"Опыт теории электричества и магнетизма"

В своем главном сочинении «Опыт теории электричества и магнетизма», вышедшем в 1759 году, Эпинус, рассматривая вопрос о величине сил, действующих между электрическими зарядами и магнитами, высказывает предположение, что они, подобно силам тяготения, должны быть обратно пропорциональны квадрату расстояния. Теория Эпинуса явилась началом развития одного из основных направлений физики электрических и магнитных явлений, основанного на принципе дальнодействия.

Почти одновременно с теорией дальнодействия возникает представление о теории близкодействия, в соответствии с которой электрические и магнитные взаимодействия передаются через эфир. Этого взгляда придерживались М. В. Ломоносов и Л. Эйлер, которые строили свои теории, опираясь на представление об эфире.

Несмотря на то, что эти теории содержали ряд идей, которые затем легли в основу теории Фарадея и Максвелла, они не могли в то время конкурировать с теорией, основанной на принципе дальнодействия. Последняя хорошо и просто объясняла явления электростатики и магнитостатики. Она могла служить основой для построения математической теории электрических и магнитных явлений. Теория же близкодействия, развиваемая Ломоносовым и Эйлером, была чисто качественной теорией

Значение, приписывавшееся в то время лейденской банке, которая рассматривалась как великая победа науки, было, конечно, сильно преувеличено. Однако это преувеличение оказалось благотворным, так как именно оно способствовало образованию целой армии физиков, убежденных в том, что исследование электрических явлений — достойное занятие для ученого. Еще больший психологический эффект оказало доказательство Франклином электрической природы молнии: электрические явления перестали быть лишь развлечениями и превратились в мощное средство проникновения в тайны природы.

Этот научный энтузиазм распространялся понемногу все шире и шире, охватив и Королевское общество, которое через три года после того, как сочло письма Франклина недостойными публикации, присудило ему Коплеевскую медаль, а в 1756 году избрало его членом общества.

В 1753 году в Турине появилась работа по электричеству. Называлась она «Dell'elettricismo artificiale e naturale libri due» («Об электричестве искусственном и природном»), а автором ее был Джамбаттиста Беккариа (1716-1781), который, после того как посвятил себя математическим и геодезическим исследованиям, был назначен в 1748 году профессором Туринского университета.

Первая книга касалась «электричества искусственного», т. е., по нашей современной терминологии, — электростатики, вторая — «электричества природного», или, иначе, атмосферного электричества. Метод изложения напоминает книги по геометрии.

Впервые дано описание прибора, который иногда упоминается и сейчас как «термометр Киннерсли». Прибор представляет собой две сообщающиеся трубки, содержащие вино. В одной из них, верхний конец которой запаян, с помощью двух железных проволочек выше уровня вина вызывается искра; одновременно наблюдается повышение уровня жидкости в другой трубке. К сожалению, Беккариа не смог правильно интерпретировать это явление и приписал образование разности уровней механическому влиянию вторжения «электрического пара» в момент разряда.

Друг Франклина Эбенезер Киннерсли, тоже увлекавшийся исследованием электричества, вновь вернулся к рассмотрению этого явления в 1761 году и объяснил его нагреванием воздуха, вызванным искрой. В подтверждение этого объяснения он показал, что проводники, через которые происходит разряд, нагреваются до красного каления. Узнав об открытии своего друга, Франклин внимательно исследовал влияние молнии, ударившей в дом, и обнаружил обгоревший пол. Тем самым он окончательно развенчал легенду, в которую ранее и сам верил и которая в течение многих веков повторялась в философских трудах, о том, будто молния плавит металлы, не нагревая их: «холодное плавление»— так тогда это называли.

До Беккариа физики различали два класса тел: проводники, все в равной степени проводящие, и изоляторы, все в равной степени изолирующие. Большой заслугой Беккариа было доказательство того, что столь четкого разграничения в действительности нет. Тем самым он ввел в физику понятие «электрического сопротивления» и положил начало его исследованию, показав, что вода менее проводящая, нежели твердые металлы и ртуть. Кроме того, Беккариа в 1772 году установил следующий существенный факт: «Металлы, хотя они много более податливы (т. е. проводящи), чем все другие тела, все же оказывают некоторое сопротивление, пропорциональное длине пути, который пробегает в них искра» .

Опыты Беккариа были повторены в том же году английским физиком Джоном Кантоном (1718-1772), который подтвердил различие в сопротивлении разных тел. Генри Кавендиш произвел первые измерения электрического сопротивления, описанные в его докладе 1776 году и еще лучше в других, не изданных работах.

Во второй части своего труда Беккариа приводит весьма искусные опыты с атмосферным электричеством и приходит к выводу, что электризация облаков может быть как положительной, так и отрицательной.

Но самый важный вклад Беккариа в исследование электрических явлений содержится в его «Lettere al Beccari» («Письмах к Беккари»), изданных в Болонье в 1758 году и рассматривавшихся современниками как научный шедевр. Повторив опыты Франклина 1751 году, в которых с помощью разряда батареи через проводник осуществляется намагничивание железной проволоки или изменение полярности магнита, Беккариа выдвинул гипотезу о существовании тесной связи между «циркуляцией» электрического флюида и магнетизмом и задался вопросом «...не обусловливает ли электрический флюид неким универсальным неощутимым непрерывным периодическим циркулирующим движением... во всех случаях возникновения и поддержания магнитных свойств» .

Беккариа еще в 1754 году в Турине утверждал, что стекло может быть заменено другим изолятором, и построил плоские конденсаторы с прокладками из различных материалов — сургуча, серы, смолы, смолы с канифолью. Он пошел дальше Эпинуса, показав, что конденсирующее действие для разных изоляторов различно. В пятом письме к Беккари Беккариа предпринимает первые опыты в этом направлении. Можно предположить, что именно это письмо послужило Кавендишу толчком к его гениальным экспериментальным исследованиям, оставшимся несправедливо неизданными до 1879 году, когда их публикацией занялся Максвелл.