Пётр Капица - Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

Мне думается, что основная причина здесь в том, что социальные условия, в которых жил и творил Ломоносов, не давали ему возможности общаться с учеными других стран и бывать за границей. Изолированность работы Ломоносова и Рихмана, несомненно, также мешала влиянию русской науки на мировую.

Особенно печальна судьба Рихмана. В своих работах Рихман правильно указывал, что дальнейшее развитие экспериментальных работ Франклина должно идти по пути нахождения количественного описания явлений электризации. Изыскивая метод количественного измерения заряда наэлектризованного стержня, «громовой машины», во время грозы, Рихман, чтобы произвести количественный отсчет, неосторожно наклонился и приблизился чересчур близко к проводнику. Он был убит наповал электрическим разрядом в голову. Это произошло в 1753 году.

После работ Франклина наиболее крупным этапом в развитии науки об электричестве был переход к количественному описанию электрических явлений. Это было сделано Кулоном и только в 1785 году. Всем хорошо известно, как он на своих крутильных весах открыл фундаментальный закон взаимодействия электрических зарядов. Кулон нашел, что сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами.

Последовавшие за тем теоретические работы Гаусса, Лапласа, Пуассона развили этот основной закон природы в ту стройную теорию электростатического поля, которой мы так широко пользуемся в наши дни. Но в истории развития учения об электрическом поле имеется одна сравнительно мало известная страница, которая имеет отношение к фундаментальным работам Франклина и о которой интересно напомнить.

Почти 100 лет спустя после работ Кулона, в 1877 году, Максвелл напечатал статью о неопубликованных работах Генри Кавендиша в области электричества. Максвеллу, как первому директору Кавендишской лаборатории в Кембридже, построенной на средства потомков Кавендиша, был предоставлен архив Генри Кавендиша. В этом архиве он обнаружил совершенно готовую к публикации рукопись работы Кавендиша, экспериментально доказывающую тот же закон квадрата расстояния, открытый Кулоном. Экспериментальные доказательства в опыте Кавендиша сушественно отличались от опыта Кулона, метод был более прост и доказательства более точны, чем у Кулона. Даты на рукописи Кавендиша не было, но Максвелл отнес ее во всяком случае к годам не позднее 1775, следовательно, по крайней мере на 10 лет раньше открытия закона Кулоном.

В своих работах Кавендиш исходил из того, что можно теоретически показать, что на полом металлическом проводнике только тогда весь электрический заряд может распределиться на наружной поверхности, если эти заряды отталкиваются друг от друга, по закону квадрата расстояния. Но доказательство распространения заряда по наружной поверхности проводника уже было сделано Франклином с опытом электризованного чайника с цепью, о котором я говорил, надо было только найти способ сделать это доказательство более точным.

Поэтому Кавендиш воспроизвел этот опыт более совершенным образом. Вместо чайника он взял полую металлическую сферу, а вместо цепи поместил внутри, концентрически ей, вторую металлическую сферу. Обе сферы могли быть или изолированы или замкнуты, в зависимости от того, как это было нужно. Кавендиш выбрал концентрические сферы, потому что эта форма тел давала возможность количественно обрабатывать полученный результат опыта. Опыт Кавендиша заключался в доказательстве того, что заряд, сообщенный наружной сфере, распределяется только по ней и не переходит на внутреннюю сферу.

Максвелл организовал в Кембридже повторение опыта Кавендиша, но с более совершенным измерительным прибором, и показал, что закон второй степени Кулона справедлив с точностью почти до одной миллионной, в то время как методом крутильных весов Кулона этот закон можно было проверить с точностью немного более одного процента.

Тут возникает вопрос, почему в продолжение 100 лет такие первоклассные ученые, как Гаусс, Пуассон, Лаплас и другие создатели теории электрического поля, не заметили, что простой опыт Франклина с чайником мог уже служить для опытного доказательства справедливости одного из самых основных законов электростатического поля — закона Кулона?

Как могло случиться, что работа Кавендиша оставалась в продолжение 100 лет никому не известной? Максвелл в своей статье также указывает, что в этой же готовой для печати работе Кавендиша, кроме закона Кулона, был еще сформулирован и грубо проверен закон Ома. И это было сделано за 70 лет до того, как этот закон был открыт самим Омом.