Những bí ẩn không được giải quyết, chúng được đưa ra...

2

V. Kartsev

Bí mật
đừng tìm ra nó
họ được cho…

[nhân kỷ niệm 200 năm ngày sinh
Hans Christin Oersted]

Khi giáo sư Hans Christin Oersted, 43 tuổi ở Copenhagen, gửi “cuốn sách nhỏ” của mình cho các đồng nghiệp của mình - bốn trang bằng tiếng Latinh - và các nhà khoa học từ Pháp, Thụy Sĩ, Anh và Nga đã có thể làm quen với nó, ngoài các vấn đề khoa học, chúng còn bao gồm các vấn đề phổ quát của con người. Làm thế nào để xác định tác giả của những trang này, làm thế nào để đánh giá tác phẩm của mình? Đối với họ, người đàn ông này dường như là ai: một nhà khoa học chăm chỉ, một người mơ mộng, một người lãng mạn, một người đàn ông may mắn? Và dù sao thì anh ta là ai? Nhà vật lý, nhà hóa học, dược sĩ, triết gia hay tư thế?

Để trả lời những câu hỏi khó, chắc chắn rất thú vị này, chúng ta hãy quay ngược lại hai thế kỷ và tưởng tượng hòn đảo Langgeland xa xôi của Đan Mạch và một thị trấn trên đó tên là Rüdkobing, và gia đình của một dược sĩ nghèo nơi Hans Christin sinh ra. Nhu cầu theo sát gia đình, vì vậy Hans Christin và Anders phải học tiểu học ở bất cứ nơi nào họ có thể: người thợ cắt tóc ở thành phố dạy họ tiếng Đức, vợ ông dạy họ tiếng Đan Mạch, mục sư của một ngôi làng nhỏ

4

Năm 1813, tác phẩm “Nghiên cứu về sự nhận dạng các lực hóa học và điện” của ông được xuất bản ở Pháp. Trong đó, lần đầu tiên ông bày tỏ ý tưởng về mối liên hệ giữa điện và từ. Ông viết: “Bạn nên thử xem liệu điện… có tạo ra tác dụng gì lên nam châm không…”. Thông điệp của ông rất đơn giản: điện tạo ra ánh sáng - tia lửa, âm thanh - âm thanh tanh tách, và cuối cùng, nó có thể tạo ra nhiệt - dây đóng các cực của nguồn dòng điện nóng lên. Điện không thể tạo ra hiệu ứng từ tính? Người ta nói rằng Oersted chưa bao giờ từ bỏ nam châm. Mảnh sắt này được cho là sẽ liên tục buộc anh ta phải suy nghĩ theo hướng này. Nam châm rõ ràng đã di chuyển rất nhiều dặm trong chiếc áo choàng dài của Oersted, cho đến khi… Không, Oersted chưa bao giờ thấy nam châm có ích.

Ý tưởng về sự kết hợp giữa điện và từ, quay trở lại điểm tương đồng đơn giản nhất giữa lực hút của cục đẩy và mạt sắt với nam châm, đã được đưa ra và nhiều bộ óc giỏi nhất ở Châu Âu đã bị nó mê hoặc. Trở lại năm 1747, nhà học giả Epinius ở St. Petersburg đã chú ý đến nó, và người Pháp Arago đã dành nhiều năm để thu thập những sự thật có vẻ bí ẩn.

những câu chuyện về những con tàu, kho báu và những hiện tượng thiên thể bất thường, trong đó ông cũng nhìn thấy mối liên hệ khó nắm bắt này.

Một ngày nọ, tại bến đường Palma, cảng chính của Mallorca, tàu quân sự Pháp La Ralaine xuất hiện. Tình trạng của nó tồi tệ đến mức con tàu hầu như không đến được bến tàu bằng chính sức lực của mình. Khi thủy thủ đoàn lên bờ và để một số nhà khoa học lỗi lạc của Pháp, trong đó có Arago, khai hỏa, hóa ra con tàu đã bị sét đánh phá hủy. Trong khi ủy ban kiểm tra con tàu, hướng đầu về phía cột buồm và cấu trúc thượng tầng bị cháy, Arago vội vã đến chỗ la bàn và ở đó anh nhìn thấy những gì anh mong đợi: mũi tên của la bàn, bị sét đánh trở lại, chỉ theo các hướng khác nhau.

Một năm sau, khi đào sâu vào nơi cách đây vài ngày từng là một con tàu Genova (nó bị rơi, hạ cánh trên những tảng đá gần bờ biển Algeria), Arago một lần nữa phát hiện ra rằng kim la bàn đã được tái từ hóa. Trong sương mù Kromennaya, gần như thuyền trưởng, đã hướng con tàu bằng la bàn về hướng, tránh xa những nơi nguy hiểm, thực tế là đang di chuyển một cách mất kiểm soát về phía điều mà ông đã cố gắng hết sức để tránh. Con tàu nhấp nhô về phía Nam, lao thẳng về phía bãi đá, bị la bàn từ trường bị sét đánh đánh lừa.

Và đây là kho báu đã hứa. Chúng nằm trong sudduk của thương gia Erkfield và bao gồm một bộ đồ ăn có giá trị vào thời điểm đó và được dự định vận chuyển đến thuộc địa mới của Anh - Mỹ. Sau khi bị sét đánh, một số vật thể tan chảy và một số vật thể bị nhiễm từ rất mạnh.

Không phải vô ích khi Arago thu thập tất cả những sự thật này, thoạt nhìn, là những sự thật không đáng kể và không liên quan. Các thí nghiệm về sét do Franklin thực hiện ở Mỹ và Lomonosov và Richman ở Nga vừa kết thúc. Sét là một tia lửa điện khổng lồ! Bây giờ chúng ta khó có thể cảm nhận được tính giật gân của một tuyên bố như vậy, nhưng vào thời điểm đó, nhiều người bình thường, chưa kể các nhà khoa học,

5

Họ nhiệt tình hoan nghênh phát hiện này. Arago, sau khi thu thập được nhiều sự kiện chỉ ra mối liên hệ giữa sét và từ tính, cảm thấy rằng mình sắp có một khám phá mới. Niềm vui và sự khó chịu - có lẽ đây là những cảm giác mà anh đã trải qua khi nhìn thấy bài toán đã lâu không được trao cho anh. Lời giải được tìm thấy bởi Ørsted.

Các nhà sử học khoa học có lẽ sẽ vẫn không biết gì và hoang mang trong một thời gian dài về hoàn cảnh của phát hiện này, điều mà giờ đây phần nào đã trở thành một ví dụ kinh điển về một sự tình cờ may mắn. Ngày chính xác của phát hiện này vẫn chưa được biết: một số nhà nghiên cứu cho rằng nó là năm 1819, một số là năm 1820. Một số thậm chí còn nghi ngờ về quyền tác giả của Oersted. Tuy nhiên, chúng ta đừng vượt lên chính mình.

Vào ngày 15 tháng 2 năm 1820, Ørsted, vốn là giáo sư danh dự về hóa học tại Đại học Copenhagen, đã giảng bài cho sinh viên của mình. Bài giảng được đi kèm với các cuộc biểu tình. Trên bàn thí nghiệm có một nguồn điện, một sợi dây để đóng các cực của nó và một chiếc la bàn. Trong khi Oersted đóng mạch, kim la bàn rung lên và quay. Khi mạch được mở, mũi tên quay trở lại. Đây là sự xác nhận thực nghiệm đầu tiên về mối liên hệ giữa điện và từ, điều mà nhiều nhà khoa học đã tìm kiếm bấy lâu nay.

Có vẻ như mọi thứ đều rõ ràng. Oersted đã chứng minh cho sinh viên một sự xác nhận khác về ý tưởng lâu đời về mối liên hệ phổ quát của các hiện tượng. Nhưng tại sao lại nảy sinh nghi ngờ? Tại sao hoàn cảnh của sự kiện này sau đó lại trở thành chủ đề gây tranh cãi nhiều đến vậy? Thực tế là những sinh viên tham dự bài giảng sau đó đã kể lại một điều hoàn toàn khác. Theo họ, Oersted chỉ muốn chứng minh tại bài giảng tính chất thú vị của điện làm nóng một sợi dây, và chiếc la bàn nằm trên bàn hoàn toàn là một sự trùng hợp ngẫu nhiên. Và chính xác là tình cờ mà họ giải thích rằng la bàn nằm cạnh sợi dây này, và theo quan điểm của họ, thật tình cờ khi một trong những sinh viên tinh mắt đã thu hút sự chú ý đến mũi tên đang quay, và theo họ, sự ngạc nhiên và thích thú của giáo sư là có thật. Chính Oersted, trong các tác phẩm sau này của mình, đã viết: “Mọi người có mặt trong số khán giả đều chứng kiến ​​rằng tôi đã công bố trước kết quả của thí nghiệm. Do đó, phát hiện này không phải là một sự tình cờ, như Giáo sư Gilbert muốn kết luận từ những cách diễn đạt mà tôi đã sử dụng khi lần đầu tiên công bố phát hiện này.” Nó có thực sự quan trọng đến vậy không - phát hiện của Oersted có phải là ngẫu nhiên hay không? Và điều này có nghĩa là gì, “phát hiện tình cờ”? Chẳng hạn, bạn đã từng nghe nói rằng nhà hóa học Oersted giảng bài về điện chưa? Tất nhiên là không. Điện được phát hiện tương đối gần đây *), nền tảng kiến ​​thức về điện vào thời điểm đó chưa nhiều và việc thực hành nó không cần bất kỳ sự chuẩn bị đặc biệt nào. Vì vậy, các nhà vật lý, nhà hóa học và cơ học có thể nghiên cứu nó. Thiết bị cũng đơn giản, có thể chế tạo ở bất kỳ xưởng nào. Vì vậy, nhìn chung, không có gì ngẫu nhiên trong bài giảng của Oersted và thực sự là trong cơ sở của nó. Bộ nghiên cứu điện và từ không hấp dẫn vào thời điểm đó - rất nhiều vôn, dây dẫn, chân ếch, từ trường.

*) Điều này trước hết đề cập đến phát minh vào năm 1800 của nhà vật lý người Ý Alexandro Volgata về nguồn dòng điện hoạt động liên tục đầu tiên - cái gọi là dòng điện Voltovian.

6

nit và la bàn. Như Bragg (người đã phát triển phương pháp phân tích cấu trúc gen RENT của tinh thể) đã viết, điều đáng ngạc nhiên không phải là Oersted tình cờ phát hiện ra tác dụng của dòng điện lên một kim nam châm, mà là phát hiện này phải đợi hai mươi năm, kể từ thời điểm cột Voltaic được phát minh. Mười phòng thí nghiệm có cột điện, dây dẫn và la bàn, và trong suốt hai mươi năm, những đồ vật này đã được tìm thấy ở gần đó hàng nghìn lần. Không thể tránh khỏi, một ngày nào đó sẽ nảy sinh một tình huống khi kim từ tính cuối cùng sẽ ở gần dây đóng các đầu của cột điện, quay lại và nhà thám hiểm sẽ nhận thấy điều này. Và chúng tôi đã phải chờ đợi một sự kiện như vậy trong suốt hai mươi năm! Theo một nghĩa nào đó, người sinh viên vô danh trong bài giảng của Oersted đã hoàn thành vai trò lịch sử của mình bằng cách nhìn vào la bàn vào thời điểm thích hợp. Ở một khía cạnh nào đó, vai trò của anh ấy có thể được so sánh với vai người thủy thủ hét lên với Christopher Columbus về một vùng đất mới - nước Mỹ. Và một điều nữa. Có rõ ràng là Oersted là người đã phát hiện ra điều đó không? Rốt cuộc, có thể có được sự kết hợp hài hòa giữa các dụng cụ cần thiết, cách sắp xếp tương đối và “chế độ vận hành” của chúng ở bất kỳ phòng thí nghiệm nào? Vâng, đó là sự thật. Nhưng trong trường hợp này, tai nạn là tự nhiên - Ørsted là một trong số ít nhà nghiên cứu vào thời điểm đó nghiên cứu về mối liên hệ giữa các hiện tượng.

Tuy nhiên, chúng ta hãy quay trở lại bản chất của khám phá của Oersted. Phải nói rằng độ lệch của kim la bàn trong bài giảng trải nghiệm là rất nhỏ. Vào tháng 7 năm 1820, Oersted lặp lại thí nghiệm một lần nữa, sử dụng nguồn điện hiện tại mạnh hơn. Bây giờ hiệu ứng đã trở nên mạnh mẽ hơn nhiều, và thậm chí còn mạnh hơn cả chỉ có thăm dò mà anh ấy đã đặt hàng các điểm tiếp xúc với pin *). Ngoài ra, ông còn phát hiện ra một trang trong đó không phù hợp với quan điểm của Newton.

*) Bây giờ chúng tôi coi chất lượng này là đương nhiên: đường kính của dây càng lớn thì điện trở của nó càng thấp và do đó dòng điện càng lớn.

Bản vẽ của Oersted từ phòng thí nghiệm của ông ghi lại: khi cực tính của nguồn dòng điện thay đổi, kim la bàn (mũi tên chấm) sẽ đổi hướng.

ý tưởng về hành động và phản ứng. Lực tác dụng giữa nam châm và dây không hướng theo đường thẳng nối chúng mà vuông góc với nó. Theo cách nói của Oersted, “hệ số từ của dòng điện có chuyển động tròn xung quanh nó”. Kim từ không bao giờ chỉ vào hệ thống dây điện mà luôn hướng tiếp tuyến với vòng tròn bao quanh hệ thống dây điện này. Nó giống như thể có thể nhìn thấy những cục từ trường vô hình xung quanh hệ thống dây điện, kéo một chiếc kim la bàn ánh sáng. Đây là điều khiến nhà khoa học kinh ngạc. Đó là lý do tại sao trong “cuốn sách nhỏ” dài bốn trang của mình, vì sợ bị mất lòng tin và chế giễu, ông cẩn thận liệt kê các nhân chứng, không quên đề cập đến bất kỳ quan điểm khoa học nào của họ.

Oersted, đưa ra một cách giải thích lý thuyết nhìn chung không chính xác về thí nghiệm, đã nảy sinh một suy nghĩ sâu sắc về các đặc tính bên ngoài của hiện tượng điện từ. “Vortex” đã không tìm ra giải pháp trong một thời gian dài; hầu hết các nhà khoa học đều bị thuyết phục rằng các lực tác dụng giữa một dây dẫn mang dòng điện và một kim nam châm là lực hút và lực đẩy tổng quát, tương tự như lực hấp dẫn phổ quát của Newton hoặc lực Coulomb của tương tác giữa các điện tích. Thí nghiệm của Oersted không chỉ chứng minh mối liên hệ giữa điện trường và từ trường. Những gì được tiết lộ cho Oersted là một bí mật mới không phù hợp với khuôn khổ các luật đã biết.

7

Huy chương kỷ niệm do Hiệp hội Giáo viên Vật lý Hoa Kỳ trao tặng để vinh danh Oersted.

Hồi ký của Oersted được xuất bản vào ngày 21 tháng 7 năm 1820. Không phải ngẫu nhiên mà chúng ta tính niên đại chính xác như vậy. Các sự kiện tiếp theo được phát triển với tốc độ khá liên tục đối với nền khoa học muộn màng lúc bấy giờ. Trong vòng vài ngày, cuốn hồi ký xuất hiện ở Geneva, nơi Arago đang đến thăm vào thời điểm đó. Lần đầu tiên làm quen với thí nghiệm của Oersted đã chứng minh cho anh thấy rằng nghiệm bài toán đã được tìm ra mà anh và nhiều người khác đang tìm kiếm. Ấn tượng từ các thí nghiệm lớn đến mức một trong những người có mặt tại cuộc biểu tình đã đứng dậy và hào hứng thốt lên câu nói mà sau này trở nên nổi tiếng: “Các quý ông, một cuộc cách mạng sẽ diễn ra!”

Arago bị sốc trở lại Paris. Tại cuộc họp đầu tiên của Học viện mà ông tham dự ngay khi trở về, vào ngày 4 tháng 9 năm 1820, ông đã báo cáo miệng về các thí nghiệm của Oersted. Các ghi chú được viết trong tạp chí học thuật bởi chính tay Lenin với tư cách là nhân viên lễ tân chỉ ra rằng các học giả đã yêu cầu Arago tại cuộc họp tiếp theo, ngày 22 tháng 9, cho mọi người có mặt trải nghiệm của Oersted, như họ nói, “ở kích thước đầy đủ”.

Viện sĩ Amperar đặc biệt chú ý lắng nghe thông điệp của Arago. Có lẽ vào thời điểm đó, anh ấy đã cảm thấy rằng mình đã đến, đối mặt với cả thế giới, để nhận chiếc dùi cui khám phá từ bàn tay của Oersted. Anh ấy đã chờ đợi giờ này từ lâu - khoảng hai mươi năm - như Arago và như Oersted. Và rồi giờ đã điểm - ngày 4 tháng 9 năm 1820

Amperar nhận ra rằng mình phải hành động. Chỉ vài tuần sau, ông đã thông báo cho thế giới về kết quả nghiên cứu của mình. Ông đã trình bày một ý tưởng tuyệt vời và đã xác nhận được nó bằng thực nghiệm - mọi hiện tượng từ tính đều có thể quy về hiện tượng điện. Đây là cách một ngành khoa học mới ra đời - điện động lực học, về mặt lý thuyết kết nối các hiện tượng điện và từ. Và bốn mươi năm sau, điện động lực học đã trở thành một phần không thể thiếu trong lý thuyết trường điện từ của Maxwell, lý thuyết cho đến nay vẫn là kim chỉ nam của chúng ta trong thế giới của mọi hiện tượng điện từ.

Sau khi khai mạc, danh hiệu rơi vào Oersted như thể từ một chiếc sừng dồi dào. Ông được bầu làm thành viên của nhiều hiệp hội khoa học có uy tín, bao gồm Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn và Viện Hàn lâm Pháp. Người Anh đã trao cho ông huy chương vì thành tích khoa học, và từ Pháp, ông đã nhận được giải thưởng trị giá 3.000 franc vàng, một số được Napoléon giao cho các tác giả có những khám phá quan trọng nhất trong lĩnh vực điện.

Nhận tất cả những vinh dự này, Oersted không quên rằng thế kỷ mới đòi hỏi một cách tiếp cận mới trong giảng dạy khoa học. Ông thành lập một hiệp hội khuyến khích theo đuổi khoa học và một tạp chí văn học ở Đan Mạch, tổ chức các bài giảng mang tính giáo dục cho phụ nữ và ủng hộ “Hans Christin bé nhỏ”, người trùng tên với ông, nhà văn vĩ đại tương lai Hans Christin Andersen. Ørsted trở thành anh hùng dân tộc.

Đáng tiếc là Oersted không phải chứng kiến ​​chiến thắng của mình lâu. Vào ngày 9 tháng 3 năm 1851, Oersted qua đời. Họ chôn chết anh ta. Một đám đông hai trăm ngàn người, thắp sáng đường đi bằng những ngọn đuốc, tiễn ngài trong chuyến hành trình cuối cùng. Những giai điệu tang lễ được vang lên, được sáng tác đặc biệt để tưởng nhớ ông. Các nhà khoa học, quan chức cấp cao, thành viên hoàng gia, nhà ngoại giao, sinh viên và người dân Đan Mạch bình thường đều cảm thấy cái chết của ông là một mất mát cá nhân. Họ biết ơn anh ấy vì nhiều điều. Và không kém phần quan trọng là anh ấy đã mang đến cho thế giới những bí mật mới.