Успехи физики

До эпохи Науки только механика – да и то отчасти – способствовала развитию техники. Практические трудовые навыки, изобретательность рабочих или отдельных мыслителей определяли успехи промышленности.

Религиозные предрассудки затрудняли развитие геологических и биологических наук. В этом отношении положение математики, физики и химии было значительно благоприятней. Сказались перемены в системе образования, в частности, создание во Франции Политехнической школы, Института (Академии наук). Научные центры появились во многих городах.

Начались исследования электричества, ознаменовавшие наступление новой эпохи. Создание термодинамики предопределило появление и успехи тепловых машин.

Вольта Алессандро

Вольта Алессандро (1745–1827) – итальянский физик, химик, физиолог, изобретатель. Учась в школе ордена иезуитов, увлекался естествознанием. В 14 лет опубликовал свою работу «О притягательной силе электрического огня». Через 5 лет стал преподавателем физики в гимназии, а затем в университете города Павии. Помимо физики занимался химией и физиологией, сообщая о своих опытах и идеях в письмах к Лапласу, Франклину, Лавуазье.

Обрнаружил Вольта горючесть болотного газа. В 1775 г. изобрел электрофор – прибор для получения статического электричества. Построил чувствительный электроскоп с соломинками и ввел его в практику точных измерений. Повторяя опыты Л. Гальвани, обнаружил ошибку своего коллеги, который сначала не учитывал влияние металлов на мышцу.

Алессандро Вольта. Гравюра XIX в.

Вольта исследовал электрические свойства металлов, располагая их в так называемый ряд напряжений. Именем ученого названа единица электродвижущей силы, разности потенциалов.

В 1799 г. он создал гальваническую батарею, источник длительного постоянного тока (прообраз аккумулятора), получившую название «вольтов столб». Так было доказано, что электричество – явление всеобщее, а не только биологическое. Вольта называл свой прибор «искусственным электрическим органом». Продолжив опыты Гальвани, изучил электрические свойства тканей разных животных. Открыл электрическую возбудимость органов чувств человека. Например, слабый ток вызывает в закрытом глазу вспышку света, а на языке дает ощущение кислоты.

Петров Василий Владимирович

Петров Василий Владимирович (1761–1834) – русский физик, электротехник. Родился в г. Обояни в семье приходского священника.

Поступил в петербургскую учительскую гимназию. Не окончив ее, в 1788 г. уехал на Алтай преподавателем математики, физики, русского и латинского языков в Колывано-Воскресенском горном училище (Барнаул). Вернувшись через три года в Петербург, преподавал в Измайловском кадетском и Главном врачебном училищах. С 1802 г. – чл. – корр. Петербургской АН, с 1809 г. академик.

В. В. Петров. Гравюра XIX в.

В «Собрании физико-хими ческих опытов и наблюдений» (1801) он опроверг теорию флогистона экспериментами: горение возможно только в присутствии кислорода. Некоторые вещества горят в «безвоздушном месте», ибо содержат кислород. В 1802 г. Петров построил «огромную наипаче» гальваническую батарею из 2100 медноцинковых элементов с электродвижущей силой около 1700 вольт. Электролитом служил раствор нашатыря; им пропитывались бумажные листки между металлическими кружками.

В. Петров обнаружил явления электрической дуги в том же году (на 6 лет раньше Г. Дэви). Отметил зависимость силы тока от площади поперечного сечения проводника (эту закономерность через четверть века вывел в виде закона Г. Ом). Подверг электролизу различные жидкости, изучил электропроводность и физико-химические свойства некоторых веществ; применил изоляционное покрытие для металлических проводников.

Свои исследования в области электричества он обобщил в книгах «Известие о гальвани-вольтовских опытах» (1803), «Новые электрические опыты» (1804). Создал оригинальные электростатические машины и приборы. Много лет возглавлял метеорологические исследования в Петербургской АН. На основе его опытов П. Л. Шиллинг изобрел электрический запал для воспламенения подводных мин (1812).

Начиная с 1799 г. исследовал Петров «холодное свечение», проводя опыты с фосфором, флюоритом, живыми организмами. Он разделил хемолюминисценцию от фотолюминисценции, вызванной воздействием света. Первую определил как «медленное горение, или соединение с кислотворным веществом» некоторых частей светящихся тел.

Юнг Томас

Юнг Томас (1773–1829) – английский ученый-эн цикло педист, врач. С детства проявлял способности в математике, интересовался жизнью природы, изучил латинский, греческий, арабский, еврейский, немецкий, французский языки. В 1795 г. защитил докторсую диссертацию по физиологии зрения. Преподавал в лондонском Королевском институте (1801–1904), с 1811 г. был врачом в больнице Св. Георгия в Лондоне и секретарем в Бюро долгот, где руководил изданием «Мореходного календаря». Слыл знатоком музыки, живописцем и хорошим наездником.

Томасу Юнгу принадлежат работы по оптике, химии, механике, медицине, физиологии, астрономии, геофизике, филологии, технике. Проводя опыты по оптике, он усомнился в корпускулярной теории света Ньютона. Под напором авториетных ученых отказался от этого мнения, но вскоре вновь вернулся к нему и предложил волновую теорию в мемуаре «Опыты и проблемы по звуку и свету» (1800), развивая идеи Гука, Гюйгенса, Эйлера.

На следующий год в докладе Королевскому обществу («Теория света и цветов») объяснил «ньютоновские кольца» с помощью принципа наложения волн; изложил результаты своих экспериментов по определению длин световых волн. В работе «Опыты и исчисления, относящиеся к физической оптике» (1803) исследовал явление диффракции и ввел термин «интерференция» для эффекта наложения волн.

В своих «Лекциях по натуральной философии» (1807) он упомянул о работе Ломоносова «Слово о происхождении света», где корпускулярной теории Ньютона противопоставлена волновая – Гюйгенса. Для объяснения цветового зрения Юнг предположил существование в сетчатке глаза трех родов чувствительных волокон, реагирующих на три основных цвета.

Изучая деформацию твердых тел, Юнг ввел числовую характеристику упругости при растяжении и сжатии («модуль Юнга»). Первым определил механическую работу как величину, пропорциональную энергии произведенного работой движения – массе и квадрату скорости движущегося тела.

Френель Огюстен Жан

Френель Огюстен Жан (1788–1827) – французский физик, инженер, изобретатель. Родился в г. Бройле на севере Франции в семье богатого архитектора. В 16 лет поступил в Политехническую школу по отделению мостов и дорог. Работал инженером путей сообщения.

В 1815 г. Френель участвовал в военных действиях против Наполеона, после победы которого ушел в отставку. Проводил опыты по диффракции света и вел теоретические исследования, утверждая волновую природу света. С 1818 г. занимался усовершенствованием маяков и создал новую систему маячного освещения при помощи сложных ступенчатых линз, дающих сильный пучок лучей.

Его «Мемуар о дифракции света» (1819) был удостоен премии Парижской АН, членом которой он стал тремя годами позже. В 1825 г. его приняли в Лондонское королевское общество.

Френель создал теорию диффракции на основе принципа Гюйгенса и точных опытов (ссылался и на достижения Т. Юнга). Исследовал влияние поляризации света на интерференцию, наложение световых волн и доказал их поперечный характер. Установил, в частности, количественные законы отражения и преломления, объяснив открытое в 1810 г. Этьеном Луи Малюсом (1775–1812) явление поляризации света при отражении. Френель создал теорию двойного лучепреломления и обосновал новое направление – кристаллооптику.

О том, насколько глубоки и разнообразны были работы Френеля, можно судить уже по тому, что в науке и технике его именем названы законы, зоны и формулы оптики, зеркала, линза, интегралы.

Важную мысль высказал Френель: при выборе теории «следует руководствоваться только простотой гипотез; простота же вычислений не может иметь никакого веса в балансе вероятностей. Для природы не существует трудностей анализа, она избегает лишь усложнения средств».

Многие исследователи из-за сложности формул перестают замечать простую суть явлений природы. Хотя для количественного анализа ряда явлений природы и техники без математических вычислений не обойтись.

Фурье Жан Батист Жозеф

Фурье Жан Батист Жозеф (1768–1830) – французский ма те матик, физик. Родился в семье портного, рано осиротел, поступил в военную школу, отлично ее закончил и там преподавал. С 1795 г. преподавал в Нормальной, затем Политехнической школе. Через три года в группе ученых участвовал в египетской экспедиции Наполеона. Возглавлял департамент Изеры. Переехав в Париж, вел научную работу, а с 1826 г. стал членом Академии.

Он изложил теорему о числе действительных корней уравнения, лежащих между данными границами, названную его именем. Основные его работы относятся к математической физике. Изучая тепловые эффекты, Фурье сделал вывод: чтобы численно описать их, достаточно определить для каждого вещества три его основных качества: «способность содержать тепло, получать или передавать тепло через свою поверхность и проводить его в глубину своей массы».

Полученные результаты важны «для физической науки и промышленности… Кроме того, они имеют непосредственное отношение к системе мира, особенно если принять во внимание те явления, которые происходят у поверхности земного шара». Так писал он в ведении к своему мемуару «Аналитическая теория тепла» (1822).

Он вывел дифференциальное уравнение теплопроводности, для решения которого предложил метод разделения переменных при заданных граничных условиях (метод Фурье), и применил его для некоторых частных случаев. Функции были представлены тригонометрическими рядами (рядами Фурье). Эти работы позволили от качественного описания многих явлений природы и техники перейти к количественным показателям. Тем самым закладывался фундамент термодинамики.

Фурье считал: «Углубленное изучение природы является самым плодотворным источником математических открытий». По его мнению, «математический анализ так же всеобъемлющ, как сама природа; анализ выражает связь всех явлений, дает меру времени, пространству, силе, температуре… Математический анализ, являясь способностью человеческого разума, восполняет краткость нашей жизни и несовершенство наших чувств. Еще более замечательно то, что математический анализ идет одной и той же дорогой в изучении всех явлений; он объясняет их одним языком, как бы для того, чтобы подчеркнуть единство и простоту устройства Вселенной».

Помимо частных приложений его теории, через некоторое время были сформулированы принципы термодинамики, претендующие на характеристику некоторых наиболее общих законов Мироздания.

Карно Никола Леонар Сади

Карно Никола Леонар Сади (1796–1832) – французский инженер, физик. Сын военного инженера, министра при Директории, уволенного при Наполеоне. Никола, окончив Политехническую школу, до 1828 г. служил в инженерных войсках, после чего ушел в отставку. Издал за свой счет сочинение, прославившее его имя: «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1824).

Он исходил из мысли о всеобщем характере тепловых процессов в природе и технике. Исследовал «получение движения из тепла», показав, что полезную работу можно получить только при переходе тепла от более – к менее нагретому телу; в противном случае необходима затрата работы. Обосновал идеальный круговой процесс, характерный для тепловой машины («цикл Карно»). Эти идеи, положившие начало термодинамике, получили признание через 10 лет после смерти автора.

В своем мемуаре Карно ссылался на мифический теплород (предполагая под ним количество тепла). Это не помешало ему высказать ряд важных положений термодинамики. Он уделил внимание практическому использованию тепловых машин. По его словам, изучение их «чрезвычайно интересно, так как их значение весьма велико… По-видимому, им суждено сделать большой переворот в цивилизованном мире».

Но об одном из важнейших применений тепловых агрегатов не догадывались ни Карно, ни его современники: получение электричества, ставшего основным видом энергии технической цивилизации. Путь к его использованию был проторен в начале XIX в. трудами Вольта, Био, Ампера, Эрстеда, Фарадея.

Био Жан Батист

Био Жан Батист (1774–1862) – французский физик, геодезист, астроном, историк науки. Окончил Политехническую школу (Париж). С 1800 г. – профессор в Коллеж де Франс, с 1803 г. член Парижской АН. Начав с астрономии, перешел к изучению физических свойств газов, совершив в этой связи полет на аэростате с Л. Ж. Гей-Люссаком (1804). Работал в составе геодезической комиссии, проводившей измерение дуги меридиана (с 1806), исследовал вращение плоскости поляризации света в кристаллах и органических веществах. Вывел «закон Био»: угол поворота плоскости поляризации пропорционален толщине слоя оптически активного вещества. Совместно с Феликсом Саваром (1791–1841) измерил напряженность магнитного поля, создаваемого электрическим током, установив «закон Био-Савара», имеющий важное значение в электродинамике.

Ампер Андре Мари

Ампер Андре Мари (1775–1836) – французский физик и математик. Родился в Лионе в аристократической семье, с детства много читал (одолел, в частности, 20 томов Энциклопедии Дидро и Даламбера). Увлекся науками, изучал древние языки, философию, психологию, римскую поэзию. С 1801 г. преподавал физику в Центральной школе г. Бурга, затем в Политехнической школе (Париж). Опубликовал работы по теории вероятностей, математическому анализу, механике. С 1824 г. – профессор Нормальной школы в Париже.

С 1820 г. изучал электромагнетизм и сообщил в Парижской АН открытое им «правило пловца», показывающее направление отклонения магнитной стрелки током.

Андре Ампер. Художник А. Тардье

Ампер установил основной закон взаимодействия электрических токов, сведя явления магнетизма к электричеству. По его гипотезе магнитные взаимодействия определяются круговыми электрическими токами, а магнитные полюсы – это правая и левая стороны такого тока.

В работе «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта» (1862) он выделил электростатику и электродинамику, отнеся к последней магнетизм. В конце жизни работал над грандиозным обобщением: «Опыт о философии наук, или Аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний». Ее он не раз переделывал и оставил незавершенной. В ней упомянул о науке управления обществом, назвав ее кибернетикой.

Эрстед Ханс Кристиан

Эрстед Ханс Кристиан (1777–1851) – датский физик. Родился в семье аптекаря на о. Лангеланн. Учился в Копенгагенском университете, получив диплом фармацевта. В 1799 г. защитил докторскую диссертацию по философии, а через 6 лет стал профессором Копенгагенского университета. С 1815 г. занимал пост непременного секретаря Датского королевского научного общества; с 1830 г. – почетный член Петербургской АН и ряда других научных обществ.

Он был блестящим популяризатором науки. Изобрел пьезометр, с помощью которого изучал сжимаемость жидкостей. В химии его наиболее важные работы связаны с разработкой методов получения хлористого и металлического алюминия.

По стопам Вольта Эрстед изучал электрические явления, пытаясь найти связь между светом, теплотой, электричеством и магнетизмом. В 1819 г. исследовал действие гальванического тока на магнитную стрелку и вскоре сделал научное сообщение об этом, вызвавшее большой интерес физиков. Электромагнетизм стал важным разделом электродинамики.

Араго Доменик Франсуа

Араго Доменик Франсуа (1786–1853) – французский физик, астроном, политический деятель. Окончил Политехническую школу в Париже. Как секретарь Бюро долгот провел совместно с Ж. Био градусное измерение меридиана от Барселоны до о. Форментери. Преподавал математику и геодезию в Политехнической школе, стал директором Парижской обсерватории. В 1848 г. вошел в состав временного правительства и участвовал в подавлении июньского восстания.

Араго изобрел полярископ и провел целый ряд исследований явления поляризации в атмосфере, кварце. Был сторонником волновой природы света. Установил связь между полярными сияниями и магнитными бурями. Обнаружил факт намагничивания железных опилок электрическим током. По его указаниям У. Лаверье на основании неправильностей движения Урана математически доказал существование Плутона, а И. Физо и Л. Фуко измерили скорость света.

Фарадей Майкл

Фарадей Майкл (1791–1867) – английский физик. Родился в Лондоне в семье кузнеца, недолго учился в школе, в 13 лет поступил на учебу к переплетчику. Читал книги, которые переплетал, стремился к знаниям и посещал просветительные лекции. После выступления известного химика Гемфри Дэви написал ему письмо с просьбой взять на работу в лабораторию Королевского института. Ученый согласился и убедился, что поступил верно: когда он временно потерял зрение, Майкл стал для него незаменим.

Приступив к самостоятельным исследованиям, Фарадей выполнил ряд работ по сжижению газов; первым обратил в жидкость хлор, синтезировал бензол и бутилен. Создал модель электродвигателя: осуществил вращение магнита вокруг прямого провода с током и вращение проводника с током вокруг магнита. Открыл электромагнитную индукцию и детально ее исследовал. В результате были построены первые электромагнитные генераторы тока. В 1824 г. его избрали в Лондонское королевское общество.

Майкл Фарадей. Гравюра XIX в.

Фарадей доказал единство электричества, получаемого трением, разностью температур, существующего в животных. Ввел в науку термины электрод, катод, анод; создал понятие физического поля – как системы силовых линий; разработал теорию электролиза; высказал идею о превращениях энергии и ее сохранении.

А. Г. Столетов сказал о нем: «Никогда со времен Галилея свет не видал стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы». Г. Гельмгольц полагал: «До тех пор, пока люди пользуются благами электричества, они всегда будут с благодарностью вспоминать имя Фарадея». С. И. Вавилов в 1931 г. написал:

«Главные физические и химические открытия Фарадея стали источником многих новых отраслей техники. Капелька жидкого хлора в колбе Фарадея – начало техники сжижения газов, техники низких температур, гремучих патронов с жидким воздухом, взрывающим твердыни днепровских скал. На основе электрических опытов и законов Фарадея выросла вся современная электрохимия. Вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея) естественно повлекло за собой открытие Керром двойного лучепреломления в электрическом поле; этим открытием теперь широко пользуются в технике говорящих фильмов и телевидения. Даже теоретические взгляды Фарадея, его учение о силовых линиях, полностью перешло в технику. Силовые линии – тот наглядный образ, с помощью которого техник понимает и представляет себе до сих пор электромагнитные процессы. Одновременно с этим техническим использованием наследия Фарадея оно составляет основу главнейших построений теоретической физики, „чистой науки“. Теория электромагнитного поля Максвелла – в значительной мере перевод воззрений и опытов Фарадея на строгий математический язык. Вращение плоскости поляризации света в магнитном поле – фундаментальный факт электромагнитной теории света… Электролитические законы Фарадея, как указал впервые Максвелл, являются доказательством атомистичности электричества, т. е. существования электрона».

Творчество Фарадея доказывает: не всегда выдающиеся успехи в физике достигаются с помощью сложных математических приемов. Он не владел высшей математикой, избегал формул. У него были оригинальные мысли, а не формальные выкладки (которые в науке тоже важны).

Ученый-творец охотно делится своими знаниями с другими и умеет рассказать о сложных предметах просто и ясно. Свои популярные лекции для молодежи «История свечи» Фарадей завершил так: «Я могу только выразить вам свое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, то есть могли бы быть светочем для окружающих». Сам он был именно таким.

Клапейрон Бенуа Поль Эмиль

Клапейрон Бенуа Поль Эмиль (1799–1864) – французский инже нер, физик. Окончил Политехническую школу в Париже. В 1820–1830 гг. работал в Институте инженеров путей сообщения (Петербурге). Вернувшись в Париж, был профессором Школы мостов и дорог. С 1858 г. – член Парижской АН.

Развивая идеи С. Карно, в мемуаре «О движущей силы теплоты» (1834) он применил в термодинамике графический метод. Пришел к выводу о существовании универсальной функции температуры для газов. В более общем виде уравнение состояния идеальных газов вывел через 40 лет Д. И. Менделеев (уравнение Клапейрона-Менделеева). Выводу Клапейрона о зависимости точки плавления от давления Р. Клаузиус придал строгую форму (уравнение Клапейрона-Клаузиуса).

Ленц Эмилий Христианович

Ленц Эмилий Христианович (1804–1865) – российский физик. Родился в г. Дерпте (Тарту), поступил в местный университет. Не закончив его, отправился в кругосветное плавание (1823–1826) на шлюпе «Предприятие» под командованием О. Е. Коцебу. Исследовал вертикальное распределение температуры и солености воды в океанах, суточный ход температуры воздуха на разных широтах. В 1828 г. был избран адъюнктом Петербургской АН, через 2 года – академиком. Вел геофизические исследования в горах Кавказа, на побережье Каспийского моря, поставив проблему вековых колебаний его уровня.

С 1830 г. изучал электричество и магнетизм в лаборатории АН. Возглавил кафедру физики и физической географии в Петербургском университете, где в 1863 г. был ректором; преподавал в ряде высших учебных заведений. В работе «Об определении направления гальванических токов, возбуждаемых электродинамической индукцией» (1834) установил правило, определяющее это направление («правило Ленца»). В статье «О законах выделения тепла гальваническим током» (1843) обосновал чуть раньше выдвинутый Джоулем так называемый закон Джоуля-Ленца.

Совместно с Морицом (Борисом) Якоби в работе «О законах электромагнитов» (2 части, 1838, 1844) дал методы расчета электромагнитов в электрических машинах. Анализируя процессы, происходящие в электрическом генераторе, применил изобретенный им прибор для изучения формы кривой переменного тока.

Джоуль Джемс Прескотт

Джоуль Джемс Прескотт (1818–1889) – английский физик. Родился в семье промышленника. Был владельцем пивоваренного завода близ Манчестера. Изучал электромагнетизм, теплоту, строение материи. Результаты своих исследований изложил в работе «О тепловом эффекте электромагнетизма и величие работы теплоты» (1843). Установил, что металлический проводник нагревается пропорционально квадрату силы проходящего по нему тока (закон Джоуля-Ленца). Показал, что теплота может создаваться за счет механической работы и определил эквивалент тепла, обосновав закон сохранения энергии.

Джеймс Джоуль

В 1850 г. Джоуль стал членом Лондонского королевского общества. На следующий год в работе «Некоторые замечания о теплоте и строении упругих жидкостей» рассматривал теплоту как результат столкновения частиц и теоретически определил теплоемкость некоторых газов. Давление газа на стенки сосуда объяснил движением частиц. Совместно с У. Томсоном установил, что в определенных условиях при быстром расширении газа температура его понижается; вычислил термодинамическую температурную шкалу.

Стокс Джордж Габриель

Стокс Джордж Габриель (1819–1903) – английский физик, математик. Окончив Кембриджский университет, с 1849 г. там преподавал. Проводил исследования в оптике, гидродинамики, математической физике. В 1845 г. вывел уравнение движения вязкой жидкости (Навье – Стокса). 5 лет спустя установил закон, названный его именем, определяющий силу сопротивления, которую испытывает шар, дигающийся в неограниченной вязкой жидкости. Тогда же Стокса избрали в Лондонское королевское общество.

Он вывел в 1854 г. формулу, названную его именем, связывающую криволинейный интеграл по замкнутому контуру с интегралом по поверхности, ограниченной этим контуром. Большое значение имеют его труды по люминесценции, спектральному анализу, диффракции света, прохождению волн через различные среды. Именем Стокса названа единица кинематической вязкости в абсолютной системе единиц.

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд (1821–1894) – немецкий натуралист; физик, математик, физиолог, психолог. Родился в Потсдаме, в семье учителя. По настоянию отца поступил в Военно-медицинский институт (Берлин). Служил военным врачом. Изучал закономерности жизнедеятельности организмов и жизни природы. Преподавал физиологию в ряде германских университетов. С 1871 г. – профессор физики Берлинского университета.

В работе «О сохранении силы» (1847) первым сформулировал в математической форме закон сохранения энергии, доказав, что ему подчиняются и организмы (в них предполагали действие особой «жизненной силы»). Показал применимость закона наименьшего действия к тепловым, электромагнитным и оптическим явлениям, вскрыв его связь со вторым началом термодинамики (рассеивания энергии, возрастания энтропии в замкнутой системе).

В 1882 г. придал второму началу термодинамики форму, позволившую применять его при изучении химических синтезов. Таково одно из основных положений физической химии. Ввел понятия о свободной энергии, способной превращаться в разные формы, и связанной энергии, превращающейся лишь в тепло. В 1881 г. выдвинул гипотезу об атомарном строении электричества.

Ему принадлежат фундаментальные исследования в области физиологии слуха, зрения и нервно-мышечной системы; им разработан ряд оригинальных приборов для медицинских и биологических измерений и наблюдений. Идею Гельмгольца о роли мышечного чувства в формировании восприятий обосновал И. М. Сеченов. Успешно использовал Гельмгольц физические законы для познания некоторых природных явлений («Энергия волн и ветра», 1890). Обосновал теорию вихревого движения жидкости и установил сходство вихрей в жидкости, газе и электромагнитном поле.

Гельмгольц был сторонником концепции вечности жизни. Полагал, что в глубинной своей основе природа остается непостижимой: человек воспринимает окружающий мир как таинственные письмена, иероглифы, которые разгадывает на свой лад, в значительной степени произвольно.

Г. Гельмгольц был, пожалуй, последним ученым-энциклопедистом, внесшим значительный вклад в развитие физики. Увеличилось количество разделов этой науки, усложнились опыты и теоретические выкладки. Наступало время узких специалистов.

Полностью отделяя от философии науку, он считал последнюю «сознательно усовершенствованным и очищенным опытом» и полагал, что знание законов природы увеличивает власть человека над ней. По его словам: «Все развитие промышленности в новейшее время и все связанные с этим изменения в формах человеческой жизни и деятельности существенно зависят от этого нашего господства над силами природы».

Такая направленность исследований отдавала первенство специальным разработкам в термодинамике, электродинамике, механиике, химии. Проблема синтеза знаний на некторый срок перестала быть актуальной.

Клаузиус Рудольф

Клаузиус Рудольф (1822–1888) – немецкий физик. Окончил Берлинский университет. С 1857 г. – профессор физики Цюрихского, затем Вюрцбургского и Боннского университетов. В 1850 г. сформулировал второй закон (второе начало) термодинамики: теплота не может сама собой перейти от более холодного тела к более теплому. Ввел понятие энтропии (1865): отношение изменения теплоты данной системы к ее температуре.

Согласно второму началу термодинамики, энтропия изолированной системы стремится к максимуму. Клаузиус сделал обобщение вселенских масштабов: постоянное рассеивание энерги в конечном итоге ведет к тепловой смерти Вселенной.

В работах по кинетической теории газов он ввел в физику статистические представления, а также понятие длины свободного пробега молекул; теоретически обосновал зависимость точки плавления или кипения от давления (уравнение Клапейрона-Клаузиуса). Исходя из своего толкования энергии, доказал закон Джоуля-Ленца.

Идея тепловой смерти Вселенной следует из признания второго начала термодинамики (температура замкнутой системы стремится к равновесию). Многие пытались опровергнуть его, создав вечный двигатель второго рода. Безуспешно!

Учитывая ограниченный срок существования каждого человека и всего человечества, можно было бы не беспокоиться о судьбе Мироздания. Но важно понять направленность процессов в окружающем мире, с чем связана в конечном счете проблема за кономерности эволюции, смысла жизни вообще и разумных существ в частности.

Кирхгоф Густав Роберт

Кирхгоф Густав Роберт (1824–1887) – немецкий физик. Родился в Кёнигсберге; здесь же окончил университет, где начал исследовать электричество. После доцентуры в Берлине преподавал в Бреслау. В 1847 г. установил закономерности течения электричества в разветвленных цепях («правило Кирхгофа»). Ввел понятие об электрическом потенциале.

Цикл его работ связан с проблемами механики: теории деформаций, движения и равновесия упругих тел, течения жидкостей. Он успешно использовал математические методы для решения физических задач. Создал обобщающий труд в 4 томах «Лекции по математической физике».

С 1854 г. он стал профессором физики в Гельдербергском университете, где сотрудничал с Р. Бунзеном. Они разработали спектральный анализ, внедрив его в практику химических исследований; изучили спектры многих веществ, открыли цезий (1860), рубидий (1861). Исследования солнечного спектра позволили установить присутствие в его атмосфере некоторых элементов (считалось, что человек никогда не узнает состав Солнца).

Кирхгоф ввел в физику понятие абсолютного черного тела, поглощающего всю падающую на него энергию. Открыл закон теплового излучения его имени: отношение излучательной и поглощательной способностей любого тела равно испускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре. В 1882 г. сформулировал принцип Гюйгенса – Френеля: каждая точка пространства, которой достигла волна, становится источником элементарных сферических волн; результат их интерференции – огибающая, образующая волновую поверхность.

Работы Кирхгофа сыграли важную роль в развитии электродинамики.