ЭРСТЕД ХАНС КРИСТИАН (1777 г. – 1851 г.)

ЭРСТЕД ХАНС КРИСТИАН

(1777 г. – 1851 г.)

«Сердцем ребенок и глубокий философ».

Ханс Кристиан Андерсен (ученик Эрстеда)

В наше время о магнитном действии электрического тока знают даже дети. Первооткрывателем же этого общеизвестного явления был датский физик Ханс Кристиан Эрстед. И открытие свое он сделал в 1820 году – через 20 лет после появления «вольтова столба». До сих пор не утихают споры о том, было ли оно случайным или нет. Но как бы там ни было, именно Эрстед сделал наблюдение, заложившее основы нового направления в физике и ставшее фундаментом научных открытий и славы Ампера, Фарадея, Максвелла и многих других ученых.

Ханс Кристиан Эрстед родился 14 августа 1777 года. Он был сыном аптекаря из городка Рудкобинга, расположенного на датском острове Лангеланде. Семья Эрстедов была бедной, и получить систематическое образование дети не могли. Но Просвещение уже принесло свои плоды, и в несколько «провинциальной», но все же европейской Дании было немало образованных людей. Ханс и его брат Андерс учились, где придется. Городской парикмахер обучал их немецкому, его жена – датскому, пастор – грамматике, истории, литературе, а отец и какой-то заезжий студент – основам химии. С 12 лет Ханс вместе с отцом работал и за аптечной стойкой, и в небольшой лаборатории. Но он мечтал о серьезном образовании и в итоге решил поступать на медицинский факультет Копенгагенского университета. Продолжая работать в отцовской аптеке, Ханс самостоятельно (причем отнюдь не поверхностно) изучал медицину, физику, астрономию, философию и даже поэзию. В 1794 году юноша отправился в Копенгаген, где в качестве абитуриента еще год усиленно готовился к поступлению. Вслед за ним в столицу отправился и его брат, остановивший свой выбор на юриспруденции. По воспоминаниям современников, братья часто подолгу просто гуляли по университету, наслаждаясь самой атмосферой храма науки.

Вспоминая об этом периоде своей жизни, Ханс Эрстед писал, что для того, чтобы юноша был абсолютно свободен, он должен наслаждаться в великом царстве мысли и воображения, где есть борьба, где есть свобода высказаться, где побежденному дано право восстать и бороться снова. Молодой человек интересовался буквально всеми науками. В 1797 году он получил золотую медаль за эссе «Границы поэзии и прозы», затем написал работу о свойствах щелочей, также получившую высокую оценку у профессорского состава. А блестяще защищенная в 1798 году докторская диссертация была посвящена медицине. Есть сведения, что степень доктора философии была присуждена Эрстеду даже без формальной защиты, за работу «Метафизические основы естествознания Канта». По крайней мере, это был первый опубликованный труд ученого.

По окончании университета Эрстед получил звание фармацевта высшей ступени. Некоторое время он работал управляющим одной из преуспевающих копенгагенских аптек. Но долго оставался вне университетских аудиторий он не мог и вскоре получил должность адъюнкта. Преподавательская нагрузка была невелика (всего две лекции в неделю), и Ханс продолжал работать в аптеке, используя имеющееся там оборудование для самостоятельных исследований.

В 1801 году Эрстед был отправлен на стажировку в Германию, Францию и Голландию. В Германии он проникся идеями философа Фридриха Вильгельма Шеллинга, особенно его мыслью о всеобщей связи природных явлений. Такому ученому-универсалу, как Эрстед, такая идея не могла не показаться привлекательной. «Мое твердое убеждение, – писал он, – что великое фундаментальное единство пронизывает природу. После того как мы убедились в этом, вдвойне необходимо обратить наше внимание на мир разнообразия, где эта истина найдет свое единственное подтверждение. Если мы не сделаем этого, единство само по себе становится бесплодным и пустым рассуждением, ведущим к неправильным взглядам». Возможно, именно увлечение философией Шеллинга впоследствии привело к открытию, прославившему Эрстеда. Во Франции молодой ученый слушал лекции Шарля[51], Бертолле[52], Кювье[53]. Особое впечатление на него произвели учебные лаборатории Парижской политехнической школы: ни в Германии, ни тем более в родной Дании таких лабораторий не было, и преподавание физики в основном сводилось к чтению лекций. Естественно, что экспериментальный подход к обучению, да и к науке в целом, гораздо больше импонировал молодому ученому.

На родине, куда Эрстед вернулся в 1804 году, работа для него нашлась не сразу. Вскоре, однако, он стал заведовать коллекцией физических и химических приборов, принадлежавшей королю, а затем и читать частные лекции по физике и химии. Эрстед вспоминал, что желающие посетить его лекции не помещались в аудитории. Успехи талантливого лектора убедили руководство Копенгагенского университета, и в 1806 году Эрстеда пригласили занять должность экстраординарного профессора физики и химии.

В 1812 году ученый вновь отправился в Берлин и Париж. Во Франции он опубликовал работу «Исследования идентичности химических и электрических сил» (1813). Она пронизана все теми же идеями о глубокой связи между различными природными явлениями. Помимо всего прочего, в ней была следующая мысль: «Следует испробовать, не производит ли электричество… каких-либо действий на магнит». Рассуждения Эрстеда были просты и резонны: раз электричество может порождать световые, звуковые и тепловые явления, возможно, оно имеет и магнитный эффект, тем более что отдельные подобные наблюдения делались уже давно. Кстати, эта цитата опровергает широко распространенную версию о том, что Эрстед сделал свое открытие совершенно случайно.

После возвращения в Данию Эрстед женился на Инжер Бирджит Боллум. Супруги в гармонии прожили вместе до конца своих дней и воспитали восьмерых детей: трех сыновей и пятерых дочерей. Но женитьба и семейные заботы не отвлекли Эрстеда от науки. Он напряженно искал доказательства магнитного действия электрического тока. Кроме этого, понимая, что уровень развития физики в Дании сильно уступает европейскому, ученый прилагал много усилий для того, чтобы создать на родине достойную физическую школу. Именно он создал первую в стране физическую лабораторию. С 1815 года Эрстед был также бессменным секретарем Королевского научного общества Дании, в 1817-м получил должность ординарного профессора.

Подходя к рассказу о главном открытии Ханса Эрстеда, нужно сделать небольшое замечание. Часто пишут, что Эрстед открыл магнитное действие электрического тока. Но вернее будет сказать, что он доказал и экспериментально подтвердил связь между электричеством и магнетизмом. К тому времени существовало уже немало подтверждений связи между электрическими и магнитными явлениями. Большую работу по сбору сведений в этой области провел французский ученый и историк науки Доминик Франсуа Араго. Так, исследуя корабль, поврежденный ударом молнии, Араго обратил внимание на то, что стрелки компасов показывают в разные стороны. Позже, осматривая разбившееся генуэзское судно, он также обнаружил, что стрелки компасов перемагничены (что и стало причиной катастрофы), а часть металлических предметов намагнитилась. И Араго, и другие физики осознавали, что открытие назревает.

И, наконец, настал день, ознаменовавший новый переворот в физике. 15 февраля 1820 года (некоторые источники сообщают, что открытие произошло еще в декабре 1819 года) Эрстед проводил лекцию, сопровождающуюся демонстрациями. Что конкретно произошло на той лекции, случайное открытие или целенаправленный опыт, неизвестно и вряд ли когда-то станет известно наверняка. Часть студентов, присутствующих на лекции, говорили, что Эрстед собирался продемонстрировать эффект нагревания проволоки, по которой проходит электрический ток. Более того, есть даже свидетельства, что не Эрстед, а один из студентов заметил, что стрелка компаса, находившегося вблизи от провода, по которому протекал электрический ток, дрожит и отклоняется, при этом профессор был явно удивлен и обрадован. Сам же ученый позже писал: «Все присутствующие в аудитории – свидетели того, что я заранее объявил о результате эксперимента. Открытие, таким образом, не было случайностью». Так или иначе, приоритет открытия очевиден, а случайным в полной мере оно быть не могло – мы уже знаем, что Эрстед давно интересовался подобной проблемой.

Большая занятость не позволяла Хансу Эрстеду сразу же продолжить изучение открытого им явления. Только в июле 1820 года он повторил свои опыты, используя более мощный источник тока и более толстую проволоку. Эффект не только подтвердился, но и был значительно сильнее. А 21 июля ученый опубликовал работу «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку». Уже через несколько дней Араго, бывший тогда в Женеве, ознакомился с ней и 4 и 11 сентября на заседаниях Парижской академии сделал устные сообщения об опытах Эрстеда. На заседаниях присутствовал Ампер, который в считанные дни, отталкиваясь от опытов датчанина, фактически разработал основы нового раздела физики – электродинамики. Позже Ампер писал об открытии Эрстеда: «…датский физик, профессор, своим великим открытием проложил физикам новый путь исследований. Эти исследования не остались бесплодными; они привлекли к открытию множества фактов, достойных внимания всех, кто интересуется прогрессом».

После того как ведущие европейские физики ознакомились с «Опытами, относящимися к действию электрического конфликта на магнитную стрелку», на Ханса Эрстеда буквально посыпались почести и награды. Он был избран членом Лондонского королевского общества и Парижской академии, получил от Лондонского общества медаль за научные заслуги и французскую премию в 3000 франков, основанную Наполеоном специально для крупных открытий в области электричества.

Почивать на лаврах датский ученый не стал и продолжил свои изыскания. В 1822–1823 годах он независимо от Фурье открыл термоэлектрический эффект и создал первый термоэлемент. Проводя многочисленные эксперименты по исследованию сжимаемости и упругости жидкостей и газов, он изобрел пьезометр – прибор для измерения сжимаемости. Также Эрстед стал первым, кто смог получить металлический алюминий (в 1825 году). Занимался он и молекулярной физикой, в частности, изучал отклонения от закона Бойля – Мариотта.

Что же касается просветительской деятельности, то здесь Ханс Эрстед не ограничивался простым выполнением своих преподавательских обязанностей. В 1824 году он организовал Общество распространения естественнонаучных знаний и основал литературный журнал. По его инициативе в 1829 году был создан Королевский политехнический институт, директором которого Эрстед оставался до конца жизни. Ученый организовал просветительские лекции для женщин. Со временем дом знаменитого ученого стал своего рода культурным центром Копенгагена, где собирались ученые, писатели, философы. Большую роль сыграл Эрстед и в судьбе Ханса Кристиана Андерсена. Фактически ученый стал первым, кто поддержал молодого писателя, оценил его таланты, с пониманием отнесся к избранному им жанру.

Скончался Ханс Кристиан Эрстед 9 марта 1851 года. И при жизни, и после смерти он был чрезвычайно популярен среди соотечественников. Хоронили ученого как национального героя, в последний путь его провожала ночная похоронная процессия – более 200 000 человек. Среди пришедших проститься с Хансом Эрстедом были ученые, правительственные чиновники, члены королевской семьи, дипломаты, множество студентов и простых граждан.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.