ОМ ГЕОРГ СИМОН (1787 г. – 1854 г.)
ОМ ГЕОРГ СИМОН
(1787 г. – 1854 г.)
Не знаешь закона Ома – сиди дома.
Школьный фольклор
Знаменитый немецкий физик Георг Симон Ом родился 16 марта 1787 года в городе Эрлангене. Его отец, Иоганн Вольфганг Ом, был слесарем, который много занимался самообразованием. Мать, Мария Елизавета Беккин, происходила из семьи кузнеца. В семье родилось семеро детей, но из них выжили только трое: Георг Симон, его младшие брат Мартин и сестра Барбара. В 1799 году при родах умерла Мария Елизавета. Иоганн Вольфганг, который обожал свою жену, так и не сумел окончательно оправиться от этого удара и до конца жизни с горечью вспоминал о том, что его дети потеряли «лучшую и нежнейшую из матерей». Однако, несмотря на обрушившееся на него несчастье, он не опустил руки и полностью посвятил себя воспитанию сыновей и дочери. Чтобы обеспечить своих детей всем необходимым, ему приходилось очень много работать. Но при этом он находил время для общения с ними, делал все возможное, чтобы дать им приличное образование.
Первым учителем великого физика стал… некий бывший чулочник, содержавший собственное учебное заведение. Впрочем, отсутствие у него педагогического образования с лихвой компенсировалось ясным живым умом и искренней любовью к своему делу. Именно он дал Георгу Симону начальное образование и подготовил к поступлению в гимназию.
Надо сказать, что в городской гимназии Эрлангена основное внимание уделялось языкам – латыни и греческому. Что же касается точных наук, таких, как математика и физика, то, если бы не отец, Мартин и Георг имели бы о них довольно смутное представление. Дело в том, что Иоганн Вольфганг Ом благоговел перед наукой и много времени провел за чтением, он, наряду с руководствами по обработке металлов, читал книги по математике, физике, химии, философии, истории и географии. Когда Георг и Мартин подросли, отец лично занялся их образованием, делая все возможное для того, чтобы дети разделили его любовь к науке. Интересно, что впоследствии и дети помогали самообразованию их отца. Например, Георг, который прекрасно знал латынь, перевел труд Эйлера «Интегральное исчисление», а Иоганн Вольфганг переписал и основательно проштудировал эту книгу.
Следует сказать, что старания отца увенчались успехом. Один из его друзей, профессор математики Карл Кристиан фон Лангсдорф, проэкзаменовав Георга по окончании гимназии, был поражен систематичностью и глубиной его знаний: «В течение пятичасовой беседы я проверил его знания по всем важнейшим разделам элементарной математики: арифметике, геометрии, тригонометрии, статике и механике, а также выяснил его знания в области высшей геометрии и математического анализа. На все мои вопросы я получал быстрые и точные ответы. Почти убежден, что оба брата из этой семьи станут не менее знамениты, чем братья Бернулли: обладая таким усердием и имея такой талант, они обогатят науку, если найдут соответствующие внимание и поддержку».
В 1805 году Георг Симон успешно сдал вступительные экзамены и стал студентом Эрлангенского университета. Однако, как ни парадоксально, учеба в университете не вдохновила одаренного юношу на покорение новых научных вершин. Вместо того чтобы самозабвенно грызть гранит науки, Георг почти все время посвящал танцам, катанию на коньках и игре на бильярде. Правда, справедливости ради, стоит отметить, что и здесь он добился немалых успехов: стал лучшим бильярдистом и конькобежцем в университете. Однако отца спортивные достижения сына совершенно не радовали, более того, приводили в ярость. Иоганн Вольфганг, у которого, при всей его любви к науке, не было возможности получить высшее образование, считал, что сыну следует сосредоточиться исключительно на учебе. Однако Георг не спешил прислушаться к советам родителя. В конце концов отец, который по-прежнему очень много и тяжело работал, чтобы обеспечить своих детей всем необходимым, потребовал, чтобы сын оставил университет. Таким образом, в 1806 году, проучившись всего три семестра, Ом покинул стены Эрлангенского университета и отправился в швейцарский город Готтштадт, где ему было предложено место преподавателя математики в частной школе.
Небольшой живописный городок, в который попал Георг, сразу же пришелся ему по душе, равно как и расположенная в старинном замке школа. Он писал домой восторженные письма, стремясь поделиться с родными своей радостью. Однако в течение нескольких месяцев Ом-старший, глубоко разочарованный легкомысленным отношением сына к учебе, не только не разделял его восторг, но даже не читал писем. Впрочем, Иоганн Вольфганг слишком любил Георга, чтобы обижаться на него всю жизнь, и через некоторое время стал отвечать на письма сына. Да и сам Георг быстро понял, что отец был абсолютно прав. Преподавание ему вскоре наскучило и превратилось в рутинную обязанность. Теперь он мечтал о том, от чего в свое время так легко отказался: Георг хотел вернуться в Эрланген и продолжить обучение. Кроме того, через некоторое время Ом вынужден был уступить свое место другому преподавателю, он покинул Готтштадт и перебрался в Нейштадтскую школу. К чести Георга Симона следует отметить, что он не только добросовестно исполнял порядком надоевшие ему обязанности преподавателя математики, но и усиленно и небезуспешно занимался самообразованием, изучая научные труды крупнейших математиков, таких как Эйлер, Лаплас и других.
Вернуться в родной город и продолжить учебу в университете молодой человек смог только через пять лет, в 1811 году. Ом сделал все, чтобы наверстать упущенное: в том же году окончил университет, защитил диссертацию и получил ученую степень. Блестящие способности Георга не остались незамеченными: ему предложили должность приват-доцента кафедры математики.
Казалось бы, все складывалось как нельзя лучше. Но уже через полтора года Ом вынужден был отказаться от своей должности, поскольку заработок приват-доцента едва позволял ему сводить концы с концами. В течение нескольких месяцев Георг безуспешно пытался найти работу, пока баварское правительство не предложило ему место учителя физики и математики в школе в Бамберге. Разумеется, эта работа не была пределом мечтаний Ома, а методика преподавания так возмутила его, что он даже написал письмо с критическими замечаниями в Генеральный комиссариат по преподаванию. В результате школа была закрыта, а Ом переведен в местную подготовительную школу.
В 1817 году была опубликована первая работа Георга Ома – обширная заметка о методике преподавания. Отдельные соображения были столь новы и непривычны, что послужили поводом для разговоров о том, что идеи Ома означают «гибель всего математического учения».
В сентябре 1817 года Георгу Ому предложили место учителя физики и математики в иезуитской коллегии Кельна. В данном случае он с радостью принял предложение, поскольку это учебное заведение обладало прекрасной физической лабораторией. В Кельне Ому наконец-то представилась возможность заняться наукой, и он не преминул ею воспользоваться. Георг продолжал заниматься самообразованием, читал книги выдающихся физиков, начал проводить и самостоятельные исследования. Как и в случае с Ампером, стимулом для изучения электрических законов стало сообщение об открытии Эрстеда, который в 1820 году обнаружил магнитное действие электрического тока. Ом предположил, что этот эффект можно использовать для измерения силы тока (до этого для измерения ученые пытались использовать нагревание, которое вызывает ток). Ом создал прибор, в котором ток, протекавший по проводнику, вызывал поворот магнитной стрелки, закрепленной упругой проволочкой. Компенсируя отклонение стрелки поворотом микрометрического винта, экспериментатор мог определять силу тока углом поворота.
Вначале в опытах Ома были задействованы гальванические источники тока. Но ученого не устраивало то, что в них ток довольно быстро ослабевает. В 1821 году немецкий физик Томас Иоганн Зеебек открыл термоэлектрический эффект: если спаи двух разных проводников имеют различные температуры, в цепи возникает ток. Это открытие позволило Ому использовать в своих экспериментах более устойчивые термоэлементы, состоявшие из висмута и меди. Один конец термоэлемента находился в кипящей воде, а второй – в тающем снеге. Имея довольно стабильный источник тока, Ом занялся изучением того, как влияют на ток параметры проводников: их размеры и химическая природа. В 1826 году он изложил полученные результаты в статье «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество, вместе с наброском теории вольтатического аппарата мультипликатора Швейггера[57]».
В своей работе Ом ввел понятие «сопротивление» и показал, что оно зависит от материала проводника, его длины и площади сечения. Стоит ли говорить, что упомянутый в эпиграфе этой статьи закон и был тем самым знаменитым законом Ома. Но современники Ома, маститые немецкие ученые, не обратили особого внимания на работу безвестного учителя. Те же немногие, кто познакомился с ней, выразили прежде всего недоверие. Однако Ому удалось добиться того, что администрация коллегии выделила ему год для самостоятельных исследований, правда, вдвое урезав жалованье. Георг надеялся, что его работы принесут ему известность и какую-нибудь университетскую должность. Ученый переехал в Берлин, где жил его брат Мартин, и погрузился в исследования.
Результатом годичной работы стала книга «Теоретическое исследование электрических цепей». В ней Ом попытался провести аналогию между электрическими явлениями и принципами распространения теплоты, которые незадолго до того изложил в своей работе «Аналитическая теория теплоты» Жан Батист Жозеф Фурье (1822). По аналогии с распространением теплоты по градиенту температур, Ом связывал ток с падением электрических напряжений. Многого достиг ученый и в своих практических исследованиях. Например, он изучил закономерности протекания тока по электрическим цепям, в которых проводники соединены последовательно и параллельно. «Теоретическое исследование электрических цепей» тоже не вызвало восторга в научном мире. К сентябрю 1827 года отведенный на исследования год подошел к концу, а никакого выгодного предложения так и не последовало. Ом должен был вернуться к своим учительским обязанностям. Но сам он прекрасно понимал, что полученные результаты заслуживают внимания. Поэтому покидать Берлин Ом не хотел. В конце концов он нашел мизерную (3 часа в неделю) педагогическую нагрузку в Военной школе Берлина и остался в столице.
В 1829 и 1830 годах Ом опубликовал две важные работы: статью, в которой изложил принципы электрометрии, и большой труд «Попытка создания приближенной теории униполярной проводимости», который привлек внимание зарубежных ученых, в частности Фарадея. Также в 1830 году Ом ввел понятие «электродвижущая сила» и измерил электродвижущую силу источника тока.
Между тем в Германии Ома до сих пор не признавали, он по-прежнему не имел подобающей должности, фактически находился на иждивении у своего брата. В отчаянии он даже написал письмо королю Баварии с просьбой предоставить ему хоть какое-нибудь место. Но даже это не дало результата. Наконец в 1833 году Ом получил предложение занять место профессора физики в новой Политехнической школе Нюрнберга. Спустя некоторое время он получил кафедру математики и должность инспектора по методике преподавания. В 1839 году он стал ректором Школы. В 1842 году Ом стал вторым немецким ученым, которого наградило медалью Копли и сделало своим членом Лондонское королевское общество. На родине подобное признание пришло только через три года, когда Ом был избран членом Баварской академии наук. В 1849 году ученый получил должность куратора физического кабинета Академии и, на правах экстраординарного профессора, начал читать лекции в Мюнхенском университете.
Георг Ом известен не только своими работами в области изучения электрических явлений. С конца 1830-х годов он заинтересовался акустическими явлениями и открыл один из важнейших принципов физиологической акустики (акустический закон Ома), согласно которому ухо разлагает сложные звуки на простые гармонические колебания.
До конца своих дней Ом занимался методикой преподавания. В последние годы он также принялся за создание учебника физики, но успел написать только первый том книги «Вклад в молекулярную физику».
В 1852 году ученый стал штатным профессором Мюнхенского университета. Об этой должности Ом мечтал всю свою жизнь. Но он отдал науке слишком много сил и энергии. В 1854 году у него произошел тяжелый сердечный приступ. 28 июня 1854 года король Максимилиан издал указ об освобождении ученого от обязательного чтения лекций. Но монаршая забота проявилась слишком поздно. 7 июля Георга Ома не стало.
Сейчас в Мюнхене стоит памятник знаменитому ученому. Он состоит из двух фигур: Иоганна Вольфганга Ома – слесаря, отдавшего все силы обучению своих сыновей, и собственно Георга Симона Ома, посвятившего всю свою жизнь науке и никогда не имевшего семьи и детей.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.