Спокойное развитие и непрерывные успехи нашей науки всего яснее показывают, что она постепенно попала на настоящую почву и приняла верное направление. Правда, по временам движение сбивается с прямого пути на окольные дороги, иногда путь разбивается на мелкие тропинки и теряется из виду главная цель; но сбиться в область обманов и грез тетерь уже почти невозможно. И в рассматриваемом периоде физика развивается в прежнем духе, двигаясь вперед старыми путями, за единственным исключением, основание которому положено было в предшествующий период.
Математическая физика, правда, уже не видит своих первых работников, заложивших ее фундамент: поколение бурно гениального времени исчезло. Но оно оставило по себе могучих преемников, которые талантливо ведут науку вперед в духе ее основателей без перерывов и замедлений, обогащая механику, акустику, оптику и вообще все отделы физики, служившие до того предметом математической обработки, исследованиями, которые ни по количеству, ни по качеству не уступают работам предшественников.
Область физики все еще остается почти совсем закрытою для натурфилософии. Декарт окончательно побежден и вытесняется из своего последнего убежища — теоретического учения о магнетизме и электричестве. Французские материалисты, хотя и имеют в своем составе знаменитых математиков, например д'Аламбера, стараются ввести свое учение, прежде всего в социальные науки и этику, о широком же его применении к физике не заботятся, за отсутствием времени и интереса. Господствующая в Германии вольфова школьная философия оказывается малопродуктивной; воспринимая более или менее пассивно данные физики, она не подвергает их какой-либо самостоятельной переработке. Даже наш учитель философов Кант стоит вплоть до 1760 г. еще на почве философии, и лишь затем, пройдя школу юмовского скептицизма, в 1770 г. превращается в критического философа. С завершением этой эволюции, особенно со времени появления его «Критики чистого разума», Кант приобретает значение и для физики, так как, начав собою новый период философии и воздвигнув прочное здание общих философских начал, он положил основание и для возникновения позднейших натурфилософских систем. Знаменательно, что и эти системы были построены совершенно по старому шаблону, вне всякой связи и содействия обоих других методических факторов физики, поэтому они улетучились бесследно, как облака в воздухе, лишенные какой бы то ни было связи с твердой почвой. Впрочем, это эфемерное возрождение натурфилософии относится, собственно, к последующему периоду нашей науки, и мы встретимся с ним дальше.
В опытной физике многочисленные открытия в области электричества от трения начинают собою новую эпоху. Изумительные явления электрического света, электрического удара, объяснение молнии, непосредственное извлечение электричества из атмосферы возбуждают всеобщий энтузиазм, даже больший, чем возбудили сто лет назад опыты Герике. В самые широкие круги проникает желание познакомиться с новыми электрическими явлениями и испытать их удивительное действие на себе; кому не удается побывать в физических лабораториях, тот дает себя электризовать для улучшения своего здоровья, но, во всяком случае, за счет собственного кошелька, хотя бы в ярмарочных балаганах на народных празднествах. Даже в среде многих ученых трезвость взгляда постепенно стала уступать место некоторого рода опьянению; и как сто лет назад все объяснялось воздушным давлением, так теперь электричество приводилось в связь со всевозможными проблемами и считалось причиной самых разнообразных явлений. Уильям Стекли («The philosophy of Earthquakes natural and religious», Лондон, 1750) считал землетрясения электрическими ударами. Андреа Бина утверждал в 1751 г., что при землетрясении полости внутри земли, наполненные водой, играют роль Лейденских банок, а даже Беккария считал в 1758 г. землетрясения явлениями выравнивания электричества между атмосферой и земной корой. Менее странной должна казаться мысль знаменитых физиков Соссюра и Делюка об участии электричества в испарении и образовании дождя; но в мысли Губе («Unterricht in der Naturlehre». 1793—1794) будто пузырьки пара от электричества расширяются и поднимаются кверху, а при выравнивании электричества сжимаются и падают вниз в виде дождя, опять заметно то увлечение, которое приписывало электричеству участие чуть ли не во всех явлениях природы.
Впрочем, это увлечение, конечно, принесло большую пользу дальнейшему развитию учения об электричестве, потому что оно привлекло в эту область такое значительное число работников и возбудило в них столько рвения, что это учение сделало огромные успехи в течение каких-нибудь 30 лет (приблизительно с 1750 по 1780 г.). За этот короткий срок были изучены самые важные из явлений электричества от трения; было сконструировано большинство электрических приборов, а Кулоном были уже установлены и количественные законы электрического действия. Таким образом новая область созрела даже для применения математики. Рядом с этим возникло несколько теорий электричества, допускавших связное объяснение явлений. К сожалению, эти теории должны были принять за основу существование особых электрических жидкостей, вследствие чего установление связи между электрическими силами и другими физическими силами, следовательно, изучение явлений электричества с более общих точек зрения сделалось почти невозможным. Правда, некоторые высказывали предположения о тождестве электрических жидкостей с другими уже принятыми жидкостями, например с только что признанным тогда теплородом, или с флогистоном, горючим началом тогдашних физиков, но для подобных параллелей не было никаких фактических оснований; поэтому, в сущности, приходилось ограничиваться гипотезой об одной или двух специфических электрических жидкостях. Гипотеза эта повела к принятию соответствующих магнитных жидкостей для объяснения магнитных явлений. Как ни печально такое положение дела, но осуждать его нельзя, потому что принципиально мы и теперь недалеко ушли от него вперед.
В области оптики следует, прежде всего, отметить измерения силы света и устройство ахроматических зрительных труб. В теории света, несмотря на все усилия Эйлера, не удалось выбраться из теории истечения ньютоновской школы. Связь физики с химией, становившаяся по мере развития последней все более тесной, вызвала ряд исследований по теплоте, повела к установлению понятия скрытой теплоты и к признанию самостоятельного теплового вещества. Продолжительный спор об испарении и улетучивании жидкостей, равно как о причине этих явлений, несмотря на обоюдный интерес к нему со стороны физиков и химиков и, несмотря на ряд тщательных работ, остался нерешенным. Следует еще указать, что на конец этого периода приходятся гениальные усовершенствования паровой машины Уаттом. Благодаря последнему эта машина приняла ту форму, какую она в существенных чертах сохранила и поныне, — форму, которая сделала из нее универсальную рабочую машину нового времени. Уатт и его открытия начинают собой эпоху блестящего развития машинной техники, поэтому имя Уатта составляет эпоху не только в истории техники, но и в истории человечества.
После непродолжительного перерыва ученые снова принялись за ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, которые сразу дали самые поразительные результаты, привлекли в эту область массу работников и вызвали громадное количество опытов. Во время опытов по электричеству лейпцигского физика Христиана Августа Гаузена (1693—1743) один из его слушателей Литцендорф высказал мысль, что электризацию стеклянной трубки движениями рук было бы целесообразнее заменить вращением укрепленного на оси стеклянного шара, который можно приводить в движение рукояткой. Гаузен тотчас же осуществил это предложение и описал новую машину для электризации стекла в брошюре «Novi profectus in historia electricitatis» (Лейпциг, 1743). Шары из серы Герике и стеклянные шары Гауксби были, таким образом, забыты, но зато теперь принялись за усовершенствование машины Гаузена. Георг Маттиас Бозе, профессор физики в Виттенберге (1710—1761), скоро заметил, что электрическое действие может быть усилено, если отводить электричество от шара жестяной трубкой. Сначала этот первый кондуктор электрической машины держал в руках человек, изолированный от пола; потом трубку стали подвешивать на шелковых шнурках и приводили ее в соприкосновение с шаром посредством пучка проводящих нитей, воткнутых одним концом в трубку, а другим скользящих по шару. Бозе опубликовал свои исследования в ряде сочинений от 1738 до 1749 г. Он показал, что тела от перехода на них электричества не изменяются в весе, и, по-видимому, зная, что при натирании шара рукой наэлектризовывается и последняя; его удивляло только то обстоятельство, что от изоляции натирающего человека действие электричества не усиливается, а наоборот, ослабевает. Дальнейшие усовершенствования электрической машины были сделаны Винклером, описавшим их в двух брошюрах: «Gedanken von den Eigenschaften, Wirkungen und Ursachen der Electricität, nebst Beschreibung zweier elektrischen Maschinen» (Лейпциг, 1744) и «Die Eigenschaften der elektrichen Materie und des elektrischen Feuers, nebst etlichen neuen Maschinen zum Elektrisiren» (Лейпциг, 1745).
Иоган Гейнрих Винклер (1703—1770 г.), сначала профессор греческого и латинского языков, потом профессор физики в Лейпцигском университете, укрепил на оси машины для усиления ее действия четыре шара и заставлял натирать их руками двух человек. Так как эта установка была довольно неудобна, то по разумному совету лейпцигского токаря Рислинга руки людей были заменены в процессе трения подушками. Последние прижимались к стеклянным шарам или цилиндрам сначала винтами, а позднее пружинами. Сравнительно сильное действие новой машины возбудило большой интерес, и все начали стараться устраивать подобные или же еще более сильные машины. При этом все еще обращали наибольшее внимание на электрическую искру или электрический огонь. Христиан Фридрих Людольф (1707—1763), врач и член Берлинской академии, в заседании Берлинской королевской академии в 1744 г. зажег эфир посредством наэлектризованного железного прута; Винклер зажег спирт своим пальцем; англичанин Генри Майльс сделал то же с фосфором и горючими парами, а Уильям Уатсон зажег электрической искрой порох и водку. Однако вскоре, а именно в 1745 г., мир познакомился с еще более удивительным явлением.
Осенью 1745 г. Эвальд Георг фон Клейст (ум. в 1748 г. соборный декан в Каммине, в Померании) заявил нескольким лицам о сделанном им 11 октября новом открытии. В медицинскую склянку с небольшим количеством ртути или винного спирта вставляется гвоздь, и свободный конец его наэлектризовывается. От прикосновения к гвоздю получается очень сильная искра, настолько сильная, что она приводила в содрогание всю руку и плечо. Но для этого нужно держать склянку в руке, потому что при ее изоляции действие оказывается слабым. В этой первоначальной форме усилительной банки рука, очевидно, играла роль наружной обкладки, а жидкость — внутренней. В то время как об открытии Клейста делались еще сообщения в германских академиях, в начале 1746 г. голландский физик Мушеибрек заявил, что то же самое открытие было сделано в Голландии в прошлом (т. е. 1745) году. Он вместе со своими друзьями пытался сохранить электричество в теле; в этих опытах принимал участие некто Кунеус, богатый гражданин города Лейдена; последний случайно дотронулся рукой до гвоздя, посредством которого электричество проводилось в воду, наполнявшую банку, для сохранения его в воде; Кунеус при этом получил очень сильный удар. Молва об этом быстро распространилась, и этот опыт стал повторяться во многих других местах. Описание этих опытов всего лучше показывает, какое огромное впечатление производило на людей эта внезапно выросшая таинственная сила. Мушенбрек писал Реомюру: «Ради короны Франции я не согласился бы еще раз подвергнуться такому ужасному сотрясению». Винклер, с жаром принявшийся за повторение опытов, говорит, что после подобного опыта у него были сильные конвульсии в теле, и кровь до того разгорячилась, что он опасался сильной горячки и принимал прохладительные лекарства. Кроме того, после этого опыта он страдал два раза кровотечениями из носу, чего с ним прежде не бывало, и такими колющими болями в руках, что он не мог писать в течение восьми дней. С его женой, которая тоже попробовала на себе действие банки, случилось то же самое. Эти явления побудили Винклера испытать, не получатся ли сильные электрические действия и без посредства человеческого тела. С этой целью, обвив вокруг балки железную цепочку, он привел последнюю в соприкосновение с оловянной тарелкой, на которой был укреплен металлический кружок, и приблизил последний к кондуктору своей машины, находившейся в металлическом сообщении с гвоздем банки. С помощью этого несколько сложного разрядника он мог получить электрические удары, не причинявшие боли. Обеспечив себя таким образом против сильных ударов, он постарался получить еще более сильные действия и устроил в 1746 г. батарею из трех банок; опустив их в подвешенном положении в воду Плейссе, он соединил медные стержни банок металлически и наэлектризовал их одновременно. От этой электрической батареи получались искры, которые можно было видеть и слышать на расстоянии двухсот шагов.
Данцигский профессор Гралат (написавший историю электричества, которая появилась в печати в 1747—1756 гг.) первый заменил медицинские склянки банками большей величины, вместо гвоздя стал употреблять железную проволоку с шариком на конце, а спирт заменил водой. Он тоже составлял батареи из нескольких банок и сообщал электрические удары многим людям (до 20 человек) сразу, заставляя их образовать цепь, в которой один из крайних брал в руку банку, а другой касался шарика проволоки. В Англии Уильям Уатсон (1715— 1787 г., врач, член Королевского общества и хранитель Британского музея) старался воспроизвести эти опыты еще в больших размерах. Уже в 1747 г. он произвел при содействии Мартина Фолькса, Чарльза Кэвендиша, д-ра Бевиса, Грэгама и др. ряд опытов, при которых электричество передавалось на большие расстояния, отчасти с целью исследовать, нельзя ли измерить скорость распространения электричества. С этой целью в постепенно удлиняемую разрядную цепь между наружной поверхностью банки и внутренним стержнем были включены на отдельных расстояниях люди, которые и должны были наблюдать на себе действие ударов и скорость, с которой они наступали. Электричество проводилось один раз через Темзу, другой раз на расстоянии двух миль, частью через воду, частью по суше. При этом были сделаны очень ценные наблюдения лучшей или худшей проводимости и потерь электричества при различных способах проводки, но измерить скорость его распространения не удалось, так как даже при цепи в две мили длиной человек, стоявший по ее середине, почувствовал улар в то же мгновение, в которое он увидел искру. Из этого же кружка английских физиков вскоре вышел ряд усовершенствований или, по крайней мере, существенных видоизменении в устройстве усилительной банки. Уатсон заметил, что удар клейстовой банки чувствуется тем сильнее, чем в большем числе точек прикасаются к ее наружной поверхности. Это навело д-ра Бевиса. на мысль обкладывать наружную поверхность банки сначала тонкими свинцовыми пластинками, а затем, еще лучше, листами станиоля (оловянная фольга). Дальнейшие опыты показали, что род жидкости, которой наполняли банки, не имеет влияния на ее действие: Бевис наполнял банку вместо воды дробью и получал довольно сильное действие. Вслед за этим Уатсон заменил неудобную для работы жидкость внутренней обкладкой, и банка получила свою окончательную форму. Д-р Бевис был, по-видимому (личность его вообще очень мало известна), очень способный человек, так как ему же принадлежит установление факта, что форма банки в ее действии не играет никакой роли; он обкладывал обыкновенный стеклянный лист с обеих сторон свинцовыми или станиолевыми пластинками, не доводя их на 1 дюйм до края стекла, и получал такое же действие, как от банок. Уатсон описал все эти опыты в «Philosoph. Transact.» 1748 и 1749 гг.
Во Франции электричеством занимались с успехом: аббат Жан Антуан Нолле (1700—1770), профессор физики в Париже, член академии, принимавший участие в опытах Дюфэ, и Гильом Лемонье (1717—1799), лейб-медик короля, профессор ботаники и член академии. Нолле в присутствии короля провел электричество через цепь в 180 человек. Лемонье пытался измерить скорость распространения электричества и пропустил его с этой целью через проволоку в 950 туазов. Но и ему не удалось определить времени прохождения электричества, во всяком случае, это время составило не более 1/4 секунды. Нолле первый стал убивать разрядами банки маленькие живые существа, например воробьев; он же первый заметил, что электричество быстрее стекает с остриев, чем с тупых тел; он заметил особенный запах при истечении электричества и первый устроил род электрометра. Дюфэ с целью определить присутствие электричества на трубке вешал на ней нити, а Нолле пришел к мысли воспользоваться величиною угла расхождения ниток с целью измерения величины заряда. Но так как прикладывать непосредственно к нитям угломер невозможно, то он предложил измерять угол между ними на их тени. Целым рядом опытов Нолле подтвердил наблюдение Бозе, что вода, вытекающая из тонких трубок каплями, начинает вытекать ил них сплошною струей, когда она наэлектризована. Наконец, ему же принадлежит мысль изучать действие электричества на растениях и на животных. Относительно растений он полагал, что электричество способствует их росту, а в отношении животных он думал, что оно, по меньшей мере, усиливает испарения. Он полагал, что последнее действие можно будет использовать для лечебных целей. Впрочем, о применении электричества к медицине написал книгу уже в 1745 г. врач Кратценштейн из Галле; о нем же рассказывают, что в 1744 г. он излечил электричеством паралич пальца. Кроме того, известно, что в 1748 г. Луи Жальябер излечил посредством электрических сотрясений паралич руки, причиненный ударом молотка.
Нолле был очень ревностный экспериментатор. Изучая действие электричества при очень разнообразных условиях и ставя его в связь со всевозможными явлениями, он всегда был осторожен в истолковании результатов. Так, относительно упомянутых выше опытов с растениями и с животными он определенно замечает, что они требуют еще дальнейшего подтверждения; да и в приводимом ниже случае он оказался гораздо осторожнее своего заслуженного лейпцигского собрата, профессора Винклера. Венецианский юрист Джиованни Франческо Пивати сообщил в двух брошюрах 1747 и 1749 гг. очень любопытные открытия. Наэлектризовав закупоренный стеклянный цилиндр с перувианским бальзамом, он заметил, что достаточно подвести к нему человека, чтобы тот почувствовал на себе действие бальзама и даже сохранил на себе долгое время запах этого вещества. Винклер в Лейпциге принялся с жаром повторять эти опыты. Наполнив стеклянный шар серой, он закупорил его так плотно, что запаха не было слышно даже при плавлении серы. Но лишь только он наэлектризовал шар, запах сделался столь сильным, что прогнал присутствовавшего при опыте друга Винклера, профессора Гаубольдта. С перувианским бальзамом опыты удались столь блестящие, что Винклер даже на другой день за чаем почувствовал еще во рту приятный сладковатый вкус его паров. Он нашел, далее, что душистые пары можно переводить посредством электричества через воздух из одной комнаты в другую, расположенную далеко. Аббат Нолле в свою очередь настолько заинтересовался этими опытами, что нарочно поехал в Италию их посмотреть; но заявления Пивати оказались крайне преувеличенными, так как при соблюдении всех предосторожностей ни при одном из опытов нельзя было почувствовать ни малейшего запаха. Англичане, повторявшие в доме Уатсона опыт Винклера над прониканием пахучих паров сквозь стекло при помощи электричества, тоже пришли к отрицательным результатам.
Очень удивляться таким опытам и строго осуждать экспериментаторов, с которыми случаются подобные происшествия нельзя. Везде, где в качестве орудия исследования применяется вкус или обоняние, обманы скорее вероятны, чем невероятны, тем более, что в те времена еще не существовало теории для установления вероятности предполагаемых фактов. История развития электрической машины тоже богата странными наблюдениями и опытами, и они легко объяснимы, так как теории машины на первых порах не существовало. У одного физика рука для натирания стекла оказывается лучшим орудием, чем шерсть или кожа; другой получает более сильное действие от натирания стекла смоченными веществами; третий утверждает, что опыты удаются всего лучше в присутствии многочисленной публики, стоящей подле машины; и вероятно все трое говорили правду, в соответствии с определенными условиями своих опытов.
Старая теория истечения электричества была рассчитана на объяснение явлений электрического притяжения и потому уже не годилась для объяснения новых наблюдений. Поэтому Нолле придумал новую теорию одновременного оттока и притока электрической материи. Она, однако, не выявляла различия противоположных электричеств, стеклянного и смоляного, следовательно, в свою очередь была мало приложима к объяснению новых явлений в электрической машине и в усилительной банке. Больше посчастливилось в теоретической области Уатсону. Найдя, что трущую подушку в машине нужно отводить к земле, он пришел к заключению, что электричество получается не от трения, а переходит с подушки, — и, следовательно, косвенно из земли — на натираемое тело и здесь собирается. Это понятие уже необходимо вело к различию двух электричеств, одного со знаком плюс, другого со знаком минус; но прежде чем Уатсон додумался до этого, эта мысль была уже развита Франклином и заслужила всеобщее признание благодаря тому, что она объяснила казавшееся столь трудным для понимания действие усилительной банки.
БЕНДЖАМИН ФРАНКЛИН, сын небогатого мыловара, родился 17 января 1706 г. в окрестностях Бостона. В раннем возрасте он помогал отцу; учился в школе средней руки с малым успехом и приобрел знания уже позже, самоучкой. В этом ему помогло то обстоятельство, что 12 лет он поступил в учение к своему брату, типографщику и книгопродавцу, где в свободные от служебных занятий часы он мог читать и приобрести многостороннее образование. Условия жизни молодой Америки, свобода от цехового гнета, который не чужд науке в Европе еще и до сих пор, привели к тому, что из типографщика без систематического среднего и университетского образования за короткое время получился не только выдающийся государственный человек, но и крупный ученый. С 1730 г., заведя собственную типографию в Филадельфии, он собирает вокруг себя образованных людей; на его собраниях занимаются политикой и научными, преимущественно естественноисторическими вопросами. В этом кружке Франклин начал с 1745 г. свои исследования по электричеству и более десяти лет ревностно их продолжал. Но затем отечество призвало его как многократно уже испытанного общественного деятеля на государственную службу. Франклин был два раза, с 1757 по 1702 и с 1704 по 1775 гг. представителем своей родины в Лондоне и защищал интересы соотечественников с такой смелостью и мужеством, что под конец ему лишь с трудом удалось возвратиться свободным в Филадельфию. В 1770 г. он отправился посланником Американских штатов в Париж, заключил здесь союз с Францией; позднее он принимал участие в заключении мира с Англией; по возвращении на родину он иступил в Конгресс американских штатов. Политическую деятельность он покинул в 1788 г., будучи 82 лет; умер он 17 апреля 1790 г.
Франклин был, прежде всего, практик. Своим участием в основании общеполезных обществ и изданием в течение 25 лет (с 1732 г.) своего «Poor Richard's Almanac» он оказывал большое преимущественно практическое влияние на народные массы. Наука возбуждала в нем живейший интерес, но лишь постольку, поскольку она могла быть полезной в практике. В электричестве его очень интересовал вопрос о защите против гроз; метеорология была его любимым занятием, а явлениями горения он занимался ради устройства экономических печей, которые были, по собственному его выражению, его любимым коньком. Тем большую заслугу представляет то обстоятельство, что он все-таки сумел оценить значение теории и сам дал наиболее пригодную для того времени теорию электричества. Жаль только, что его научные занятия почти прекратились с 1757 г., когда он был призван на политическое поприще. Свои, ставшие знаменитыми исследования он опубликовал в письмах к Питеру Коллинсону в Лондоне, члену Королевского общества. Первое письмо датировано от 28 июля 1747 г., а последнее от 18 апреля 1754 г. Знаменитый Дэви говорит о них: «Все его исследования сопровождались свойственной ему одному счастливой индукцией, и никто не обладал в такой мере способностью достигать больших целей с самыми незначительными средствами. Способ изложения его открытий столь же удивителен, как и самое содержание их. Он старался удалить из вопроса все темное и таинственное. Говорил он одинаково хорошо и для физика-специалиста и для физика-любителя; вдаваясь в описание деталей вопроса, он оставался одинаково ясен и занимателен, прост и приятен».
Свою теорию электричества Франклин изложил уже в первых письмах. Он принимает только один вид электрической материи и считает, что она содержится в определенном количестве во всяком теле. Если содержание ее в двух телах настолько нормально, что не происходит особого скопления электричества на поверхности, то эти тела не обнаруживают электрического взаимодействия. Если же она в обоих телах имеется в избытке или, наоборот, в меньшем против нормы количестве, то тела отталкиваются. Если, наконец, электрической материи имеется в одном теле избыток, а в другом недостаток, то тела взаимно притягиваются.
Тело наэлектризовывается либо принимая электричество, либо отдавая его; при трении тел друг о друга одно столько же принимает электричества, сколько другое его отдает. «Отсюда,— говорит Франклин, — у нас произошли некоторые новые обороты речи. Под В мы подразумеваем тело, которое получает искры из стекла, и такие тела вообще называем наэлектризованными «положительно, а под А мы понимаем тела, которые сообщают стеклу электричество, и их мы называем наэлектризованным отрицательно, или еще В плюс наэлектризовано и А минус наэлектризовано».
Франклин, по-видимому, ничего не зная о теории Дюфэ, с ее стеклянным и смоляным электричеством. Уже позднее друг Франклина, Киннерсли из Бостона указал ему, что его положительное электричество совладает со стеклянным, а отрицательное — со смоляным. В пользу своей теории Франклин приводит следующий основной опыт: когда изолированный человек натирает стеклянную трубку, то никакого различия электричества не обнаруживается, так как истечение электричества невозможно; но стоит другому изолированному человеку извлечь из трубки искру, и оба человека оказываются наэлектризованными. Но наибольшее сочувствие вызвало у физиков его удобопонятное объяснение лейденской банки. Открыв, что обе обкладки заряженной банки имеют противоположные электричества, он следующим образом объяснил процесс заряжения. Электричество с одной обкладки не может проникнуть через стекло к другой, но может влиять через него отталкивающим образом на электричество другой обкладки. Когда электричество сообщается внутренней обкладке банки, оно отталкивает равное количество электричества из наружной обкладки в землю. Вследствие этого внутренняя обкладка становится положительно электрической, а наружная — отрицательно электрической. Отсюда возникает напряжение электричества, которое через стекло выровняться не может, но выравнивается через проводник, сообщающий внутреннюю обкладку с наружною. После этого Франклин проделал опыт постепенного разряжения банки, перенося много раз посредством маленького пробкового шарика, подвешенного на нити, электричество с внутренней обкладки на наружную. Он заметил также и опять-таки объяснил, исходя из своей теории, что банку можно заряжать и наоборот, а именно сообщая электричество наружной обкладке, а внутреннюю приведя в соединение с землею. Наконец, он нашел, что в лейденской банке электричество сосредоточено не на обкладках, а на поверхностях стекла. Для доказательства этого он воспользовался устроенной Бевисом листовой формой усилительной банки, но при этом обкладки он сделал съемными.
Гипотеза Фраклина о единой электрической жидкости была тотчас же сочувственно принята физиками, а его теория громоотвода, наоборот, вызвала очень продолжительные споры. По-видимому, в грубой форме громоотводы были известны уже в древности. Д-р Мунк пишет в «Видеманновских анналах» (т. I, стр. 320), что в Талмуде, (Тозефта Суббота VII, конец), встречается следующее место: «Кто ставит железо на дворе, тот преступает запрет подражания языческим обычаям, но употреблять его как защиту от грома и молнии позволяется». Отсюда следует, по словам Мунка, что между IV и V столетиями н. э. было уже известно влияние молнии на металлы, и существовали приспособления вроде франклиновского громоотвода. Редакция «Анналов» добавляет к этому со своей стороны, что египтяне, по-видимому, употребляли в качестве громоотводов у входов в свои храмы высокие шесты с обитыми медью верхушками. Но если громоотводы и существовали, то в основе их лежало, конечно, одно лишь наблюдение, что молния ударяет всего легче в высокие, острые предметы, так как древность и не подозревала электрической природы молнии, не будучи знакома с электрической искрой. Мы выше видели, что мысль о тождестве последней с молнией была высказана впервые Валлем и Грэем, да и то в виде предположения, так как тогда не была еще известна лейденская банка с ее сильным действием. Честь первого подобного определенного утверждения принадлежит Винклеру, который в брошюре 1646 г.: «Von der Stärke der elektrischen Kraft in gläsernen Gefässen» («Об электрической силе в стеклянных сосудах») указывал что единственное различие между искрой лейденской банки и молнией заключается в силе электричества.
Франклин с его практическим умом не мог удовольствоваться объяснением молнии как электрического разряда; ему нужно было не только это доказать, но также использовать это явление на благо человечества. Уже в 1750 г. он предложил поставить на башне высокий железный шест, чтобы с его помощью извлекать электричество из облаков. Однако прежде чем он сам привел этот план в исполнение, француз д'Алибар поставил в мае 1752 г. в окрестностях Парижа, в Марли, железный шест в 40 футов длиной и изолировал его снизу. Караульным к шесту был приставлен столяр Куафье, который вечером 10 мая 1752 г., услышав сильный удар грома, в присутствии многих лиц, как священник из Марли и др., извлек из него в банку ряд ярких искр. Вскоре затем этот опыт был повторен с тем же успехом Делором, поставившим на своем доме в Париже шест в 99 футов длины. Позднее эти опыты были многократно повторены — некоторые в присутствии короля — теми же лицами, а также Бюффоном, Мазеасом и Лемонье.
Лишь месяц спусти после этих опытов, произведенных французами, и, не зная, конечно, о них, Франклин приступил к выполнению своего плана, но в более простой форме, так как он боялся огласки и насмешек в случае неудачи. В июне 1752 г. в поле, на котором стояла удобная хижина, он пустил на пеньковой бечевке змея, снабженного железным острием. К нижнему концу бечевки был привязан в качестве кондуктора ключ, а бечевку он держал не прямо в руке, а посредством привязанного к ней тонкого шнурка. При первой же грозе, когда дождь смочил бечевку, волокна ее распыжились, и ему удалось извлечь из ключа пальцем несколько искр. Застраховав себя таким образом от неудачи, он установил на крыше собственного дома изолированный железный шест и для удобства наблюдения направил электричество через этот провод и даже поместил внизу провода электрический звонок, чтобы электричество заявляло само о своем присутствии. С этим приспособлением он стал непрерывно следить за атмосферным электричеством; о результатах его наблюдений мы скажем ниже.
Свою теорию громоотвода Франклин изложил подробно в письме от 17 сентября 1753 г. Он указывает, что молния перестает действовать разрушительно, когда ее достаточно отводят; для такой цели он считает достаточными уже железные прутья в 1/4 дюйма в диаметре. Чтобы предотвратить взрывчатый разряд через громоотвод, он предлагает заострять верхний конец шеста, так как он уже раньше заметил, что с металлического острия электричество стекает постепенно, без внезапных разрядов. Острие громоотвода имеет, следовательно, целью извлекать электричество из облаков не сразу, а постепенно. Громоотводы распространились в Америке с чрезвычайной быстротой. В Европе первый громоотвод был устроен в 1754 г. священником Прокопом Дивишем, около Цнаима в Моравии. В Англии Уатсон устроил громоотвод в 1762 г. В Гамбурге на башне Иакова поставили громоотвод в 1769 г. Несмотря на это согласия по вопросу о наилучшем устройстве громоотвода не было. Очень заслуженный в области электричества Бенджамин Уильсон (1708—1788 гг., член Королевского общества) считал крайне опасным направлять на здания такую страшную силу, как молния, посредством острых шестов и предлагал снабжать конец проводника вплотную над самой крышей шарами, которые сделали бы молнию безвредной, не притягивая ее в то же время к себе. Много писали за и против этого предложения, производили даже опыты, но к положительному решению не пришли. В конце концов, большинство, однако, склонилось на сторону воззрений Франклина, и Королевское общество отказалось принимать дальнейшие доклады своего сочлена Уильсона против остроконечных громоотводов.
С чисто теоретической точки зрения атмосферным электричеством занимались многие исследователи. Франклин сначала нашел, что облака во время грозы наэлектризовываются большею частью отрицательно, но вскоре стал находить в них и противоположные заряды. Кантон наблюдал, что электричество облаков во время грозы часто меняет свой знак, даже пять-шесть раз в течение получаса. Лемонье сделал важное открытие, что воздух и при отсутствии грозы содержит электричество. В Италии этим вопросом занимался с большим успехом Джиованни Баттиста Беккариа (1716—1781 гг., профессор физики в Турине).
В его многочисленных сочинениях (с 1753 по 1773 гг.) изложена, между прочим, даже теория грозы. Согласно этой теории на земле в некоторых местах скопляется избыток электричества, отсюда он переходит в облака, переносится ими в места, где электричества мало, и разряжается здесь в землю грозой. Теория эта проста и понятна, но не объясняла главного — отчего в отдельных местах на земле появляется избыток электричества.
Дальнейшему быстрому распространению исследований по атмосферному электричеству сильно помешал несчастный случай с наблюдателем, показавший опасность подобных наблюдений. Нолле еще в 1753 г. рекомендовал большую осторожность при подобных опытах. 7 июня того же года де-Рома два раза был принужден просить публику отойти подальше от змея в 18 кв. футов поверхности, поднявшегося на высоту 550 футов, так как электрическое действие его было очень сильное Он сам, вероятно, не пострадал только благодаря тому обстоятельству, что от внезапной перемены ветра змей упал на землю. Говорят, что Лемонье и Бертье были сшиблены с ног молнией, которую они извлекли из облаков. Но наибольшее несчастье случилось вскоре после упомянутых опытов де-Рома. Георг-Вильгельм Рихман (1711—1753 г. с 1745 г. профессор естественной истории в Петербурге) установил на крыше своего дома железный шест и, отведя от него внутрь дома проволоку, кончавшуюся в стеклянном сосуде с медными стружками, прикрепил к проволоке нить с тем, чтобы по ее отклонению, измеряемому с помощью квадранта, определять напряжение атмосферного электричества. 6 августа 1753 г., желая наблюдать во время грозы действие своего показателя, он приблизился к нему и на расстоянии фута был поражен насмерть огненным шаром, вылетевшим из металла. Стоявший поблизости помощник его, гравер Соколов, был только оглушен разрядом. Этот печальный случай, указавший на необходимость крайней осторожности, принес свою долю пользы тем, что побудил устраивать заземление громоотвода более тщательно и время от времени проверять ее надежность.
Рихман пользовался еще для измерительных целей отклонением одной лишь нити, Нолле уже более целесообразно пользовался для этого двумя нитями, а Кантон прибавил к ним бузинные шарики и устроил таким образом около 1753 г. применяемый и до сих пор электроскоп. Вообще Джон Кантон (1718—1772) имеет большие заслуги в области физики вообще и учения об электричестве к частности Он до конца жизни стоял во главе частного учебного заведения в Лондоне и был настолько предан интересам науки, особенно опытной физики, что справедливо считается одним из передовых деятелей в области последней. Заслуги его были оценены Королевским обществом, сделавшим его своим сочленом и наградившим Кантона уже в 1751 г. золотой медалью за его способ намагничивания стали исключительно земным магнетизмом. С 1752 г. он стал заниматься электричеством, и уже в конце следующего года впервые показал, что оба рода электричества вовсе не связаны с природой тел, как до тех пор думали, что из многих тел, смотря по свойствам их поверхностей и свойствам трущего вещества можно извлекать тот или другой род электричества; что даже стекло электризуется не всегда положительно; так, от натирания фланелью полированные стекла оказываются наэлектризованными отрицательно. Позднее он усовершенствовал подушку в электрической машине. Опыты над свечением барометров привели его к электризации стекла посредством ртути, а позднее (в 1762 г.) побудили накладывать на трущую подушку в его цилиндрической машине, состоявшую из намасленной шелковой ткани, смесь оловянной амальгамы с небольшим количеством мела. По окончании этих работ он обратился к другим отделам физики. В 1762 г. Кантон получил вторую золотую медаль за доказательство сжимаемости воды. В 1786 г. он открыл новое фосфоресцирующее вещество, так называемый кантонский фосфор, добытый из смеси устричных раковин с серой, а в 1769 г. представил в Королевское общество работу о свечении моря, в которой он это явление объяснил гниением в морской воде содержащегося в ней слизистого органического вещества.
В заключение остается упомянуть еще об изобретении электрических машин с плоскими дисками. Вначале они, по-видимому, мало обратили на себя внимания, потому что за период времени с 1755 по 1766 г. объявилось не менее четырех изобретателей такой машины, в правах которых разобраться довольно трудно. Пожалуй, наибольшие права на первенство имеет Мартин Планта (1717—1782 г., директор семинарии в Галъденштейне), который уже в 1755 г. употреблял дисковую машину при своих опытах. Парижский врач, Сиго де-ла-Фон (1740—1810) уверяет, что он устроит подобную машину в 1756 г., но признается, что оставил эту мысль, когда первый диск у него треснул Доктор Джен Ингенгоуз (1730—1799 г., практический врач, член Королевского общества) изобрел по его словам эту машину в 1764 г., ввел ее в употребление и показывал ее Франклину в бытность последнего в Англии.
Ньютон полагал, что дисперсия света во всех средах находится в прямом отношении к преломлению, поэтому он считал невозможным устранение дисперсии без уничтожения преломления. Это свое убеждение он вывел из следующего опытного факта: если световые лучи проходят через две соприкасающиеся среды разной плотности с параллельными или непараллельными поверхностями преломления, например через воду и стекло, и если преломления в этих средах взаимно уравновешиваются так, что падающие и выходящие лучи оказываются параллельными друг другу, то выходящий свет всегда белый. Эйлер в своем трактате «Sur la perfection der verres odjectifs des lunettes» («Mem. d. Berl. Ak.» 1747) хотя и не оспаривает опыты Ньютона, но замечает, что по крайней мере глаз наш представляет собой оптический прибор, который хотя и сводит падающие на него лучи в изображения. но цветорассеяния не дает. Такое свойство глаза он объясняет тем, что он состоит из многих преломляющих сред, и предлагает устраивать ахроматические стекли для труб и микроскопов сочетанием двух стеклянных чечевиц со слоем воды между ними. ДЖОН ДОЛЛОНД горячо ухватился за идею Эйлера, но, продолжая держаться основного опыта Ньютона, пришел к выводу, что ахроматизм может получиться лишь при бесконечно большой ширине чечевицы. Эйлер защищал свое воззрение в трактатах в 1752 и 1753 гг. и получил, наконец, поддержку со стороны упсальского профессора математики Самуила Клингенштьерна (1698—1765). Последний в статье, напечатанной в 1754 г. в «Kongl. Swenska vetenkaps academiens handlingar» и посланной им также Доллонду, утверждал, что опыт Ньютона не совсем точен, так как при его условиях выходящий свет никогда не бывает вполне белый, а всегда несколько окрашен. Тогда Доллонд повторил опыт Ньютона и убедился в правильности утверждения Клингенштьерна. Придя к выводу, что лучи, ставшие после преломления в воде и стекле параллельными, действительно остаются окрашенными, он попытался получить обратное, т. е. уничтожить окрашенность, сохранив преломление. Однако многочисленные опыты показали ему, что сочетание воды и стекла для этой цели неудобно, так как разница в их дисперсии недостаточно велика. Из всех известных в Англии сортов стекла наиболее подходящими для ахроматических чечевиц, благодаря значительной разнице в дисперсии, оказались кронглас и флинтглас. В 1757 г. ему удалось устроить первую ахроматическую зрительную трубу, а в 1758 г. он усовершенствовал ее, составив ахроматическую чечевицу не из двух, а из трех стекол. Эйлер отнесся вначале недоверчиво к открытию, сделанному не по его плану, полагая, что большая ясность изображений в доллондовой трубе происходит не от ахроматизма, а от уменьшения сферической аберрации, но вскоре убедился в полном успехе Доллонда.
Доллонд опубликовал свое открытие без указания точных размеров; поэтому другим оптикам подражание его приборам не удавалось, и приготовление ахроматических зрительных труб долгое время оставалось монополией семьи Доллондов. Самые выдающиеся ученые пытались теоретически вывести правило приготовления таких стекол, но это долго им не удавалось. Сами Доллонды признавались, что подходящие размеры стекол были ими найдены в результате тщательных проб и что различия в качестве отдельных сортов стекла делали невозможным строгое применение теории. Клеро занимался этим вопросом во многих трактатах, начиная с 1761 г.; д'Аламбер — тоже, Эйлер работал над ним в течение 1769—1771 гг., вплоть до выхода в свет его «Оптики»; наконец, той же задачей продолжал заниматься и Клингенштьерн, получивший в 1762 г. за одну из этих работ премию Петербургской академии.
В заключение следует еще упомянуть, что Давид Грегори уже к 1695 г. в своей «Catoptricae et dioptricae sphaericae elementa» говорит no поводу зрительной трубы: «Было бы, вероятно, полезно составлять объектив зрительной трубы из различных сред, как это устроено в глазу природой, которая ничего не делает зря». Далее, у Рудольфа Вольфа («Gesch. d. Astron.», стр. 585—586) имеется указание, будто эссекскому эсквайру из Мор-Голла Честеру уже в 1733 г. удалось устроить маленькую ахроматическую трубу. По поводу последнего случая Лаланд утверждает, что некто Честерморголл имел уже в 1750 г. план устройства ахроматической зрительной трубы и поручил выполнение его другим лицам, что Доллонд узнал об этом через третьи руки и выполнил этот план. Все это, по словам Лаланда, было доказано во время процесса, который Доллонд все-таки выиграл на том основании, что он первый устроил и ввел в употребление ахроматическую зрительную трубу.
Новое изобретение попытались скоро применить и к устройству микроскопа, но здесь дело оказалось гораздо труднее. Хорошие сложные микроскопы впервые стали приготовлять Эвастахио Дивини и Гук; в общих чертах устройство их сохранилось и доныне. После того как Ньютон устроил зеркальный телескоп, пытались устроить и зеркальный микроскоп, но когда это не удалось, остались на долгое время при простом микроскопе, и только открытие ахроматизма подвинуло это дело. Эйлер посвятил микроскопу значительную часть третьей книги своей «Диоптрики» (Петербург, 1769—1771), и по его указаниям Фусс приготовлял хорошие приборы. Около 1770 г. был известен своими микроскопами и Дельбарр в Гааге его инструменты рекомендовались Монтюкла (Лаланд). Солнечные микроскопы, по утверждению Кестнера, были уже в 1679 г. известны кильскому профессору Самуилу Рейеру. Большую известность они приобрели благодаря д-ру Либеркюна, который привез с собой солнечный микроскоп в 1739 г. в Англию и представил его Королевскому обществу. Большие зеркальные телескопы приготовлял сначала Джон Гадлей; в 1723 г. он представил Королевскому обществу экземпляр в 6 футов длиной, устроенный по идее Ньютона, но позднее он вернулся к инструментам типа Грегори. Зеркальный секстант был описан Гадлеем в 1731 г.; но подобный же инструмент был устроен Томасом Годфри еще ранее 1730 г., а теория этого инструмента была дана Ньютоном в 1699 г. Возможно, что Гадлей знал об изобретении Годфри, но ньютоновское описание было найдено лишь в 1742 г.
ФОТОМЕТРИЯ. Основателями ее были БУГЕ (БУГЕР) и ЛАМБЕРТ. Пьер Буге родился 16 февраля 1698 г. в Бретани; воспитывался он в Ваннской иезуитской школе и уже здесь проявил большие способности к математике. В 1729 г. появилась его работа «Essai d'Optique sur la gradation de la Iumiere», в которой уже были развиты основы его фотометрии. Сочинение это вызвало большой интерес, а так как Парижская академия уже ранее обратила внимание на некоторые другие работы Буге, то в 1731 г. она избрала его в свои члены. С 1735 по 1743 г. он участвовал в работах градусоизмерителыной комиссии Кондамина в Перу. По возвращении оттуда он занялся дальнейшей разработкой своих прежних оптических исследований, пользуясь при этом наблюдениями, сделанными им в Перу; но последствия пребывания в жарких странах, а может быть, отчасти, враждебные столкновения с Кондамином свели его 15 августа 1758 г. в могилу. Оставшийся после него основной труд по оптике был издан его другом Лакайлем под заглавием: «Traite d'Optique sur la gradation de la lumiére» (Париж, 1760)
Буге изобрел несколько приборов для сравнения и измерения силы света, идущего из различных источников, но все они основаны на одном и том же принципе, чтобы освещение предмета сравниваемыми источниками было одинаково. Из расстояний последних или из других моментов, с помощью которых получалось равенство освещения, и определяется сравнительная сила света. Чтобы точно определять равенство освещения, Буге обыкновенно направлял свет от сравниваемых источников на два рядом стоящих прозрачных или непрозрачных экрана. Значит, по идее его приборы приближались к известному фотометру Риччи. При помощи подобных фотометров Буге нашел, что при отражении от металлического зеркала свет ослабляется сильнее чем при отражении от стеклянного; что поглощение света зависит от угла отражения, а именно, что при наименьшем угле отражения и поглощение всего меньше. Наименьшее поглощение из всех зеркально отражающих тел вообще наблюдается у ртути. Наибольшие различия поглощения при различных углах падения дает вода. Так, на 1000 падающих лучей вода при угле наклона луча в 21/2° отражала 614 лучей, а при наклоне в 90° — всего 18, тогда как соответствующие величины для зеркального стекла (без металлической подкладки) были 584 и 25.
При прохождении света через стеклянные пластинки и слои морской воды поглощение по мере увеличения толщины слоев растет в геометрической прогрессии. При прохождении света через атмосферу поглощение зависит от высоты светила. Если, например, принять силу света какой-нибудь звезды при вступлении в нашу атмосферу равной 10 000, то величина эта после прохождения через атмосферу при высоте звезды в 90° , составляет 8123, при высоте в 10° составляет 3149, а при 5° — только 1201. Буге определял также различную яркость небесного свода на различных расстояниях от солнца, и — что всего важнее — ему удалось сравнить силу света Луны и Солнца. Он нашел, что Солнце в среднем в 300 000 раз светлее полной Луны при равной высоте над горизонтом. Этим он и объяснил, почему при собирании лучей лунного света чечевицей не получается заметного тепла. При этом оказалось, что интенсивность солнечного света не по всему солнечному диску одинакова; посередине она больше, чем по краям; на диске луны имело место как раз обратное отношение.
Преемник Буге на трудном поприще фотометрии, Иоганн Генрих Ламберт, сын бедного эльзасского портного из Мюльгаузена, родился в 1728 г. Благодаря прекрасному почерку он в 15 лет получил место писаря, затем сделался секретарем базельского профессора Изелина, на конец — домашним учителем у президента Салиса в Хуре. Здесь он имел достаточно времени и возможности закончить свое научное образование. В 1759 г. появилось его первое сочинение: «Freie Perspective»; за ним в 1760 г. последовал его главный труд «Photometria sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae», напечатанный в Аугсбурге, а за этим в 1761 г. — две брошюры: «Ueber Kometenbahnen» и «Kosmologische Briefe über die Einrihtung der Weltbaues».
В 1764 г. его пригласил в Берлин Фридрих Великий и назначил членом академии и главным инспектором строительных работ (Oberbaurath). 25 сентября 1777 г., подготовляя к печати новое сочинение «Pyrometrie oder von Maass des Feuers und Wärme», он умер в Берлине. Сочинение это вышло после его смерти в 1770 г.
В своей фотометрии Ламберт идет еще более основательным путем, чем Буге. Прежде всего, он старается установить общие принципы измерения света, исходя из них он определяет силу света в отдельных случаях с тем, чтобы найденные величины сравнить с действительными наблюдениями. Он сначала различает абсолютную яркость светящегося предмета, освещенность или яркость освещенного предмета и, наконец, видимую или ощущаемую нашим глазом яркость. Соответственно этому он устанавливает следующие основные положения для фотометрии 1) Видимая яркость предмета есть частное от деления количества света на величину изображения на сетчатке. 2) При прочих равных условиях, освещение, получаемое небольшим предметом от светящейся точки, обратно пропорционально квадрату его расстояния от этой точки. 3) Если освещенная поверхность наклонена по отношению к излучающему свет телу, то сила этого косого освещения пропорциональна произведению нормального освещения на синус угла наклона лучей к освещенной поверхности. 4) Если обозначить через S угол истечения для светящегося элемента поверхности F и через J — блеск последнего, то количество исходящего от него света пропорционально выражению: F•J•sinS.
Из этих общих положений Ламберт выводит математическим путем много законов, касающихся освещения тел в различных условиях. Затем, подобно Буге, он занимается определением количества света, отражающегося от зеркального стекла и проходящего через него, и т. п. Относительно яркости звезд при разных высотах он дает гораздо меньшие числа, чем Буге. Если силу света вне нашей атмосферы принять равной 1,0000, то после прохождения через атмосферу при высоте звезды в 90° она равна 0,5889, при 10° равна 0,0476 и т. д. Отношение яркости солнца и полной луны, по его наблюдениям, равно 277 000, т. е. приблизительно то же, что у Буге; однако этим числам он и сам не придает большого значения. Яркость луны в различных фазах он, наоборот, вычисляет с большой точностью и дает также сравнительную яркость планет. Последнюю часть его труда составляют расчеты и опыты, касающиеся силы окрашенного света и теней.
Для сравнения света пламен Ламберт пользуется интенсивностью теней, отбрасываемых тонкой палочкой, освещенной сравниваемыми источниками света, на большую поверхность. Следовательно, собственно ему принадлежит принцип фотометра, приписываемый в последнем его виде Румфорду. Расхождение чисел у Буге и Ламберта и неточность их сравнительно с позднейшими результатами не представляет ничего удивительного, так как именно в деле определения силы света глаз наш оказывается подчиненным множеству субъективных условий. Во всяком случае следует признать, что Буге первый начал научно-экспериментальную работу по измерению света, а Ламберт дал этому вопросу теоретические основания, сохраняющие свое значение до настоящего времени.
В своей пирометрии Ламберт занимается вообще измерением тепла; следовательно, здесь речь идет не об измерениях одних только высоких температур, как это понимают теперь под пирометрией. Впрочем, и он отличает пирометры от термометров как приборы для измерения более высоких температур, выходящих за пределы выносливости наших органов чувств. Собственно первый пирометр, вроде употребляемых ныне металлических, был устроен в 1731 г. Мушенбреком и описан им в усовершенствованном виде в его «Introductio ad philosophiam naturalem» (т. II, стр. 610). Он состоял из металлического стержня, укрепленного одним концом неподвижно, а другим приводящего (при тепловом расширении) в движение показатель. Впрочем, этим прибором Мушеибрек имел в виду не столько измерять температуры, сколько определять расширение металлов и других твердых тел, как кусочки стекла и т. п. Пирометрия в ее теперешнем смысле начинается лишь со времени Джосии Веджвуда (1730—1795 г., горшечник, изобретатель фаянса), который описал в «Philos. Transact.» в 1782 г. свой знаменитый глиняный пирометр, вызвавший массу проверочных наблюдений, но оказавшийся, к сожалению, недостаточно надежным.
Теорию электрического влияния, или электрической индукции, хотя и не под этим названием, основывают двое немецких ученых ЭПИНУС и ВИЛЬКЕ. Кантон («On some new electrical experiments», «Phil. Trans.», 1754) при посредстве своего электрометра с пробковыми шариками точно исследовал несколько удивительных явлений электричества, до того мало обращавших на себя внимания. Именно, он заметил, что пробковые шарики начинают расходиться уже при одном приближении к наэлектризованному телу, прежде чем к нему прикоснуться и до того как на них перескочит электричество; с удалением же от наэлектризованного тела они снова спадаются. Разнообразя эти опыты на много ладов, он пытался объяснить это явление с точки зрения существовавшей тогда теории. Последняя все еще находилась более или менее бессознательно под влиянием картезианских воззрений, придерживая идеи истечения из тел электрической материи (что хорошо согласовывалось и с гипотезой Франклина). Согласно этой теории выходило, что наэлектризованное тело, смотря по степени его электризации, окружено более или менее обширной электрической атмосферой. Этой-то атмосферой и объяснялись те явления, которые наблюдал Кантон.
Если два бузинных шарика, приближенные к наэлектризованному телу, взаимно отталкиваются, это еще не значит, что они наэлектризовались, — они отталкиваются потому, что попали в атмосферу наэлектризованного тела; по этой же причине вслед за удалением из атмосферы они спадаются, не проявляя никаких признаков электричества. Однако названные выше физики Вильке и Эпинус в скором времени открыли ряд явлений, сделавших изложенные объяснения недостаточными.
Иоганн Каря Вильке, сын священника в Висмаре, родился 6 сентября 1732 г. Учился он в Гёттингене и Ростоке, затем жил некоторое время в Берлине, где производил опыты «месте с Эпинусом. Переехав отсюда в Стокгольм, он читал там лекции по физике, сделался вскоре членом шведской академии наук и умер в Стокгольме 18 апреля 1796 г. Уже в своей диссертации «De electrlcitatibus contrariis» (Росток, 1757) он привел исследования Кантона в теоретический порядок и прибавил к ним следующее принципиально важное наблюдение. Если к телу, находящемуся в электрической атмосфере другого, прикоснуться проводником и затем вывести из этой атмосферы, то в нем оказывается присутствие некоторого количества электричества и притом противоположного знака. Таким образом предстояло разрешить загадку, действительно ли тело остается индифферентным, находясь в электрической атмосфере другого, или же оно наэлектризовывается противоположным электричеством.
Франц Ульрих Теодор Эпинус, тоже сын пастора, родился 13 декабря 1724 г. в Ростоке, был сначала приват-доцентом в родном городе, потом профессором в Берлине и, наконец, академиком в Петербурге. Умер он в Дерпте в 1802 г. Его главное сочинение «Tentamen theoriae electricitatis et magnetismi» (Петербург 1759) составило некоторым образом эпоху в учении об электричестве и магнетизме. Он устранил из учения об электричестве картезианские представления об истечениях и ввел вместо них ньютоновские воззрения на непосредственное действие силы на расстояние — actio in distans. Наэлектризованное тело не имеет вокруг себя никакой атмосферы, кроме прилежащего воздуха, которому оно отдает несколько электричества; но всякое наэлектризованное тело действует до определенного расстояния отталкивающим образом на электричество окружающих тел. Соответственно этому Эпинус заменил выражение «электрическая атмосфера» более нейтральным термином «сфера электрического действия» и очень остроумно объяснил новые интересные явления как результат действия на расстоянии. Если к положительно наэлектризованному телу приблизить другое, то первое отталкивает из второго электрическую жидкость, содержащуюся нормально во всяком ненаэлектризованном теле; и если теперь прикосновением ко второму телу отнять его электричество, то по отдалении его от первого в этом теле оказывается недостаток электричества, т. е. оно становится отрицательно наэлектризованным. Из этого объяснения видно, что в то время Эпинус пользовался еще теорией Франклина; да и вообще он вместе с Вильке много способствовал ее развитию. Легко, однако, видеть, что это объяснение содержало в себе уже задатки несостоятельности принятой теории. Эпинус считает естественным, что электрическая материя, отталкивая сама себя, притягивает другие вещества; так как, однако, и отрицательно наэлектризованные тела, т. е. тела с недостатком электричества, взаимно отталкиваются, то, следуя Эпинусу, нужно было бы приписать отталкивательную способность и обыкновенной материи, что, однако, трудно согласовать с ньютоновской теорией притяжения. Эпинус хотя и боялся такого вывода, но, не находя лучшего объяснения, все-таки остался при нем и соответственно построил и теорию магнетизма. И магнитные явления являются результатами действия особой жидкости, которая способна перемещаться и теле и в результате взаимного отталкивания своих частей собираться в одной точке тела, так что в этом случае один полюс имеет избыток, а другой — недостаток магнитной жидкости.
Необходимость допущения отталкивательной способности обыкновенной материи, наряду с противоположными требованиями ньютоновского воззрения, была той слабой стороной теории, которая облегчила победу дуалистической теории электричества англичанина Роберта Симмера. О последнем с биографической стороны известно только, что он был с 1753 г. членом Королевского общества и умер 10 июня 1763 г. Свои электрические работы он изложил в «Phil. Trans.» за 1750 г. под заглавием: «New experiments and observation concerning electricity: 1) of the electricity human body, and the animal substances, silk and wool; 2) of the electricity of black and white silk; 3) of electrical cohesion; 4) of two distinct powers in electricity». Путь, которым он в 1759 г. пришел к своим открытиям, очень любопытен. Симмер носил на ногах две пары шелковых чулок, черную и белую, одну поверх другой. Снимая их поодиночке, он заметил, что чулки оказывались сильно наэлектризованными, причем чулки одного и того же цвета взаимно отталкивались, но белый и черный взаимно притягивались. Это навело его на мысль допустить существование во всех ненаэлектризованных телах противоположных электричеств, которые настолько нейтрализуют или связывают друг друга, что ни одно из них не может обнаружиться. Наэлектризованным тело становится, значит, тогда, когда в нем имеется только один вид электричества или, по крайней мере, избыток одного вида над другим.
Если еще вдобавок принять, что свободные однородные виды электричества отталкиваются, а разнородные притягиваются, то законы электрического притяжения и отталкивания станут понятны, как и в, теории Франклина, без необходимости прибегать к отталкивательной силе между частицами материи. В пользу своей теории Симмер приводит, между прочим, тот факт, что когда электрическая искра пробивает бумагу, края отверстия оказываются загнутыми в обе стороны. Вначале между учеными держалось мнение, что обе теории одинаково хорошо объясняют явления, и преимуществу отдавалось даже старой, т. е. теории единой электрической жидкости. Но вскоре стала одерживать верх дуалистическое воззрение и, как более удобное, оно достигло, наконец, исключительного господства. В сущности, впрочем, теория Симмера была не новее, а старее теории Франклина, так как ее излагал уже раньше Дюфэ, чего Симмер, по-видимому, не знал. В 1762 1763 гг. Вильке занимался изучением медленных электрических разрядов через острия, которые Франклин объяснял для случая положительного заряжения усиленным отталкиванием частиц электрической жидкости. Установив существование электрического ветра с острия, и в том случае, когда последнее наэлектризовано отрицательно, Вильке пришел к мысли, что это явление свидетельствует не о недостатке электричества, а о существовании особой отрицательной электрической жидкости. По тем же самым основаниям Торберн Олоф Бергманн (1735—1784 г.), профессор физики и химии в Упсале, ученик Линнея, превосходный химик и минералог) отказался от франклиновской теории в пользу старого воззрения Дюфэ или новой теории Симмера.
Одновременно с Вильке исследованием разрядов с острия занимались Уильсон, Уатсон, Чарльз Кэвендиш и Франклин, причем они обратили особое внимание на свечение истекающего электричества. Уатсон заметил, что в пустоте электричество переходит на гораздо большие, чем обычно, расстояния, распространяясь от одного тела до другого, подобно северному сиянию, пучками блестящих лучей. Он нашел, таким образом, что торичеллиева пустота проводит электричество лучше воздуха. В своей статье «De electricitatibus contrariis» Вильке изложил свои опыты по свечению электричества при медленных истечениях и указал, что свет истекает в виде конуса, обращенного своим основанием к положительно наэлектризованному телу, а вершиной к отрицательному, подобно тому как Франклин это принял для своей теории. Но позднее он сообщил результаты своих опытов, при которых он усиливал электрическое свечение тем, что покрывал острия фосфоресцирующими веществами, и которые противоречили прежним воззрениям. Эти-то наблюдения и побудили его примкнуть к симмеровской теории. Намазав фосфором острие и сообщив ему электричество, он наблюдал сначала исчезновение фосфорного света, окружавшего все острие, затем появились светлые лучи, распространявшиеся по воздуху почти на фут расстояния, — лучи, которые одинаково наэлектризованными телами отталкивались, а противоположно наэлектризованными притягивались. На основании множества опытов с одним и двумя остриями» одинаково и противоположно наэлектризованными, он пришел к общему выводу, что со всякого острия истекает электрический ветер, уносящий с собой фосфорные лучи; эти ветры действуют друг на друга механически, но сохраняют при этом, наподобие наэлектризованных тел, свойства взаимного притяжения и отталкивания.