Метрическая система мер , десятичная система мер, совокупность единиц физических величин, в основу которой положена единица длины - метр . Первоначально в Метрической системе мер, кроме метра, входили единицы: площади - квадратный метр, объема - кубический метр и массы - килограмм (масса 1 дм 3 воды при 4 °С), а также литр (для вместимости), ар (для площади земельных участков) и тонна (1000 кг). Важной отличительной особенностью Метрической системы мер являлся способ образования кратных единиц и дольных единиц , находящихся в десятичных соотношениях; для образования наименований производных единиц были приняты приставки: кило , гекто , дека , деци , санти и милли .

Метрическая система мер была разработана во Франции в эпоху Великой французской революции. По предложению комиссии из крупнейших французских ученых (Ж. Борда, Ж. Кондорсе, П. Лаплас, Г. Монж и др.) за единицу длины - метр - была принята десятимиллионная часть 1/4 длины парижского географического меридиана. Это решение было обусловлено стремлением положить в основу Метрическая система мер легко воспроизводимую "естественную" единицу длины, связанную с каким-либо практически неизменным объектом природы. Декрет о введении Метрическая система мер во Франции был принят 7 апреля 1795 года. В 1799 году был изготовлен и утвержден платиновый прототип метра. Размеры, наименования и определения других единиц Метрической системы мер были выбраны так, чтобы она не носила национального характера и могла быть принята всеми странами. Подлинно международный характер Метрическая система мер приобрела в 1875 году, когда 17 стран, в том числе Россия, подписали Метрическую конвенцию для обеспечения международного единства и усовершенствования метрической системы. Метрическая система мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня 1899 года, проект которого был разработан Д. И. Менделеевым, и введена в качестве обязательной декретом СНК РСФСР от 14 сентября 1918 года, а для СССР - постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 года.

На основе Метрическая система мер возник целый ряд частных, охватывающих лишь отдельные разделы физики или отрасли техники, систем единиц и отдельных внесистемных единиц . Развитие науки и техники, а также международных связей привело к созданию на основе Метрическая система мер единой, охватывающей все области измерений, системы единиц - Международной системы единиц (СИ), которая уже принята в качестве обязательной или предпочтительной многими странами.

Международная система единиц - это структура, в основе которой лежит использование показателей массы в килограммах и длины в метрах. С самого ее возникновения существовали различные её варианты. Различие между ними заключалось в выборе основных показателей. На сегодняшний день многими странами используются единицы измерения в В ней элементы являются одинаковыми для всех государств (исключение составляют США, Либерия, Бирма). Эта система достаточно широко применяется в разных сферах - от повседневной жизни до научных исследований.

Особенности

Метрическая система мер - это упорядоченный набор параметров. Это существенно отличает ее от используемых ранее традиционных способов определения тех или иных единиц. Для обозначения любой величины метрическая система мер использует лишь один основной показатель, величина которого может изменяться в кратных долях (достигается применением десятичных приставных элементов). Главное преимущество при таком подходе заключается в более простом использовании. При этом устраняется огромное количество разных ненужных единиц (футы, мили, дюймы и другие).

Временные параметры

На протяжении длительного периода со стороны ряда ученых предпринимались попытки представить время в метрических единицах измерения. Предлагалось разделить сутки на более мелкие элементы - миллисутки, а углы - на 400 градов или принимать полный цикл оборота за 1000 миллиоборотов. Со временем из-за неудобства в использовании пришлось отказать от этой идеи. Сегодня время в СИ обозначается посредством секунд (состоят из миллисекунд) и радиан.

История возникновения

Считается, что современная метрическая система мер родилась во Франции. В период с 1791 по 1795 в этой стране был принят рад важнейших законодательных актов. Они были направлены на определение статуса метра - одной десятимиллионной доли 1/4 меридиана от экватора до Северного полюса. 4 июля 1837 года приняли специальный документ. Согласно ему, было официально утверждено обязательное использование элементов, из которых состояла метрическая система мер, во всех экономических сделках, осуществляемых на территории Франции. В дальнейшем принятая структура начала распространяться на соседние страны Европы. Ввиду своей простоты и удобства, метрическая система мер постепенно вытеснила большинство национальных, используемых ранее. Также её допустимо использовать в США и Великобритании.

Основные величины

За длины основатели системы, как было уже отмечено выше, взяли метр. Элементом массы стал грамм - вес одной миллионной м 3 воды при ее стандартной плотности. Для более удобного применения единиц новой системы создатели придумали способ сделать их более доступными - путем изготовления эталонов из металла. Эти модели выполнены с идеальной точностью воспроизведения величин. Где находятся эталоны метрической системы, будет сказано ниже. В дальнейшем при использовании этих моделей люди осознали, что сравненивать искомое значение с ними гораздо проще и удобнее, чем, например, с четвертью меридиана. При этом, определяя массу искомого тела, стало очевидно, что оценивать её по эталону гораздо удобнее, чем по соответствующему количеству воды.

"Архивные" образцы

Постановлением Международной комиссии в 1872-м году был принят за эталон измерения длины специально изготовленный метр. Тогда же члены комиссии решили принимать за эталон особый килограмм. Он был изготовлен из сплавов платины и иридия. "Архивные" метр и килограмм находятся на постоянном хранении в Париже. В 1885-м году, 20-го мая, представителями семнадцати стран была подписана особая Конвенция. В рамках ее была регламентирована процедура определения и использования эталонов измерения в научных исследованиях и трудах. Для этого понадобились специальные организации. К ним, в частности, относят Международное бюро мер и весов. В рамках вновь созданной организации началась разработка образцов массы и длины, с последующей передачей их копий всем странам-участницам.

Метрическая система мер в России

Принятыми образцами пользовалось все больше и больше стран. В сложившихся условиях Россия не могла игнорировать возникновение новой системы. Поэтому Законом от 4 июля 1899 года (автор и разработчик - Д. И. Менделеев) она была разрешена к применению в необязательном порядке. Обязательной же она стала только после принятия Временным правительством соответствующего декрета 1917 года. Позднее её применение было закреплено постановлением СНК СССР от 21-го июля 1925 года. В ХХ веке большинство стран перешло на измерения в международной системе единиц СИ. Окончательный вариант ее был разработан и утвержден XI Генеральной конференцией в 1960 году.

Развал СССР совпал с моментом бурного развития компьютерной и бытовой техники, основное производство которой сосредоточено в странах Азии. На территорию Российской Федерации стали ввозиться огромные партии товаров этих производителей. При этом азиатские государства не задумывались о возможных проблемах и неудобстве эксплуатации их товаров русскоязычным населением и снабжали свою продукцию универсальной (на их взгляд) инструкцией на английском языке, с использованием американских параметров. В обиходе обозначение величин по метрической системе стало вытесняться элементами, используемыми в США. Например, размеры компьютерных дисков, диагонали мониторов и другие составляющие указываются в дюймах. При этом первоначально параметры этих комплектующих обозначались строго в величинах метрической системы (ширина CD и DVD, например, равна 120 мм).

Международное использование

В настоящее время самой распространенной на планете Земля является метрическая система мер. Таблица масс, длин, расстояний и прочих параметров позволяет с легкостью переводить одни показатели в другие. Стран, в силу определенных причин не перешедших на эту систему, с каждым годом остается все меньше и меньше. К таким государствам, продолжающим использовать собственные параметры, относятся США, Бирма и Либерия. Америка пользуется в отраслях научного производства системой СИ. Во всех других применялись американские параметры. Великобритания и Сент-Люсия еще не перешли на мировую систему СИ. Но, надо сказать, что процесс находится в активной стадии. Последней из стран, окончательно перешедших на метрическую систему в 2005 году, стала Ирландия. Антигуа и Гайана только производят переход, но темпы очень медленные. Интересна ситуация в Китае, который официально перешел на метрическую систему, но при этом на его территории продолжается использование древнекитайских единиц.

Авиационные параметры

Метрическая система мер признана практически повсеместно. Но есть отдельные отрасли, в которых она не прижилась. В авиации до сих пор используется система измерения, в основе которой находятся такие величины, как фут и миля. Применение данной системы в этой области сложилось исторически. Позиция Международной организации гражданской авиации однозначна - должен быть осуществлен переход на метрические величины. Однако этих рекомендаций в чистом виде придерживаются лишь несколько стран. Среди них Россия, Китай и Швеция. Более того, гражданская авиационная структура РФ, во избежание путаницы с международными диспетчерскими пунктами, в 2011 году частично приняла систему мер, основной единицей которой является фут.

(15. II.1564 - 8. I.1642) - выдающийся итальянский физик и астроном, один из основателей точного естествознания, член Академии деи Линчей (1611). Р. в Пизе. В 1581 поступил в Пизанский ун-т, где изучал медицину. Но, увлекшись геометрией и механикой, в частности сочинениями Архимеда и Евклида, оставил ун-т с его схоластическими лекциями и вернулся во Флоренцию, где четыре года самостоятельно изучал математику.

С 1589 - профессор Пизанского ун-та, в 1592 -1610 - Падуанского, в дальнейшем - придворный философ герцога Козимо II Медичи.

Оказал значительное влияние на развитие научной мысли. Именно от него берет начало физика как наука. Галилею человечество обязано двумя принципами механики, сыгравшими большую роль в развитии не только механики, но и всей физики. Это известный галилеевский принцип относительности для прямолинейного и равномерного движения и принцип постоянства ускорения силы тяжести. Исходя из галилеевского принципа относительности, И. Ньютон пришел к понятию инерциальной системы отсчета, а второй принцип, связанный со свободным падением тел, привел его к понятию инертной и тяжелой массы. А. Эйнштейн распространил механический принцип относительности Галилея на все физические процессы, в частности на свет, и вывел из него следствия о природе пространства и времени (при этом преобразования Галилея заменяются преобразованиями Лоренца). Объединение же второго галилеевского принципа, который Эйнштейн толковал как принцип эквивалентности сил инерции силам тяготения, с принципом относительности привело его к общей теории относительности.

Галилей установил закон инерции (1609), законы свободного падения, движения тела по наклонной плоскости (1604 - 09) и тела, брошенного под углом к горизонту, открыл закон сложения движений и закон постоянства периода колебаний маятника (явление изохронизма колебаний, 1583). От Галилея ведет свое начало динамика.

В июле 1609 Галилей построил свою первую подзорную трубу - оптическую систему, состоящую из выпуклой и вогнутой линз,- и начал систематические астрономические наблюдения. Это было второе рождение подзорной трубы, которая после почти 20-летней неизвестности стала мощным инструментом научного познания. Поэтому Галилея можно считать изобретателем первого телескопа. Он достаточно быстро усовершенствовал свою подзорную трубу и, как писал со временем, «построил себе прибор в такой степени чудесный, что с его помощью предметы казались почти в тысячу раз больше и более чем в тридцать раз ближе, чем при наблюдении простым глазом». В трактате «Звездный вестник», вышедшем в Венеции 12 марта 1610, он описал открытия, сделанные с помощью телескопа: обнаружение гор на Луне, четырех спутников у Юпитера, доказательство, что Млечный Путь состоит из множества звезд.

Создание телескопа и астрономические открытия принесли Галилею широкую популярность. Вскоре он открывает фазы у Венеры, пятна на Солнце и т. п. Галилей налаживает у себя производство телескопов. Изменяя расстояние между линзами, в 1610 -14 создает также микроскоп. Благодаря Галилею линзы и оптические приборы стали мощным орудием научных исследований. Как отмечал С. И. Вавилов, «именно от Галилея оптика получила наибольший стимул для дальнейшего теоретического и технического развития». Оптические исследования Галилея посвящены также учению о цвете, вопросам природы света, физической оптике. Галилею принадлежит идея конечности скорости распространения света и постановки (1607) эксперимента по ее определению.

Астрономические открытия Галилея сыграли огромную роль в развитии научного мировоззрения, они со всей очевидностью убеждали в правильности учения Коперника, ошибочности системы Аристотеля и Птолемея, способствовали победе и утверждению гелиоцентрической системы мира. В 1632 вышел известный «Диалог о двух главнейших системах мира», в котором Галилей отстаивал гелиоцентрическую систему Коперника. Выход книги разъярил церковников, инквизиция обвинила Галилея в ереси и, устроив процесс, заставила публично отказаться от коперниковского учения, а на «Диалог» наложила запрет. После процесса в 1633 Галилей был объявлен «узником святой инквизиции» и вынужден был жить сначала в Риме, а затем в Арчертри близ Флоренции. Однако научную деятельность Галилей не прекратил, до своей болезни (в 1637 Галилей окончательно потерял зрение) он завершил труд «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки», который подводил итог его физических исследований.

Изобрел термоскоп, являющийся прообразом термометра , сконструировал (1586) гидростатические весы для определения удельного веса твердых тел, определил удельный вес воздуха. Выдвинул идею применения маятника в часах. Физические исследования посвящены также гидростатике, прочности материалов и т. п.

Блез Паскаль, понятие атмосферного давления

(19. VI.1623 - 19. VIII.1662) - французский математик, физик и философ. Р. в Клермон-Ферране. Получил домашнее образование. В 1631 вместе с семьей переезжает в Париж. У Э. Паскаля и у нек-рых его приятелей - М. Мерсенна, Ж. Роберваля и др. - каждую неделю собирались математики и физики. Эти собрания со временем превратились в науч. заседания. На базе этого кружка была создана Париж. АН (1666). С 16 лет П. принимал участие в работе кружка. В это время он написал свою первую работу о конических сечениях, в к-рой высказал одну из важных теорем проективной геометрии: точки пересечения противоположных сторон шестиугольника, вписанного в коническое сечение, лежат на одной прямой (теорема Паскаля).

Физические исследования относятся главным образом к гидростатике, где сформулировал в 1653 основной ее закон, согласно которому давление на жидкость передается ею равномерно без изменения во все стороны - закон Паскаля (это свойство жидкости было известно и его предшественникам), установил принцип действия гидравлического пресса. Переоткрыл гидростатический парадокс, который благодаря ему стал широко известен. Подтвердил существованиеатмосферного давления , повторив в 1646 опыт Торричелли с водой и вином. Высказал мысль, что атмосферное давление уменьшается с высотой (по его идее в 1647 осуществлен эксперимент, который свидетельствовал о том, что на вершине горы уровень ртути в трубке ниже, чем у основания), продемонстрировал упругость воздуха, доказал, что воздух имеет вес, открыл, что показания барометра зависят от влажности и температуры воздуха, и поэтому его можно использовать для предсказания погоды.

В математике посвятил ряд работ арифметическим рядам и биномиальным коэф. В «Трактате об арифметическом треугольнике» дал т. н. треугольник Паскаля - таблицу, в к-рой коэф. разложения (а+Ь)nдля разных n расположены в виде треугольника. Биномиальные коэф. образовывал по разработанному им способу полной матем. индукции - в этом заключалось одно из важнейших его открытий. Новым было и то, что биномиальные коэф. выступали здесь как числа комбинаций из п элементов по m и потом использовались в задачах теории вероятностей. До того времени никто из математиков вероятность событий не вычислял. Паскаль и П. Ферманашли ключ к решению таких задач. В их переписке теория вероятностей и комбинаторика научно обоснованы, и поэтому Паскаль и Ферма считаются основателями новой области математики - теории вероятностей. Большой вклад внес и в разработку исчисления бесконечно малых. Изучая циклоиду, предложил общие методы определения квадратур и центров тяжести разл. кривых, открыл и применил такие методы, к-рые дают основание считать его одним из творцов исчисления бесконечно малых. В «Трактате о синусах четверти круга», вычисляя интегралы тригонометрических функций, в частности тангенса, ввел эллиптические интегралы, к-рые позже сыграли важную роль в анализе и его применениях. Кроме того, доказал ряд теорем, касающихся замены переменных и интегрирования по частям. У Паскаля встречаются, хотя и в неразвитом виде, идеи о равносильности дифференциала как главной линейной части приращения самому приращению и о свойствах эквивалентных бесконечно малых величин.

Еще в 1642 сконструировал счетную машину для двух арифметических действий. Принципы, положенные в основу этой машины, стали позднее исходными в конструировании счетных машин.

Его именем названа единица давления - паскаль.

Алессандро Вольт, изобретатель Вольтова столба, электрофора, электрометра

Алессандро Вольта родился 18 февраля 1745 г. в небольшом итальянском городе Комо, расположенном вблизи озера Комо, недалеко от Милана. В нем рано проснулся интерес к изучению электрических явлений. В 1769 г. он публикует работу о лейденской банке, через два года - об электрической машине. В 1774 г. Вольта становится преподавателем физики в школе в Комо, изобретает электрофор, затем эвдиометр и другие приборы. В 1777 г. он становится профессором физики в Павии. В 1783 г. изобретает электроскоп с конденсатором, а с 1792 г. усиленно занимается «животным электричеством». Эти занятия привели его к изобретению первого гальванического элемента.

В 1800 г. он построил первый генератор электрического тока - вольтов столб . Это изобретение доставило ему всемирную славу. Он был избран членом Парижской и других академий, Наполеон сделал его графом и сенатором Итальянского королевства. Но в науке Вольта после своего великого открытия уже не сделал ничего значительного. В 1819 г. он оставил профессуру и жил в своем родном городе Комо, где и умер 5 марта 1827 г. (в один день с Лапласом и в один год с Френелем).

Вольтов столб

Начав в 1792 г. работу над «животным электричеством», Вольта повторил и развил опыты Гальвани, полностью приняв его точку зрения. Но уже в одном из первых писем, посланном из Милана 3 апреля 1792 г., он указывает, что мышцы лягушки очень чувствительны к электричеству, они «поразительно реагируют на электричество», совершенно неуловимое даже для электроскопа Беннета, наиболее чувствительного из всех (сделанного из двух полосок тончайшего листового золота или серебра). Здесь начало последующего утверждения Вольты, что «препарированная лягушка представляет, если можно так выразиться, животный электрометр, несравненно более чувствительный, чем всякий другой самый чувствительный электрометр».

Вольта в результате длинного ряда опытов пришел к выводу, что причиной сокращения мышц служит не «животное электричество», а контакт разнородных металлов. «Первоначальной причиной этого электрического тока,- пишет Вольта, - каков бы он ни был, являются сами металлы вследствие того, что они различны. Именно они в собственном смысле слова являются возбудителями и двигателями, тогда как животный орган, сами нервы являются лишь пассивными». Электризация при контакте раздражает нервы животного, приводит мышцы в движение, вызывает ощущение кислого вкуса на кончике языка, помещенного между станиолевой бумагой и серебряной ложкой, при контакте серебра и олова. Таким образом, Вольта считает причины «гальванизма» физическими, а физиологические действия - одними из проявлений этого физического процесса. Если кратко формулировать на современном языке мысль Вольты, то она сводится к следующему: Гальвани открыл физиологическое действие электрического тока.

Естественно, что между Гальвани и Вольта разгорелась полемика. Гальвани для доказательства своей правоты пытался начисто исключить физические причины. Вольта же, наоборот, полностью исключил физиологические объекты, заменив лапку лягушки своим электрометром. 10 февраля 1794 г. он пишет:

«Что вы думаете о так называемом животном электричестве? Что касается меня, то я давно убежден, что все действие возникает первоначально вследствие прикосновения металлов к какому-либо влажному телу или к самой воде. В силу такого соприкосновения электрический флюид гонится в это влажное тело или в воду от самих металлов, от одного больше, от другого меньше (больше всего от цинка, меньше всего от серебра). При установлении непрерывного сообщения между соответствующими проводниками этот флюид совершает постоянный круговорот».

Приборы Вольта

Таково первое описание замкнутой цепи электрического тока. Если цепь разорвать и в место разрыва вставить в качестве соединительного звена жизнеспособный нерв лягушки, то «управляемые такими нервами мышцы начинают сокращаться, как только замыкается цепь проводников и появляется электрический ток». Как видим, Вольта уже пользуется таким термином, как «замкнутая цепь электрического тока». Он показывает, что присутствие тока в замкнутой цепи можно обнаружить и вкусовыми ощущениями, если ввести в цепь кончик языка. «И эти ощущения и движения тем сильнее, чем дальше отстоят друг от друга примененные два металла в том ряду, в каком они поставлены здесь: цинк, оловянная фольга, обыкновенное олово в пластинках, свинец, железо, латунь и различного качества бронза, медь, платина, золото, серебро, ртуть, графит». Таков этот знаменитый «ряд Вольты» в его первом наброске.

Вольта разделил проводники на два класса. К первому он отнес металлы, ко второму-жидкие проводники. Если составить замкнутую цепь из разнородных металлов, то тока не будет - это следствие закона Вольты для контактных напряжений. Если же «проводник второго класса находится в середине и соприкасается с двумя проводниками первого класса из двух различных металлов, то вследствие этого возникает электрический ток того или иного направления».

Вполне естественно, что именно Вольте принадлежит честь создания первого генератора электрического тока, так называемого вольтова столба (сам Вольта называл его «электрический орган»), оказавшего огромное влияние не только на развитие науки об электричестве, но и на всю историю человеческой цивилизации. Вольтов столб возвестил о наступлении новой эпохи - эпохи электричества.

Электрофор Вольта

Триумф вольтова столба обеспечил безоговорочную победу Вольты над Гальвани. История поступила мудро, определив победителя в этом споре, в котором обе стороны были правы, каждый с своей точки зрения. «Животное электричество» действительно существует, и электрофизиология, отцом которой был Гальвани, сейчас занимает важное место в науке и практике. Но во времена Гальвани электрофизиологические явления еще не созрели для научного анализа, и то, что Вольта повернул открытие Гальвани на новый путь, было очень важно для молодой науки об электричестве. Исключив жизнь-это сложнейшее явление природы-из науки об электричестве, придав физиологическим действиям лишь пассивную роль реагента, Вольта обеспечил быстрое и плодотворное развитие этой науки. В этом состоит его бессмертная заслуга в истории науки и человечества.

Генрих Рудольф Герц, изобретатель «вибратора Герца»

ГЕНРИХ РУДОЛЬФ ГЕРЦ (1857-1894) родился 22 февраля в Гамбурге, в семье адвоката, ставшего позднее сенатором. Учился Герц прекрасно и был непревзойденным по сообразительности учеником. Он любил все предметы, любил писать стихи и работать на токарном станке. К сожалению, всю жизнь Герцу мешало слабое здоровье.

В 1875 г. после окончания гимназии Герц поступает в Дрезденское, а затем в Мюнхенское высшее техническое училище. Дело шло хорошо до тех пор, пока изучались предметы общего характера. Но как только началась специализация, Герц изменил свое решение. Он не желает быть узким специалистом, он рвется к научной работе и поступает в Берлинский университет. Герцу повезло: его непосредственным наставником оказался Гельмгольц. Хотя знаменитый физик был приверженцем теории дальнодействия, но как истинный ученый он безоговорочно признавал, что идеи Фарадея - Максвелла о близкодействии и физическом поле дают прекрасное согласие с экспериментом.

Попав в Берлинский университет, Герц с большим желанием стремился к занятиям в физических лабораториях. Но к работе в лабораториях допускались лишь те студенты, которые занимались решением конкурсных задач. Гельмгольц предложил Герцу задачу из области электродинамики: обладает ли электрический ток кинетической энергией Гельмгольц хотел направить силы Герца в область электродинамики, считая ее наиболее запутанной.

Герц принимается за решение поставленной задачи, рассчитанное на 9 месяцев. Он сам изготовляет приборы и отлаживает их. При работе над первой проблемой сразу же выявились заложенные в Герце черты исследователя: упорство, редкое трудолюбие и искусство экспериментатора. Задача была решена за 3 месяца. Результат, как и ожидалось, был отрицательным. (Сейчас нам ясно, что электрический ток, представляющий собой направленное движение электрических зарядов (электронов, ионов), обладает кинетической энергией. Для того чтобы Герц мог обнаружить это, надо было повысить точность его эксперимента в тысячи раз.) Полученный результат совпадал с точкой зрения Гельмгольца, хотя и ошибочной, но в способностях молодого Герца он не ошибся. «Я увидел, что имел дело с учеником совершенно необычного дарования», - отмечал он позднее. Работа Герца была удостоена премии.

Вернувшись после летних каникул 1879 г., Герц добился разрешения работать над другой темой: <0б индукции во вращающихся телах«, взятой в качестве докторской диссертации. Это была теоретическая работа. Он предполагал завершить ее за 2-3 месяца, защитить и получить поскорее звание доктора, хотя университет еще не был закончен. Работая с большим подъемом и воодушевлением, Герц быстро закончил исследование. Зашита прошла успешно, и ему присудили степень доктора с «отличием» - явление исключительно редкое, тем более для студента.

С 1883 по 1885 г. Герц заведовал кафедрой теоретической физики в провинциальном городке Киле, где совсем не было физической лаборатории. Герц решил заниматься здесь теоретическими вопросами. Он корректирует систему уравнения электродинамики одного из ярких представителей дальнодействия Неймана. В результате этой работы Герц написал свою систему уравнений, из которой легко получались уравнения Максвелла. Герц разочарован, ведь он пытался доказать универсальность электродинамических теорий представителей дальнодействия, а не теории Максвелла. «Данный вывод нельзя считать точным доказательством максвелловской системы как единственно возможной», - делает он для себя, по существу, успокаивающий вывод.

В 1885 г. Герц принимает приглашение технической школы в Карлсруэ, где будут проведены его знаменитые опыты по распространению электрической силы. Еще в 1879 г. Берлинская академия наук поставила задачу: «Показать экспериментально наличие какой-нибудь связи между электродинамическими силами и диэлектрической поляризацией диэлектриков». Предварительные подсчеты Герца показали, что ожидаемый эффект будет очень мал даже при самых благоприятных условиях. Поэтому, видимо, он и отказался от этой работы осенью 1879 г. Однако он не переставал думать о возможных путях ее решения и пришел к выводу, что для этого нужны высокочастотные электрические колебания.

Герц тщательно изучил все, что было известно к этому времени об электрических колебаниях и в теоретическом, и в экспериментальном планах. Найдя в физическом кабинете технической школы пару индукционных катушек и проводя с ними лекционные демонстрации, Герц обнаружил, что с их помощью можно было получить быстрые электрические колебания с периодом 10 -8 С. В результате экспериментов Герц создал не только высокочастотный генератор (источник высокочастотных колебаний), но и резонатор - приемник этих колебаний.

Генератор Герца состоял из индукционной катушки и присоединенных к ней проводов, образующих разрядный промежуток, резонатор - из провода прямоугольной формы и двух шариков на его концах, образующих также разрядный промежуток. В результате проведенных опытов Герц обнаружил, что если в генераторе будут происходить высокочастотные колебания (в его разрядном промежутке проскакивает искра), то в разрядном промежутке резонатора, удаленном от генератора даже на 3 м, тоже будут проскакивать маленькие искры. Таким образом, искра во второй цепи возникала без всякого непосредственного контакта с первой цепью. Каков же механизм ее передачи Или это электрическая индукция, согласно теории Гельмгольца, или электромагнитная волна, согласно теории Максвелла В 1887 г. Герц пока ничего еще не говорит об электромагнитных волнах, хотя он уже заметил, что влияние генератора на приемник особенно сильно в случае резонанса (частота колебаний генератора совпадает с собственной частотой резонатора).

Проведя многочисленные опыты при различных взаимных положениях генератора и приемника, Герц приходит к выводу о существовании электромагнитных волн, распространяющихся с конечной скоростью. Будут ли они вести себя, как свет И Герц проводит тщательную проверку этого предположения. После изучения законов отражения и преломления, после установления поляризации и измерения скорости электромагнитных волн он доказал их полную аналогию со световыми. Все это было изложено в работе «О лучах электрической силы», вышедшей в декабре 1888 г. Этот год считается годом открытия электромагнитных волн и экспериментального подтверждения теории Максвелла. В 1889 г., выступая на съезде немецких естествоиспытателей, Герц говорил: «Все эти опыты очень просты в принципе, тем не менее они влекут за собой важнейшие следствия. Они рушат всякую теорию, которая считает, что электрические силы перепрыгивают пространство мгновенно. Они означают блестящую победу теории Максвелла. Насколько маловероятным казалось ранее ее воззрение на сущность света, настолько трудно теперь не разделить это воззрение».

Напряженная работа Герца не прошла безнаказанно для его и без того слабого здоровья. Сначала отказали глаза, затем заболели уши, зубы и нос. Вскоре началось общее заражение крови, от которого и скончался знаменитый уже в свои 37 лет ученый Генрих Герц.

Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. Если Максвелл преобразовал представления Фарадея в математические образы, то Герц превратил эти образы в видимые и слышимые электромагнитные волны, ставшие ему вечным памятником. Мы помним Г. Герца, когда слушаем радио, смотрим телевизор, когда радуемся сообщению ТАСС о новых запусках космических кораблей, с которыми поддерживается устойчивая связь с помощью радиоволн. И не случайно первыми словами, переданными русским физиком А. С. Поповым по первой беспроволочной связи, были: «Генрих Герц».

«Очень быстрые электрические колебания»

Генрих Рудольф Герц (Heinrich Rudolf Hertz), 1857-1894

В период с 1886 по 1888 года Герц в углу своего физического кабинета в Политехнической школе Карлсруэ (Берлин) исследовал излучение и прием электромагнитных волн. Для этих целей он придумал и сконструировал свой знаменитый излучатель электромагнитных волн, названный впоследствии «вибратором Герца». Вибратор представлял собой два медных прутка с насаженными на концах латунными шариками и по одной большой цинковой сфере или квадратной пластине, играющей роль конденсатора. Между шариками оставался зазор - искровой промежуток. К медным стержням были прикреплены концы вторичной обмотки катушки Румкорфа - преобразователя постоянного тока низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения. При импульсах переменного тока между шариками проскакивали искры и в окружающее пространство излучались электромагнитные волны. Перемещением сфер или пластин вдоль стержней регулировались индуктивность и емкость цепи, определяющие длину волны. Чтобы улавливать излучаемые волны, Герц придумал простейший резонатор - проволочное незамкнутое кольцо или прямоугольную незамкнутую рамку с такими же, как у «передатчика» латунными шариками на концах и регулируемым искровым промежутком.

Вибратор Герца

Введено понятие вибратора Герца, приведена рабочая схема вибратора Герца, рассмотрен переход от замкнутого контура к электрическому диполю

Посредством вибратора, резонатора и отражательных металлических экранов Герц доказал существование предсказанных Максвеллом электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. Он доказал их тождественность световым волнам (сходство явлений отражения, преломления, интерференции и поляризации) и сумел измерить их длину.

Благодаря своим опытам Герц пришел к следующим выводам: 1 - волны Максвелла «синхронны» (справедливость теории Максвелла, что скорость распространения радиоволн равна скорости света); 2 - можно передавать энергию электрического и магнитного поля без проводов.

В 1887 по завершении опытов вышла первая статья Герца «Об очень быстрых электрических колебаниях», а в 1888 - еще более фундаментальная работа «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении».

Герц считал, что его открытия были не практичнее максвелловских: «Это абсолютно бесполезно. Это только эксперимент, который доказывает, что маэстро Максвелл был прав. Мы всего-навсего имеем таинственные электромагнитные волны, которые не можем видеть глазом, но они есть». «И что же дальше?» - спросил его один из студентов. Герц пожал плечами, он был скромный человек, без претензий и амбиции: «Я предполагаю - ничего».

Но даже на теоретическом уровне достижения Герца были сразу отмечены учеными как начало новой «электрической эры».

Генрих Герц умер в возрасте 37 лет в Бонне от заражения крови. После смерти Герца в 1894, сэр Оливер Лодж заметил: «Герц сделал то, что не смогли сделать именитые английские физики. Кроме того, что он подтвердил истинность теорем Максвелла, он сделал это с обескураживающей скромностью».

Эдуард Юджин Десаир Брэнли, изобретатель «датчика Брэнли»

Имя Эдуарда Брэнли не особенно известно в мире, но во Франции он считается одним из важнейших вкладчиков в изобретение радиотелеграфной связи.

В 1890 году профессор физики парижского Католического университета Эдуард Брэнли стал серьезно интересоваться возможностью применения электричества в терапии. По утрам он направлялся в парижские больницы, где проводил лечебные процедуры электрическим и индукционным токами, а днем исследовал поведение металлических проводников и гальванометров при воздействии электрических зарядов в своей физической лаборатории.

Устройство, которое принесло Брэнли известность, была «стеклянная трубка, свободно заполненная металлическими опилками» или «датчик Брэнли» . При включении датчика в электрическую схему, содержащую батарею и гальванометр он работал как изолятор. Однако если на некотором расстоянии от схемы возникала электрическая искра, то датчик начинал проводить ток. Когда же трубку слегка встряхивали, то датчик вновь становился изолятором. Реакция датчика Брэнли на искру наблюдалась в пределах помещения лаборатории (до 20 м). Явление было описано Брэнли в 1890 году.

Кстати, подобный метод изменения сопротивления опилок, только угольных, при прохождении электрического тока, еще до недавнего времени повсеместно использовался (а в некоторых домах используется и поныне) в микрофонах телефонных аппаратов (так называемые «угольные» микрофоны).

По мнению историков Брэнли никогда не задумывался о возможности передачи сигналов. Он интересовался главным образом параллелями между медициной и физикой и стремился предложить медицинскому миру интерпретацию проводимости нерва, смоделированную с помощью заполненных металлическими опилками трубок.

Впервые публично продемонстрировал связь между проводимостью датчика Брэнли и электромагнитными волнами британский физик Оливер Лодж.

Лавуазье Антуан Лоран, изобретатель калориметра

Антуан Лоран Лавуазье родился 26 августа 1743 г. в Париже в семье адвоката. Первоначальное образование он получил в колледже Мазарини, а в 1864 г. окончил юридический факультет Парижского университета. Уже во время обучения в университете Лавуазье помимо юриспруденции основательно занимался естественными и точными науками под руководством лучших парижских профессоров того времени.

В 1765 г. Лавуазье представил работу на заданную Парижской академией наук тему - «О лучшем способе освещать улицы большого города». При выполнении этой работы сказалась необыкновенная настойчивость Лавуазье в преследовании намеченной цели и точность в изысканиях - достоинства, которые составляют отличительную черту всех его работ. Например, чтобы увеличить чувствительность своего зрения к слабым изменениям силы света, Лавуазье провел шесть недель в тёмной комнате. Эта работа Лавуазье была удостоена академией золотой медали.

В период 1763-1767 гг. Лавуазье совершает ряд экскурсий с известнейшим геологом и минералогом Гэттаром, помогая последнему в составлении минералогической карты Франции. Уже эти первые работы Лавуазье открыли перед ним двери Парижской академии. 18 мая 1768 г. он был избран в академию адъюнктом по химии, в 1778 г. стал действительным членом академии, а с 1785 г. он состоял её директором.

В 1769 г. Лавуазье вступил в Компанию откупов - организацию из сорока крупных финансистов, в обмен на немедленное внесение в казну определённой суммы получавшей право собирать государственные косвенные налоги (на соль, табак и т.п.). Будучи откупщиком, Лавуазье нажил огромное состояние, часть которого потратил на научные исследования; однако именно участие в Компании откупов стало одной из причин, по которой Лавуазье был в 1794 г. приговорён к смертной казни.

В 1775 г. Лавуазье становится директором Управления порохов и селитр. Благодаря энергии Лавуазье производство пороха во Франции к 1788 году более чем удвоилось. Лавуазье организует экспедиции для отыскания селитряных месторождений, ведёт исследования, касающиеся очистки и анализа селитры; приёмы очистки селитры, разработанные Лавуазье и Боме, дошли и до нашего времени. Пороховым делом Лавуазье управлял до 1791 г. Он жил в пороховом Арсенале; здесь же помещалась и созданная им на собственные средства прекрасная химическая лаборатория, из которой вышли почти все химические работы, обессмертившие его имя. Лаборатория Лавуазье была одним из главных научных центров Парижа того времени.

В начале 1770-х гг. Лавуазье начинает систематические экспериментальные работы по изучению процессов горения, в результате которых приходит к выводу о несостоятельности теории флогистона. Получив в 1774 г. (вслед за К.В.Шееле и Дж.Пристли) кислород и сумев осознать значение этого открытия, Лавуазье создаёт кислородную теорию горения, которую излагает в 1777 г. В 1775-1777 гг. Лавуазье доказывает сложный состав воздуха, состоящего, по его мнению, из «чистого воздуха» (кислорода) и «удушливого воздуха» (азота). В 1781 г. совместно с математиком и химиком Ж. Б. Менье доказывает также и сложный состав воды, установив, что она состоит из кислорода и «горючего воздуха» (водорода). В 1785 г. они же синтезируют воду из водорода и кислорода.

Учение о кислороде, как о главном агенте горения, было поначалу встречено очень враждебно. Известный французский химик Макёр высмеивает новую теорию; в Берлине, где память создателя флогистонной теории Г. Шталя особенно чтилась, труды Лавуазье был даже преданы сожжению. Лавуазье, однако, не тратя поначалу времени на полемику с воззрением, несостоятельность которого он чувствовал, шаг за шагом настойчиво и терпеливо устанавливал основы своей теории. Только тщательно изучив факты и окончательно выяснив свою точку зрения, Лавуазье в 1783 г. открыто выступает с критикой учения о флогистоне и показывает его шаткость. Установление состава воды было решительным ударом для теории флогистона; сторонники её стали переходить на сторону учения Лавуазье.

Опираясь на свойства кислородных соединений, Лавуазье первый дал классификацию «простых тел», известных в то время в химической практике. Понятие Лавуазье об элементарных телах являлось чисто эмпирическим: элементарными Лавуазье считал те тела, которые не могли быть разложены на более простые составные части.

Основой его классификации химических веществ вместе с понятием о простых телах, служили понятия «окись», «кислота» и «соль». Окись по Лавуазье есть соединение металла с кислородом; кислота - соединение неметаллического тела (например, угля, серы, фосфора) с кислородом. Органические кислоты - уксусную, щавелевую, винную и др. - Лавуазье рассматривал как соединения с кислородом различных «радикалов». Соль образуется соединением кислоты с основанием. Эта классификация, как показали скоро дальнейшие исследования, была узка и потому неправильна: некоторые кислоты, как, например, синильная кислота, сероводород, и отвечающие им соли, не подходили под эти определения; кислоту соляную Лавуазье считал соединением кислорода с неизвестным еще радикалом, а хлор рассматривал как соединение кислорода с соляной кислотой. Тем не менее, это была первая классификация, давшая возможность с большой простотой обозреть целые ряды известных в то время в химии тел. Она дала Лавуазье возможность предугадать сложный состав таких тел как известь, барит, едкие щелочи, борная кислота и др., считавшихся до него телами элементарными.

В связи с отказом от флогистонной теории возникла необходимость в создании новой химической номенклатуры, в основу которой легла классификация, данная Лавуазье. Основные принципы новой номенклатуры Лавуазье разрабатывает в 1786-1787 гг. вместе с К.Л.Бертолле, Л. Б. Гитоном де Морво и А.Ф.Фуркруа. Новая номенклатура внесла большую простоту и ясность в химический язык, очистив его от сложных и запутанных терминов, которые были завещаны алхимией. С 1790 г. Лавуазье принимает участие также и в разработке рациональной системы мер и весов - метрической.

Предмет изучения Лавуазье составляли и тепловые явления, тесно связанные с процессом горения. Вместе с Лапласом, будущим творцом «Небесной механики», Лавуазье даёт начало калориметрии. Они создают ледяной калориметр , с помощью которого измеряют теплоёмкости многих тел и теплоты, освобождающиеся при различных химических превращениях. Лавуазье и Лаплас в 1780 г. устанавливают основной принцип термохимии, сформулированный ими в следующей форме: «Всякие тепловые изменения, которые испытывает какая-нибудь материальная система, переменяя свое состояние, происходят в порядке обратном, когда система вновь возвращается в свое первоначальное состояние».

В 1789 г. Лавуазье опубликовал учебник «Элементарный курс химии», целиком основанный на кислородной теории горения и новой номенклатуре, который стал первым учебником новой химии. Поскольку в этом же году началась французская революция, переворот, совершённый в химии трудами Лавуазье, принято называть «химической революцией».

Творец химической революции, Лавуазье стал, однако, жертвой революции социальной. В конце ноября 1793 г. бывшие участники откупа были арестованы и преданы суду революционного трибунала. Ни петиция от «Совещательного бюро искусств и ремесел», ни всем известные заслуги перед Францией, ни научная слава не спасли Лавуазье от смерти. «Республика не нуждается в учёных», заявил председатель, трибунала Коффиналь в ответ на петицию бюро. Лавуазье был обвинён в участии «в заговоре с врагами Франции против французского народа, имевшем целью похитить у нации огромные суммы, необходимые для войны с деспотами», и присуждён к смерти. «Палачу довольно было мгновения, чтобы отрубить эту голову» - сказал известный математик Лагранж по поводу казни Лавуазье, - «но будет мало столетия, чтобы дать другую такую же…» В 1796 г. Лавуазье был посмертно реабилитирован.

С 1771 г. Лавуазье был женат на дочери своего товарища по откупу Польза. В жене он нашел себе деятельную помощницу в своих научных работах. Она вела его лабораторные журналы, переводила для него с английского научные статьи, рисовала и гравировала чертежи для его учебника. По смерти Лавуазье его жена вышла в 1805 г. вторично замуж за знаменитого физика Румфорда. Она умерла в 1836 г. в возрасте 79 лет.

Пьер Симон Лаплас, изобретатель калориметра, барометрической формулы

Французский астроном, математик и физик Пьер Симон де Лаплас родился в Бомон-ан-Ож, Нормандия. Учился в школе бенедиктинцев, из которой вышел, однако, убеждённым атеистом. В 1766 г. Лаплас приехал в Париж, где Ж. Д’Аламбер через пять лет помог ему получить место профессора Военной школы. Деятельно участвовал в реорганизации системы высшего образования во Франции, в создании Нормальной и Политехнической школ. В 1790 г. Лаплас был назначен председателем Палаты мер и весов, руководил введением в жизнь новой метрической системы мер. С 1795 г. в составе руководства Бюро долгот. Член Парижской АН (1785, адъюнкт с 1773), член Французской академии (1816).

Научное наследие Лапласа относится к области небесной механики, математики и математической физики, фундаментальными являются работы Лапласа по дифференциальным уравнениям, в частности по интегрированию методом «каскадов» уравнений с частными производными. Введённые Лапласом шаровые функции имеют разнообразные применения. В алгебре Лапласу принадлежит важная теорема о представлении определителей суммой произведений дополнительных миноров. Для разработки созданной им математической теории вероятностей Лаплас ввёл так называемые производящие функции и широко применял преобразование, носящее его имя (преобразование Лапласа). Теория вероятностей явилась основой для изучения всевозможных статистических закономерностей, в особенности в области естествознания. До него первые шаги в этой области были сделаны Б. Паскалем, П. Ферма, Я. Бернулли и др. Лаплас привёл их выводы в систему, усовершенствовал методы доказательств, сделав их менее громоздкими; доказал теорему, носящую его имя (теорема Лапласа), развил теорию ошибок и способ наименьших квадратов, позволяющие находить наивероятнейшие значения измеренных величин и степень достоверности этих подсчётов. Классический труд Лапласа «Аналитическая теория вероятностей» издавался трижды при его жизни - в 1812, 1814 и 1820 гг.; в качестве введения к последним изданиям была помещена работа «Опыт философии теории вероятностей» (1814), в которой в популярной форме разъясняются основные положения и значение теории вероятностей.

Вместе с А. Лавуазье в 1779-1784 гг. Лаплас занимался физикой, в частности вопросом о скрытой теплоте плавления тел и работами с созданным ими ледяным калориметром . Для измерения линейного расширения тел они впервые применили зрительную трубу; изучали горение водорода в кислороде. Лаплас активно выступал против ошибочной гипотезы о флогистоне. Позднее снова вернулся к физике и математике. Он опубликовал ряд работ по теории капиллярности и установил закон, носящий его имя (закон Лапласа). В 1809 г. Лаплас занялся вопросами акустики; вывел формулу для скорости распространения звука в воздухе. Лапласу принадлежит барометрическая формула для вычисления изменения плотности воздуха с высотой над поверхностью земли, учитывающая влияние влажности воздуха и изменение ускорения свободного падения. Занимался также геодезией.

Лаплас развил методы небесной механики и завершил почти всё то, что не удалось его предшественникам в объяснении движения тел Солнечной системы на основе закона всемирного тяготения Ньютона; ему удалось доказать, что закон всемирного тяготения полностью объясняет движение этих планет, если представить их взаимные возмущения в виде рядов. Он доказал также, что эти возмущения носят периодический характер. В 1780 г. Лаплас предложил новый способ вычисления орбит небесных тел. Исследования Лапласа доказали устойчивость Солнечной системы в течение очень длительного времени. Далее Лаплас пришёл к заключению, что кольцо Сатурна не может быть сплошным, т.к. в этом случае оно было бы неустойчиво, и предсказал открытие сильного сжатия Сатурна у полюсов. В 1789 г. Лаплас рассмотрел теорию движения спутников Юпитера под действием взаимных возмущений и притяжения к Солнцу. Он получил полное согласие теории с наблюдениями и установил ряд законов этих движений. Одной из главных заслуг Лапласа было открытие причины ускорения в движении Луны. В 1787 г. он показал, что средняя скорость движения Луны зависит от эксцентриситета земной орбиты, а последний меняется под действием притяжения планет. Лаплас доказал, что это возмущение не вековое, а долгопериодическое и что впоследствии Луна станет двигаться замедленно. По неравенствам в движении Луны Лаплас определил величину сжатия Земли у полюсов. Ему принадлежит также разработка динамической теории приливов. Небесная механика во многом обязана трудам Лапласа, которые подытожены им в классическом сочинении «Трактат о небесной механике» (т. 1-5, 1798-1825).

Космогоническая гипотеза Лапласа имела огромное философское значение. Она изложена им в приложении к его книге «Изложение системы мира» (т. 1-2, 1796).

По философским взглядам Лаплас примыкал к французским материалистам; известен ответ Лапласа Наполеону I, что в своей теории о происхождении Солнечной системы он не нуждался в гипотезе о существовании бога. Ограниченность механистического материализма Лаплас проявилась в попытке объяснить весь мир, в том числе физиологического, психического и социальные явления, с точки зрения механистического детерминизма. Своё понимание детерминизма Лаплас рассматривал как методологический принцип построения всякой науки. Образец окончательной формы научного познания Лаплас видел в небесной механике. Лапласовский детерминизм стал нарицательным обозначением механистической методологии классической физики. Материалистическое мировоззрение Лапласа, ярко сказавшееся в научных трудах, контрастирует с его политической неустойчивостью. При всяком политическом перевороте Лаплас переходил на сторону победивших: сначала был республиканцем, после прихода к власти Наполеона - министром внутренних дел; затем был назначен членом и вице-председателя сената, при Наполеоне получил титул графа империи, а в 1814 г. подал свой голос за низложение Наполеона; после реставрации Бурбонов получил пэрство и титул маркиза.

Оливер Джозеф Лодж, изобретатель когерера

Среди основных заслуг Лоджа в контексте радио следует отметить его усовершенствование датчика радиоволн Брэнли.

Когерер Лоджа, впервые продемонстрированный перед аудиторией Королевского Института в 1894, позволял принимать сигналы кода Морзе переданные радиоволнами и давал возможность их записи регистрирующим аппаратом. Это позволило изобретению вскоре стать стандартным устройством беспроводных телеграфных аппаратов. (Датчик вышел из употребления только через десять лет, когда будут разработаны магнитные, электролитические и кристаллические датчики).

Не менее важны другие работы Лоджа в области электромагнитных волн. В 1894 Лодж на страницах «London Electrician» рассуждая о значении открытий Герца, описал свои эксперименты с электромагнитными волнами. Он прокомментировал обнаруженное им явление резонанса или настройки:

…некоторые схемы по своей природе «вибрирующие… Они способны поддерживать возникшие в них колебания в течение длительного периода, в то время как в других схемах колебания быстро затухают. Приемник затухающего типа отреагирует на волны любой частоты, в противоположность приемнику, основанному на постоянной частоте, который реагирует только на волны с частотой его собственных колебаний.

Лодж обнаружил, что вибратор Герца «излучает очень мощно», но «из-за излучения энергии (в пространство), его колебания быстро затухают, поэтому для передачи искры он должен быть настроен в соответствии с приемником».

16 августа 1898 Лодж получил патент № 609154, в котором предлагалось «использовать настраиваемую индукционную катушку или антенный контур в беспроводных передатчиках или приемниках, или в обоих устройствах». Этот «настраивающийся» («syntonic») патент имел большое значение в истории радио, поскольку в нем были изложены принципы настройки на нужную станцию. 19 марта 1912 этот патент был приобретен компанией Маркони.

Впоследствии Маркони так сказал про Лоджа:

Он (Лодж) - один из самых больших наших физиков и мыслителей, но особенно значительны его работы в области радио. С самых первых дней, после экспериментального подтверждения теории Максвелла относительно существования электромагнитного излучения и его распространения через пространство, очень немногие люди обладали ясным пониманием в отношении разгадки этой одной из наиболее скрытых тайн природы. Сэр Оливер Лодж обладал этим пониманием в гораздо большей степени, чем любой другой из его современников.

Почему Лодж не изобрел радио? Сам он так объяснил этот факт:

Я был слишком занят работой, чтобы браться за развитие телеграфа или любого другого направления техники. У меня не было достаточного понимания того, чтобы почувствовать насколько это окажется экстраординарно важным для флота, торговли, гражданской и военной связи.

За вклад в развитие науки в 1902 году король Эдуард VII посвятил Лоджа в рыцари.

Интересна и загадочна дальнейшая судьба сэра Оливера.

После 1910 он увлекся спиритизмом и стал яростным сторонником идеи общения с мертвыми. Его занимали вопросы связи науки и религии, телепатия, проявления таинственного и неизвестного. По его мнению, самым простым способом связи с Марсом будет перемещение по пустыне Сахара гигантских геометрических фигур. В возрасте восьмидесяти лет Лодж объявил, что попытается связаться с миром живых после своей смерти. Он передал запечатанный документ на хранение в Английское общество психических исследований, в котором, по его словам, содержался текст сообщения, которое он передаст с того света.

Луиджи Гальвани, изобретатель гальванометра

Луиджи Гальвани родился в Болонье 9 сентября 1737 г. Он изучал сначала богословие, а затем медицину, физиологию и анатомию. В 1762 г. он был уже преподавателем медицины в Болонском университете.

В 1791 г. в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано сделанное Гальвани знаменитое открытие. Сами явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом» . Этот термин доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов. Свое открытие сам Гальвани описывает следующим образом:

«Я разрезал и препарировал лягушку… и, имея в виду совершенно другое, поместил ее на стол, на котором находилась электрическая машина…, при полном разобщении от кондуктора последней и на довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мыщцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра… Удивленный новым явлением, он тотчас же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями. Тогда я зажегся невероятным усердием и страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрытого».

Это классическое по точности описание неоднократно воспроизводилось в исторических работах и породило многочисленные комментарии. Гальвани честно пишет, что явление впервые заметил не он, а два его помощника. Считается, что «другим из присутствующих», указавшим, что сокращение мышц наступает при проскакивании искры в машине, была его жена Лючия. Гальвани был занят своими мыслями, а в это время кто-то начал вращать ручку машины, кто-то дотронулся «легко» скальпелем до препарата, кто-то заметил, что сокращение мышц наступает при проскакивании искры. Так в цепи случайностей (все действующие лица вряд ли сговаривались между собой) родилось великое открытие. Гальвани отвлекся от своих мыслей, «сам, стал трогать острием скальпеля то один, то другой бедренный нерв, в то время как один из присутствовавших извлекал искру, феномен наступал точно таким же образом».

Как видим, явление было очень сложным, вступали в действие три компонента: электрическая машина, скальпель, препарат лапки лягушки. Что является существенным? Что произойдет, если одного из компонентов не будет? Какова роль искры, скальпеля, лягушки? На все эти вопросы и пытался получить ответ Гальвани. Он ставил многочисленные опыты, в том числе и на улице во время грозы. «И вот, замечая иногда, что препарированные лягушки, которые были подвешены на железной решетке, окружавшей балкон нашего дома, при помощи медных крючков, воткнутых в спинной мозг, впадали в обычные сокращения не только в грозу, но иногда также при спокойном и ясном небе, я решил, что эти сокращения вызываются изменениями, происходящими днем в атмосферном электричестве». Гальвани описывает далее, как он тщетно ожидал этих сокращений. «Утомленный, наконец, тщетным ожиданием, я начал прижимать медные крючки, воткнутые в спинной мозг, к железной решетке» и здесь обнаружил искомые сокращения, происходившие без всяких изменений «в состоянии атмосферы и электричества».

Гальвани перенес опыт в комнату, поместил лягушку на железную пластинку, к которой стал прижимать проведенный через спинной мозг крючок, тотчас же появились сокращения мышц. Вот это и было решающим открытием.

Гальвани понял, что перед ним открылось что-то новое, и решил тщательно исследовать явление. Он чувствовал, что в таких случаях «легко ошибиться с исследованиями и считать виденным и найденным то, что мы желаем увидеть и найти», в данном случае влияние атмосферного электричества Он перенес препарат «в закрытую комнату, поместил на железной пластинке и стал прижимать к ней проведенный через спинной мозг крючок». При этом «появились такие же сокращения, такие же движения». Итак, нет электрической машины, нет атмосферных разрядов, а эффект наблюдается, как и прежде «Разумеется, - пишет Гальвани, - подобный результат вызвал в нас немалое удивление и начал возбуждать в нас некоторое подозрение об электричестве свойственном самому животному». Что бы проверить справедливость такого «подозрения», Гальвани проделывает серию опытов, в том числе и эффектный опыт, когда подвешенная лапка, касаясь серебряной пластинки, сокращается, поджимается вверх, затем падает, вновь сокращается и т. д. «Так что эта лапка, - пишет Гальвани, - к немалому восхищению наблюдающего за ней, начинает, кажется, соперничать с каким-то электрическим маятником».

Подозрение Гальвани превратилось в уверенность: лапка лягушки стала для него носителем «животного электричества», уподобляясь заряженной лейденской банке. «После этих открытий и наблюдений мне казалось возможным без всякого промедления заключить, что это двойственное и противоположное электричество находится в самом животном препарате». Он показал, что положительное электричество находится в нерве, отрицательное - в мышце.

Вполне естественно, что физиолог Гальвани пришел к выводу о существовании «животного электричества». Вся обстановка опытов толкала к этому выводу. Но физик, поверивший сначала в существование «животного электричества», вскоре пришел к противоположному выводу о физической причине явления. Этим физиком был знаменитый соотечественник Гальвани Алессандро Вольта.

Джон Амброуз Флеминг, изобретатель волномера

Английский инженер Джон Флеминг внес значительный вклад в развитие электроники, фотометрии, электрические измерения и радиотелеграфную связь. Наиболее известно его изобретение радио детектора (выпрямителя) с двумя электродами, которое он назвал термоэлектронной лампой, также известной как вакуумный диод, кенотрон, электронная лампа и лампа или диод Флеминга. Это устройство, запатентованное в 1904, стало первым электронным детектором радиоволн, преобразующим радиосигналы переменного тока в постоянный ток. Открытие Флеминга было первым шагом в эпоху ламповой электронной техники. Эпохи, которая продлилась без малого до конца XX века.

Флеминг обучался в Университетском Колледже в Лондоне и в Кембридже у великого Максвелла, многие годы работал консультантом в лондонских компаниях Эдисона и Маркони.

Был весьма популярным преподавателем в Университетском колледже и первым, кто удостоился титула профессора электротехники. Был автором более сотни научных статей и книг, включая такие популярные: «Принципы электрической волновой телеграфной связи» (1906) и «Распространение электрических токов в телефонных и телеграфных проводах» (1911), которые много лет были ведущими книгами по данной теме. В 1881, когда электричество стало привлекать всеобщее внимание, Флеминг поступил на службу в компанию Эдисона в Лондоне на должность инженера-электрика, которую занимал почти десять лет.

Было естественным, что работы Флеминга по электричеству и телефонии должны были рано или поздно привести его в зарождающуюся радиотехнику. В течение более двадцати пяти лет он занимал должность научного советника в компании Маркони и даже принимал участие в создании первой трансатлантической станции в Полду.

Долгое время не стихали споры по поводу длины волны, на которой велась первая трансатлантическая передача. В 1935 году, в своих воспоминаниях, Флеминг так прокомментировал этот факт:

«В 1901 длина волны электромагнитного излучения не измерялась, потому что я к тому времени еще не изобрел волномер (изобретен в октябре 1904). Высота подвеса антенны в первом варианте составляла 200 футов (61 м). Последовательно с антенной мы подключали трансформаторную катушку или „jiggeroo“ (трансформатор затухающих колебаний). По моим оценкам первоначальная длина волны должна была быть не менее 3 000 футов (915 м), но позднее она была гораздо выше.

В то время я знал, что дифракция, изгиб волн вокруг земли, будет увеличиваться с увеличением длины волны и после первого успеха постоянно убеждал Маркони увеличить длину волны, что и было сделано, когда начались коммерческие передачи. Я помню, что разработал специальные волномеры, чтобы измерять волны длиной около 20 000 футов (6096 м)».

Триумф Полду принадлежал Маркони, а известность Флемингу принесла «маленькая электрическая лампа накаливания» - диод Флеминга. Сам он так описывал это изобретение:

«В 1882 в качестве советника компании Эдисона (»Edison Electric Light Company of London«) по электричеству, я решал многочисленные проблемы с лампами накаливания и начал изучать физические явления, происходящие в них всеми техническими средствами, имеющимися в моем распоряжении. Подобно многим другим я заметил, что нити накаливания легко ломались при небольших ударах и после перегорания ламп их стеклянные колбы меняли цвет. Это изменение стекла было настолько привычным, что принималось всеми как данность. Казалось пустяком обращать на это внимание. Но в науке должны приниматься во внимание все мелочи. Мелочи сегодня, завтра могут иметь огромное значение.

Задаваясь вопросом, почему колба лампы накаливания темнела, я начал исследовать этот факт и обнаружил, что во многих перегоревших лампах имелась полоска стекла, которая не изменила цвет. Было похоже, что кто-то брал закопченную колбу и стирал налет, оставляя чистой узкую полоску. Я установил, что лампы с этими странными, резко очерченными чистыми участками были в других местах покрыты осажденным углеродом или металлом. А чистая полоска была непременно U-образной формы, повторяющая форму угольной нити, и как раз на противоположной от перегоревшей нити стороне колбы.

Для меня стало очевидным, что ненарушенная часть нити действовала как экран, оставляющий ту самую характерную полоску чистого стекла, и что заряды из разогретой нити накаливания бомбардировали стенки лампы молекулами углерода или выпаренного металла. Мои эксперименты в конце 1882 и начале 1883 доказали, что я был прав».

Эдисон также заметил это явление, кстати, называемое «эффектом Эдисона», но не смог объяснять его природу.

В октябре 1884 исследованиями «эффекта Эдисона» занимался Вильям Прис. Он решил, что это было связано с испусканием угольных молекул от нити накаливания в прямолинейных направлениях, подтверждая, таким образом, мое первоначальное открытие. Но Прис, как и Эдисон, также не стал доискиваться до истины. Он не объяснил явление и не стремился его применить. «Эффект Эдисона» остался тайной лампы накаливания.

В 1888 Флеминг получил несколько специальных углеродных ламп накаливания, сделанных в Англии Эдисоном и Джозефом Сваном и продолжил эксперименты. Он приложил к угольной нити накаливания отрицательное напряжение и заметил, что бомбардировка заряженных частиц прекратилась.

При изменении положения металлической пластины, изменялась интенсивность бомбардировки. Когда же вместо пластины в колбу был помещен металлический цилиндр, расположенный вокруг отрицательного контакта нити без соприкосновения с ней, то гальванометр зафиксировал наибольший ток.

Флемингу стало очевидным, что металлический цилиндр «захватывал» заряженные частицы, которые испускала нить. Основательно изучив свойства эффекта, он обнаружил, что комбинация нити и пластины, названной анодом, могла использоваться как выпрямитель переменных токов не только промышленной, но и высокой частоты используемой в радио.

Работа Флеминга в компании Маркони, позволила ему тщательно ознакомиться с капризным когерером, использовавшимся в качестве датчика волн. В поисках лучшего датчика, он пытался разрабатывать химические детекторы, но в какое то время ему пришла мысль: «А почему бы ни попробовать лампу?».

Флеминг так описал свой эксперимент:

«Было приблизительно 5 часов вечера, когда аппарат был закончен. Мне, конечно, очень хотелось проверить его в действии. В лаборатории мы установили две эти схемы на некотором расстоянии друг от друга, и я запустил колебания в основной цепи. К моему восхищению я увидел, что стрелка гальванометра показала стабильный постоянный ток. Я понял, что мы получили в этом специфическом виде электрической лампы, решение проблемы выпрямления высокочастотных токов. „Недостающая деталь“ в радио была найдена и это была электрическая лампа!»

Сначала он собрал колебательный контур, с двумя лейденскими банками в деревянном корпусе и с индукционной катушкой. Затем другую схему, которая включала электронную лампу и гальванометр. Обе схемы были настроены на одинаковую частоту.

Я сразу понял, что металлическая пластина должна быть заменена металлическим цилиндром, закрывающим всю нить, чтобы «собрать» все испускаемые электроны.

У меня в наличии имелось множество угольных ламп накаливания с металлическими цилиндрами, и я начал использовать их в качестве высокочастотных выпрямителей для радиотелеграфной связи.

Этот прибор я назвал колебательной лампой. Ей было сразу же найдено применение. Гальванометр заменили обычным телефоном. Замена, которая могла быть сделана в то время с учетом развития технологии, когда повсеместно использовались искровые системы связи. В таком виде моя лампа широко использовалась компанией Маркони в качестве датчика волн. 16 ноября 1904 я подал заявку на патент в Великобритании.

За изобретение вакуумного диода Флеминг был удостоен множества почестей и наград. В марте 1929 он был посвящен в рыцари за «неоценимый вклад в науку и промышленность»

Ой... Javascript не найден.

Увы, в вашем браузере отключен или не поддерживается JavaScript.

К сожалению, без JavaScript этот сайт работать не сможет. Проверьте настройки браузера, может быть JavaScript выключен случайно?

Метрическая система (Международная система СИ)

Метрическая система мер (Международная система СИ)

Жителям США или другой страны, где метрическая система не используется, иногда трудно понять, как остальной мир живёт в и ориентируется в ней. Но на самом деле система СИ гораздо проще всех традиционных национальных систем измерений.

Принципы построения метрической системы очень просты.

Устройство международной системы единиц СИ

Метрическая система была разработана во Франции в 18 ом веке. Новая система была призвана заменить хаотический набор различных единиц измерения, которые тогда использовались, единым общим стандартом с простыми десятичными коэффициентами.

Стандартная единица длины была определена как одна десятимиллионная часть расстояния от северного полюса Земли до экватора. Получившееся значение назвали метром . Определение метра позднее несколько раз уточнялось. Современное и наиболее точное определение метра звучит так: "расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299792458 секунды". Стандарты для остальных измерений были установлены аналогичным образом.

Метрическая система или Международная система единиц (СИ) основана на семи базовых единицах для семи базовых измерений, независимых друг от друга. Вот эти измерения и единицы: длина (метр), масса (килограмм), время (секунда), электрический ток (ампер), термодинамическая температура (кельвин), количество вещества (моль) и интенсивность излучения (кандела). Все остальные единицы выводятся на основе базовых.

Все единицы конкретного измерения строятся на основе базовой единицы путём добавления универсальных метрических префиксов . Таблица метрических префиксов приведена ниже.

Метрические префиксы

Метрические префиксы просты и очень удобны. Не обязательно понимать природу единицы, чтобы пересчитать значение из, например, кило-единиц в мега-единицы. Все метрические префиксы - это степени 10. Наиболее часто используемые префиксы выделены в таблице.

Кстати, на странице Дроби и проценты Вы можете легко пересчитать значение из одного метрического префикса в другой.

Даже в странах, где используется метрическая система, большинство людей знают лишь наиболее употребительные префиксы, такие как "кило", "милли", "мега". Эти префиксы выделены в таблице. Остальные префиксы используются, в основном, в науке.

Большое число и раздробленность применяемых мер стесняли торговые, экономические и культурные связи между странами и вызывало путаницу и злоупотребления внутри отдельных государств. Развитие промышленного производства, расширение экономических связей, развитие торговли и обмена привело к идее создания единой системы мер, общей для всех стран мира.

Основными в поисках новой системы являлись следующие положения:

· естественное происхождение мер (новые единицы мер должны быть взяты из природы);

· определенность мер;

· независимость мер от времени и случайностей;

· неизменность и постоянство мер;

· восстанавливаемость в случае утраты;

· общность системы мер;

· удобство взаимосвязи единиц мер в данной системе;

· десятичный принцип отношений мер друг к другу.

Система мер, отвечающая всем вышеперечисленным требованиям, была предложена Парижской Академией Наук, которая рекомендовала принять в качестве основной единицы – метр, равный одной сорокамиллионной части дуги земного меридиана, проходящего через Париж. Учредительное собрание Франции 26 марта 1791 года утвердило предложение Парижской Академии Наук, а в 1799 работа по экспериментальному определению длины и массы завершилась передачей их платиновых прототипов на хранение Архиву Франции.

В соответствии с данной системой за единицу длины был принят метр, единицу площади метр квадратный, единицу объема – метр кубический (стер), единицу массы – килограмм, равный массе чистой воды одного кубического дециметра при температуре 4 0 С. Мерой поверхности был утвержден ар (от слова «арос» – пахать), равный квадрату со стороной 10 м, а в качестве меры объема для жидких и сыпучих тел – литр, равный объему жидкости одного кубического дециметра. Все остальные единицы устанавливались при помощи коэффициента 10, а их наименование образовывалось за счет добавления дольных приставок (древнегреческих и латинских числительных) к основным единицам.

Метрическая система мер изначально задумывалась как международная. Ее единицы не совпадали ни с какими национальными, а наименование единиц и дольных приставок были образованы от «мертвых» языков. Закон, принятый Наполеоном 10 декабря 1799 года в статье 4 утверждал: « Будет изготовлена медаль, чтобы передать памяти потомства время, когда система мер была доведена до совершенства, и операцию, которая послужила ей основой. Надпись на лицевой стороне медали будет: «На все времена, для всех народов» . Сама медаль так и не была выпущена, появились другие, более совершенные системы мер, а девиз медали история сохранила.

Несмотря на свое очевидное преимущество, метрическая система мер внедрялась с большим трудом. Даже в самой Франции, где феодалы имели право пользоваться своими собственными мерами, метрическая система была окончательно введена лишь в 1840 году.

20 мая 1875 года по предложению Петербургской Академии Наук была созвана дипломатическая конференция, на которой 17 государств, в том числе Россия подписали Метрическую конвенцию, к которой позднее присоединилась еще 41 страна мира. В этом же году были созданы Международная организация мер и весов (МОМВ) и Международное бюро мер и весов (МБМВ), расположенные во французском городе Севр. В 1889 году России были переданы на хранение эталоны единицы массы под номерами 12 и 26 и эталоны единицы длины под номерами 11 и 28.

Метрическая система, как единственная, окончательно была введена в России в 1927 году. В стране, где грамотность была очень низкой, а разнообразие мер и их наименований, в силу обширности территории, огромно, внедрение данной системы предполагало повсеместную пропаганду и обучение. Так в «Руководстве к изучению метрической системы мер и весов» службы просвещения Омской железной дороги от 1924 года говорится: «Всякий грамотный человек должен, прежде всего, уметь читать, писать и считать. Согласно указанию Учебного отдела НКПС для малоподготовленных агентов в программу курсов должна входить…. история происхождения метрической системы и практические занятия, с целью дать слушателям навык по пользованию метрической системой. В настоящее время имеются…. единицы, которые без всякой системы связаны друг с другом, а у некоторых, например аршин и фут, никакой связи нет. И так, мы имеем 27 употребляемых единиц измерения различного наименования (утвержденных на данный период в Омской области – мои пояснения) и все оне очень неудобно связаны друг с другом, или часто вовсе не имеют никакой связи между собой. Кроме того, не так то легко держать их все в памяти, и затем всякие арифметические действия над именованными числами, выраженными в этих единицах, весьма затруднительны и требуют большого внимания и значительной затраты времени. Когда же появилась эта новая система, все культурные государства перешли на нее, за исключением Англии, по причине крайней консервативности ее населения и Северо-Американских Соединенных Штатов».

Прошло почти столетие, а Великобритания и США наряду с метрической системой, употребляемой в основном в науке, до сих пор пользуются своими национальными системами мер, что создает путаницу и неудобство, в первую очередь, в самих странах. Так, например, мера зерна – бушель – в настоящее время имеет 56 разных значений. С 1 января 2000 года правительство Англии обязало граждан страны пользоваться метрической системой, угрожая «отказникам» денежными штрафами. Однако, «не смотря на законодательное предписание, около одной трети из шестидесяти тысяч магазинов в Великобритании не перестроились на метрическую систему. Приспособление к континентальной системе идет уже с 1969 года, когда для начала на десятичную систему были переведены фунты, шилинги и пессы» .

В настоящее время метрология как наука, пройдя свой описательный период, динамично развивается. Расширение международных отношений в области науки, торговли и производства привело к усилению роли Межгосударственных организаций по метрологии. Международная Организация Законодательной Метрологии (МОЗМ) была создана в 1955 году и объединяет 83 государства. До сих пор не прекращает своей работы старейшая и наиболее представительная международная метрологическая организация – МОМВ. В 1988 году подписана конвенция об образовании ЕВРОМЕТ – общеевропейской метрологической организации.