Премия Рунета-2020
Россия
Москва
+10°
Boom metrics
Наука
Эксклюзив kp.rukp.ru
4 июня 2023 0:00

Алхимия и иголки итальянского доктора, повинующиеся свету: современная физика началась с магии

Историческое расследование КП: таинственные артефакты из биографии Майкла Фарадея
Ученый Майкл Фрадей.

Ученый Майкл Фрадей.

Фото: GLOBAL LOOK PRESS

Изучая жизнь великого ученого Майкла Фарадея, неожиданно наткнулся на эпизод, который показался мне странным. Фарадей оказался там, где не должен был, и увидел то, чего не может быть. Историки науки инцидент никак не комментируют. Я погрузился в эту «кроличью нору», и вынырнул с новым знанием. Держите наше расследование, и в нем будут алхимики, провидцы, терпкое вино на террасе под жарким солнцем Италии, а главное – мы немного лучше станем понимать, как титаны науки делали свои открытия.

Ведь нам часто кажется, что гениям словно кто-то в ухо нашептывает. Ну не могли они сами! Посланцы из будущего, инопланетяне, боги во сне подсказали, но человек «до такого не додумается». Неожиданная встреча привела Фарадея к открытию из разряда «да не может такого быть», а алхимические опыты заставили настойчиво идти по прерывистому следу: так Фарадей понял, что свет и магнетизм связаны. Ничто из тогдашней физики на это даже не намекало. Это кажется чистым озарением, но это – не озарение. Покажите эту статью вашим детям, которые хотят быть «креативными» - может, им будет полезно.

Фото: GLOBAL LOOK PRESS

В ГОСТЯХ У ШАРЛАТАНА

В 1930-е годы СССР решил развивать молодежь, много чего для этого сделал, и, в частности, выпустил биографию Фарадея, изданную прямо-таки роскошно. Фарадей, владевший ремеслом переплетчика, оценил бы: толстая бумага, стилизация обложки под XIX век, и, само собой, отлично написано и проиллюстрировано. Именно этот томик, хотя и потрепанный, достался мне. Читаю, читаю, и натыкаюсь на короткий пассаж, который взбудоражил.

Итак, молодой (и нищий) Фарадей нанялся к мастистому сэру Дэви Гэмфри, тоже физику, то ли в ассистенты, то ли в слуги. И Гэмфри потащил Фарадея, неотесанного, видавшего только свой заскорузлый район, по Европе. Будущего ученого заставляли то мыть посуду, то прислуживать вздорной женушке сэра, отчего настроение у гордого выходца лондонского дна балансировало около нуля. Но вот путешественники в Риме.

«Сэр Гэмфри нашел время посетить частную лабораторию некоего любителя и сделал там один опыт, - читаем мы в книге, - Дэви решил намагнитить стальную иголку действием солнечных лучей, и это ему удалось».

Стоп-стоп-стоп! Как так удалось? Ведь это невозможно! Тут даже школьного курса физики не надо, интуитивно понятно, что … нет. Потом, если сэру (у богатых свои причуды) так захотелось поставить странный опыт, бери иголку и вперед, зачем к кому-то заезжать. И кто этот «любитель» с «частной лабораторией»?

В 1970-е годы в СССР издали академическую биографию Фарадея, и там этот эпизод представлен несколько иначе. «В Риме они (Фарадей и Гэмфри) наблюдали, но без особого доверия, за опытами некоего Моричини, пытавшегося намагнитить стальные иголки с помощью солнечных лучей и считавшего, что это ему удается».

Итак, «любителя» звали Моричини, и это был, судя по всему, какой-то шарлатан. Слова доброго не удостоился. Именно в его «частной лаборатории» веселая компания магнитила светом иголки. Им это то ли удалось, то ли «наблюдали без особого доверия».

Это все, что можно извлечь из русскоязычных источников. И тут бы пожать плечами да дальше пойти. Ну в Риме. Ну заехали. Ну иголки. Но разве нет здесь какой-то тайны? Да есть, конечно.

Фото: GLOBAL LOOK PRESS

НА КОНЦЕ ИГЛЫ

Вы наверняка помните старую рекламу зубной пасты: она хороша, потому что с фтором. Факт, что в зубах есть фтор, обнаружил профессор, академик Доменико Моричини. Да, тот самый «любитель» и «некто». Блестяще образованный (университет закончил в 15 лет, профессором стал в 24 года), знаток всех наук и множества языков, друг Лавуазье и Гей-Люссака, и, конечно, как тогда было принято, немного маг и алхимик (это самое начало XIX века, если что).

Согласитесь, дело кардинально меняется. Сэр из Лондона не просто забежал в комнатушку какого-то римского чудака. Да и не забежал бы сэр просто так никуда. Гэмфри в Италии хитрые коленца выделывал и пальцы гнул: трепещи, Рим, светило мировой науки к вам приехало. И если уж зашел к кому-то, то знал, к кому и зачем.

Оказывается, Моричини изучал ультрафиолет, тогда – только что открытый (как и инфракрасные лучи). Свет, который мы не видим глазами, завораживал исследователей. Что могут эти таинственные лучи? И если с инфракрасным разобрались быстро, от него тепло, то ультрафиолет окрестили «химическими лучами», потому что он как-то воздействовал на вещества в колбах, и считали абсолютной загадкой.

Около 1812 года Моричини пишет статью, в которой утверждает: помимо «химической энергии», в ультрафиолете есть также «магнитная и электрическая энергия». Идея была, конечно, грандиозной. Напомню: до уравнений Максвелла, который теоретически объявил, что свет есть колебание магнитных и электрических полей, еще более полувека (1873 год). И только в 1887 году Генрих Герц доказал это на опыте.

Опыт понадобился и Моричини, и профессор взялся магнитить иголки солнечным светом. И вроде логика в таком шаге есть. Пусть свет на деле докажет, что он несет магнетизм. Солнце – отличный источник ультрафиолета (а других и не было); чтобы его выделить, Моричини применил призму, а легкие и дешевые иголки – вообще хит экспериментаторов позапрошлого века. Так, много позже знаменитый Резерфорд придумал радиоприемник на основе иголок, которые магнитились от радиоволн.

Опыт у Моричини блестяще удался. Пошла волна публикаций по всей Европе, стали повторять, но – не у всех получилось. У сэра Гэмфри, Кювье и Гей-Люссака - да, у Вольты (изобретатель батарейки) – нет, и все решили, что дело в «жарком итальянском солнце». В самом деле, ультрафиолета-то там побольше, чем в Британии.

ЦИТАТА

«Я наблюдал передачу магнитных сил фиолетовым светом в опытах доктора Моричини из Рима. По возвращении из Неаполя я имел удовольствие видеть профессора. Ему удалось намагнитить не менее 74 игл, и он был так любезен, что подарил мне одну из них. Она действительно притягивает железные опилки… Красный луч ее не намагничивает, как и свет горючих тел. Фиолетовый свет лунного луча придал игле за двенадцать часов более решительные магнитные свойства, чем солнечный красный за семь с половиной часов».

Дж. Мюррей. «Об афлогистических явлениях и магнетизме фиолетового света», Philosophical Magazine, 1819 год.

И все-таки – ведь это невозможно? Нельзя ничего намагнитить светом? Мы вернемся к этой тайне позже.

Фото: GLOBAL LOOK PRESS

ШЕРШЕ ЛЯ СОММЕРВИЛЬ

Итак, одни эффект видят, другие не видят, ничего не понятно, и тут в дело вмешалась женщина – Мэри Соммервиль. И это очень важно, потому что Мэри была абсолютным гением, и ее мнение дорогого стоило. В эпоху, когда «твое место у плиты», и ты даже не имеешь права получить образование, Мэри была избрана членом Королевского астрономического общества.

Соммервиль была дамой невероятно активной. Она тонкий и математик (по ее учебникам век учились в Кембридже), и первый, кто ввел понятие «эволюция», и популяризатор, и фантаст, и физик, и общественный деятель. А еще, конечно, мистик: верила, что есть единые силы природы, которые пронизывают все, от галактик до атомов (что, кстати, правда), и задача - эти силы обуздать.

И вот она повторяет опыты Моричини, все у нее получается, о чем она тут же сообщает. Становится понятно, что дело нешуточное, и надо как-то все это объяснять.

Великий инженер той эпохи Самюэль Кристи (он много чего изобрел, но ему не везло с патентами, а значит, и со славой) заподозрил, что на иголки действует не сам свет, а, например, нагревание. Что могло быть правдой: магнетизм зависит от температуры (но эффект откроют много позже – опять предвидение). Он делает свой опыт в желании «все опровергнуть», но результат неожиданно положительный; Кристи в задумчивости.

Фарадей за всем этим пристально следил. Опыт Моричини потряс его своей новизной, но не до конца убедил из-за «колхозности» антуража: итальянский профессор проделывал все на балконе, потягивая винцо и заедая сыром. А вот Кристи славился как парень исключительно тщательный.

ПОГАСИТЕ СВЕТ, ФАРАДЕЙ РАБОТАЕТ

Итак, план Фарадея, который его обессмертил:

- сначала убедиться, что магнетизм и электричество – одно и то же;

- потом, что свет и электромагнетизм – одно и то же.

Пункт первый, 1831 год, выполнено: Фарадей «превращает магнетизм в электричество». Открытие цивилизационного масштаба. Все электростанции и генераторы – оттуда. Электричество теперь не диковинка, его можно производить, передавать по проводам и пользоваться всласть.

В свете славы и электрических ламп (а лампы уже были, с 1809 года, только источника тока нормального не было) Фарадей мог почить на лаврах. Но мы-то знаем, что его волновал пункт два. Что есть свет? Вопрос не прикладной, а фундаментальный.

Сейчас даже школьника не удивить заявлением о том, что свет – это колебания электрического и магнитного полей, но тогда это не укладывалось в голове. Древние считали, что света… нет – есть «лучи зрения», которые выходят из глаз и как бы ощупывают предметы. Ньютон заявил, что свет состоит из частиц (мы теперь зовем их фотоны, хотя слово «фотон» родилось лишь в 1920-е годы), ему возражали, что свет больше напоминает волну, и вокруг этого ломались копья.

Возьмите фонарь, магнит, и отклоните луч фонаря магнитом. Не получается? И не получится. У фотона нет заряда. Магнит на него прямо не действует. Свет проявляет свою магнитную сущность лишь в очень тонких эффектах. Большинство из них открыто уже в ХХ веке. Гениальность Фарадея заключалась в том, что такие тонкие эффекты надо искать.

В 1845 году он представляет знаменитый опыт. Фарадей пропускает луч через мощное магнитное поле. Свет анализируется тонкими пленками, которые называются поляризаторами. Когда поле усиливается, свет на пленке гаснет. Пленку надо немного повернуть вокруг оси, и свет появится снова. Чтобы все рассмотреть, в лаборатории гасят освещение, и пусть глаза привыкают. Но – эффект куда как ясен. Его видят все, и могут повторить все. Отныне доказано: свет и электричество – одно.

И понеслось: Максвелл обосновывает идею уравнениями, появляется радио, теория относительности, квантовая механика, и вся наша современная жизнь, полная гаджетов и прочих благ цивилизации. А началось все, выходит, с иголок и яркого итальянского солнца на веранде у доктора Моричини. Потому что без тех иголок не было бы… да было бы, конечно, но много позже.

Фото: GLOBAL LOOK PRESS

АЛХИМИЯ ГЕНИАЛЬНОСТИ

И все-таки о Моричини: что это было? Ведь он не мог намагнитить иголку светом. Но магнитил. Версию о фокусе и обмане отбросим сразу, и вот что остается:

- материал игл. Чистой стали не было. Возможно, в Италии в сталь попадали металлы, которые поддаются фотоэффекту. Примеси на свету теряли электроны и начинали магнититься в поле Земли;

- применение неизвестных, возможно, алхимических компонентов, о которых Моричини благоразумно умолчал (алхимия не поощрялась Церковью, а в Риме папский престол – в пределах прямой видимости) – но об этом позже;

- неизвестные излучения, которые нет-нет, да «портят результаты» и в современных опытах. Обратите внимание: Мюррей уверял, что Луна магнитит даже лучше Солнца. А ведь в лунном свете ультрафиолета почти нет (попробуйте загореть при полной Луне);

- экстрасенсорные способности самого Моричини и тех ученых, у кого опыт получился.

Недавно вышел англоязычный обзор, где разбираются некоторые из этих причин, но ответа – нет. Выбор за вами, ведь правды все равно никто не знает.

Но мне интереснее даже другое. Помните, у Моричини все началось со статьи. Сначала он измыслил, потом «доказал на опыте». Но как посетила его сама начальная мысль?

… За пару столетий до Моричини в Англии работал великий алхимик, и звали его… Исаак Ньютон. Ньютон посвятил алхимии 30 лет, написал не один том, но изданы эти работы только в ХХ веке. До того – ходили в рукописях, которые Моричини, конечно, читал.

В 1679 году Ньютон формулирует принцип Единой Силы, стоящей за кулисами всех видимых взаимодействий (сегодня мы называем это Теорией великого объединения, которой пока нет). В те времена у ученых была в ходу поговорка «Апеллес прячется за картиной». Изначально это античный анекдот: дескать, художнику дали нарисовать героя, Апеллеса, но мастер показал чистый холст. «А где же Апеллес?» – «Спрятался за картиной». Смысл притчи таков: «не верь глазам, ищи скрытое, загляни за холст». Моричини и попытался заглянуть «за холст» только что открытых «химических лучей». Если они – проявление Единой Силы, нет ли в ней, например, магнетизма?

Фарадей, безусловно, был с Моричини на одной волне. Подростком он спасался от голода, работая переплетчиком в книжной лавке за еду и угол, и там начитался всего, алхимической «белиберды» - тоже. Другого (и вообще какого-либо) образования у него и не было. Он влет понял, о чем толкует Моричини. И сделал из курьеза фундаментальное открытие.

Вот и финал этой истории. Остается лишь посетовать: современная наука жестко вычеркнула из себя «мистику», древние языки и прочую магию, но не перегнула ли палку? Таинственные писания древних вдохновляли Ньютона и Фарадея, сегодня ученого вдохновляют гранты, так может, потому и нет в науке фундаментальных прорывов уже лет пятьдесят? Наука стала очень «большой», чтобы изучить только свой предмет, надо потратить десятилетия. На «глупости» времени нет. Жаль.

СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ

«Главный по тарелочкам» в Пентагоне пообещал найти инопланетян (подробнее)