kategorier: Utvalgte artikler » Interessante fakta
Antall visninger: 22391
Kommentarer til artikkelen: 1
De første trinnene for å oppdage superledelse
Artikkelen ble skrevet spesielt for 250-årsjubileet for DISCOVERY of freezing kvikksølv.
jeg
St. Petersburg Academy of Sciences, åpnet i 1725. måtte bare bli samtidig en leder i studiet av fysikk i forkjølelse. "Naturen til vår lokalitet er overraskende gunstig for å gjennomføre eksperimenter med kulde," skrev G.V. Kraft, en av de første professorene i Petersburg. Imidlertid advarte han umiddelbart at i kuldenes natur er det mye ukjent. "Til nå er de nevnte egenskapene innhyllet i et slikt mørke at det tok dem flere år å belyse, og kanskje var et helt livhundre nødvendig, og ikke bare en, men mange innsiktsfulle gaver." Han hadde rett. [1]
Akademiene i England, Italia, Frankrike, Tyskland, Holland og til og med Sverige ligger i en stripe med mildt klima. Teknologisk er det lettere å oppnå høye temperaturer for eksperimentelle behov enn kulde. Selv i antikken kunne mennesket motta høye temperaturer tilstrekkelig til smelting av jernmalm. Men før han lærte å kondensere gasser, var det veldig problematisk å bli lav. Først i 1665 fysiker Boyle var i stand til å redusere temperaturen på den vandige løsningen med bare noen få grader. Dette oppnådde han ved å løse opp ammoniakk i vann.
Og hvorfor trengte folk da lave temperaturer? Først av alt, for forskere å kalibrere termometre som brukes til meteorologiske målinger, hvor det er temperaturer som hittil er ukjent for gamle tidtakere. Det var produsentene av termometre som begynte å velge slike stoffer og løsemidler som ville senke temperaturen på løsningene så mye som mulig. En slik komposisjon ble oppfunnet av den nederlandske mesteren av vitenskapelige instrumenter D. Fahrenheit. Han anbefalte bruk av knust is som konsentrert salpetersyre ville bli tilsatt. I Russland begynte en slik sammensetning å bli kalt nysgjerrig.
Vinteren 1759-1760 i St. Petersburg viste seg å være veldig isete. Allerede 14. desember skjedde det "en ekstrem forkjølelse, som aldri hadde blitt lagt merke til på akademiet før." På denne dagen stilte akademiker Joseph Adam Brown, for rent vitenskapelige formål, seg spørsmålet “Hvor mye kan denne naturlige forkjølelsen multipliseres med kunst”. For dette formålet brukte han komposisjonen til nederlenderen, selv om han i stedet for knust is brukte gatesnø med en omgivelsestemperatur. Han plasserte snøen i et glasskar, helte litt salpetersyre og satte inn et kvikksølvtermometer i denne edle saken. Etter en tid tok han ut termometeret og "fant gladelig at det ikke var skadet, men kvikksølvet var fortsatt". [2]
Hva gledet Brown seg over? At termometeret ikke har tinet opp? Nei, han begynte bare å mistenke at kvikksølv var frosset i termometerrøret. Og det var en sensasjon! Ikke en eneste vitenskapelig avhandling gjennom alle tider og folk har rapportert at kvikksølv kan være solid. Dette er for eksempel som kan leses i en tidsbok for malmgruvearbeidere: "Dette mineralet er ikke annerledes enn smeltede metaller, men de fryser i en slik varme, hvor mange ting tar fyr, og kvikksølv kan ikke fryse i den mest alvorlige frosten." . Legg merke til at forfatteren av læreboka, MV Lomonosov, ikke engang anser kvikksølv for å være metall. [3]
Tittelside for en utskrift av en rapport fra akademiker I.A. Brown på et offentlig møte i St. Petersburg Academy of Sciences
Overbevisningen til forskere fra den tiden i dette postulatet var så stor at den 18. november 1734, da rytterskaren Cossack Salomatov, en observatør på en værstasjon i Tomsk, rapporterte om frysing av kvikksølv i barometeret sitt til akademikere Gmelin og Miller, trodde de rett og slett ikke dette. De hadde en mistanke om at en uerfaren kosakke bare sølte kvikksølv, fordi "han tok den ikke forsiktig ut og ristet, ellers kunne det ikke skje, for selv om frostene var makeløst mer alvorlige, fryset ikke kvikksølvet." Forskere var så sikre på sin uskyld at i stedet for antatt søl ble det sendt seks mer kvikksølvspoler til kosakke. Husk navnet Miller av akademikerne, vi vil fremdeles møte henne. [4]
Men tilbake til St. Petersburg-eksperimentene. Så, skrev Brown senere, "jeg var" sikker på at kvikksølvet i termometeret ble solid og urørlig fra kulden og derfor frøs ". Det hele var så uventet at han bestemte seg for å umiddelbart rapportere nyheten til kollegene. Hurtig samlet forskere bestemte seg for at når de utførte gjentatte eksperimenter, var det nødvendig å bryte termometeret og visuelt bekrefte fait accompli. For dette formålet ble en ny serie termometre bestilt på akademiets verksted.
De kunne bare starte eksperimentene den 25. desember, "for det nødvendige antallet termometre var snart umulig å gjøre." I tillegg til Brown, ble eksperimenter påbegynt av akademikere M.V. Lomonosov, F.U.T. Epinus, I.E. Zeiger og farmasøyt I.G. Model. Hver av deltakerne, som gjentok Browns triks, mottok fra de ødelagte termometre kolonnene med solid kvikksølv i form av en wire, "som sølv", og en kvikksølv "kule" på slutten. Ledningene ble lett bøyd, og "kulen" ble lett flatet ut med slag av øksestumpen, fordi "den hadde hardhet av bly eller tinn". Zeiger sa senere at han så ut til å høre henne ringe. Alle metallets egenskaper var tydelige, derfor var kvikksølv et metall, og prioriteten til oppdagelsen av dette faktum tilhører Russland.
Eksperimentene i St. Petersburg gjorde en sensasjon i den vitenskapelige verden. Aviser og privat korrespondanse fra forskere var langt foran offisielle rapporter fra akademiet, og det ble derfor gjort alvorlige forvrengninger, spesielt om hovedpersonene. Navnet på oppdageren ble ikke navngitt riktig, noe som førte til en stor skandale i akademiet. Etter initiativ fra Lomonosov ble det organisert en spesiell etterforskning av kontoret. De fant den skyldige - det var akademikeren Miller, som "skrev til Leipzig på vegne av akademiet, og uten hennes viten, antok at begynnelsen på dette eksperimentet kom fra professorene Zeiger og Epinus, og Brown, angivelig noen ganger, måtte finne et perlekorn som en hane". For dette ble Miller kritisert kritisk av kolleger på et kontor på kontoret. Saken for vitenskap er nesten typisk. [5]
Etterfulgt av svar fra andre forskere. "Oppdagelsen av professor Brown av største betydning," skrev Leonard Euler, "og det ga meg spesiell glede fordi jeg alltid trodde at varme er den sanne årsaken til den flytende kvikksølvtilstanden."
Resultatene fra vintereksperimentene fra kansleriet for akademiet ble anerkjent så viktige at resultatene ble besluttet offentliggjort på Akademiets folkemøte ved den høytidelige feiringen av navnebror til keiserinne Elizabeth Petrovna. Åpningsrapportene ble instruert om å bli laget av hovedpersonene i åpningen: I.A. Brown på tysk og M.V. Lomonosov på russisk. Den første rapporten ble kalt “På den fantastiske kulden produserte kunsten”, den andre - “Resonnerer om kroppens hardhet og væske”. Tekstene til rapportene ble bestemt å bli utstedt i separate stemplinger, som deretter ble trykt i mengden 412 eksemplarer hver og nå kan finnes i hovedbibliotekene i landet.
Browns meritter i fysikkens historie er nå aktet av etterkommere. Men hva som var verdien av Lomonosov er ikke kjent for verken landsmenn eller utenlandske forskere. Og det er noe å lese om. Men før vi snakker om dette, vil vi gi en ny gjennomgang av oppdagelsen av russiske forskere som ble gjort tilbake i 1763: "Det mest bemerkelsesverdige av alle funnene de siste tre årene er etableringen av faktumet av kvikksølvsmelting." [6]. Disse ordene tilhører en av grunnleggerne av vitenskapen om elektrisitet, den store amerikaneren B. Franklin. Hans hovedverk, "Eksperimenter og observasjoner av elektrisitet", var godt kjent for russiske forskere, gjentatte ganger sitert av G.V. Rikhman og M.V. Lomonosov i sine forfattere.
III
Franklins arbeid er en samling av brevene hans adressert til andre lærde. Her beskrives eksperimentene utført av forfatteren i den nye verden og de teoretiske konstruksjonene til forfatteren. Han var en av de første som begynte å anvende den nå kjente elektrikerne betegnelsen konduktør, introdusert av den engelske forskeren T. Desagulier. I et av disse brevene, 1751.kan du lese følgende: den eneste forskjellen mellom ledere og ikke-ledere er "bare at noen av dem leder elektrisk stoff, mens andre ikke gjør det." Og videre: ”Bare metaller og vann er ideelle ledere. Andre kropper utfører bare i den grad de inneholder urenheter av metaller og vann. " [7]
Senere ble det laget en fotnote til dette brevet, trykt i Franklins innsamlede verk, om at denne regelen ikke alltid blir respektert og forfatteren siterer saken når den engelske forskeren “Wilson oppdaget at voks og smeltende harpiks skaffer seg evnen til å oppføre seg”. Imidlertid hadde Franklin selv kommet over et merkelig faktum: "Et tørt stykke is eller en istappe i en elektrisk krets forhindrer sjokk, noe som ikke kunne forventes, siden vann perfekt overfører det." Her snakker vi om det elektriske støtet til eksperimentøren når en ladet Leiden-bank blir utskrevet gjennom den. Isen oppførte seg i en kjede som en isolator. [7, s. 37.]
Nå er vi godt klar over at metaller har elektronisk ledningsevne, andre stoffer - ioniske, som er veldig avhengig av deres temperatur.
Så kanskje på denne måten for å teste kvikksølv? Tross alt, hvis frosset kvikksølv vil lede strøm, så er det definitivt metall. Bare Big Scientist kunne stille seg et slikt spørsmål. Og vi vet fortsatt ikke om han bare skulle finne ut av dette spørsmålet, men en slik opplevelse ble gjort av vår store landsmann M.V. Lomonosov. En kort beskrivelse av dette eksperimentet finnes i det tredje bindet av de komplette verkene hans. Der er det også gitt en tegning av dette eksperimentet. Jeg må si at figuren ikke skildrer en elektrisk maskin og en elektrisk peker (elektrometer), men deres tilstedeværelse antydes av teksten. [8. s.407]
Lomonosovs egne tegninger for eksperimenter på frysing av kvikksølv. Figur 5 viser en ball med frosset kvikksølv og dens deformasjonsgrad etter smiing. 7 viser et frossent rør av et kvikksølvtermometer. Luftbobler dukker opp.
Et U-formet glassrør med kvikksølv ble droppet ned i et glasskar med frysemateriale, i hvilket jerntrådene var frosset på begge sider. Den ene ledningen var i kontakt med lederen til en elektrisk maskin, den andre med et elektroskop. Da den elektriske generatoren begynte å generere strøm, viste elektrometret øyeblikkelig sin tilstedeværelse på en ledning som var plassert etter frosset kvikksølv. Flytende og frossent kvikksølv viste seg å være ledende, som alle metaller kjent på den tiden. Det siste poenget i beviset på at kvikksølv er et metall ble nøyaktig satt av M.V. Lomonosov. Den nøyaktige datoen for denne hendelsen er ukjent, men den var i januar 1760. Vi gjør oppmerksom på ytterligere en subtilitet av eksperimentet. I delen av den elektriske kretsen mellom fast kvikksølv og elektrometeret lyser eksperimentøren rødglødende jerntråd med stearinlys. Konklusjonen er utvetydig: "Elektrisk kraft virker gjennom frosset kvikksølv og gjennom varmt jern."
Og denne konklusjonen var ny for den tidens vitenskap. Det var på dette tidspunktet verdensvitenskapen begynte å forstå avhengigheten av den elektriske ledningsevnen til alle kropper på deres temperatur. I 1762 Franklin vil beskrive opplevelsen til Charles Cavendish (far til den kjente Henry Cavendish), som gjennomførte en studie om glassets elektriske ledningsevne avhengig av temperaturen. Det viste seg at et ganske sterkt oppvarmet vanlig glass blir ledende. Det var mye lettere å organisere denne opplevelsen enn Lomonosovsky. Tross alt var oppvarming av et glassrør med elektroder loddet i glass mye enklere enn å fryse inn kvikksølv. Men denne opplevelsen, Franklin, som kaller den "veldig vittig," legger til: "Det gjenstår bare å ønske denne adelige filosofen å informere menneskeheten mer om sine opplevelser." Selvfølgelig ble Lomonosovs eksperiment på den elektriske ledningsevnen til frosset kvikksølv gjentatte ganger gjentatt av andre, men senere, siden det i vestlige land eksperimenter med frysing av kvikksølv først kunne utføres etter flere tiår. [7. s.206]
Følelsen av åpningen i St. Petersburg avtok snart, ingen kunne gjenta eksperimentene i hot pursuit, og resultatene fra det elektriske eksperimentet ble glemt i lang tid, ikke bare i Vesten, men også i Russland.Lomonosov utarbeidet tilsynelatende en fullstendig beskrivelse av dette eksperimentet for sin “Teori om elektrisitet, matematisk angitt”, som han arbeidet med siden 1756, men forble ufullstendig. Etter hendelsene som ble beskrevet av den store vitenskapsmannen i 1762 og 1763, «førte han nesten til graven» sykdommen, og han levde bare til 1765. I tillegg ga store problemer på akademiet ikke tid til kreativt arbeid de siste leveårene. Naturligvis forble arbeidet hans på trykk i mengden 412 eksemplarer. Akk, en uverdig vitenskapshistorie skjedde med henne.
I "History of the Imperial Academy of Sciences", skrevet av akademikeren P.P. Pekarsky i 1873. Du kan lese følgende. “Dette arbeidet til akademikeren vår led en merkelig skjebne - det ble glemt å bli inkludert i de vanligste utgavene av samlet verk, så det ble deretter trykt på nytt bare en gang i 1778-utgaven, og som nå er en bibliografisk sjeldenhet. Det er ikke overraskende at Lomonosovs "resonnement" angående hardhet og kroppsvæske ikke finnes i noen gjennomgang av senere lærde. ” [8], [9]. (Kursiv vår B.Kh.)
Skjebnen er faktisk mer enn underlig. Med tanke på at M.V. Lomonosov hadde mange fiender, kan det antas at fremmedheten var bevisst. Blant hans verste fiender lister oppslagsverket Brockhaus og Efron også den allerede kjente akademikeren G.F. Miller, som tjenestegjorde i perioden fra 1757 til 1765 som fast sekretær for St. Petersburg Academy. Vi husker at han ikke svarte på meldingen om frysing av kvikksølv i 1734, da gir han uriktig informasjon i utlandet, som han hadde store problemer for. Det kan antas at av grunner som er ukjent for oss, var det han som kunne gjøre at dette verket ikke fikk øye på forlagene. Tross alt holdt han korrespondanse mellom akademiet og referatet fra alle møter, og arkivene deres og å utføre gjerningen ville ikke ha forårsaket ham problemer. Dessuten skriver det samme leksikonet om Miller som om han "ikke alltid viste seg å være upåklagelig i sine forhold til medlemmene".
Akademikeren V. Vernadsky, som beskriver Miller, skriver at han "ikke var skaperen av det nye i teoretisk og vitenskapelig tanke, som Euler eller Lomonosov, men som dem, var han gjennomsyret av en dyp forståelse av den vitenskapelige metoden, og han mestret den fagmessig." Kanskje var det bare en misunnelse av talent, og dette er bare vår gjetning. Men det som skjedde skjedde. [10]
IV
De misadventures av dette arbeidet til Lomonosov ender ikke der. I perioden fra 1768 til 1900 ble syv utgaver av hans samlet arbeid utgitt, og dette verket ble ikke inkludert i noen av dem. Bare i det femte bindet av den akademiske publikasjonen i 1902. dette forskerarbeidet så lyset. Teksten ble imidlertid bare trykt på russisk, og tegninger og tegninger ble ikke gjengitt, uten hvilken teksten til "resonnementet" var uforståelig. Så et av hans mest interessante arbeider falt utenfor synet av forskere av Lomonosovs arbeid.
Siden 1940 begynner USSR Academy of Sciences å publisere Lomonosov-samlinger, som inneholder nylig funnet materiale og artikler om hans vitenskapelige aktiviteter. I noen forstås også de kryogene eksperimentene av Brown og Lomonosov. Det er ingen ny informasjon om elektrisk erfaring i dem. [11, 12] Til slutt, til 250-årsjubileet for fødselen av russiske fysikere (de var i samme alder) til M.V. Lomonosov og G.V. Rikhman, A. A. Alekseevs bok "The Emergence of the Science of Electricity in Russia". I denne opplevelsen er ikke nevnt i det hele tatt. Men spørsmålet oppstår ubønnhørlig, hva er målene forskeren har satt, og starter kryogene elektriske eksperimenter. Er det noe du kan finne på saken som interesserer oss? [13]
Det var sikkert noe i arkivene til forskeren. Men dette arkivet "ved den høyeste kommando" ble forseglet av grev G. Orlov og beordret selv at det skulle sorteres. Det er ikke godt kjent hvor og hvor, men funnene er ganske mulig. De gjenværende dokumentene kan finnes i 11-binders komplette verk av forskeren.Det er få russiske forskere hvis arbeid ville bli forfulgt av vitenskapshistorikere så bredt og vedvarende som Lomonosov og alle hans arbeider ble gjennomgått og revidert, og det var lite håp om å finne noe nytt. Men han som søker finner.
Det er kjent at MV Lomonosov oversatte til russisk den første læreboka for universitetet “Wolfian Experimental Physics”. Den ble utgitt i 1746. og det ble pålagt å trykke det på nytt - “for salg er alt tapt”. I mars 1760 Det ble besluttet å publisere det ved andre preging. Lomonosov forsto at mellom utgavene var læreboken ganske utdatert. Læreboka var akutt behov, men det var liten tid. Derfor ble det bestemt å legge til tillegg til den eksisterende teksten. I følge forfatteren av "tilleggene", bør de "forklare handlingene og endringene avhengig av de subtile ufølsomme partiklene, kroppens komponenter." Under disse partiklene kan den moderne leseren forstå atomer og molekyler, og til og med elektroner, men alt sammen skal dette gjenspeile Lomonosovs synspunkt på fenomeners fysikk.
At arbeidet med rapporten på akademiet og skrivingen av "tilleggene" var parallelt på samme tid, bevises av kalenderen. Dato for lesing av rapporten er 6. september 1760, og teksten til "tilleggene" ble signert av Lomonosov 15. september samme år. [14]
Nå gir vi de fysiske synene på den tiden på elektrisitet generelt: "Elektrisk stoff består av ekstremt små partikler, siden det er i stand til å trenge gjennom vanlig materiale, selv de mest tette metaller, med stor letthet og frihet." [7, s.53] At elektrisitet beveger seg med ekstremt høy hastighet var velkjent umiddelbart etter oppfinnelsen av Leiden-dunken, det vil si til Franklin.
Nå er tiden inne for å sitere fra "Tilleggene" av Lomonosov, uten tvil relatert til vintereksperimentene i januar 1760. Vi fremhever dem spesielt med fet skrift.
"De nylig funnet elektriske eksperimentene viser at fremmede stoffer, som beveger seg med stor hastighet i brønnene i kalde kropper, ikke tenner dem.", det vil si, varmer ikke. Det er ikke noe mysterium her, det er klart og tydelig det fremmede saker Er et elektrisk stoff, og kalde kropper er det frosset kvikksølv. Husk at Lomonosov var tilhenger av den kinetiske teorien om varme, og der kan du lese det "Bevegelsen av partikler, bestanddelene der er en varmeårsak". [5, s. 436].
Det var alt som ble funnet. Men det er verdt mye. Nå er det klart at eksperimentatoren, som tilhenger av den kinetiske teorien om varme, forventet en økning i temperaturen på kvikksølv. På grunn av det faktum at han ikke kunne ha termometre for slike temperaturer, ventet han tilsynelatende med smelting av kvikksølv. Dette skjedde ikke. Derav denne konklusjonen.
Det skal sies at den tidens vitenskap ikke hadde noen anelse om bevegelsen av elektriske ladninger (elektrisk strøm). Lomonosov mener at under driften av en elektrisk maskin beveger det elektriske stoffet seg gjennom kvikksølv hele tiden. Det var det ikke. Gjennom det frosne kvikksølvet trengtes bare en liten mengde strøm for å lade ledningen som forlater kvikksølvet. Ellers ville Lomonosovs konklusjon bety at frosset kvikksølv har superledelse.
Superledelse av kvikksølv ved temperaturer som er mye lavere enn den som ble funnet av Lomonosov i 1911. Leiden-professor Kamerling-Onnes. Dette skjedde 150 år etter eksperimentene i St. Petersburg og produserte den samme sensasjonen som den gang i den vitenskapelige verden. Nobelprisen krone med rette arbeidet til den nederlandske forskeren og skisserte utviklingen av fysikk de kommende årene. Men veien til en slik oppdagelse begynte i Russland, og nesten ingen husker dette.
V
Dette året markerer 250 år med kvikksølvfrysingsforsøk. Ikke bare denne hendelsen krever at vi tar hensyn til dette faktum. I 2011 markerer det tre hundreårsdagen for fødselen av den store russiske forskeren. Jubileet for Lomonosov vil bli markert av det vitenskapelige samfunnet, og dette er vårt bidrag til denne begivenheten.Likevel vil jeg bemerke et så skjemmende faktum i vårt land som en forsømmelse av våre forskere. Nesten alle kjenner oppdageren av den elektriske lysbuen, den russiske fysikeren V.V. Petrov. Men ikke alle vet hva som ble kjent om denne oppdagelsen i hjemlandet etter nesten hundre år, og da ved et uhell. Vi lærer også om dette eksperimentet av Lomonosov, bare i et kvart årtusen!
Jeg vil gjerne gi et eksempel på gamle og gode England. Der i 1700. en viss mur, som gned et stykke rav, fant at gnisten som skyldes dette minner ham om lynet. Han var en absolutt amatør innen elektrisitet og kunne ikke gjenta opplevelsen hans i nærvær av forskere, men i lærebøkene om fysikken til elektrisitet og lynbeskyttelse blir han alltid husket ikke bare av britene.
Det er kjent at verkene til Lomonosov nesten ikke påvirket utviklingen av verdensvitenskapen, fordi han ikke opprettet sin egen skole. Men dette er ikke feilen, men problemet med Lomonosov. Blant årsakene her er oppmerksomhet på innenlandsvitenskap. Og hun fortjener det! For eksempel ble slike ord om den store russiske forskeren sitert av V.I. vi er ikke vant til å behandle dataene fra vitenskapshistorien på den måten vi håndterer andre fenomener og fakta. ” Funnet vårt bekrefter bare disse ordene. [10, s. 323]
Jeg må si at en mystisk forbannelse alltid hang over beskrivelsen av denne opplevelsen av Lomonosov. Våre forsøk på å rapportere til redaksjonen for magasiner om vårt historiske funn fant ikke engang et høflig svar, for eksempel slik at redaksjonens portefølje var full, etc. Bare tidsskriftet "Elektrisitet" anbefalte å videresende artikkelen til en fysisk journal. Vi nevner også en nysgjerrig sak da redaktøren for den russiske avdelingen i en av de populærvitenskapelige tidsskriftene om vitenskapslivet, da hun ble spurt om hun mottok en slik tekst, ganske enkelt svarte at e-posten deres ble brutt i disse dager. Tilsynelatende tror hun at det bare er papuanere som bor utenfor Ringveien i Moskva.
Ingen vil respektere oss hvis vi ikke respekterer oss selv.
Se også på elektrohomepro.com
: