авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Тверской государственный факультет»

Физико-технический факультет

Презентация.

Предмет: «История и методология физики».

Тема : «Русская и советская физика».

Выполнил: Зыков Т. 12 гр.

Проверил: доц. Семенов В.И.

Тверь 2006 г.

Часть I:Русская физика Введение. Русская физика внесла посильный вклад в развитие мировой науки. Однако этот вклад не был решающим. Основные идеи, ключевые эксперименты принадлежали, как правило, ученым других стран. Почему же так происходило? Ответ может быть сформулирован довольно просто: в XIX — начале XX в. Россия была страной, наука которой имела несомненные провинциальные черты. Признаки, характеризующие тогдашнюю науку России, можно свести к следующим.

1. Развивались не все направления физики, а лишь отдельные, довольно узкие.

2. Научные исследования велись только на университетских кафедрах;

отсутствовали специальные научные учреждения, которые к этому времени уже были во всех передовых странах.

3. Финансовые вложения в науку были мизерными как со стороны государства, так и от частных лиц.

4. Было мало научных школ, возглавляемых крупными учеными-организаторами.

5. Научный уровень системы университетского и технического образования был недостаточен для подготовки ученых высокого уровня.

В дореволюционной России основные научные исследования были сосредоточены на университетских кафедрах, да и то не во всех университетах, а только в ведущих:

Московском, Санкт-Петербургском, Казанском, Киевском, Варшавском, Гельсингфорском и некоторых других. Научные институты, которые к тому времени в разных формах функционировали в Германии, Англии, США и Франции, в России отсутствовали. В результате такой политики в стране появлялись лишь отдельные ученые высокого уровня, чаще всего в математике, химии. В физике их было меньше: физика — наука коллективов. Она требует общего труда, а это сложно осуществить без специальных научных учреждений.

Русская культура XVIII в. и начало развития естествознания в России.

В отличие от передовых западноевропейских стран, Россия XVII столетия и в политическом, и в экономическом, и в культурном отношениях была еще чисто феодальной страной и, таким образом, отставала от этих стран, вступивших уже на путь капиталистического развития.

В связи с реформами Петра I культура России начинает претерпевать изменения. Усиливаются связи с заграницей, Петр I посылает туда русских молодых людей для получения образования, создаются технические и военные учебные заведения, ремесленные и «цифирные» школы. По плану Петра, но уже после его смерти, в 1725 г.

в Петербурге создается Академия наук. В России начинают издаваться научные и технические книги на русском языке, учебные пособия и т. д.

Однако если на Западе начавшееся развитие науки было связано с ростом революционного тогда класса буржуазии, с борьбой этого класса против феодализма и церкви, то в России дело обстояло несколько иначе.

Развитие науки в России в XVIII в. не было связано с ростом промышленной буржуазии, так как Россия и во время реформ Петра I, и непосредственно после них продолжала оставаться феодальной страной. Капиталистические отношения в ней только зарождались.

Таким образом, развитие науки в России не вытекало так непосредственно, как на Западе, из самой экономики;

это развитие было в известной степени навязано ей извне, оно диктовалось необходимостью ликвидировать отсталость России, укрепить государство, так как без этого оно уже не могло более существовать как самостоятельное среди передовых европейских держав. Для выполнения этой цели естественно было обратиться к западноевропейской науке, перенять и использовать ее достижения.

История развития естествознания в России по-настоящему начинается с организации Петербургской Академии наук.

Перед Петербургской Академией наук, помимо ее основной задачи— развивать науку и использовать ее для нужд русского государства,— была поставлена задача подготовки национальных кадров ученых. Все первые академики были иностранцами, и в их задачу входила подготовка русских математиков, физиков, химиков и т.

д. Для этой цели при Академии наук были созданы университет и гимназия.

Наконец, Академия наук должна была распространять знания среди русского общества: проводить публичные научно-популярные лекции, а также издавать научную и научно-популярную литературу на русском языке.

С наибольшей интенсивностью в Академии наук разрабатывались физико-математические науки. В Академии наук работали крупнейшие ученые того времени: Л.

Эйлер, Даниил и Николай Бернулли, математик Герман и другие. В результате их деятельности Петербургская Академия наук быстро приобрела славу крупнейшего мирового научного центра.

Распространение научных знаний среди русского общества встречало сопротивление со стороны реакционных сил старой России.

Академикам, приглашенным из-за границы, была предоставлена большая свобода в научной работе. Никто не мешал им «производить» науки, никто не мешал печатать научные труды в академических журналах, издаваемых на латинском языке. Но как только дело касалось распространения науки, т. е. печатания научной и научнопопулярной литературы на русском языке, преподавания в академическом университете и т. д., сейчас же вмешивались и государство и церковь.

Почти с самого своего основания Академия наук начала печатать на русском языке научные и научно-популярные статьи. Естественно, что среди них были статьи, содержащие идеи, противные «вере святой», хотя печатания таких статей академия по возможности избегала. В 1725 г. Шумахер, фактический правитель Академии наук, долго колебался, прежде чем напечатать речь астронома Делиля, содержащую в себе «коперниканскую ересь».

В 1726 г. Бильфингер при академическом университете читал курс философии (содержащий только вольфианскую метафизику). Богословы всячески ему в этом препятствовали. Они настраивали против него студентов и добились того, что его лекции не пользовались популярностью. Богословы принимали все меры к тому, чтобы задержать производство Бильфингер в ординарные профессора.

Развитие науки в России протекало в глубоких противоречиях. С одной стороны, правительство понимало необходимость развития наук, а с другой — оно этого боялось и стремилось втиснуть науку в определенные рамки.

М.В. Ломоносов (1711 - 1765). Биография М.В. Ломоносова достаточно хорошо известна, хотя в ней еще есть немало белых пятен. Только недавно установлено место его рождения: деревня Мишанинская, вблизи Холмогор, Архангельской губернии. День его рождения датируется «Михайловым днем» (8 ноября старого стиля) 20 ноября 1711 г. Ломоносов был сыном крестьянинапомора Василия Дорофеева. Мы не знаем точно, под влиянием каких обстоятельств родилась у молодого сына рыбака страсть к науке. Сам Ломоносов называл «вратами своей учености»

«Грамматику» Мелетия Смотрицкого и «Арифметику» Леонтия Магницкого. В истории русской культуры и науки эти книги, из которых одна была своеобразной энциклопедией церковнославянского языка, а другая —энциклопедией математических наук, занимают видное место и характеризуют уровень науки и просвещения в России, достигнутый к началу XVIII столетия.

Эти книги и, по всей вероятности, беседы с бывалыми людьми пробудили в Ломоносове жажду знания, и зимой 1730 г. он отправился в Москву учиться. В 1731 г. он поступил в тогдашнее высшее учебное заведение — Заиконоспасскую духовную академию в Москве. Впоследствии Ломоносов сам описывал трудные условия, в которых в течение пяти лет проходило его учение.

Однако даровитого юношу не удовлетворяла церковная схоластика и жизненные перспективы по окончании академии. Одно время он подумывал ехать священником в экспедицию. Счастливый случай круто повернул его судьбу.

Организованная при Петре I промышленность по добыче и переработке металлических руд остро нуждалась в специалистах. Предполагалось выписать их изза границы. Но в академии и в сенате нашлись люди, понимавшие, что настало время приступить к подготовке собственных кадров. По представлению «командира академии» Корфа сенат издал указ об отборе из числа учащихся существовавших тогда учебных заведений наиболее способных для продолжения образования в академическом университете. Во исполнение указа было отобрано двенадцать молодых людей, в том числе и студент Заиконоспасской академии Михайло Ломоносов, прибывший в Петербург 1 января старого стиля 1736 г. За границу были посланы трое: Ломоносов, Виноградов и Рейзер —для подготовки из них специалистов горного дела.

За границей Ломоносов пробыл пять лет. Это были напряженные и бурные годы его жизни. Он испытал немало жизненных приключений, которые иной раз могли окончиться для него весьма плачевно, но вместе с тем упорно и напряженно работал и вернулся в Россию в 1741 г. сложившимся ученым с определенными научными убеждениями и принципами.

С этого времени и до конца своей жизни Ломоносов трудился над приведением академии в «доброе состояние», над созданием условий, способствующих «процветанию наук» в России. Его личная научная работа поистине всеобъемлюща. Он первый русский профессор химии (1745), создатель первой русской химической лаборатории (1748), автор первого в мире курса физической химии. В области физики он оставил ряд важных работ по кинетической теории газов и теории теплоты, по оптике, электричеству, гравитации и физике атмосферы. Он занимался астрономией, географией, металлургией, историей, языкознанием, писал стихи, создавал мозаичные картины, организовал фабрику по производству цветных стекол. Это был многогранный ученый, оставивший яркий след в разных областях науки, техники, литературы и искусства.

К этому надо добавить неутомимую общественную и организаторскую деятельность М.В.Ломоносова. Он активный член академической канцелярии, издатель академических журналов, организатор университета, руководитель ряда отделов академии. Эта разносторонняя кипучая деятельность, связанная с борьбой против «недругов наук российских», надломила силы Ломоносова. Он скончался 4 апреля 1765 г., не прожив и пятидесяти четырех лет.

Проследим основные этапы научного пути Ломоносова. В марте 1739 г. «студент математики и философии Михаиле Ломоносов» представил в Академию наук физическую диссертацию «О различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул». В Марбурге же Ломоносов начал большое сочинение «Элементы математической химии», рукопись которой, хранящаяся в архиве Академии наук, помечена 1741 г. Это сочинение осталось незаконченным, общий план задуманного Ломоносовым большого труда содержится в конце рукописи.

Вообще следует подчеркнуть, что законченных и опубликованных трудов по физике и химии у Ломоносова немного, большая часть осталась в виде заметок, фрагментов, неоконченных сочинений и набросков. В Полном собрании сочинений Ломоносова в первых четырех томах, содержащих работы по физике, химии, астрономии и приборостроению, опубликовано 85 работ, из них законченных и опубликованных при жизни Ломоносова 27, в том числе одна переводная книга «Вольфианская физика» и одна переводная брошюра («Описание появившейся в начале 1744 года кометы»). Таким образом, при жизни Ломоносова было завершено и опубликовано менее трети его работ.

В то же время, начиная с 1741 г., ежегодно публиковались оды и стихи Ломоносова, несколько изданий выдержали «Риторика» и «Грамматика» Ломоносова, выходили его исторические и географические труды.

Возвращаясь к началу научного пути Ломоносова, следует подчеркнуть, что как его студенческие работы, так и в особенности «Элементы математической химии» предопределяют дальнейший ход развития его научных воззрений. Ломоносов начинал свой научный путь в эпоху становления химии как науки, кристаллизации ее основных понятий и методов. Химия XVII в. еще не освободилась от алхимических представлений и была своеобразным искусством приготовления веществ, нужных для практических целей. Металлургическая практика стимулировала особый интерес к металлам и их окислам. Процесс восстановления металлов из их руд нуждался в теоретическом истолковании. В 1703 г. врач прусского короля Георг Эрнест Шталь (1660—1734) предложил гипотезу особого горючего вещества— флогистона. Шталь считал флогистон невесомым и даже допускал для него отрицательный вес. Металл, по Шталю, представляет собой соединение особого землистого вещества и флогистона, который выделяется при процессах окисления, а в процессе восстановления поглощается. Ее принимал и М.В.Ломоносов в сочинениях «О металлическом блеске» (1745) и «О рождении и природе селитры» (1749). флогистические воззрения встречаются в некоторых, его физико-химических заметках, в «Курсе истинной физической химии» (1752—1754), «Слове о рождении металлов» (1757), «Слове о происхождении света» и других сочинениях. В сочинениях Ломоносова, в частности в «Слове о происхождении света», фигурирует и концепция трех элементов: ртути, соли и серы. Это и не удивительно.

Ломоносов учился химии по распространенным тогда учебникам Бургаве, Шталя и Штабеля. Его учитель химии и горного дела Генкель был ограниченным эмпириком и не мог передать Ломоносову основательных химических воззрений. Во времена Ломоносова были известны только два газа: воздух и углекислый газ. Водород, кислород и азот были открыты после его смерти.

В этих условиях создать правильную теорию горения было просто невозможно. Поразительно, что молодой Ломоносов увидел недостатки в современной ему науке и наметил правильные теоретические основы химии. В сочинении «О действии химических растворителей вообще», написанном в 1743 г., опубликованном в 1750 г., Ломоносов отмечает, что, несмотря на длительные труды многих людей, химия «все еще покрыта глубоким мраком и подавлена своей собственной громадой».

В науке, по мнению Ломоносова, теория и практика неразрывно связаны. Уже в одной из своих первых работ — «Элементы математической химии» — Ломоносов утверждает: «Истинный химик должен быть теоретиком и практиком». В этой работе Ломоносов называет химию наукой, а не искусством, какой она еще считалась и фактически была в те времена. Ломоносов в противоположность этому общепринятому взгляду на химию высказывает твердое убеждение, что «занимающиеся одной практикой — не истинные химики». «Истинный химик,—говорит Ломоносов,—...должен быть также и философом».

В основе химических явлений, по Ломоносову, лежит движение частиц — «корпускул». Поэтому, «кто хочет глубже постигнуть химические истины», тот должен «изучать механику». «А так как знание механики предполагает знание чистой математики, то стремящийся к ближайшему изучению химии должен быть сведущ в математике».

6 сентября 1751 г. Ломоносов вновь высказал свои идеи об основаниях химической науки в своем знаменитом «Слове о пользе химии», произнесенном на публичном собрании Академии наук. Это слово Ломоносов произнес, будучи академиком, организатором первой в России химической лаборатории, лектором первого в мире курса физической химии. Здесь Ломоносов вновь подчеркнул, что для успеха химической науки «требуется весьма искусный химик и глубокий математик в одном человеке». «Химия руками, математика очами физическими по справедливости назваться может».

Ломоносов является одним из основателей научной химии, глубоко понимавшим ее задачи и назначение. Он первым заговорил о физической химии как науке, объясняющей химические явления на основе законов физики и использующей физический эксперимент в исследовании этих явлений. Тем самым он опередил свою эпоху более чем на сто лет.

В химических работах Ломоносова важную роль играет атомистика, которая служит краеугольным камнем его научного мышления. Ломоносов является одним из основателей механической теории теплоты и кинетической теории газов. В своих работах на эту тему он сводит теплоту и упругость газов к движениям «нечувствительных частиц».

В научной системе Ломоносова важное место занимает «всеобщий закон» сохранения. Впервые он формулирует его в письме к Леонарду Эйлеру от 5 июля 1748 г.

Здесь он пишет: «Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чегото другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю от бодрствования, и т. д.

Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому».

Печатная публикация закона последовала через 12 лет, в 1760 г., в диссертации «Рассуждение о твердости и жидкости тел». Здесь в русском переводе конец читается так: «Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения;

ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает». Это, по-видимому, первая,в истории физики формулировка закона «сохранения силы». До введения Ранкиным термина «энергия» закон сохранения энергии именовался законом сохранения силы. У Ломоносова он является частным случаем всеобщего закона сохранения.

Недостатком формулировки Ломоносова является отсутствие точной количественной меры силы. Во времена Ломоносова спорили о двух мерах механического движения: mv и mv^2, еще только вырабатывались понятия калориметрии, в области электричества и магнетизма вообще еще не было количественных характеристик, и поэтому отсутствие количественной формулировки сохранения силы у Ломоносова вполне естественно.

Ломоносов сделал важный шаг, введя для количественной характеристики химических реакций весы. В отчете о своих работах за 1756 г. он записывает: «Между разными химическими опытами, которых журнал на 13 листах, деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать;

прибывает ли вес металлов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».

Все замечательно в этой сухой фразе отчета: первая в мире опытная проверка закона сохранения веса при химической реакции, опытное опровержение ошибочного мнения крупного авторитета и первый значительный шаг к теории горения Лавуазье. Ломоносов здесь показал, так же как и в своей теории теплоты, конкретное применение всеобщего закона сохранения. В истории закона сохранения энергии и массы Ломоносову по праву принадлежит первое место.

Ломоносов был пионером во многих областях науки. Он открыл атмосферу Венеры и нарисовал яркую картину огненных валов и вихрей на Солнце. Он высказал правильную догадку о вертикальных течениях в атмосфере, правильно указал на электрическую природу северных сияний и оценил их высоту. Он пытался разработать эфирную теорию электрических явлений и думал о связи электричества и света, которую хотел обнаружить экспериментально. В эпоху господства корпускулярной теории света он открыто поддержал волновую теорию «Гугения» (Гюйгенса) и разработал оригинальную теорию цветов.

Это был яркий и независимый ум, взгляды которого во многом опередили эпоху. Ему не удалось полностью реализовать свои обширные научные замыслы, но того, что он сделал, оказалось достаточно, чтобы обеспечить ему почетное место в пантеоне науки.

ЭЙЛЕР, ЛЕОНАРД (Euler, Leonhard) (1707–1783) входит в первую пятерку величайших математиков всех времен и народов. Родился в Базеле (Швейцария) 15 апреля 1707 в семье пастора и провел детство в близлежащем селении, где его отец получил приход. Здесь на лоне сельской природы, в благочестивой обстановке скромного пасторского дома Леонард получил начальное воспитание, наложившее глубокий отпечаток на всю его последующую жизнь и мировоззрение. Обучение в гимназии в те времена было непродолжительным. Осенью тринадцатилетний Эйлер поступил в Базельский университет, через три года окончил низший – философский факультет и записался, по желанию отца, на теологический факультет. Летом 1724 на годичном университетском акте он прочел по-латыни речь о сравнении картезианской и ньютонианской философии. Проявив интерес к математике, он привлек к себе внимание Иоганна Бернулли. Профессор стал лично руководить самостоятельными занятиями юноши и вскоре публично признал, что от проницательности и остроты ума юного Эйлера он ожидает самых больших успехов.

Еще в 1725 Леонард Эйлер выразил желание сопровождать сыновей своего учителя в Россию, куда они были приглашены в открывавшуюся тогда – по воле Петра Великого – Петербургскую Академию наук. На следующий год получил приглашение и сам. Покинул Базель весной 1727 и после семинедельного путешествия прибыл в Петербург. Здесь он был зачислен сначала адъюнктом по кафедре высшей математики, в 1731 стал академиком (профессором), получив кафедру теоретической и экспериментальной физики, а затем (1733) кафедру высшей математики.

Сразу же по приезде в Петербург он полностью погрузился в научную работу и тогда же поразил всех плодотворностью своей деятельности. Многочисленные его статьи в академических ежегодниках, первоначально посвященные преимущественно задачам механики, скоро принесли ему всемирную известность, а позже способствовали и славе петербургских академических изданий в Западной Европе. Непрерывный поток сочинений Эйлера печатался с тех пор в трудах Академии в течение целого века.

В начале сентября 1783 Эйлер почувствовал легкое недомогание. 18 сентября он еще занимался математическими исследованиями, но неожиданно потерял сознание и, по меткому выражению панегириста, «прекратил вычислять и жить».

Похоронен на Смоленском лютеранском кладбище в Петербурге, откуда его прах перенесен осенью 1956 в некрополь Александро-Невской лавры.

Научное наследие Леонарда Эйлера колоссально. Ему принадлежат классические результаты в математическом анализе. Он продвинул его обоснование, существенно развил интегральное исчисление, методы интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных. Эйлеру принадлежит знаменитый шеститомный курс математического анализа, включающий Введение в анализ бесконечно малых, Дифференциальное исчисление и Интегральное исчисление (1748–1770). На этой «аналитической трилогии» учились многие поколения математиков всего мира.

Фундаментальные результаты принадлежат Леонарду Эйлеру в рациональной механике. Он впервые дал последовательно аналитическое изложение механики материальной точки, рассмотрев в своей двухтомной Механике (1736) движение свободной и несвободной точки в пустоте и в сопротивляющейся среде. Позже Эйлер заложил основы кинематики и динамики твердого тела, получив соответствующие общие уравнения. Итоги этих исследований Эйлера собраны в его Теории движения твердых тел (1765).

Совокупность уравнений динамики, представляющих законы количества движения и момента количества движения, крупнейший историк механики Клиффорд Трусделл предложил называть «Эйлеровыми законами механики».

В 1752 была опубликована статья Эйлера Открытие нового принципа механики, в которой он сформулировал в общем виде ньютоновы уравнения движения в неподвижной системе координат, открыв путь для изучения механики сплошных сред. На этой основе он дал вывод классических уравнений гидродинамики идеальной жидкости, найдя и ряд их первых интегралов. Значительны также его работы по акустике. При этом ему принадлежит введение как «эйлеровых»

(связанных с системой отсчета наблюдателя), так и «лагранжевых» (в сопутствующей движущемуся объекту системе отсчета) координат.

Замечательны многочисленные работы Эйлера по небесной механике, среди которых наиболее известна его Новая теория движения Луны (1772), существенно продвинувшая важнейший для мореходства того времени раздел небесной механики.

Наряду с общетеоретическими исследованиями, Эйлеру принадлежит ряд важных работ по прикладным наукам. Среди них первое место занимает теория корабля.

Вопросы плавучести, остойчивости корабля и других его мореходных качеств были разработаны Эйлером в его двухтомной Корабельной науке (1749), а некоторые вопросы строительной механики корабля – в последующих работах. Более доступное изложение теории корабля он дал в Полной теории строения и вождения кораблей (1773), которая использовалась в качестве практического руководства не только в России.

Значительный успех имели комментарии Эйлера к Новым началам артиллерии Б.Робинса (1745), содержавшие, наряду с другими его сочинениями, важные элементы внешней баллистики, а также разъяснение гидродинамического «парадокса Даламбера». Эйлер заложил теорию гидравлических турбин, толчком для развития которой явилось изобретение реактивного «сегнерова колеса». Ему принадлежит и создание теории устойчивости стержней при продольном нагружении, приобретшей особую важность спустя столетие.

Много работ Эйлера посвящено различным вопросам физики, главным образом геометрической оптике. Особого упоминания заслуживают изданные Эйлером три тома Писем к немецкой принцессе о разных предметах физики и философии (1768–1772), выдержавшие впоследствии около 40 изданий на девяти европейских языках. Эти «Письма» были своего рода учебным руководством по основам науки того времени, хотя собственно философская сторона их и не соответствовала духу эпохи Просвещения.

Современная пятитомная Математическая энциклопедия указывает двадцать математических объектов (уравнений, формул, методов), которые носят сейчас имя Эйлера. Его имя носит и ряд фундаментальных уравнений гидродинамики и механики твердого тела.

Наряду с многочисленными собственно научными результатами, Эйлеру принадлежит историческая заслуга создания современного научного языка. Он является единственным автором середины XVIII в., труды которого читаются даже сегодня без всякого труда.

Петербургский архив Российской Академии наук хранит, кроме того, тысячи страниц неопубликованных исследований Эйлера, преимущественно в области механики, большое число его технических экспертиз, математические «записные книжки» и колоссальную научную корреспонденцию.

Его научный авторитет при жизни был безграничен. Он состоял почетным членом всех крупнейших академий и ученых обществ мира. Влияние его трудов было весьма значительным и в XIX в. В 1849 Карл Гаусс писал, что «изучение всех работ Эйлера останется навсегда лучшей, ничем не заменимой, школой в различных областях математики».

Общий объем сочинений Эйлера громаден. Свыше 800 его опубликованных научных работ составляют около 30 000 печатных страниц и складываются в основном из следующего: 600 статей в изданиях Петербургской Академии наук, 130 статей, опубликованных в Берлине, 30 статей в разных журналах Европы, 15 мемуаров, удостоенных премий и поощрений Парижской Академии наук, и 40 книг отдельных сочинений. Все это составит 72 тома близкого к завершению Полного собрания трудов (Opera omnia) Эйлера, издаваемого в Швейцарии с 1911. Все работы печатаются здесь на том языке, на котором они были первоначально опубликованы (т.е.

на латинском и французском языках, которые были в середине XVIII в. основными рабочими языками, соответственно, Петербургской и Берлинской академий). К этому добавится еще 10 томов его Научной переписки, к изданию которой приступили в 1975.

(Следует заметить, что фамилия Эйлера в подлинном произношении звучит как «Ойлер».) Полное собрание сочинений Эйлера рассчитано на 72 тома (вышло 62 тома), 30 из них посвящено математике. В процентном отношении работы по математике распределяются так: анализ – 60%, геометрия – 17%, теория чисел – 13%, алгебра – 7%, теория вероятностей – 3%. Внутри анализа особенно большое место занимают работы по интегральному исчислению – 33%;

дифференциальным уравнениям посвящено 25%, рядам – 22% и вариационному исчислению – 11%. В целом эта статистика довольно верна.

Георг Вильгельм Рихман родился 11 июля 1711 г. в г. Пярну (тогда Пернове) в Эстонии. Рихман учился в германских университетах в Галле и Иене, а с 1735 г. в университете Петербургской Академии наук. В 1740 г. он становится адъюнктом, а в следующем, 1741 г. —профессором академии.

В Петербургской академии наук он пишет и печатает в издаваемых академией «Примечаниях к Санкт-Петербургским ведомостям» научно популярные статьи «О фосфоре», «О янтаре», «О орифейском плавании под водой», «Физическое замечание о лчелах», «Физическое известие о целительных водах вообще» и другие, сопровождая каждую из статей доступнейшими примерами стой целью, «дабы не только каждый физик, но и историк, ботаник, химик, астроном, географ, хронолог, анатом, критик, полководец, рядовой воин и любой другой при небольшом внимании мог понять суть дела».

Из сохранившихся материалов видно, что для публикации в «Примечаниях» им был написан интересный труд, посвященный философским вопросам строения материи, движения, непрерывности и дискретности под названием «Беседа между двумя философами о пустом и наполненном пространстве».

Академия не ошиблась. За короткий срок своей деятельности в качестве академика Рихман обогатил отечественную и мировую физику рядом ценных экспериментальных исследований. В трудах академии им было напечатано 19 работ по калориметрии и термометрии, по теплообмену и испарению жидкостей и по упругим свойствам воздуха, 2 работы по электричеству и I по магнетизму. Кроме того, им были написаны, но не напечатаны 5 работ по молекулярной физике, 40 сообщений и статей по электричеству и магнетизму, 3 работы по механике, 2 по оптике и перевод курса физики И. Сегнера.

С 1744 г. после отъезда Крафта в Германию Рихман остается единственным руководителем кафедры физики в физической лаборатории Академии наук, которая благодаря его стараниям и энергии стала в середине XVIII в. не только научно-исследовательским центром по экспериментальной физике в России, но и замечательным учебно-методическим центром. Рихман придавал большое значение систематическому пополнению лаборатории вновь изобретенными приборами, «которые,— как он указывал,— способны будут к учинению новых экспериментов», и в частности «к деланию экспериментов электрических».

Много новых приборов для лаборатории было изготовлено в академической инструментальной мастерской по проектам самого Рихмана.

Таковы, например, изобретенный и сконструированный им электрометр, электрическая машина с двумя вращающимися шарами, самопишущий прибор для определения средней температуры и многие другие. Постоянно заботясь о развитии экспериментальной физики, ученый в одном из рапортов в канцелярию академии писал: «Но чтоб мне безостановочно трудиться в сем деле, которое Первая страница труда Г.В.

Рихмана по калориметрии касается до приращения наук, то...прошу, чтобы повелено было указом инструменты и осуды по моему указанию делать». Каждый «Размышления о новый прибор для Рихмана означал очень многое.

количестве теплоты, которое должно «В физике,— говорил он,— нелегко что-либо установить, не прибегая к опытам и испытаниям, и голые рассуждения, не подкрепленные получаться опытом, часто ведут к ошибкам».

присмешивании Рихман вошел в историю науки как один из крупнейших основоположников теплофизики и науки об электричестве. Некоторые важные жидкостей, имеющих закономерности, установленные им в этих новых для XVIII в. областях физической науки, сохранили свое значение и до сего времени.

определенные градусы теплоты», напечатанного в Изучая различные физические явления, происходящие при тепловых процессах, Рихман уделил больше всего внимания вопросам «Новых Комментариях» в калориметрии, теплообмену и испарению жидкостей.

1750 г.

Большое значение для теоретических исследований Рихмана по теплофизике имела разработанная Ломоносовым молекулярно-кинетическая теория теплоты. Если в своих первых работах Рихман принимает теорию теплорода, то позже он окончательно прорывает с ней и всецело становится сторонником взглядов Ломносова.

В январе 1745 г. Рихман начал собственные опыты по электричеству. В процессе этой работы, как пишет он сам, «я встретился со многими новыми явлениями...», далее «...открыл новый удобный способ исследовать тела, обладающие первичным, и тела, обладающие производным электричеством». Здесь под первичным электричеством Рихман понимает электричество, возбуждаемое в изоляторах трением, под производным —электричество в проводниках, получаемое от контакта с заряженными телами.

Существенно новым моментом в исследованиях Рихмана было то, что он «пытался подвергнуть измерению порождаемое электричество».

Большое значение для развития учения о теплоте имели работы, выполненные Рихманом в период с 1746 по 1752 г., по изучению закономерностей конвективного теплообмена. Итоги своих исследований по этой проблеме он опубликовал в статьях «Изыскание и открытие закона, согласно которому теплота жидкости, заключающейся в сосуде, возрастает или убывает за определенный промежуток времени при постоянной температуре воздуха, а также вывод отсюда правила для построения термометров, в совершенстве согласованных друг с другом» и «Исследование, касающееся убывания и возрастания теплоты в твердых телах, окруженных воздухом».

Итак, Рихман попытался «взвесить» электрическую силу. Это была правильная идея, которая в своем развитии привела к изобретению абсолютного электрометра.

Рихман описывал ряд опытов с различными весами и массами. Но потом он переходит к другому методу — методу электрического указателя — родоначальнику современных электрометров.

Описание экспериментов Рихмана было опубликовано в «Новых Комментариях» Петербургской Академии наук за 1751 г. спустя шесть лет после начала опытов. Это была первая публикация по электричеству в России. Статья Рихмана «Новые опыты с электричеством, порождаемым в телах» содержит описание его экспериментальной установки и опытов, произведенных на этой установке. Установка состояла из электрической машины Гравезанда. От электризуемого шара машины электричество отводилось железной проволокой к железной подставке, помещенной на смоле,, заполнявшей конический сосуд. Подставка сообщалась с электрическим указателем, состоящим из вертикальной железной линейки, к верхнему концу которой прикреплялась льняная нить определенной длины и веса. К столу, на котором находился сосуд со смолой, прикреплялся деревянный квадрант с делениями, образующий шкалу указателя. Нить немного не доходила до шкалы.

К другому концу железной подставки присоединялась также железная линейка, от которой электричество могло передаваться различным телам.

Электрический указатель занимал мысли Рихмана до самой смерти.

Он хорошо понимал, что «совершенный электрометр должен оказать большую пользу в деле открытия и определения законов электричества», и, как он писал в неопубликованной рукописи «Об усовершенствовании электрического указателя», «делал много тщетных попыток в этой области». Описанный в «Комментариях»

указатель был жестко связан с экспериментальным столом, и в этом заключалось большое неудобство. Рихман сделал переносной прибор, который представлял собой лейденскую банку (стеклянную бутылку, заполненную наполовину металлическими опилками, вставленную в металлический цилиндрический сосуд), в которую была помещена железная линейка, выступающая наружу. К наружному концу линейки прикреплялась льняная нить.

В работе «Рассуждения об указателе электричества и о пользовании им при исследовании явлений искусственного и естественного электричества» Рихман подводит итог многолетней экспериментальной работы по исследованию электрических явлений, кончая исследованиями электрической природы молнии. «...Восемь лет назад,— пишет Рихман в 1753 г., —я приступил... к исследованию электрических явлений. Совершенный электрометр, т. е.

инструмент для определения электрической силы, вне всякого сомнения, может сильно способствовать развитию Отзыв М.В. Ломоносова на подготовленный Г.В. электрической теории. Вот почему с самого начала я сразу же стал размышлять об удобном способе определять Рихманом доклад «О законах испарения воды», с интенсивность электрической силы. Впрочем, мне до сих пор не посчастливилось сделать совершенный которым он выступил на публичном собрании электрометр, — не знаю как другим». Так самокритично и честно оценивает Рихман свои поиски надежной Петербургской Академии наук в 1749 г.

конструкции электрометра.

Для создания такого инструмента потребовалось более ста лет. Электрометры были созданы во второй половине XIX столетия.

В этой же работе Рихман описывает оба типа своих приборов и основные опыты, произведенные с ними, в том числе и опыты с электричеством грозы, приведшие к трагической гибели ученого 26 июля 1753 г. Его классическая работа, о которой мы здесь говорили, была опубликована в 1758 г., спустя пять лет после смерти ученого. Несмотря на несовершенство указателя своего прибора, Рихман с полным правом утверждал, что он «является надежным инструментом для распознавания больше или меньше градус электричества в той или иной наэлектризованной массе». Он нашел, что «электрическая материя, неким движением возбуждаемая вокруг тела, по необходимости должна опоясывать его на некотором расстоянии;

на меньшем расстоянии от поверхности тела действие ее бывает сильнее;

следовательно, при увеличении расстояния сила ее убывает по некоторому, пока еще неизвестному закону». Другими словами, с помощью своего указателя Рихман открыл существование электрического поля вокруг заряженного тела, напряженность которого убывает с увеличением расстояния от тела «по некоторому, пока еще неизвестному закону». Таким образом, русскому ученому принадлежит честь открытия электрического поля и вполне определенное утверждение о зависимости действия этого поля от расстояния до источника поля. Этот «неизвестный пока закон» был найден спустя сорок лет Кулоном.

Даниил Бернулли (1700 – 1782) – второй сын Иоганна I Бернулли, внесший, пожалуй, наибольший вклад в науку, из всех своих братьев.

Математику любил с детства. Первым учителем математики Даниила, как его старшего брата Николая, был их отец Иоганн. Старший брат также занимался с младшим. Даниил закончил гимназию, а затем и университет. В 16 лет Даниил уже магистр философии. До этого времени жизненный путь Даниила – почти точная копия жизни его старшего брата, который всегда служил ему примером. Отец никогда не побуждал Даниила к юридической карьере, что было результатом влияния на него Лейбница, писавшего Иоганну, отмечая яркий математический талант Даниила: «Я радуюсь, что твой сын носит печать Бернулли и хранит наследственный блеск фамилии». Последовав примеру своего отца и представлениям своего времени, Даниил начал изучать медицину, сначала в Базеле, затем в Гейдельберге и в 1719 г. в Страсбурге. В 1721 г. после защиты диссертации «О дыхании» Даниил получает степень лиценциата медицины, но все больше, и во многом под влиянием старшего брата Николая, проникается интересом к математике.

Следуя традициям семьи Даниил отправляется для завершения образования по странам Европы и прежде всего в Италию. В Венеции он стажируется у видного итальянского врача Пьетро Антонио Микелотти, который занимался также опытами применения математики, механики и физики к медицине. Несмотря на свою мягкость и застенчивость Даниил, еще будучи в Венеции, проявил оперативность и настойчивость и напечатал первую свою крупную работу «Математические упражнения», благодаря которой получил признание как математик. Признанием его первых заслуг явилось его избрание в Академию наук в Болонье, а Академия в Генуе предложила ему даже пост президента. Однако эти предложения Даниила не заинтересовали. В то время, название «академия» оправдывали только две – Парижская королевская академия наук и Лондонское королевское общество. Остальные же многочисленные академии не имели серьезного статуса и носили характер скорее дискуссионных клубов или научных семинаров, существуя практически за счет энтузиазма их членов.

В 1724 г. Парижская академия наук объявила конкурс на тему «О средствах сохранять равномерность водяных или песочных часов на море». Это был первый такой конкурс, который впоследствии стал регулярным и на котором выдающиеся умы Европы мерялись силами. Первую премию получили Даниил совместно со своим отцом Иоганном I. Вообще в течение своей жизни Даниил многократно принимал участие в академических конкурсах. В десяти случаях он становился одним из победителей, а в четырех – единоличным победителем. По числу премий Даниил уступал только одному своему современнику – гениальному Леонарду Эйлеру.

Слава Даниила, как математика и физика быстро растет и в 1725 г. вместе со своим старшим братом Николаем II он приглашается в качестве академика на должность профессора физиологии во вновь созданную Петербургскую Академию наук. Усилиями Даниила Бернулли в России была создана первая физиологическая школа.

Он развивал также механико-математический подход к решению проблем физиологии и одной из главных целей его знаменитой «Гидродинамики» было определение давления в сосудах, что, как он надеялся, «откроет новую эпоху в физиологии». К концу своего пребывания в Петербурге, Даниил – один из ведущих ученых в области механики, мнение которого при решении научных и технических вопросов было в числе решающих.

После восьмилетнего пребывания в Петербурге, в 1733 г., Даниил возвращается в Базель. В отличие от Петербурга, где шла очень эффективная и продуктивная научная и практическая работа, в Базеле все было не так. Там не было большого сообщества ученых, царил дух традиционной университетской науки, во многом схоластической и буквоедской. По прибытии на родину, Даниил хлопочет о печатании своей рукописи «Гидродинамика», содержащей среди множества новых решенных задач и его знаменитую теорему, названную Эйлером «Великим парадоксом». К этому времени относится и тягостная многолетняя тяжба Даниила со своим отцом по поводу приоритета основных идей гидродинамики. Соперничавший с сыном старый Иоганн всячески препятствовал изданию книги Даниила «Гидродинамика», поэтому книга его сына так и не вышла у тех же издателей, у которых он печатался сам.

В Базеле Даниил получил место профессора по кафедре анатомии и ботаники. В это время он уже полностью посвятил себя математике и науке о природе и практически отошел от медицины. И поэтому, когда в его родном университете освободилась кафедра физики, он с радостью возглавил ее. Но удовлетвориться только преподавательской деятельностью он уже не мог. После продуктивной научной жизни в Петербурге, вдали от научного окружения и научных споров, Бернулли не мог довольствоваться тихими радостями провинциального уединения. Постепенно он начинает включаться в прежнюю активную научную жизнь:

посылает свои работы для печати в Петербург, Париж, Берлин, участвует в академических конкурсах. Только с 1737 по 1746 гг. он пять раз выигрывал призы на конкурсах Парижской академии наук.

В 1738 опубликовал свою знаменитую работу Гидродинамика, или Записки о силах и движениях жидкостей (Hydrodynamica, sive de viribus et motibus fluidorum commentarii), в которой сформулировал основы механики жидкости. В этом сочинении Бернулли впервые ввел понятия работы и коэффициента полезного действия, представил уравнение стационарного движения идеальной жидкости (уравнение Бернулли), изложил идеи кинетической теории газов. Более 50 лет занимался изучением колебаний, обосновал положение о том, что суммарное колебание системы равно сумме простых гармонических колебаний (принцип суперпозиции).

Значительный вклад внес в математику. Занимался разработкой численных решений алгебраических уравнений, теорией рядов, теорией вероятностей, дал способ решения вероятностных задач методами математического анализа. Был удостоен почетных премий Парижской академии наук.

Даниила Бернулли неоднократно приглашали вернуться в Петербургскую Академию наук на ту же кафедру математики, которая с момента отъезда Эйлера из Петербурга в Берлин оставалась незанятой, или же перейти в Берлинскую Академию наук. Ему предлагали огромное жалование, должности, пытались влиять на него через Эйлера. Но он отклонял все предложения, поскольку той академии, которую создавал Петр, и у истоков которой стоял он сам уже не было: «Боюсь, что уже невозможно привести Академию в прежнее цветущее состояние…». Тем не менее Даниил до самой своей смерти полагал за честь печататься в изданиях Петербургской академии наук, опубликовав там с 1767 по 1780 г. два десятка научных работ, а вообще из 75 его печатных работ – 50 было напечатано в Петербурге.

В последний период своей жизни Даниил Бернулли – человек, пользующийся огромным уважением, уравновешенный и спокойный. Его мыслительные способности несмотря на возраст никогда не ослабевали. Однажды дом Бернулли посетили Мопертюи и Кениг. Во время обеда Кениг, талантливый математик, предложил Даниилу задачу, которую он, по его словам, уже давно решает. Каково же было всеобщее восхищение, когда Даниил Бернулли тотчас же за столом дал решение этой задачи.

На склоне лет Даниил занялся благотворительной деятельностью. На собственные средства им был построен маленький отель для путешествующих ученых и студентов, в котором они могли найти приют, пропитание и даже денежную субсидию для нуждающихся. 17 марта 1782 г. в возрасте 82 лет Даниил Бернулли скончался.

Третий и самый младший сын Иоганна I, любимец отца – Иоганн II (1710 – 1790). Отец занимался с ним математикой с самого раннего возраста. Четырнадцати лет Иоганн уже защитил магистерскую диссертацию, в семнадцать – получил степень доктора прав. Математический талант Иоганна раскрылся рано. Будучи 19 летним юношей он отправил своему старшему брату Даниилу – академику Петербургской академии наук – диссертацию о рядах, о которой Даниил отозвался с похвалой.

Приехав летом 1732 г. в Петербург с несколькими друзьями-швейцарцами, Иоганн-младший сразу же активно включился в научную жизнь северной столицы. В этот период Петербургская академия много занималась разработкой и анализом результатов знаменитых Камчатских экспедиций во главе с выдающимся исследователем Витусом Берингом. Вместе со своим старшим братом Даниилом принимал в этой работе живейшее участие: давал всевозможные технические и научные рекомендации по обеспечению экспедиции. Иоганн младший ждал вакантного места в Петербургской академии, которое должно было освободиться в связи с отъездом из Петербурга Даниила. Однако что-то не сложилось и браться в 1733 г. покинули Петербург вместе.

Впоследствии Даниил говорил, что не имей Иоганн какого-то особенного страха перед писательством, он мог бы превзойти всех Бернулли. Неоднократный участник конкурсов Парижской академии наук, в четырех из которых он выходил победителем, частью вместе с отцом, Иоганн II состоял членом Берлинской академии, а после смерти Даниила занял его место среди восьми иностранных членов Парижской академии наук. Впоследствии Иоганн II занимал пост профессора красноречия и математики в Базельском университете.

Развитие в XIX в.

На развитие естествознания и техники в Петербурге от конца XVIII в. и до 1861 г. оказывали сильное влияние не только все явления, связанные с разложением и кризисом феодально-крепостнического строя и утверждением в стране капиталистических отношений, но и попытки царского правительства всячески задержать этот исторически неизбежный процесс, остановить рост просвещения и прогрессивных идей, полностью подавить подъем общественного самосознания. Выражая волю реакционного самодержавия, один из просвещенных крепостников того периода—граф С. С. Уваров, являвшийся одновременно президентом Академии наук и министром народного просвещения, откровенно заявлял: «Если мне удастся отодвинуть Россию на пятьдесят лет от того, что готовит ей просвещение, то я исполню мой долг и умру спокойно». Но предотвратить разложение и кризис крепостнической системы реакционеры не могли, не могли они остановить и развитие просвещения.

Рост промышленности, торговли, средств связи, расширение путей сообщения, и прежде всего создание железнодорожной сети, рост парового транспорта,переход к машинной индустрии и развитие судостроения неудержимо втягивали всю страну, в том числе и невскую столицу, в процесс капиталистического развития. Все это настоятельно требовало подготовки врачей, педагогов и инженеров для промышленности, транспорта и строительства. Именно поэтому в Петербурге в первой половине XIX в. были открыты Медико-хирургическая академия (1798), Педагогический институт (1804), Институт инженеров путей сообщения (1810), Лесной институт (1811), Петербургский университет (1819), Технологический институт (1831) и Училище гражданских инженеров (1833). Горный кадетский корпус в 1833 г.

преобразовывается в Горный институт. Расширяются военные учебные заведения.

Наиболее ярким выражением разложения крепостнического строя было восстание декабристов. Озабоченное нарастающим кризисом крепостнической системы и ростом общественного сознания, особенно после Отечественной войны 1812 г., царское правительство все делало для того, чтобы усилить бюрократический аппарат, цензуру, преследовать ученых-материалистов. Жандармский генерал Дубельт считал, что в России ученые должны поступать «как аптекари» и «отпускать ученость только по рецепту правительства». Однако передовые ученые-естествоиспытатели Петербурга, несмотря на крайне тяжелые условия, в которых им пришлось развивать науку, разрабатывали новые теории, делали новые открытия не по рецептам правительства, а исходя из новейших задач развития самой науки и запросов практики. Конечно, успехи ученых-естествоиспытателей в решающей степени зависели от наличия экспериментальной базы. В этом отношении развитие прикладных знаний вызывало меньше подозрений. Благодаря этому, как справедливо отметил К. А. Тимирязев, «Военно-медицинская, Артиллерийская, Инженерная академии, Горный и Технологический институты во многих отношениях даже раньше университета пользовались благоприятной материальной обстановкой» ].


Блестящим подтверждением этой мысли является деятельность руководителя кафедры физики и физического кабинета Медико-хирургической академии В. В, Петрова в начале XIX в. С этого времени Академия наук перестала быть единственным центром развития физической науки в России.

Рост капиталистических отношений в первой половине XIX в. поставил перед естествоиспытателями, в том числе и перед физиками, ряд новых научных проблем, многие из которых были неразрывно связаны с развитием производительных сил, с запросами практики, с нуждами просвещения. Активное участие в разработке этих проблем приняли и физики Петербурга. Основное внимание они сосредоточили на двух проблемах: на учении об электричестве и на геофизике. В этих областях ими были достигнуты исключительные по своему значению результаты и сделаны наиболее важные открытия. Крупнейшим вкладом петербургских физиков того периода в отечественную и мировую физику явилась разработка основ электротехники и некоторых новых проблем технической физики, связанных прежде всего с практическим применением электричества. Ценные исследования были проведены и по другим разделам физики, а также по созданию новых учебных пособий.

Ведущими представителями физической науки в Петербурге в первой половине XIX в. выступили В.В.Петров, Э.Х. Ленц, П. Л. Шиллинг, Б. С. Якоби,А, Я. Купфер, М.

В. Остроградский и Г. И. Гесс, хотя в этот период в Петербурге разработкой отдельных вопросов физической науки занимались и многие другие ученые и изобретатели.

Василий Владимирович Петров родился 8(19) июля 1761 г. в г. Обояни в семье священника. Образование он получил в Харьковском коллегиуме. С начала 1786 и до конца 1788 г. Петров — студент Петербургской учительской семинарии — этого первого учительского института в нашей стране. Здесь он «с должным успехом»

изучает физику у П. Гиляровского, автора одного из первых руководств по физике для средней школы, и математику у М. Е, Головина, известного математика и педагога, племянника М. В. Ломоносова. С конца 1788 по 1791 г. Петров в качестве преподавателя «со всегдашним прилежанием» работает на Алтае в Горном училище при Колывано-Воскресенских горных заводах. Педагогическая деятельность в условиях промышленного Алтая имела большое значение для формирования его интереса к экспериментальной физике и химии. В 1791 г. Петров возвращается в Петербург. С 1791 по 1797 г. он преподает физику в Инженерном училище и с 1793 г.

математику в Главном врачебном училище. Хорошо зная латынь и европейские языки, он внимательно изучает труды крупнейших физиков и химиков. С 1795 г. после пробной лекции его назначают экстраординарным профессором физики и руководителем кафедры физики Главного врачебного училища, которое в 1798 г.

преобразуется в Медико-хирургическую академию. В этой первой высшей медицинской школе в России Петров быстро вырастает в крупного физика экспериментатора, известного педагога и талантливого организатора лучшего физического кабинета в России в начале XIX в.

Для этого кабинета начиная с 1795 г. ученый подбирал все «новейшие или наиполезнейшие» физические приборы, необходимые не только для лекционных демонстраций, но и для того, чтобы «с надежнейшим успехом заниматься новыми исследованиями». В конце XVIII в. им была приобретена большая партия приборов в Лондоне. Наличие этих приборов дало возможность ученому, по его признанию, сразу же приступить «к учинению новых любопытных и полезных открытий, относящихся к различным физики и химии предметам», результатом чего явился его труд «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений», изданный в Петербурге в 1801г. В этом же году, когда в России стало известно более подробно об изобретении вольтова столба и замечательных опытах, проведенных с ним, Конференция Медико-хирургической академии по заявлению Петрова решила «приобрести такой гальванический прибор, посредством которого было бы можно производить новые физические опыты».

В апреле 1802 г. «огромная наипаче» батарея, состоящая из 4200 медных и цинковых кружков, лажена четырьмя горизонтальными рядами, каждый длиной 3,3 м, с диаметром кружков 3,5 см и толщиной около 3 мм. Такой большой по своим размерам батареи нигде в то время в мире не было.

В 1802—1803 гг. Петров при помощи этой батареи с успехом провел много новых исследований, которые были описаны им в его классическом труде, изданном в г. под названием «Известие о гальвани-вольтовских опытах», В 1802 г. физический кабинет пополнился рядом «редких» и «весьма нужных для преподавания опытной физики» приборов. Сохранившиеся материалы показывают, что в лице Петрова Медико-хирургическая академия имела не только передового ученого и замечательного организатора ее физического кабинета, но одновременно и талантливого конструктора новых приборов. Для изучения природы электрических явлений ученым, например, была создана оригинальная электрическая машина, которая была подробно описана им в труде «Новые электрические опыты», изданном в 1804 г. Им же собственноручно был построен и электрофор новой конструкции.

Физический кабинет Медико-хирургической академии в начале XIX в. имел свыше 600 приборов. Он размешался в нескольких комнатах, одна из которых была приспособлена для исследований по электричеству и оптике, а остальные — для других работ. По проекту Петрова при кабинете была создана хорошо оборудованная учебная аудитория. Над помещением аудитории была построена небольшая астрономическая обсерватория, необходимость которой Петров мотивировал тем. что каждый студент должен «иметь по крайней мере некоторые практические сведения о телах небесных». По признанию «Всеобщего журнала врачебной науки» за г., физический кабинет Медико-хирургической академии «как по многочисленности, так и :то самому изяществу многих находящихся :;

оном приборов может без сомнения почитаться самым превосходнейшим во всей Российской империи»'.

Если в первые годы XIX в. Руководство академии шло навстречу требованиям Петрова, то в последующие годы его смелые изгнания поддержки не встречали.

Политическая реакция, наступившая в России, особенно после 1815 г., наложила свою мрачную тень и на развитие естествознания. Задержана была в своем развитии и физическая наука.

Деятельность Петрова как организатора и долголетнего руководителя лучшего в России физического кабинета неразрывно была связана с его плодотворной педагогической деятельностью. Среди профессоров Медико-хирургической академии он с начала основания академии всегда выделялся своими прогрессивными воззрениями в отношении преподавания естественных наук. Являясь убежденным экспериментатором, он считал экспериментальный метод основным методом преподавания таких дисциплин, как физика и химия. Увлекаясь физикой сам, он живо увлекал своим предметом и всех своих слушателей.

Уже в конце XVIII в. он добился разрешения преподавать физику по его собственному «письменному руководству». Курс физики, по его убеждению, должен строиться на основе важнейших достижений физической науки. Все разделы физики должны излагаться в строгой последовательности и сопровождаться опытными демонстрациями и экспериментами исследовательского характера. Тщательно подготовленные опыты должны являться основой усвоения курса и средством воспитания у учащихся исследовательских навыков. С этими установками передового ученого и педагога можно полностью согласиться и сейчас. Принципы, положенные Петровым в основу методики преподавания общего курса физики, с большой последовательностью проводились им и в его научных исследованиях.

Поэтому не случайно, что его книги «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений», «Известие о гальвани-вольтовских опытах» и «Новые электрические опыты» были в начале XIX в. лучшими учебными пособиями по физике. Написанные популярно, «наипаче для пользы тех читателей, которые живут в отдаленных от обеих столиц местах», эти труды Петрова, получив сравнительно широкое распространение в России, сыграли свою важную роль в пробуждении интереса к физической науке в различных слоях русского общества.

Однако учебник для преподавании курса физики был крайне необходим. В 1807 г. ни представлению Петрова «для обучающегося опытной физике юношества» был издан иод его редакцией переводной учебник Манера. Большая работа была проведена ученым и по подготовке к изданию в 1807 г. первого учебника физики для средних школ, который с прибавлениями Петрова в течение многих лет служил единственным руководством по физике в гимназиях.

Кроме Медико-хирургической академии, В. В. Петров в течение 25 лет (с 1 января 1802 по 23 июня 1827 г.) являлся профессором физики второго Кадетского корпуса, готовившего офицеров для артиллерии и инженерной службы в русской армии. И в этом специальном учебном заведении он сумел воспитать в своих слушателях большой интерес к физической науке.

Почти всю свою жизнь Петров был связан и с Петербургской Академией наук, куда он за свои работы в 1802 г. был избран членом-корреспондентом. Позже, в 1807 г., его избирают адъюнктом по физике, а в 1809 г.— экстраординарным академиком. В 1815 г., после смерти академика Л. Ю. Крафта, Петров стал ординарным академиком по кафедре физики. В 1810 г. он был избран почетным членом Физико-медицинского общества в г. Эрлангене, а в 1829 г.— почетным членом Виленского университета.


Не имея возможности проводить широкие экспериментальные исследования по разработке новых проблем физической науки в Медико-хирургической академии, в связи с крайней ограниченностью средств, отпускаемых на приобретение новых физических приборов, Петров предполагал, что подобные исследования ему удастся поставить в Академии. наук. Однако физический кабинет Академии, руководимый престарелым академиком Л. Ю. Крафтом, в начале XIX в. представлял собой по существу музей старинных приборов. Желая изменить существующее положение дел, Петров в одном из своих первых заявлений, адресованных в Академию наук, настоятельно требует пополнения физического кабинета новыми приборами для постановки экспериментальных исследований по актуальным проблемам физической науки. Ученый прямо указывает, что покупка современных приборов необходима прежде всего «для производства новых физико-химических опытов», которыми он «заниматься весьма охотно желает для пользы науки и приспособления их к полезным употреблениям в общежитии».

Требование Петрова не было удовлетворено. Руководство академии поручило ученому только ведение метеорологических наблюдений. До 1810 г. ему вообще не была предоставлена возможность работать в физическом кабинете академии, он принял его в свое ведение только в 1810 г.

Несмотря на все старания ученого, на физический кабинет академии в период с 1813 по 1824 г. не отпускалось ни одной копейки, Руководство академии не было заинтересовано в развитии физической науки. Ее развитие пугало многие «просвещенных» крепостников. В новейших научных исследованиях они видели развитие материалистических идей, а последние были особенно опасными для той реакционной идеологии, которая с 1815 г. становится в России официально узаконенной.

Следуя этой реакционной политике, президент Академии наук Уваров особенно неприязненно относился к передовым ученым, для которых просвещение народа и забота о его всемерном развитии были делом чести и долга. Вполне понятно, что в этой гнетущей обстановке положение Петрова было особенно тяжелым. И если в эти годы не замирала работа в физическом кабинете Академии наук, то это было результатом только личных усилий и затрат ученого. Петров особенно болезненно переживал полное невнимание к его требованиям о необходимости реорганизовать существующий физический кабинет я превратить его в физическую лабораторию, пригодную для изучения новейших вопросов физики. В 1822 г, ученый с большой тревогой за положение физической науки в академии вновь ставит вопрос о физическом кабинете. В список приборов, которые в первую очередь необходимо было приобрести, Петров вносит все новейшие приборы по электромагнетизму и оптике. Предложение ученого и на этот раз было оставлено без внимания. Не выполнена была в 1824 г. и его просьба выписать для него ряд новых книг по физике, в частности опубликованные работы Эрстеда, Араго, Ампера, Дэви, Био и других ученых.

Упорная и настойчивая борьба за развитие физической науки привела его к резким столкновениям с президентом академии, столпом николаевской реакции графом С. С. Уваровым. Непокорный, настойчивый и правдивый, Петров не преклонялся перед титулами и высоким положением Уварова. Все это привело к тому, что над выдающимся физиком была учинена расправа в полном смысле этого слова. В 1827 г. Петров был отстранен от руководства физическим кабинетом. Ему не разрешено было даже показать кабинет компетентным ученым, чтобы доказать хорошее состояние его оборудования и лично передать его новому руководителю.

Кабинет был опечатан, и в него Петрова более не допустили. Последние годы жизни ученого были омрачены болезнью глаз и тяжело пережитыми им сообщениями об отстранении его от преподавания в Кадетском корпусе, а затем и в Медико-хирургической академии.

В. В. Петров умер 22 июля (3 августа) 1834 г. Желание друзей и учеников Петрова почтить его память и заслуги перед наукой «приличными способами» начальством было отклонено. Его труды не получили достойного признания и были надолго забыты. «Современники автора гальвани-вольтовских опытов,— пишет академик С.

И. Вавилов,— меньше всего думали о том, что через сто лет на родине В. В. Петрова, ставшей социалистической, возникнет вопрос о постановке ему памятника».

Петровым было напечатано 13 трудов по различным вопросам физики и физикохимии и издан ряд отчетов по метеорологическим наблюдениям. С начала своей деятельности ученый уделил много внимания изучению физико-химических явлений. Он сразу же стал сторонником кислородной теории горения, как единственно правильной научной теории, и многое сделал для того, чтобы окончательно убедить ее противников в несостоятельности их отсталых воззрений. Изучив обширную литературу, он поставил перед собой задачу полностью устранить некоторые кажущиеся несоответствия и противоречия кислородной теории с опытом, за что постоянно цеплялись сторонники флогистонной теории.

Эти несоответствия могли быть устранены только тщательно проведенными экспериментами. Ученый четко формулирует четыре таких вопроса:

1) В безвоздушном месте могут ли гореть какие-нибудь естественные тела?

2) Могут ли в безвоздушном месте или не могут образоваться металлические извести?

3) Могут ли в безвоздушном месте или не могут быть произведены совершенные кислоты, свойственные разным окисляющимся простым телам? 4) Произведения, если бы оные могли происходить при сих действиях в безвоздушном месте, оказались ли бы тяжелее самих материалов, для опыта употребленных?»1. На основании многочисленных и точных опытов Петров дал исчерпывающие ответы на все поставленные им перед собой вопросы и убедительно доказал правоту кислородной теории горения. Одновременно он изучил влияние температуры на свечение фосфора и экспериментально определил предельную температуру, при которой прекращается его свечение. Исследования Петрова имели большое значение не только для утверждения справедливости кислородной теории, но и для ее повсеместного распространения в России.

Общий итог своих исследований он сформулировал так: «Где находится кислотворный газ, или по крайней мере основание его, кислотворное вещество, соединенное с твердыми, жидкими или воздухообразными телами, там только и может происходить горение». Опыты петербургского физика полностью подтвердили и закон сохранения веса вещества при химических реакциях, открытый М.В.Ломоносовым. «С довольной основательностью,— писал В. В. Петров,— предварительно можно заключить, что по сгорании многосложных тел в безвоздушном месте остаток и произведения их должны быть точно такого же веса, каковой имели бы оные тела до опыта».Вторую половину труда ученый посвятил описанию своих экспериментальных исследований по люминесценции, выступив основоположником этой важной области физической науки в нашей стране. Загадочное и непонятное свечение тел, не нагретых до температуры, соответствующей нормальному лучеиспусканию, живо интересовало отдельных физиков начиная с XVII в. Много интересных наблюдений над свечением естественных и искусственных фосфоров и других тел было сделано в XVIII в. В России этими вопросами интересовались М. В. Ломоносов, Г. В. Рихман и Л. Эйлер. Однако наиболее полное и обстоятельное изучение явлений так называемого холодного свечения тел впервые в нашей стране было предпринято Петровым. Он занимался люминесценцией почти 40 лет, С 1795 г. и до конца своей жизни он провел сотни интересных опытов и наблюдений, посвященных этой важной научной проблеме.

Многие годы Петров посвятил изучению «непосредственной причины» свечения тел из области «прозябаемого» и «животного» царства. При рассмотрении этих вопросов его больше всего интересовала физико-химическая сторона дела. Тонкими экспериментами он точно установил, что причиной холодного свечения гнилых остатков растительного мира, а также некоторых насекомых, рыб и других живых организмов являются химические процессы окисления, т. е. процессы соединения этих тел с кислородом.

Петрову с большой полнотой удалось изучить и описать хемилюминесценцию и биолюминесценцию, т. е. такие виды холодного свечения, которые происходят при некоторых химических и биологических процессах.

Большая серия опытов была проведена ученым и по изучению фотолюминесценции. Исследуя в 1818 г. фосфоры из группы плавиковых шпатов, присланные ему П.

К. Фроловым из Нерчинска, Петров установил, что никакого влияния на процесс свечения фосфоресцирующих минералов присутствие или отсутствие кислорода не оказывало, что свечение их возбуждалось другой причиной — длительным облучением данного вещества солнечным светом. Опыты убедительно доказали, что воздух для свечения минеральных фосфоров не имеет никакого значения: они светились и на воздухе и в безвоздушном пространстве. Эти вещества, по заключению петербургского физика, не имели в кислороде «никакой надобности для своего свечения»..

Петров первым из отечественных физиков и одним из первых в мировой науке изучил явления хемилюминесценции, биолюминесценции и фотолюминесценции и установил принципиальную разницу между этими явлениями. «Им было выполнено,— пишет академик С. И. Вавилов,— большое и нужное дело. Говоря на современном языке, Петрову удалось отделить хемилюминесценцию от фотолюминесценции. Для этого потребовалось огромное число зачастую очень нелегких опытов, с которыми, однако, искусный экспериментатор Петров справлялся быстро и умело»1. Петрову же принадлежат интересные опыты по электролюминесценции, т. е. по наблюдению за свечением разреженных газов при прохождении через них электрического тока. Никому из ученых первой половины XIX в., в том числе и Петрову, не удалось дать определенного отпета на вопрос о природе свечения минеральных фосфоров.

К объяснению этого явления дала возможность подойти только квантовая теория света. Значительно позднее были обнаружены и большие возможности практического использования фотолюминесценции. В этой связи следует отметить одну интересную мысль Петрова. Занимаясь изучением «правдоподобной причины свечения» фосфоров, он имел в виду найти и пути практического применения этого явления. «Можно также надеяться, писал ученый,— что скорее или позже найдутся такие, особливо в больших кусках, плавиковые шпаты, которые от единократного освещения их солнечным светом могут издавать весьма ясный свет в продолжении двух, трех и, вероятно, многих дней... Со временем надеюсь я открыть в некоторых отношениях любопытное, а в других, может быть, весьма полезное употребление новых сих естественных».

Это обстоятельство и побудило ученого настойчиво продолжать начатые исследования. В период до 1833 г. он представил в Академию наук несколько своих трудов по люминесценции. Однако часть из них за 1823— 1833 гг. по неизвестным причинам не была напечатана и, к сожалению, не сохранилась. Можно только предполагать, что в этих работах им были более подробно рассмотрены допросы, связанные с «весьма полезным употреблением» плавикового шпата и других минеральных фосфоров.

В наши дни выяснилась важность явлений фосфоресценции для понимания кристаллического состояния вещества и так называемых полупроводников, многие стороны явления удалось объяснить, но осталось и немало загадок. Наша задача — продолжить дело славного русского пионера в области люминесценции».

В истории отечественной физики с именем В. В. Петрова неразрывно связано также начало нового этапа в развитии учения об электричестве и его практическом применении. Непосредственным толчком к этому явилось создание итальянским ученым А. Вольта первого источника постоянного электрического тока, вошедшего в науку под названием вольтова столба. Ученые начала XIX в. считали его «самым замечательным прибором, когда либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и паровой машины». Ф. Энгельс указывал, что «открытие гальванического тока... имеет для учения об электричестве по меньшей мере такое же значение, как открытие кислорода для химии»2.

Значение этого открытия было громадно. Им сразу же заинтересовались ученые всех стран, В Петербурге в 1801 г. изучением гальванического тока занялись одновременно А. А. Мусин-Пушкин, Л. Ю.Крафт и В.В.Петров, но наибольших успехов добился Петров. Он пришел к правильному выводу о том, что для всестороннего изучения свойств постоянного электрического тока и для новых открытий в этой области физической науки необходимо повысить мощность применяемых источников электрического тока. Именно поэтому им и была создана «огромная наипаче батарея», состоявшая из 4200 медных и цинковых кружков, или из 2100 медно-цинковых элементов, соединенных последовательно. Эта уникальная батарея имела длину 12 ж и по своим электрическим характеристикам далеко превосходила все то, чем располагали ученые в то время. Как показали современные эксперименты с моделью батареи Петрова, проведенные в Московском энергетическом институте в 1952 г., ее э. д. с. составляла около 1700" е, ток короткого замыкания — от 0,1 до 0.2 а, а максимальная полезная мощность — 60—85 вт s.

Прогноз Петрова оказался правильным. Именно только благодаря применению источника постоянного тока высокого напряжения ему в 1802 г. впервые удалось сделать одно из крупнейших в науке об электричестве открытий— открытие электрической дуги. В статье VII своего классического труда «Известие о гальвани- вольтовских опытах» он описывает его следующими словами: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями (directores), сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может». Так Петровым впервые была открыта электрическая дуга и указано на возможность ее применения для целей освещения.

Наблюдать явление электрической дуги никто из ученых до Петрова с теми батареями, которыми они располагали, не мог. Английский физик и химик Дэви мог наблюдать электрическую дугу только после того, как им в 1808 г. была построена большая гальваническая батарея, состоящая из 2000 элементов.

Будучи разносторонним, тонким и наблюдательным экспериментатором, Петров сразу же установил, что открытая им электрическая дуга давала наиболее эффективное проявление тепловых и световых действий электрического тока. Это и дало ему возможность сделать ряд новых и важных открытий — обнаружить в пламени электрической дуги расплавление металлов, а также восстановление металлов из их окислов.

Заменяя один из угольных электродов каким-либо металлом, Петров обнаружил, что после соединения электродов с полюсами батареи «между ними является больше или меньше яркое пламя, от которого сии металлы иногда мгновенно расплавляются, сгорают также с пламенем какого-нибудь цвета и превращаются в оксид». Последующие опыты дали возможность восстановить металлы из их окислов и получить в чистом виде свинец, олово и ртуть.

Восстановление металлов из окислов было большим научным и техническим событием в русской и мировой науке. «Эти опыты Петрова,— писал старейшина электротехников нашей страны М. А. Шателен,— можно считать исследованиями, положившими начало современной электрометаллургии в дуговых печах, в которых шихта из окислов металлов с углеродом в разных видах подвергается действию электрической дуги» '.

Располагая током высокого напряжения, Петров выполнил ряд важных опытов в области газового разряда. Эти опыты он проводил под стеклянным колоколом воздушного наcoca, доводя разрежение до 510 мм рт. ст. Пропуская ток через разреженное пространство между электродами, он наблюдал явление тлеющего разряда, а при увеличении давления под колоколом до атмосферного наблюдал также и явление искрового разряда. При этом было установлено, что явление электрического разряда в разреженном воздухе зависит от материала, формы и полярности электродов, от расстояния между электродами и от степени разрежения воздуха. Возникавший между электродами свет, отмечал ученый, становился тем сильнее, чем выше был вакуум. Изучая прохождение тока через масла и жировые вещества, Петров установил, что они обладают высокими электроизоляционными свойствами и с большим трудом пропускают ток высокого напряжения.

Петров был в числе первых ученых, кто твердо установил, что электрический ток неодинаково проходит по металлическим проводникам различного поперечного сечения и что для получения более сильного действия нужно брать более толстую проволоку. В одном из примечаний, «кои наипаче не искусившимся еще производителям гальвани-вольтовских опытов без сомнения могут быть полезны», он пишет: «И поелику серебряная книппель часто бывает столь тонка, что она составляет только четвертую или пятую долю линии, то и надобно свивать ее вчетверо и даже вшестеро для получения снурка в одну только линию толщиною, каковая нужна для всех опытов, требующих сильного действия и весьма скорого движения гальвани-вольтовской жидкости: поелику я заметил, что при всех прочих одинаковых обстоятельствах происходит весьма великое различие в следствиях опытов тогда, когда гальвани-вольтовская жидкость протекает по металлическим проводникам большего и меньшего состава». Смысл приведенной цитаты может быть выражен так: сила тока в цепи при неизменной электродвижущей силе зависит от поперечного сечения проводника, при этом величина тока будет тем больше, чем больше поперечное сечение проводника. Эта закономерность, установленная Петровым, как известно, вошла в формулировку, данную в 1827 г. немецким ученым Омом одному из важнейших законов электротехники, известному под названием закона Ома. Петров ввел термин «электрическое сопротивление». Он же первым из ученых стал применять параллельное соединение проводников электрического тока, а также поверхностную изоляцию из воска и сургуча для проволочных проводников. В своем труде ученый подробно исследовал вопрос о влиянии температуры на величину э. д. с. батареи и на характер сопровождающих ее действие явлений и химических процессов. Проводя разнообразные опыты, Петров стремился выяснить все особенности нового источника электрического тока и все причины, влияющие на его действие. Глубоко убежденный в новизне и полезности своих исследований, ученый, обращаясь к своим современникам и потомкам, писал: «Я надеюсь, что просвещенные и беспристрастные физики по крайней мере некогда согласятся отдать трудам моим ту справедливость, которую важность сих последних опытов заслуживает».

Труд Петрова «Известие о гальвани-вольтовских опытах» был первой книгой по гальваническому электричеству в России. «Сие сочинение,— отмечал ученый в своем послужном списке,— было первое на российском языке об упомянутой материи». Как свидетельствуют сохранившиеся материалы, это сочинение очень быстро было распродано и дало возможность многим русским людям ознакомиться с новейшими достижениями науки об электричестве. Почти сразу же в лице Гамеля и Власова появились и первые последователи Петрова, специально занявшиеся электролизом едких щелочей, используя для этой цели в качестве источника тока батарею своего учителя. Вопросами применения гальванического электричества в медицине занялись И. Е. Грузинов, Е. Покровский и другие. Вполне возможно, что под влиянием идей Петрова пробудился интерес к изучению электричества у П. Л. Шиллинга. Труд Петрова был хорошо известен преподавателям физики, а также русским авторам учебников по физике, изданных в начале XIX в.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.