Глава VII

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ В XVIII ВЕКЕ.

В первой половине XVIII столетия происходило не только накопление экспериментальных фактов, относящихся к электричеству, но и поиск адекватных понятий для описания проводимых опытов. Этот этап представляется одним их важнейших в становлении любого раздела физики. Действительно, в XX веке даже открытие такого принципиально нового явления, как, например, сверхпроводимость, могло быть описано с помощью классических понятий (сила тока, сопротивление, магнитный поток и т.д.), хотя объяснение этому явлению в рамках классической физики дано быть не может. В начале формирования какой-либо области науки такое описание невозможно, поскольку отсутствует адекватная, специфическая для данной области терминология. Как мы увидим в дальнейшем, именно установление связи между механическими и специфическими электрическими понятиями позволило перейти от качественных исследований в области электричества к исследованиям количественным.

Шарль Дюфэ

К первой половине XVIII века относится постановка и реализация первой исследовательской программы по электричеству. Её автором был французский физик Шарль Дюфэ. В течение двух лет (1733-1734 гг.) Дюфэ опубликовал шесть мемуаров, каждый из которых был посвящен рассмотрению одного из вопросов, относящихся к электричеству, предварительно сформулированных ученым. В целом эти вопросы образуют исследовательскую программу Дюфэ:

«1. Могут ли все тела стать электрическими (т.е. быть наэлектризованы трением) сами по себе; если в некоторых из них нельзя возбудить эту силу, то не потому ли, что они не восприимчивы к соответственному трению?

2. Вся ли материя способна приобретать эту силу непосредственным ли прикосновением к веревке или любому другому телу или же простым приближением электрического тела?

3. Какие тела могут остановить или способствовать передаче этой силы, совершается ли она по веревке, по палке; какие тела лучше всего притягиваются электричеством?

4. Что общего между силой притяжения и силой отталкивания?

5. При каких условиях увеличивается или уменьшается сила электричества, т.е. как влияет на неё пустота, сжатый воздух, температура и т.д.?

6. Какое отношение существует между электричеством и способностью излучать свет?»

Эти вопросы прекрасно иллюстрируют характер и уровень экспериментирования в области электричества в описываемую эпоху. С одной стороны, Дюфэ удалось правильно уловить многие ключевые проблемы науки об электричестве. С другой стороны бросается в глаза сугубо качественная постановка вопросов и их общий, несколько неопределенный характер.

Дюфэ, как уже видно из четвертого вопроса, установил два рода электрических взаимодействий: притяжение и отталкивание. Сначала он установил, что «наэлектризованные тела притягивают ненаэлектризованные и сейчас же их отталкивают, как только они наэлектризуются вследствие соседства или соприкосновения с наэлектризованными телами». В дальнейшем он открыл «другой принцип, более общий и более замечательный, чем предыдущие». «Этот принцип, – пишет Дюфэ, – состоит в том, что существует электричество двух родов, в высокой степени отличных один от другого: один род я называю «стеклянным» электричеством, другой – «смоляным» ... Особенность этих двух родов электричества: отталкивать однородное с ним и притягивать противоположное. Так, например, тело, наэлектризованное стеклянным электричеством, отталкивает все тела со стеклянным электричеством, и, обратно, оно притягивает тела со смоляным электричеством».

Некоторая неопределенность вопросов, сформулированных Дюфэ, была непосредственно связана с неопределенностью экспериментальных методов, необходимых для исследования электрических явлений. Эта неопределенность наложила отпечаток и на выводы, к которым пришел Дюфэ. Например, на первый вопрос он дает такой ответ:

«Все имеющиеся тела воспринимают электричество (т.е. электризуются трением) за исключением металлов, а также веществ, не поддающихся трению ...».

Среди выводов Дюфэ встречаются и довольно конкретные:

«Вещества по природе электрические (т.е. электризующиеся при трении), помещенные между наэлектризованной трубкой и листочками фольги или другими легкими телами, пропускают электрические истечения, а все остальные тела их прерывают».

Анализ работ Дюфэ и других исследователей приводит к выводу о том, что «неупорядоченность», случайность опытов по электричеству первой половины XVIII века и грубо качественный характер большинства из них обусловлены одной причиной: отсутствием сформированной системы понятий в данной области физики.