Валентин Азерников - Физика. Великие открытия

К открытию взаимодействия двух токов Ампер прищел не сразу. И опять существуют две версии, каким образом это произошло.

По одной версии, он додумался до этого чисто умозрительно: вспомнив, что электричество трения, то есть статическое электричество, действует отталкивающе или притягивающе на другой наэлектризованный предмет. И он тогда подумал: а не происходит ли такое же явление при взаимодействии движущихся токов, бегущих по проводникам? И, произведя несложный опыт, убедился, что его догадка справедлива.

Мне эта версия представляется неубедительной и крайне поверхностной. Чтобы прийти к такому выводу, нет никакой нужды в открытии Эрстеда. Идея должна была зародиться в голове Ампера чисто ассоциативно. И возникнуть могла бы много раньше — взаимодействие наэлектризованных предметов Ампер преподавал в школе своим ученикам, это азы электричества.

Более вероятной кажется другая интерпретация. Выдвинув гипотезу о происхождении земного магнетизма, Ампер решил доказать ее экспериментально — получить искусственный магнит. Он взял медную проволоку и сделал из нее спираль, так он представлял себе движение тока вокруг Земли. Позже он назвал ее соленоидом. Спираль эту подвесил за концы к батарее и стал смотреть, что произойдет, когда к торцу спирали он поднесет магнитную стрелку. Происходило то, что и должно было происходить согласно его теории: та сторона спирали, где ток шел по движению часовой стрелки — циферблату, если смотреть на нее прямо в лоб, притягивалась северным полюсом магнита и отталкивалась южным.

Доказав таким образом справедливость своих представлений о земном магнетизме, Ампер делает следующий шаг к открытию. Он подносит друг к другу две спирали и видит, как они тоже начинают взаимодействовать — отталкиваться или притягиваться. По существу, в этот момент Ампер уже открыл взаимодействие двух токов, только круговых, но ему показалось это неубедительным. Вероятно, он находился в плену опыта Эрстеда — тот ведь открыл магнитное действие тока на прямом проводе. И поэтому Ампер сооружает прибор, где могут взаимодействовать в пространстве два прямолинейных проводника — подвижный и неподвижный. Присоединив к ним вольтовы столбы, он увидел то, что до него не видел еще никто: подвижный проводник стал двигаться.

И вот перед членами Французской академии стоит 45-летний Ампер, к которому привыкли относиться чуть снисходительно из-за его странностей, и, привычно щурясь, формулирует новый закон, которому отныне и навеки суждено носить его имя: «Два электрических тока притягиваются, когда они идут параллельно в одном направлении; они отталкиваются, когда вдут в противоположных направлениях».

Академики еще не успевают прийти в себя от изумления, а Ампер добавляет: «Все явления, которые представляют взаимодействие тока и магнита, открытые Эрстедом, входят как частный случай в законы притяжения электрических токов». Это означает, что открытие Ампера значительнее, шире, чем открытие ученого датчанина, как называли Эрстеда в то время. Это означает, что их товарищ по академии, который не в состоянии даже усидеть полчаса за работой, который сам признавался им, что для него «величайшее несчастье сидеть за столом с пером в руке», что этот самоучка, не кончивший даже школы, — гениальный ученый, самый великий из всех сидящих сейчас в зале. А это надо было пережить. И далеко не все смогли подавить свое уязвленное самолюбие, смирить свою ложную гордыню, уничтожить появившиеся ростки зависти и протянуть руку товарищу — поздравляю, прими и тому подобное.

Вместо этого Ампера стали попрекать: мол, его притяжение просто разновидность притяжения двух наэлектризованных тел, известного даже детям. Пришлось Амперу терпеливо объяснять людям, имеющим академическое звание и вроде бы обязанным хоть немного разбираться в физике, что в первом случае тела, одинаково заряженные, отталкиваются, а здесь одинаковые токи притягиваются — неужели не ясно?

Чтобы больше не было путаницы в этом вопросе, Ампер предлагает четко разделить эти два электрических явления: в первом случае, считает он, мы имеем дело с электростатикой, во втором — с электродинамикой.

Кстати, вот исток ошибочной версии, о которой я говорил раньше. Ампер, действительно, размышлял об электростатическом притяжении, но не до открытия, а после, и не по собственной инициативе, а вынужденный защищаться от дурацких нападок.

К сожалению, они на этом не кончились. Они только изменились по тональности. Первые были просто невежественными и не очень учтивыми. Дальше же все шло на улыбках, на расшаркиваниях, на уверениях в совершеннейшем почтении, на крайнем сожалении, что новому открытию суждено, вероятно, исчезнуть, как дым. Но как быть, если у месье Ампера не сходятся концы с концами? Согласно логике, два тела, действующие на третье, должны взаимодействовать и между собой. Так? Так, отвечает Ампер, еще не подозревая подвоха. Ну, а раз так, то что же удивительного в том, что проволоки, действующие порознь на магнитную стрелку — а это есть опыт Эрстеда, — действуют и друг на друга в опыте Ампера? И тогда выходит, что не открытие Эрстеда — следствие закона самоуверенного Ампера, а, напротив, его закон логически вытекает из опыта датчанина и ничего гениального здесь нет.

Ампер обозлился: если вы полагаете, что мой закон можно вывести из опыта Эрстеда, то попробуйте, выведите из него направление взаимодействия токов. Ну? Ну кто может?

Не смог никто. Это ничего не значит, продолжали бубнить наиболее упрямые и злонамеренные, это не доказательство.

Ампер, расстроенный таким враждебным приемом, не стал более ничего говорить по этому поводу; он знал, что прав, и знал, что рано или поздно это признают и его враги, а когда это произойдет — сейчас или через год, — значения для него не имеет.

Но, к счастью, в академии были и друзья Ампера, знавшие цену его способностям и его нелюбовь вести публичные споры. И один из них, человек весьма остроумный, сказал спорщикам следующее: «Я сейчас легко докажу вам, что вы заблуждаетесь в самой посылке. Вот вам два ключа, которые я при вас вынимаю из кармана, два обычных железных ключа. Действуют они порознь на магнитную стрелку? — Он поднес их по очереди к компасу. — Действуют. Теперь я складываю эти ключи вместе. Что они, отталкиваются или притягиваются? Что же вы молчите? Докажите, что они взаимодействуют друг с другом, раз оба действуют на стрелку, — и победа за вами, моему другу придется признать, что он неправ. Не можете? Ну, тогда признайте, что неправы вы».

Пришлось признать.

Я рассказал лишь о некоторых треволнениях Ампера в связи с его открытием. Они, конечно, не удивят никого: новое часто встречает поначалу противодействие. Но у Ампера были заботы и поважнее. Он задумал подвести под свои эксперименты математическую базу.