваются, а здесь одинаковые токи притягиваются — неужели не ясно?
Чтобы больше не было путаницы в этом вопросе. Ампер предлагает четко разделить эти два электрических явления: в первом случае, считает он, мы имеем дело с электростатикой, во втором — с электродинамикой.
Кстати, вот исток ошибочной версии, о которой я говорил раньше. Ампер действительно размышлял об электростатическом притяжении, но не до открытия, а после, и не по собственной инициативе, а вынужденный защищаться от дурацких нападок.
