Великие физики

Великие физики

Андре-Мари АМПЕР (Ampère) 

(22.01.1775 - 10.06.1836)

Андре-Мари Ампер - французский  физик, математик и химик.

Он родился в  Лионе в семье коммерсанта. В  прекрасной библиотеке его отца были произведения известных философов, ученых и писателей. Юный Андре мог  целыми днями просиживать там  с книгой, благодаря чему он, никогда  не посещавший школу, сумел приобрести обширные и глубокие знания. В 11 лет  он уже принялся за чтение знаменитой 20-томной "Энциклопедии" Дидро  и Д'Аламбера и за три года проштудировал  ее всю. Юношу интересовала изящная  словесность, и он даже писал стихи, но физико-математические науки оказались  гораздо привлекательнее.

Когда книг отца стало  недостаточно, Андре Ампер начал  посещать библиотеку Лионского колледжа. Однако многие труды великих ученых были написаны на латинском языке, которого он не знал. В течение несколько  месяцев Андре самостоятельно изучил латынь, и произведения классиков  науки XVII-XVIII вв. стали ему доступны.

И вот результат  упорных занятий. К 12 годам Ампер  самостоятельно разобрался в основах  высшей математики -- дифференциальном исчислении, научился интегрировать, а  в возрасте 13 лет уже представил свои первые работы по математике в  Лионскую академию!

В 1793 г. в Лионе  вспыхнул мятеж, который был жестоко  подавлен. За сочувствие бунтовщикам  был казнен и отец Андре Ампера. Имущество семьи было конфисковано, и юноша стал зарабатывать на жизнь  частными уроками математики. Чтобы  продолжать научные занятия, ему  приходилось работать, начиная с  четырех часов утра.

В 1802 г. Андре Амперу исполнилось 27 лет. Он начинает преподавать  физику и химию - сначала в Лионе, а через два года - в знаменитой Политехнической школе (Эколь политехник) в Париже. Еще через 10 лет Ампер  избирается в Парижскую академию наук, а с 1824 г. он - профессор Нормальной школы (Эколь нормаль) - главного высшего  учебного заведения Парижа.

Начиная с 1820 года, когда  приобрело известность открытие Эрстедом действия тока на магнитную  стрелку, Ампер всецело посвящает  себя проблемам электродинамики. В  том же году он открывает магнитное  взаимодействие токов, устанавливает  закон этого взаимодействия (позднее  названный законом Ампера) и делает вывод, что "все магнитные явления  сводятся к чисто электрическим  эффектам". Согласно гипотезе Ампера, любой магнит содержит внутри себя множество круговых электрических  токов, действием которых и объясняются  магнитные силы.

Прошло еще два  года, и Ампер открыл магнитный  эффект катушки с током - "соленоида". Именно Амперу принадлежит заслуга  введения в науку терминов "электростатика", "электродинамика", "электродвижущая  сила", "напряжение", "гальванометр", "электрический ток" и даже… "кибернетика". Ампер предложил  принять за направление постоянного  электрического тока то, в котором  перемещается "положительное электричество".

Классический труд Ампера "Теория электродинамических  явлений, выведенная исключительно  из опыта" (1826 г.) внес огромный вклад  в науку об электричестве. Вот  почему Ампера впоследствии стали называть "Ньютоном электричества".

В последние годы жизни Ампер увлекся геологией  и биологией, активно участвовал в дискуссиях об эволюции в мире живых организмов. На вопрос одного из собеседников, действительно ли он считает, что человек произошел  от улитки, Ампер ответил: "Я убедился в том, что человек возник по закону, общему для всех животных".

Ампер умер от воспаления легких в возрасте 61 года. На его  надгробном памятнике высечены слова: "Он был так же добр и так  же прост, как и велик".

Единица силы электрического тока, введенная в 1881 г., названа ампер (А) в честь Андре-Мари Ампера. Великие физики

Джеймс  Прескотт ДЖОУЛЬ (Joule)

(24.12. 1818 - 11.10. 1889)

Джеймс Прескотт Джоуль - известный английский физик, член Лондонского королевского общества (1850). До 15 лет Джоуль воспитывался в  семье отца, богатого пивовара; затем  работал на заводе, изучая в то же время математику, химию и физику под руководством Джона Дальтона.

Первые работы Джоуля, относящиеся к 1838 - 40 гг., касаются исследования законов электромагнетизма. Он внёс значительный вклад в исследование электромагнетизма и тепловых явлений, в создание физики низких температур, в обоснование закона сохранения энергии. Джоуль установил (1841 г.; опубликовано в 1843 г.), что количество тепла, выделяющееся в металлическом проводнике при  прохождении через него электрического тока, пропорционально электрическому сопротивлению проводника и квадрату силы тока.

Изучая тепловые действия токов, Джоуль в 1843 г. пришел к  убеждению в существовании предусмотренной  Майером зависимости между работой  и количеством произведенного ею тепла и нашел численное отношение  между этими величинами - механический эквивалент тепла. Переселившись в 1843 г. в Манчестер, Джоуль неутомимо  исследует тот же вопрос и в 1847 г. докладывает о нем в заседании  британской ассоциации в Оксфорде.

В 1854 г. Джоуль продает  оставшийся ему от отца пивоваренный завод и всецело посвящает  себя науке. Неутомимо работая все  в той же области, Джоуль в течение  своей жизни опубликовал 97 научных  статей, большинство из которых касается приложения механической теории тепла  к теории газов, молекул, физике и  акустике и принадлежат к классическим работам по физике.

Джоуль был членом лондонского королевского общества и почетным доктором эдинбургского (с 1871 г.) и лейденского (с 1875 г.) университетов, был дважды награжден медалями королевского общества; в 187Шарль-Огюстен КУЛОН (Coulomb)

(14.06.1736-23.08.1806)

Шарль-Огюстен  Кулон - французский физик и военный инженер, родился в г. Ангулеме (Франция) в семье правительственного чиновника. Детство он провел в Париже, где учился в Коллеже четырех наций (школа, основанная по завещанию Мазарини). Именно здесь проявился интерес юноши к изучению точных наук.

После окончания  школьного курса Шарль покинул  Париж, уехав на родину отца, в Монпелье. Здесь он участвует в работе местного научного общества и пишет свои первые научные работы. Однако необходимо выбрать профессию, которая обеспечила бы безбедное существование… Кулон  поступает в военно-инженерную школу  в Мезьере (это одно из лучших высших технических учебных заведений  того времени). Здесь преподают не только черчение, геодезию, строительное дело, но и физику с математикой.

Проходит полтора  года, и в 1761 г. Кулону, окончившему  Мезьерскую школу, присвоен чин лейтенанта и вручено предписание: строить  военный форт на острове Мартиника - в заморской французской колонии. После девятилетней строительной практики Кулон возвращается во Францию и  в 1776 г. публикует работу "О применении правил максимумов и минимумов к  некоторым вопросам статики, имеющим  отношение к архитектуре". Этот труд благосклонно встречен в научных  кругах, и Шарль-Огюстен решает продолжить научные изыскания. Теперь они относятся  к физическим закономерностям, наблюдаемым  при кручении шелковых нитей и  волос. Серия опытов по изучению трения (1781 г.) приводит к новому успеху: за эти исследования Кулон получает премию Парижской академии наук. Вскоре его избирают членом этой академии, и он окончательно переезжает в столицу. Он становится консультантом по различным  техническим вопросам, а также "смотрителем  вод и фонтанов короля Франции".

Однако "Теоретические  и экспериментальные исследования силы кручения и упругости металлических  проволок" (именно так называлась очередная работа -- "мемуар" -- Кулона) по-прежнему продолжили занимать мысли французского ученого. И вот  счастливая находка: в 1784 г. Кулон изобретает "электрические весы, основанные на свойстве металлических нитей  иметь при кручении силу реакции, пропорциональную углу кручения", и  применяет их для измерения силы отталкивания одно именно заряженных шариков, изготовленных из сердцевины побегов бузины (очень легкий материал, подобный современному пенопласту). Один из шариков в опытах Кулона был  закреплен, второй располагался на "игле" -- соломинке, натертой воском. Соломинку  подвешивали за середину на тонкой (около 40 мкм) серебряной нити длиной 75,8 мм… В результате этих опытов Кулон  в 1785 г. открыл "фундаментальный закон  электричества", который сформулировал  так:

Отталкивающая сила двух маленьких шариков, наэлектризованных  электричеством одного рода, обратно  пропорциональна квадрату расстояния между центрами этих шариков. Чуть позже, изучая колебания заряженного диска (который представлял собой кружок из позолоченной бумаги, закрепленный на "игле", подвешенной за середину на тонкой шелковой нити) в поле неподвижного медного шара, заряженного электричеством противоположного знака, Кулон установил, что "взаимное притяжение электрической  жидкости, называемой положительной, к  электрической жидкости, называемой обыкновенно отрицательной, обратно  пропорционально квадрату расстояния". Затем, установив зависимость электрической  силы от зарядов шариков, Кулон вывел  общий закон, который вошел в  историю физики как закон Кулона:

"Отталкивательное, так же как и притягательное  действие двух наэлектризованных  шаров, а следовательно, и двух  электрических молекул, прямо  пропорционально плотности электрического  флюида обеих электрических молекул  и обратно пропорционально квадрату  расстояния между ними".

Одновременно с  исследованием электрических сил  Кулон изучает взаимодействие магнитных  стрелок и устанавливает, что  сила магнитного притяжения "обратно  пропорциональна квадрату расстояния между магнитными молекулами". Кулон  посвятил проблемам электричества  и магнетизма семь работ - "мемуаров", опубликованных им в период 1785-1789 гг. Великая Французская революция прерывает научные исследования Кулона, и он почти два года проводит в провинции. А после возвращения в Париж его выбирают членом Института Франции (новой Французской академии наук).

Последние годы жизни  Кулона прошли в заботах о воспитании нового поколения образованных ученых и инженеров и совершенствовании  народного образования. Кулон умер в Париже, когда ему было 70 лет.

В честь выдающегося  французского ученого была названа  единица электрического заряда -- кулон (Кл), введенная в практику в 1881 году.8 г. ему назначена была правительством пожизненная пенсия Джеймс-Клерк  МАКСВЕЛЛ (Maxwell)

(13.6.1831, Эдинбург, - 5.11.1879, Кембридж)

Джеймс-Клерк  Максвелл -- английский физик, создатель классической электродинамики, один из основателей статистической физики, родился в Эдинбурге в 1831 году.

Максвелл - сын шотландского дворянина из знатного рода Клерков. Учился в Эдинбургском (1847-50) и Кембриджском (1850-54) университетах. Член Лондонского  королевского общества (1860). Профессор  Маришал-колледжа в Абердине (1856-60), затем Лондонского университета (1860-65). С 1871 года Максвелл -- профессор  Кембриджского университета. Там  он основал первую в Великобритании специально оборудованную физическую лабораторию - Кавендишскую лабораторию, директором которой он был с 1871 года.

Научная деятельность Максвелла охватывает проблемы электромагнетизма, кинетической теории газов, оптики, теории упругости и многое другое. Свою первую работу "О черчении овалов и об овалах со многими фокусами" Максвелл выполнил, когда ему ещё  не было 15 лет (1846 г., опубликована в 1851 г.). Одними из первых его исследований были работы по физиологии и физике цветного зрения и колориметрии (1852-72). В 1861 году Максвелл впервые демонстрировал цветное изображение, полученное от одновременного проецирования на экран  красного, зелёного и синего диапозитивов, доказав этим справедливость трёхкомпонентной теории цветного зрения и одновременно наметив пути создания цветной фотографии. Он создал один из первых приборов для  количественного измерения цвета, получившего название диска Максвелл.

В 1857-59 гг. Максвелл провёл теоретическое исследование устойчивости колец Сатурна и показал, что  кольца Сатурна могут быть устойчивыми  лишь в том случае, если они состоят  из не связанных между собой твёрдых  частиц.

В исследованиях  по электричеству и магнетизму (статьи "О фарадеевых силовых линиях", 1855-56 гг.; "О физических силовых  линиях", 1861-62 гг.; "Динамическая теория электромагнитного поля", 1864 г.; двухтомный фундаментальный "Трактат об электричестве  и магнетизме", 1873 г.) Максвелл математически  развил воззрения Майкла Фарадея  на роль промежуточной среды в  электрических и магнитных взаимодействиях. Он попытался (вслед за Фарадеем) истолковать  эту среду как всепроникающий мировой эфир, однако эти попытки  не были успешны.

Дальнейшее развитие физики показало, что носителем электромагнитных взаимодействий является электромагнитное поле, теорию которого (в классической физике) Максвелл и создал. В этой теории Максвелл обобщил все известные  к тому времени факты макроскопической электродинамики и впервые ввёл представление о токе смещения, порождающем магнитное поле подобно обычному току (току проводимости, перемещающимся электрическим зарядам). Максвелл выразил законы электромагнитного поля в виде системы 4 дифференциальных уравнений в частных производных (уравнения Максвелла).

Общий и исчерпывающий  характер этих уравнений проявился  в том, что их анализ позволил предсказать  многие неизвестные до того явления  и закономерности.

Так, из них следовало  существование электромагнитных волн, впоследствии экспериментально открытых Г. Герцем. Исследуя эти уравнения, Максвелл пришёл к выводу об электромагнитной природе света (1865 г.) и показал, что  скорость любых других электромагнитных волн в вакууме равна скорости света.