Текст книги "100 знаменитых ученых"

Автор книги: Валентина Скляренко

Соавторы: Владислав Карнацевич,Александр Фомин,В. Матицин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 52 страниц) [доступный отрывок для чтения: 19 страниц]

АВОГАДРО АМАДЕО
(1776 г. – 1856 г.)

9 августа 1776 года в Турине в семье служащего судебного ведомства Филиппе Авогадро родился третий ребенок. Мальчик, как это часто бывало в Италии, получил сложное многосоставное имя: Лоренцо Романо Амадео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето. Предки этого семейства еще в XII веке состояли на адвокатской службе при католической церкви. Юридическая профессия в семье Авогадро передавалась по наследству. Поэтому, подобно пушкинскому Гриневу, появившемуся на свет сержантом Семеновского полка, Амадео Авогадро родился юристом. В 1792 году он окончил юридическое отделение Туринского университета, а к двадцати годам уже получил степень доктора церковного права. Но, приступив к практике, юноша понял, что юриспруденция не вызывает у него особого интереса. Между тем еще в юношеские годы он занимался в так называемой школе геометрии и экспериментальной физики. К 25 годам интерес к точным наукам проявился с новой силой. В итоге Амадео решил прервать многовековую семейную традицию и стать физиком.

Однако знаний, полученных в университете, было явно не достаточно для такой резкой смены специализации. Авогадро долго и упорно занимался самообразованием. Учиться по книгам было нелегко, но Амадео проявил удивительное упорство. Для того чтобы зафиксировать полученные из различных книг и статей сведения, он делал многочисленные выписки, со временем составившие 75 томов, примерно по 700 страниц в каждом. Первые собственные результаты Амадео опубликовал в 1803 и 1804 годах. Это были две статьи, поданные совместно с братом Феличе в Туринскую академию. Посвящены они были чрезвычайно модной тогда теме – электричеству. В первой из работ авторы сделали попытку объяснить поведение проводников и диэлектриков в электрическом поле. Уже в этой ранней работе физик-самоучка высказал интересные и во многом правильные идеи. За эти статьи Авогадро был избран членом-корреспондентом Академии.

В 1806 году 30-летний Авогадро, доктор церковного права, с удовольствием занял скромное место репетитора в Туринском лицее. В 1809 году он перебрался в небольшой город Верчелли, где стал преподавателем физики и математики в местном лицее. Здесь Амадео проработал около 10 лет. Все это время он продолжал заниматься самообразованием. В Верчелли Авогадро женился на дочери нотариуса Анне Марии Маццье ди Джузеппе. Несмотря на большую разницу в возрасте (Анна Мария была на 18 лет моложе Амадео), брак этот стал счастливым и многодетным. Всего в семье было восемь детей.

Постепенно самостоятельные исследования принесли Амадео Авогадро заслуженную известность. Сфера его научных интересов была очень разнообразна: электричество, химия, но особых успехов (о которых мы расскажем ниже) он добился в области молекулярной физики. В сентябре 1819 года Авогадро был избран членом Туринской академии, а уже через год получил должность профессора Туринского университета. Амадео первым возглавил новую кафедру высшей физики (математической физики). При вступлении в должность новоявленный профессор изложил свои взгляды на то, каким должно быть преподавание физики в Италии, развитие точных наук в которой на тот момент уступало уровню передовых государств Европы. Важнейшей задачей он считал совмещение преподавательской деятельности с исследовательской. Для этого Авогадро предложил создать при кафедре два кабинета: один – учебный, второй – для научных исследований. Научный кабинет, по замыслу ученого, должен быть оснащен современной аппаратурой и штатом сотрудников. Подразумевалось также и создание научного журнала, в котором публиковались бы работы итальянских ученых.

Как видим, профессор Авогадро очень серьезно отнесся к своим обязанностям. Но большинство его предложений не было реализовано. В 1821 году состоялась так называемая Пьемонтская революция, вызванная жестким реакционным поведением короля Сардинии. Как это часто бывает, на острие революционных событий оказалась образованная молодежь, в основном – студенты. В результате Туринский университет был закрыт на целый год, а его новые кафедры расформированы. В 1823 году Авогадро получил титул заслуженного профессора и был назначен на высокую должность инспектора Палаты по контролю за государственными расходами. При этом, занимаясь государственными делами, он не оставлял и научных изысканий.

Что же касается характера Амадео Авогадро, то он, как свидетельствовали его современники, был уравновешенным, доброжелательным, обаятельным и скромным, хорошим семьянином и человеком весьма религиозным. Стяжательство и погоня за почестями, интриги и конфликтные дискуссии с научными противниками были ему чужды. Вот как отзывался об Авогадро один из его коллег: «Высокообразованный без педантизма, мудрый без чванливости, презирающий роскошь, не заботящийся о богатстве, не стремящийся к почестям, безразличный к собственным заслугам и собственной известности, скромный, умеренный, доброжелательный».

Как мы уже говорили, основой научного наследия Амадео Авогадро являются работы в области молекулярной физики. В 1811 году он опубликовал статью «Очерк метода определения относительных масс элементарных молекул и пропорций, согласно которым они входят в соединения». Чтобы объяснить важность этой работы, необходимо сделать небольшое отступление. Долгое время в химии не существовало каких-либо количественных законов. Первым из таких законов стал закон Ломоносова – Лавуазье, или закон сохранения массы участвующих в химической реакции веществ. Затем, в начале XIX века, появилось еще два важных закона. Первый из них открыл французский химик Жозеф Луи Пруст. Согласно этому закону, каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причем отношение их масс постоянно. Второй – закон кратных отношений – был открыт Джоном Дальтоном в 1803 году. Согласно ему, если два химических элемента образуют друг с другом более одного соединения, то отношение масс этих элементов в различных соединениях относятся друг к другу, как небольшие целые числа. Исходя из этих законов, Дальтон предложил гипотезу о том, что простые вещества состоят из «простых атомов», а сложные – из «сложных атомов» (сейчас этим понятиям соответствуют «атомы» и «молекулы»).

В 1808 году Гей-Люссак установил, что объемы газов, вступающих в реакцию, и газообразных продуктов реакции относятся как небольшие целые числа. Казалось, результаты конкретных экспериментов вошли в противоречие с представлениями Дальтона. Справедливость гипотезы Дальтона, удобной и многое объясняющей, была поставлена под сомнение. Однако в своем «Очерке» Авогадро блестяще разрешил это противоречие. Он показал, что результаты Гей-Люссака не только не противоречат гипотезе Дальтона, но и являются ее подтверждением. Просто необходимо предположить, что молекулы водорода и кислорода состоят не из одного, а из двух атомов. В этой же работе Авогадро сформулировал закон, названный позднее его именем. Согласно закону Авогадро, в одинаковых объемах любых газов при одинаковых условиях содержится равное число молекул. Авогадро писал, что это открытие дает способ «очень легкого определения относительных масс молекул тел, которые можно получить в газообразном состоянии, и относительного числа молекул в соединениях». Этот способ основан на том, что если количество молекул в одинаковых объемах газов одинаково, то судить об отношении масс молекул газов можно по отношению их плотностей. В качестве примера приводилось определение отношения молекулярных масс кислорода и водорода. Также Авогадро первым определил правильные формулы кислорода – O ₂, водорода – H ₂, воды – H ₂O и составил химически верное уравнение образования воды.

В 1814 году была опубликована еще одна статья Авогадро «Очерк об относительных массах молекул простых тел, или предполагаемых плотностях их газа, и о конституции некоторых из их соединений». В этой работе ученый не только более четко сформулировал свой закон, но и описывал приложение закона к определению состава молекул многочисленных неорганических соединений (азота, оксида азота, хлора и других). В статье «Новые соображения о теории определенных пропорций в соединениях и об определении масс молекул тел» (1821) Авогадро подвел итоги своей деятельности в области молекулярной теории и указал на то, что многие химики (Дальтон, Дэви, Берцелиус), не знакомые с его статьями, продолжают руководствоваться ошибочными представлениями о составе молекул многих химических соединений. Наконец в 1837–1841 годах он опубликовал обширнейший четырехтомный труд (каждый том объемом более 900 страниц) «Физика весомых тел, или трактат об общей конституции тел». Это сочинение стало первым в истории науки пособием по молекулярной физике.

Надо сказать, что при всей их несомненной важности работы итальянского ученого долго оставались незамеченными широкими кругами научной общественности. Даже открытый им закон называли законом Ампера (Ампер пришел к таким же выводам на три года позже). Повторное «открытие» работ Авогадро сделал итальянский химик Станислао Канниццаро. В 1858 году он ознакомился с одним из писем Ампера, в котором была ссылка на работы Авогадро. На Первом Международном химическом конгрессе в Карлсруэ (1860) доклад Канниццаро, в котором он изложил основные идеи Аяогадро, произвел огромное впечатление на присутствующих и нанес сокрушительный удар противникам молекулярной теории. Об этих событиях Д. И. Менделеев писал: «В 50-х годах одни принимали атомный вес кислорода равным 8, другие – 16. Смута, сбивчивость господствовали. В 1860 году химики всего света собрались в Карлсруэ для того, чтобы достичь соглашения, единообразия. Присутствовав на этом конгрессе, я живо помню, как велико было разногласие и как тогда последователи Жерара [50]50
  Шарль Фредерик Жерар– французский химик, разграничил понятие молекулы, химического эквивалента и атома, развил учение, рассматривающее молекулу как систему, образованную соединением атомов.


[Закрыть]горячо проводили следствия закона Авогадро. Истина, в виде закона Авогадро – Жерара, при посредстве конгресса, получила более широкое распространение и скоро покорила все умы. Тогда сами собою укрепились новые атомные веса, и уже с 1870-х годов они вошли во всеобщее употребление». Также знаменитый русский ученый указывал на то, что доклад Канниццаро, излагавший взгляды Авогадро, стал решающим моментом в развитии его идеи периодического закона.

В 1832 году специально для Огюстена Луи Коши, знаменитого ученого, покинувшего Францию по политическим причинам, была восстановлена кафедра высшей физики. Коши преподавал в Турине недолго, и уже в 1834 году кафедра была вновь предложена Авогадро, который поспешил вернуться к любимому делу. Преподавал он до 1850 года, после чего передал кафедру своему ученику Феличе Кью. После окончания преподавательской работы Авогадро не ушел на покой. Он занимал должность старшего инспектора Контрольной палаты, был членом Высшей статистической комиссии, Высшего совета народного образования и председателем Комиссии мер и весов. Почти до конца своих дней он продолжал публиковать научные работы. Последняя появилась в 1853 году, когда ученому было 77 лет. Умер Амадео Авогадро 9 июля 1856 года. Похоронен он в семейном склепе в Верчелли.

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]51
  Шарль Жак Александр Сезар(1746–1823) – французский физик, изучал расширение газов. Один из пионеров воздухоплавания.


[Закрыть], Бертолле [52]52
  Бертолле Клод Луи(1748–1822) – французский химик, один из основателей учения о химическом равновесии.


[Закрыть], Кювье [53]53
  Кювье Жорж(1769–1832) – французский зоолог, один из создателей современной палеонтологии и систематики животных.


[Закрыть]. 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.