Помоги проекту - поделись книгой:
Придворные переговариваются: «Сэру Вильяму не откажешь в проницательности и ловкости в доказательствах». А Гильберт продолжает:
— Век мудрого правления вашего величества даровал человечеству неисчислимые богатства: открыт Новый Свет, изобретено книгопечатание, телескоп, компас. Эти открытия стали источниками нового могущества, открыли новые горизонты, но в то же время предложили человеческому гению и новые задачи. Как решить их? Здесь может помочь только опыт…
— Доктор Гильберт совершенно прав, когда говорит об опыте!
Чей это голос? Придворные и даже сама королева повернули головы. Реплика принадлежала Бэкону. Почувствовав всеобщее внимание, он продолжал:
— Опыт есть основа науки. Но какой опыт?.. Разве количество бессистемно проделанных экспериментов приводит к пополнению копилки знаний? Надо не просто увеличивать количество опытов, а создать новый метод. И тогда, опираясь на него, выработать правила для произведения опытов. Только тогда они приведут к изобретению нового. А изобретение — высшая цель науки. Экспериментирование же наугад только вводит в заблуждение, а не просвещает людей…
Гильберт казался спокойным, хотя руки его и задрожали.
— Если ваше величество позволит мне продолжать, то, возможно, я своими опытами сумею ответить сэру Френсису.
Придворные перешептывались.
Лорд-канцлер, наклонившись к королеве, шептал ей что-то на ухо. Глаза Елизаветы блестели. Она обожала споры, которые не затрагивали интересов королевы и государства.
— Продолжайте, сэр Вильям!
Гильберт стал водить магнитной стрелкой по поверхности тереллы.
— Взгляните, ваше величество, на разных удалениях от полюсов стрелка по-разному наклоняется, изменяя свое горизонтальное положение. Это обстоятельство было замечено еще двадцать лет назад верным подданным вашего величества, мореходом и строителем компасов Робертом Норманом. Он открыл наклонение магнитной стрелки к горизонту и тем самым доказал, что точка притяжения для нее находится не на небе… — Гильберт слегка поклонился в сторону лорда адмиралтейства: зачем наживать себе врагов при дворе! — …а на земле.
Его слова заставляют протиснуться вперед двух адмиралов. Их интересует: нельзя ли использовать способность магнитной стрелки не только для указания направления север — юг, но и для определения местонахождения корабля в открытом море?
— Наши моряки верят, что магнитную стрелку притягивают громадные железные горы, которые находятся на севере. Мореплаватели рассказывают, что эти ужасные горы притягивают даже неосторожно приблизившиеся корабли. Они вытягивают из них гвозди, и суда разваливаются, обрекая на гибель команду…
Гильберт терпелив. Он улыбается и напоминает об арабских сказках «Тысяча и одна ночь», где приводится подобный рассказ.
— Посмотрите, как ведет себя стрелка возле тереллы. Ее наклонение уменьшается к экватору, и, напротив, на магнитных полюсах стрелка изо всех сил стремится встать вертикально. Все дело в том, джентльмены, что наша Земля суть огромный магнит.
Затем Гильберт кладет небольшие магнитные стерженьки в легкие кораблики и пускает их плавать в узкое корыто с водой. Всплескивают руками дамы, наблюдая, как устремляются друг к другу суденышки со стерженьками, повернутыми друг к другу разноименными полюсами. И как расходятся те, на которых стержни смотрят друг на друга одинаковыми концами. Присутствующие в восторге.
Вот уж поистине сокрушающий ответ этому выскочке Бэкону… Действительно, победа была очевидной. Королева улыбается. А Гильберт продолжает:
— Если ваше величество соблаговолит согласиться с выводом, что Земля — магнит, то остается сделать один шаг до допущения, что и другие небесные тела, в особенности Луна и Солнце, наделены также магнитными силами. А коль скоро так, то не причина ли приливов и отливов, не причина ли движения небесных тел заключается в магнетизме?..
Вряд ли кто-нибудь из присутствовавших мог понять всю глубину высказанного Гильбертом предположения. Один лишь Бэкон готовился вновь возразить. И он непременно сделал бы это, потому что Гильберт поддерживал учение польского астронома Николая Коперника, а Бэкон движение Земли отрицал. Но в это время кто-то больно наступил ему на ногу, и молодой стряпчий увидел рядом побелевшие от гнева глаза дяди…
Лорд-канцлер снял с пальца кольцо с крупным бриллиантом.
— Прошу вас, сэр Вильям, проверьте, не пропадет ли сила вашего магнита, если положить рядом этот камень? Ведь, кажется, есть мнение, что бриллианты уничтожают притяжение?..
— Милорд, — отвечает врач, — боюсь, что одного камня, даже с вашей руки, недостаточно, чтобы проверить это утверждение. А у меня таких драгоценностей нет…
Взгляды присутствующих обратились к королеве. Поколебавшись, Елизавета приказала принести несколько крупных камней из сокровищницы. Такая игра ей нравилась. Во-первых, королеве всегда доставляло удовольствие любоваться блеском своих бриллиантов. Во-вторых, она была женщиной. И это лишняя возможность похвастаться. А в-третьих… В-третьих, было, конечно, забавно посмотреть, не уничтожат ли драгоценные камни силу магнита.
Гильберт обложил магнит семнадцатью крупными алмазами и поднес к нему другой магнит. Раздался щелчок. Оба стержня слиплись. Присутствующие захлопали в ладоши.
— Ваше величество может убедиться, что и это мнение древних оказывается ложным… Однако силой притяжения обладает не один магнит. Древние и новые писатели упоминают, что желтый электрон-янтарь, будучи натерт, притягивает солому и прочие легкие тельца. Я же обнаружил, что не только это вещество обладает притяжением. Взгляните…
Гильберт укрепил в держателе из темного дерева один из бриллиантов королевы и стал натирать его полой плаща.
— Сэр Вильям, мы надеемся, что после этого опыта камень не исчезнет и не испортится? — беспокоится одна из присутствующих дам.
— Случись так, это было бы великим открытием. И ее величество, как истинная покровительница наук, я уверен, ни секунды не пожалела бы о такой потере. Корона Англии не обеднеет от такой жертвы.
Придворные изумляются ловкости, с которой лейб-медик парирует обращенные к нему слова. А королева подумала, что ее врач не зря упоминает о том, что научные искания стоят денег. Вдруг они и впрямь пригодятся на флоте. Пожалуй, придется выделить ему средства на проведение опытов… Только немного.
А Гильберт тем временем уже подносит к натертому алмазу соломинку, наколотую на зубочистку. И все видят, как под влиянием неизвестной силы соломинка тянется к камню…
— Точно так же притягивают легкие тела сапфир и рубин, опал, аметист, берилл и горный хрусталь. Даже простое стекло и непрозрачные сера и смола обладают подобной же притягательной силой.
Долго продолжаются опыты. Гильберт забавляет присутствующих тем, что незаметно, водя магнитом под листом пергамента, поворачивает брошенные на его поверхность железные ключи и шпоры. Он заставляет танцевать обрывки бумаги, поднося к ним натертую стеклянную палочку, и фигурку, выточенную из прозрачного янтаря-электрона.
— Многие тела после натирания принимают силу электрона — электризуются, — продолжает свои объяснения лейб-медик, — многие, но не все… Сколько бы мы ни терли благородный жемчуг и слоновую кость, прекрасный паросский мрамор и алебастр, они не приобретают электрической силы притяжения. Не электризуются и металлы…
— Но тогда природа магнитной силы и силы электрической должна быть различна? — Это восклицание непроизвольно вырвалось из уст Бэкона, вызвав снова ропот неудовольствия.
Гильберт задумался, но лишь для того, чтобы поточнее сформулировать ответ. Все эти вопросы тысячу раз продуманы им в тиши кабинета и за лабораторным столом.
— Сэр Френсис прав. Об этом я уже сказал в своей книге. Слишком много различий между проявлениями магнетизма и электричества, чтобы считать их природу единой. Магнитная сила постоянна. Она — свойство, присущее телу, в духе великого Аристотеля. Притяжение же электрической силой создается лишь трением. Кроме того, магнит притягивает только железо, но его сила не боится ни воды, ни огня. Электрическая же сила притягивает многие вещи, но она капризна и зависит от погоды, уничтожаясь при влажности… В чем причина электрического притяжения? Некоторые философы считают, что трением изгоняется из тел тончайшая жидкость, служащая для их связи. Она-то и вызывает электрическое притяжение, подобно тому как воздух заставляет стремиться к центру Земли все тела, когда их лишают опоры…
Королева зевнула. Ученая беседа наскучила всем. Один лишь Бэкон, казалось, готов был слушать до бесконечности. Но его глаза так часто загорались блеском сдерживаемого возражения, что Гильберт старался не смотреть в его сторону. Он устал. Не доверяя слугам, Гильберт сам собирает приборы и откланивается почти незамеченным.
Поспешим вслед за ним и мы. Тем более что придворные вновь увлеклись дворцовыми сплетнями, разговорами о лошадях, о собаках для травли лисиц…
«Из доказательств наилучшее — есть доказательство опытом», — напишет Бэкон несколько лет спустя. И тут же добавит: «Однако нынешние опыты бессмысленны. Экспериментаторы скитаются без пути, мало продвигаясь вперед, а если найдется серьезно отдающийся науке, то и он роется в одном каком-нибудь опыте, как Гильберт в магнетизме».
Странное высказывание для того, кто во главу угла всей новой науки требовал поставить экспериментальный метод. Впрочем, сегодня нам трудно сказать, насколько принципиальные побуждения двигали непоследовательным Бэконом в оценке трудов лейб-медика Елизаветы.
Зато совсем иначе звучит отзыв другого современника Гильберта, итальянского ученого Галилео Галилея: «Величайшей похвалы заслуживает Гильберт… за то, что он произвел такое количество новых и точных наблюдений. И тем посрамлены пустые и лживые авторы, которые пишут не только о том, чего сами не знают, но и передают все, что пришло им от невежд и глупцов».
Жаль, что сам Гильберт не узнал об этой блестящей оценке. В марте 1603 года умерла королева, а несколько месяцев спустя и ее врач. В анналах истории осталось, что перед смертью Гильберт завещал все свое имущество Лондонскому обществу медиков. Однако пожар уничтожил приборы. Осталось лишь сочинение «О магните…» да имя на обложке.
Много это или мало? Научные труды быстро стареют. На достижения первооткрывателей наслаиваются работы последователей, и те скоро начинают казаться невероятной архаикой. Впрочем, перелистаем желтые листы шести книг, переплетенных в телячью кожу. Попробуем пробиться через старинную латынь и выпишем свойства магнита, сформулированные Гильбертом:
«1. Магнит в различных своих частях обладает различной притягательной силой; на полюсах эта сила наибольшая.
2. Магнит всегда имеет два полюса: северный и южный, кои весьма различны по своим свойствам.
3. Разноименные полюсы магнитов притягиваются, одноименные отталкиваются.
4. Земной шар есть большой магнит.
5. Получить магнит с одним полюсом невозможно.
6. Магнит, подвешенный на нитке, располагается всегда в пространстве таким образом, что один его конец указывает на север, а другой — на юг».
Что же, с тех пор прошло много лет. Магнетизм веществ широко применяется в науке и технике. Без знания законов магнетизма были бы невозможны ни энергетика, ни радиотехника, морская и космическая навигация, приборостроение, автоматика и телемеханика, ЭВМ… Этот список можно продолжить до бесконечности, поскольку явления магнетизма важной составляющей частью вошли в саму основу нашей цивилизации.
А много ли, положа руку на сердце, новых важных свойств магнита мы узнали со времени Гильберта? Увы! Черный камень из страны магнетов по-прежнему хранит главные свои тайны в неприкосновенности.
А Гильберт? Сохранилась ли память о нем среди суеты и обилия новой информации нашего перегруженного века? Какой памятник мы — потомки — поставили великому создателю науки о магнетизме, человеку, подарившему нам в дополнение к магнетизму еще и термин «электричество»?
В память о нем единица напряженности магнитного поля в международной системе единиц «СИ» носит сегодня название «гильберт». И прав английский поэт Джон Драйден, написавший, что «Гильберт будет жить, пока магнит не перестанет притягивать».
Почему земля — магнит?
Гильберт был уверен, что Земля состоит из магнитного камня. И ей присущи шесть свойств, сформулированных им. Для последующих веков этого объяснения стало мало. Можно составить длинный список гипотез, предложенных позже для пояснения сути наблюдаемого явления. Ученые разбирали причины земного магнетизма, не зная, по сути дела, ответа на вопрос: почему магнит — магнит?
Высказанные предположения можно разделить на две группы: первая — геомагнетизм имеет космическое происхождение; вторая — геомагнетизм — явление чисто земного характера. Потом, правда, появится еще и третья группа гипотез, согласно которым геомагнетизм вообще есть универсальное свойство материи, находящейся в движении. Но об этом чуть позже…
Когда ученые подсчитали, каким должно быть магнитное поле Земли, если оно создается полем Солнца и даже всей Галактики, то получили ничтожную величину. Поле Земли сильнее. Гипотезу космического происхождения геомагнетизма пришлось оставить. После космоса естественно было искать причину во внутреннем строении самой Земли. Возникло несколько интересных гипотез, которые основывались на предположении о жидком состоянии земного ядра, состоящего из хорошо проводящего материала, скорее всего — из железа. В массе такого ядра неизбежны течения, разделение и движение зарядов, а следовательно, должны были возникать электрические токи, которые могли намагничивать Землю. Одним из авторов подобной гипотезы был известный советский физик Я. И. Френкель, много сделавший в области теории магнитных явлений. Но для признания гипотез второй группы не хватало единого мнения о состоянии земного ядра. Многие считали его твердым.
В конце XIX века, изучая форму короны Солнца, астрофизики начали подозревать наличие у светила магнитного поля и недоумевали: откуда оно могло взяться? Профессор Кембриджского университета и член Лондонского королевского общества Артур Шустер высказал вскользь идею: а не является ли магнетизм универсальным свойством всякого вращающегося тела?
За разработку этой любопытной гипотезы взялся русский физик-экспериментатор Петр Николаевич Лебедев, работавший в Московском университете. Он придумал весьма остроумный эксперимент: заставить вращаться металлическое кольцо и посмотреть, не станет ли оно при этом магнитным.
Кольцо в опыте Лебедева крутилось со скоростью 35 000 оборотов в минуту. Рядом стоял магнитометр, превосходящий по чувствительности все приборы мира… Петр Николаевич предполагал, что под влиянием центробежной силы отрицательные заряды-электроны в атомах несколько сместятся. В результате поверхность тела получит некоторый отрицательный заряд, что и должно вызвать появление магнитного поля… Увы, магнитометр поля не обнаружил. Тем не менее в статье, описывающей указанный эксперимент, русский ученый высказал весьма оптимистические надежды…
И вот 1947 год — год возрождения забытой гипотезы. Профессор Манчестерского университета Патрик Мейнард Стюарт Блэкетт, член Лондонского королевского общества, высказывает предположение, что появление магнитного поля вокруг вращающегося тела — закон природы. Более того, опираясь на известные данные о скорости вращения Земли, Солнца и белого карлика — звезды Е-78 из созвездия Девы, Блэкетт дает формулу, позволяющую рассчитать зависимость магнитного поля от вращения тела. В нее вошли такие мировые константы, как скорость света и гравитационная постоянная, что весьма соблазняло ученых и наводило на мысль: а не путь ли это к единой теории поля, над которой безрезультатно бьются вот уже много лет теоретики во главе с Эйнштейном?
Далее Блэкетт сам решает проверить правильность своих предположений. И вот «в чистом поле», то есть подальше от возможных источников посторонних магнитных полей, которыми полны города, и промышленные предприятия, возводится «экспериментальное здание». Строго говоря, сарай, построенный без железных деталей. Чувствительность магнитометра, установленного в сарае, позволяет заметить изменение магнитного поля в десятимиллиардную долю гаусса — ничтожную величину. Наконец, ночью с известными предосторожностями привозят двадцатикилограммовый цилиндр из чистого золота. Золото — заведомо немагнитный металл. Цилиндр устанавливается в том же сарае. Блэкетт не собирается его крутить, считая, что достаточно и того, что вращается Земля… Если формула, составленная им, справедлива, магнитометр отметит появление магнитного поля у золотого цилиндра. Если же не отметит, то…
Нет! Смысл статьи, опубликованной ученым после эксперимента, сводился именно к этому короткому отрицанию. Нет! Хитроумно задуманный и тонко поставленный эксперимент опроверг гипотезу.
Правда, может, стоило бы все-таки заставить цилиндр вращаться?.. Вспомним физику: при движении электрического заряда у него появляется магнитное поле. Но обнаружить его, двигаясь вместе с зарядом, невозможно. А ведь Блэкетт с магнитометром двигались вокруг земной оси одновременно с цилиндром. Нет ли здесь чего-нибудь похожего на случай с движущимся зарядом?..
Кажется, Блэкетт собирался поставить второй опыт с вращающимся цилиндром. Но, по его же словам, после первой неудачи охладел к самой идее. На Земле наступал космический век. Он принес новые результаты и поставил многие «старые» вопросы по-новому…
Советские автоматические станции опустились на Луну. При небольшом удельном весе и небольшой общей массе у Луны жидкого металлического ядра быть не может. Значит, если верна гипотеза Френкеля и других, у нее не должно быть магнитного поля… Так и оказалось. Наши автоматы на Луне это подтвердили. Но почему тогда и у Венеры межпланетные автоматические станции не сумели найти магнитного поля? Ведь Венера, по идее, должна быть сходна своим строением с Землей: массы близкие, плотности — тоже, значит, и жидкое ядро быть должно. Правда, Венера, в отличие от нашей планеты, летит по своей орбите вокруг Солнца, еле поворачиваясь вокруг своей оси.
Не льет ли это воду на мельницу гипотезы Блэкетта? Тем более что и Юпитер вроде бы подтверждает это…
Но тут и на Земле были обнаружены новые интересные факты. В пятидесятых годах нашего века ученые окончательно установили, что многие горные породы во время их образования намагничивались. При этом направление их намагниченности естественно совпадало с направлением геомагнитного поля. Раз возникнув, намагниченность во многих случаях с тех пор не менялась. Не значит ли это, что, определив ее для горных пород различного возраста, мы сумеем определить и всю историю магнитного поля нашей планеты?..
А что? Никаких видимых противоречий в высказанном предположении нет. Правда, дело это, конечно, не простое. Однако ученые — народ трудолюбивый. Они отработали вполне убедительную методику восстановления магнитного поля Земли для прошедших геологических эпох. Потом собрали образцы из разных мест земного шара. Исследовали их. Обработали и обобщили результаты и…
В 1963–1968 годах магнитологи А. Кокс, Р. Доэлл и Г. Далримпл опубликовали серию работ. В них они сопоставили намагниченность 240 образцов, взятых из различных районов земного шара, возраст которых был точно определен. Результаты их исследований оказались поразительными. Получалось, что за истекшие последние четыре с половиной миллиона лет жизни нашей Земли (срок весьма скромный), планета четырежды (!) меняла полярность своего магнитного поля на противоположную. Недопустимое легкомыслие для солидного космического тела… Может быть, в исследования ученых вкралась ошибка? Ведь изменения геомагнитного поля не могут пройти бесследно для жизни всей планеты. Слишком многое оказывается с ним связано…
Потрясающее открытие было подтверждено и работами специально оборудованного судна «Гломар Челленджер», пробурившего в океанском дне множество скважин и добывшего из них колонки керна. В них тоже были обнаружены слои с нормальной и обратной намагниченностью. При этом обращение полярности происходило не скачками, в результате какого-то катаклизма, а постепенно. В течение нескольких тысячелетий геомагнитное поле убывало, а потом снова нарастало, но уже с противоположным знаком. Такие периоды бывали в истории Земли и в более древние времена. А как сейчас?
Поделиться книгой: