Российская академия естественных наук

Шарль Огюстен Кулон – французский физик и инженер, родился в семье чиновника окончил военно-инженерную школу в Мезьере, затем в течение девяти лет работал на острове Мартиника, где руководил строительством крупного форта. По возвращении в 1772 во Францию он продолжал исполнять обязанности офицера военно-инженерного корпуса, уделяя все больше времени научным исследованиям в области технической механики (статика сооружений, теория ветряных мельниц и т.д.).

Многие методы решения задач строительной механики, предложенные Кулоном, способствовали прогрессу этой отрасли знаний в 18–19 вв. Большое практическое значение имели и фундаментальные работы Кулона, посвященные внешнему (сухому) трению. Кулон поставил большое число опытов по определению зависимости силы трения покоя и силы трения скольжения от нормального давления, площади тел, состояния их поверхности, относительной скорости движения и т.д. Опыты проводились в условиях, близких к реализующимся на практике, что позволяло использовать их результаты для решения технических задач. За работы по внешнему трению Кулон в 1781 получил премию Парижской академии наук, был избран ее членом и переехал в Париж.

В 1780-е годы Кулон занимался исследованием кручения тонких металлических нитей, изобрел знаменитые крутильные весы – прибор для измерения малых сил, обладавший уникальной для того времени чувствительностью. Этот прибор стал основным инструментом в цикле работ Кулона по электричеству и магнетизму, выполненных в 1785–1789 годах. В этом цикле, состоявшем из семи «мемуаров», были установлены важнейшие количественные закономерности электро- и магнитостатики (закон Кулона). Им было показано, что электрические заряды всегда располагаются на поверхности проводника; были введены понятия магнитного момента и поляризации зарядов. Именем ученого названа единица количества электричества Кулон.

Революционные события 1789 заставили Кулона прервать исследования и покинуть Париж. После возвращения в столицу и избрания членом Института Франции, заменившего Королевскую Академию, он почти перестал заниматься наукой и посвятил себя совершенствованию системы образования во Франции.

Пьер Симон Лаплас – французский математик, физик и астроном родился 23 марта 1749 в городке Бомон-ан-Ож, учился в школе монашеского ордена бенедиктинцев. В 1766 Лаплас приехал в Париж. Здесь он занимался математикой, публиковался в математическом журнале Ж.Лагранжа. В 1771 по рекомендации Даламбера Лаплас стал профессором Военной школы в Париже, а в 1790 году был назначен председателем Палаты мер и весов. После прихода к власти Наполеона Лаплас занимал пост министра внутренних дел (1799), а вскоре получил титул графа.

Основные астрономические работы Лапласа посвящены небесной механике. Этот термин впервые употребил сам Лаплас в названии пятитомного фундаментального труда «Трактат о небесной механике» (1798–1825). Он решил сложные проблемы движения планет и их спутников, в частности Луны; разработал теорию возмущений траекторий планет, Солнца и Луны; предложил новый способ вычисления орбит; доказал устойчивость Солнечной системы; открыл причины ускорения в движении Луны. В истории развития космологии важнейшее место занимает знаменитая гипотеза Лапласа о формировании Солнечной системы из газовой туманности (небулярная гипотеза), которую он сформулировал в сочинении «Изложение системы мира» (1796).

В «Изложении системы мира» Лаплас на основании изучения вековых ускорений Луны правильно указал, что скорость распространения гравитации не менее, чем в 50 миллионов раз выше скорости света, что полностью соответствует современной небесной механике, оперирующей исключительно статическими формулами гравитации, т.е. молчаливо предполагающую скорость распространения гравитации многократно превышающей скорость света, что никак не соответствует утверждениям Специальной теории относительности Эйнштейна.

Физические исследования Лапласа относятся к областям молекулярной физики, теплоты, акустики, оптики. В 1821 он установил закон изменения плотности воздуха с высотой (барометрическая формула), с небольшими уточнениями используемая в настоящее время для тарирования авиационных барометрических высотомеров.. В 1806–1807 годах Лаплас разработал теорию капиллярных сил и вывел формулу для определения капиллярного давления (формула Лапласа). С помощью сконструированного им вместе с А.Лавуазье ледяного калориметра он определил удельные теплоемкости многих веществ. В 1816 году Лаплас вывел формулу для скорости звука в воздухе с поправкой на адиабатичность.

Лаплас – автор фундаментальных работ по математике и математической физике, прежде всего – трактата «Аналитическая теория вероятностей» (1812), в котором можно обнаружить многие позднейшие открытия теории вероятностей, сделанные другими математиками. В нем рассмотрены некоторые вопросы теории игр, теорема Бернулли и ее связь с интегралом нормального распределения, теория наименьших квадратов; вводится «преобразование Лапласа», которое позже стало основой операционного исчисления. Широко известно уравнение Лапласа в частных производных, применяющееся в теории потенциала, тепло- и электропроводности, гидродинамике.

Хольмбое всячески поддерживал его рвение, давал специальные задачи, разрешал брать учебники из собственной библиотечки. В основном это были «Руководства» Эйлера. «Абель со всем пылом отдался занятиям математикой и продвигался вперед с быстротой, которая отличает гения, – писал позднее Хольмбое. – Через короткий срок он совершенно освоился с элементарной математикой и попросил меня заняться с ним высшей». По собственной инициативе он глотал одну за другой книги Лакруа, Пуассона, Гауссаи с особым интересом работа Лагранжа.

В последние два школьных года Абель начинает всерьез пробовать свои силы в самостоятельном исследовании, Со свойственной юности оптимизмом он берется за наиболее сложные задачи. Одна из них в особенности привлекала всеобщее внимание. Речь идет о решении уравнений пятой степей или уравнений даже более высоких степеней. Формулы для решения уравнений низших степеней известны: второй степени – с незапамятных времен, третьей степени – благодаря работам Тартальяи Кардано. Правило решения уравнений четвертой степени в радикалах дал юный ученик Кардано-Феррари. Это случилось в XVI веке. Но дальше дело застопорилось: никому не удавалось вывести формулу для решения уравнений пятой степени. В том, что такая формула существует, математики в то время не сомневались. Всем казалось, что дело лишь в том, чтобы найти эту формулу, составить волшебную комбинацию из коэффициентов уравнения, знаков арифметических действий и радикалов, по которой можно будет решить любое уравнение пятой степени. Но проходили столетия, а такую комбинацию никому не удавалось составить, хотя многие этому посвятили всю жизнь. Абель перепробовал много путей, пока ему не показалось, что он нашел то, что нужно. Однако вскоре пришлось разочароваться в результатах: была допущена скрытая ошибка. Но задачу он не бросил.

Первый серьезный шаг в решении этой проблемы сделал Лагранж. Анализируя всевозможные выражения, составленные из корней данного уравнения, и перестановки, оставляющие эти выражения неизмененными, он доказал, что уравнение пятой степени сводится к решению уравнения шестой степени. «Отсюда следует, – писал Лагранж, – что весьма сомнительно, чтобы методы, которые мы рассматриваем, могли дать полное решение уравнений пятой степени». Это уже было первое сомнение в положительном разрешении проблемы.

И действительно, вскоре после этого Абелю удалось решить тревожившую его задачу: он доказал неразрешимость в радикалах уравнений пятой степени. Он нашел причины, вследствие которых уравнения 2-й, 3-й и 4-й степеней имеют решения в радикалах, и установил, почему уравнения общего вида более высокой степени этих решений не имеют.

Семья Абеля жила в крайней бедности, и в школе Нильс обучался бесплатно. К тому же в 1820 году умер отец, и семья осталась без всяких средств. Положение было безвыходное. Нильс подумывал о возвращении в родной город и о поисках работы. Но на дарование юноши обратили внимание профессора, которые помогли Абелю поступить в университет. Несколько профессоров устроили складчину и образовали своего рода стипендию, чтобы сохранить редкий для науки талант. Затем им удалось выхлопотать стипендию для поездки за границу. В 1825-27 годах Абель совершил путешествие по Европе, во время которого завязал дружеские отношения со многими известными математиками. Пребывание в Берлине и Париже и в других крупных математических центрах того времени вызвало к жизни целый ряд его блестящих работ. Однако все его открытия так далеко заглядывали вперед по сравнению с наукой того времени, что работы молодого математика не были поняты и оценены современниками.

За границей, как и на родине, Абель испытывал жестокую нужду и постоянное чувство невыносимого одиночества. Попытки добиться признания ни к чему не привели: его работы, посланные в Парижскую академию и переданные на отзыв крупнейшему французскому математику Коши, были потеряны, письмо знаменитому немецкому математику Гауссу осталось без ответа. Молодой математик, совершивший переворот в науке, вернулся на родину тем же бедным, никому неизвестным "студиозиусом" Абелем, каким уехал. Ему не удалось найти никакого места. Большой туберкулезом, «бедный, как церковная мышь», по его собственным словам, двадцатишестилетний Абель в состоянии самой черной меланхолии скончался от туберкулеза.

Впоследствии работы Абеля оказали большое влияние на развитие всей математики и привели к появлению ряда новых математических дисциплин, таких как теория Галуа, теория алгебраических функций, содействовали утверждению теории функций комплексного переменного.

Первые исследования Абеля относятся к алгебре. Абель доказал (1824, 1826), что алгебраические уравнения степени выше 4-й в общем случае неразрешимы в радикалах, указал также частные типы уравнений, разрешимых в радикалах; связанные с ними группы называются абелевыми группами. В интегральном исчислении он изучал интегралы от алгебраических функций – абелевы интегралы. Абель – один из создателей теории эллиптических функций. Большое значение имеют его работы по обоснованию математического анализа. Абель систематически подчеркивал необходимость пользоваться только сходящимися рядами. Ему принадлежит исследование области сходимости биномиального ряда для комплексных значений переменных (1826) и свойств функций, представимых степенными рядами. Абель написал первую работу, посвященную интегральным уравнениям. Работы Абеля оставили заметный след в теории интерполирования функций, теории функциональных уравнений и теории чисел.
3.25. ДЭВИ Гемфри (17.12.1778, Пензанс, — 29.5.1829, Женева)

Английский химик и физик Гемфри Дэви родился в маленьком городке Пензансе на юго-западе Англии. Отец Гемфри был резчиком по дереву, и семья с трудом сводила концы с концами, а мать – приемной дочерью местного врача Тонкина. Гемфри еще в детстве удивил всех своими необычайными способностями. После смерти отца он стал учеником аптекаря и смог осуществить свои давнишние мечты, заняться любимым делом – химией.

В 1798 году Дэви, который приобрел репутацию хорошего химика и был приглашен в Пневматический институт, где изучалось действие на человеческий организм различных газов – водорода, метана, диоксида углерода. Дэви принадлежит открытие «веселящего газа» (оксида диазота) и его физиологического действия на человека. С 1802 года Гемфри стал профессором Королевского института, а с 1820 года – президентом Лондонского королевского общества. У Дэви учился и начал работать М. Фарадей

В первые годы XIX века Дэви увлекся изучением действия электрического тока на различные вещества, в том числе на расплавленные соли и щелочи. Тридцатилетний ученый сумел в течение двух лет получить в свободном виде шесть ранее неизвестных металлов: калий, натрий, барий, кальций, магний и стронций. Это стало одним из самых выдающихся событий в истории открытия новых химических элементов, особенно если учесть, что щелочи в то время считались простыми веществами (из химиков того времени лишь Лавуазье сомневался в этом).

В 1800 г. Дэви предложил электрохимическую теорию химического сродства, позднее разработанную Й.Берцелиусом. В 1807 г. он получил металлический калий и натрий электролизом их гидроокисей, считавшихся неразложимыми веществами. В 1808 г. Дэви получил электролитическим путём амальгамы кальция, стронция, бария и магния. Независимо от Ж. Гей-Люссака и Л. Тенара Д. он выделил бор из борной кислоты и в 1810 г. подтвердил элементарную природу хлора. Дэви предложил водородную теорию кислот, опровергнув взгляд А. Лавуазье, который считал, что каждая кислота должна содержать кислород. В 1808—09 гг. он описал явление так называемой электрической дуги.

В 1812 г. в возрасте тридцати четырех лет от роду, Дэви был удостоен титула лорда за свои научные заслуги. В это же время у него обнаружился и поэтический талант, он вошел в кружок английских поэтов-романтиков так называемой «озерной школы». Вскоре его женой стала леди Джейн Эйприс, родственница знаменитого писателя Вальтера Скотта, но этот брак не был счастливым.

В 1815 г. Дэви сконструировал безопасную рудничную лампу с металлической сеткой, которая спасла жизнь многим шахтерам, а в 1818 г.он получил в чистом виде еще один щелочной металл – литий.

В 1821 г. Дэви установил зависимость электрического сопротивления проводника от его длины и сечения и отметил зависимость электропроводности от температуры. В 1803—13 гг. он читал курс с.-х. химии, в котором высказал мысль, что минеральные соли необходимы для питания растений, и указал на необходимость полевых опытов для разрешения вопросов земледелия. С 1826 иностранный почётный член Петербургской АН. В начале 1827 года Дэви, чувствуя недомогание, уезжает из Лондона на лечение во Францию и Италию вместе с братом. Жена не сочла нужным сопровождать больного мужа. В 1829 году в Женеве, на обратном пути в Англию, Дэви поразил апоплексический удар, от которого он и умер на 51-м году жизни. Рядом с ним был только его брат. Дэви похоронили в Вестминстерском аббатстве в Лондоне, где покоится прах выдающихся сынов Англии.

Гемфри Дэви вошел в историю как основатель новой науки электрохимии и автор открытия многих новых веществ и химических элементов.
3.26. ОЛЬБЕРС Генрих Вильгельм (11.10.1758, Арберген, Германия – 2.3.1840, Бремен, Германия).

Генрих Вильгельм Ольберс – немецкий астроном и врач, родился 11 октября 1758 в деревне Арберген (близ Бремена). Изучал медицину в Гёттингенском университете. Математические и астрономические знания приобрел самостоятельно.

В 1777 г. Ольберс вычислил и наблюдал солнечное затмение. В 1780 г. он открыл комету; позже обнаружил еще несколько комет, а открытая им в 1815 г. комета была названа его именем (периодическая комета 13P Ольберса). В 1781 г. он стал практикующим врачом в Бремене, достигнув впоследствии весьма солидного положения. В том же году в верхнем этаже своего дома Ольберс оборудовал обсерваторию, где начал регулярно проводить астрономические наблюдения. В 1797 г. он опубликовал новый способ определения орбит комет, а в 1802 г. на основании вычислений К.Ф.Гаусса обнаружил первую малую планету (Цереру), открытую в 1801 г. Дж.Пиацци, но вскоре потерянную. Продолжая наблюдения, в 1802 г. Ольберс открыл вторую малую планету (Палладу), в 1807 г. – четвертую (Весту). Ольберс предложил гипотезу о происхождении малых планет в результате разрыва большой планеты, обращавшейся некогда между орбитами Марса и Юпитера.

В 1811 г. Ольберс высказал предположение, что причиной появления у комет хвостов и их вытягивания в сторону от Солнца служит отталкивающая сила самого Солнца, которая, возможно, имеет электрическую природу. В 1832 г. он предсказал по своим наблюдениям и расчетам, что Земля пройдет через хвост кометы Биела. Это известие вызвало большое волнение в Европе, однако никаких заметных эффектов этот пролет не вызвал.

В 1833 г. наблюдался великолепный «звездный дождь» с радиантом в созвездии Льва. Подобное явление наблюдалось А.Гумбольдтом во время его путешествия по Южной Америке в 1799. В 1837 г. Ольберс предположил, что это явление имеет периодический характер и связано с движущимся по орбите плотным роем космических частиц. Он предсказал, что через 34 года звездный дождь Леонид должен повториться, и это действительно случилось.

Ольберс был членом Лондонского королевского общества (1804) и Парижской Академии наук (1810).

Джон Дальтон – английский физик и химик, сыгравший большую роль в развитии атомистических представлений применительно к химии, родился 6 сентября 1766 в деревне Иглсфилд в Камбеоленде. Образование получил самостоятельно, если не считать уроков по математике, которые он брал у слепого учителя Дж.Гауфа. В 1781–1793 Дальтон преподавал математику в школе в Кендале, с 1793 – физику и математику в Нью-колледже в Манчестере.

Научная работа Дальтона началась с 1787 с наблюдений над воздухом. В течение последующих 57 лет он вел метеорологический дневник, в котором записал более 200.000 наблюдений экспериментального изучения воздуха. Во время ежегодных поездок по Озерному краю он поднимался на вершины Скиддо и Хелвеллин, чтобы измерить атмосферное давление и взять пробы воздуха. В 1793 Дальтон опубликовал свой первый труд – «Метеорологические наблюдения и этюды», в котором содержатся зачатки его будущих открытий. Стремясь понять, почему газы в атмосфере составляют смесь с определенными физическими свойствами, а не располагаются друг под другом слоями соответственно своей плотности, он установил, что поведение данного газа не зависит от состава смеси; сформулировал закон парциальных давлений газов, обнаружил зависимость растворимости газов от их парциального давления.

Дальтон в 1794 г. описал один из дефектов зрения – неправильное цветоощущение, которым страдал он сам и который назван его именем – дальтонизм.

В 1802 г. Дальтон самостоятельно, независимо от Гей-Люссака, открыл один из газовых законов: при постоянном давлении с повышением температуры все газы расширяются одинаково (адиабатическое расширение). Открытые законы Дальтон пытался объяснить с помощью развиваемых им же атомистических представлений. Он ввел понятие атомной массы и, приняв за единицу массу атома водорода, в 1803 г. составил первую таблицу относительных атомных масс элементов. Исходя из закона постоянства состава соединений, установил, что в различных соединениях двух элементов на одно и то же количество одной составной части приходятся количества другой, относящиеся между собой как простые целые числа (закон кратных отношений). Дальтон рассматривал химические реакции как связанные друг с другом процессы соединения и разъединения атомов. Только так можно было объяснить, почему превращение одного соединения в другое сопровождается скачкообразным изменением состава. Поэтому каждый атом любого элемента должен, кроме определенной массы, обладать специфическими свойствами и быть неделимым. Однако Дальтон не делал различия между атомами и молекулами, называя последние сложными атомами. В 1804 он предложил систему химических знаков для «простых» и «сложных» атомов.

Само слово «атом» Дальтон ввел в обиход в 1824 г., заимствовав его у Демокрита. Следует заметить, однако, что слово «атом» было переведено как «неделимый», что неверно, оно должно быть переведено как «неразрезаемый».

В 1816 Дальтон был избран членом Французской академии наук, председателем Манчестерского литературно-философского общества, а в 1822 – членом Лондонского королевского общества. Являлся также почетным членом Берлинской академии наук, научного общества в Москве. В 1832 Оксфордский университет присудил Дальтону степень доктора юридических наук. Из всех естествоиспытателей того времени такой чести был удостоен только М.Фарадей. В 1833 году ему назначили пенсию. Решение правительства было зачитано на торжественном заседании в Кембриджском университете.

Дальтон, несмотря на преклонный возраст, продолжал усиленно работать и выступать с докладами. Однако с приходом старости все чаще одолевали болезни, все труднее становилось работать. 27 июля 1844 года Дальтон скончался.

Каролина Лукреция Гершель – британский астроном, сестра и помощница Вильяма Гершеля, до 1772 г. жила в доме матери в Ганновере и помогала ей вести хозяйство, а затем переехала к брату Вильяму в Бат (Англия), где он получил место учителя музыки. Там Каролина сама занималась музыкой и выступала как певица. Свое последнее музыкальное представление они с Вильямом дали в 1782, когда он был назначен астрономом при дворе Георга III. Каролина вела хозяйство брата и помогала ему шлифовать зеркала для телескопов. Постепенно у нее возник интерес к астрономическим наблюдениям, она стала изучать небо с помощью небольшого ньютоновского рефлектора и в 1783 г. открыла три новых туманности. Под руководством брата Каролина изучила основы математики и затем самостоятельно обрабатывала свои и его наблюдения. В 1787 г. король назначил ей ежегодный пенсион в размере 50 фунтов стерлингов как ассистенту королевского астронома В.Гершеля.

В 1786-1797 гг. Каролина открыла 8 комет и 14 новых туманностей. Она выполнила и представила в 1798 г. Лондонскому королевскому обществу большую работу – указатель и список погрешностей к звездному каталогу Дж.Флемстида; а затем составила новый дополнительный каталог, в который включила 561 звезду, пропущенную Флемстидом.

В 1822 г. после смерти брата, Каролина вернулась в Ганновер и вскоре завершила подготовку к печати каталогов туманностей и звездных скоплений, открытых В.Гершелем (свыше 2500 объектов). Каролина написала также воспоминания о совместной работе с братом. В 1828 г. Лондонское королевское астрономическое общество наградило ее Золотой медалью, а в 1835 г. избрало своим почетным членом. В 1838 г. она была избрана почетным членом Ирландской Королевской Академии наук. Ее имя занесено на карту Луны.

Эрстед родился в семье бедного аптекаря, проживавшего в маленьком датском городке Рюдкобинг на острове Лангеланд. В семье катастрофически не хватало денег, так что братьям Хансу и Андерсу пришлось получать начальное образование, где придется: парикмахер учил их немецкому языку, его жена – датскому, пастор познакомил с литературой и историей, грамматическими правилами, землемер научил арифметике, а заезжий студент рассказал удивительные истории о свойствах минералов…

В двенадцать лет Ханс был уже вынужден стоять за стойкой в отцовской аптеке.

Обладая немалыми знаниями, он, тем не менее, не знал, за что взяться серьезно. Теперь уже медицина пленила его, отодвинув химию, историю, литературу. Он поступает в Копенгагенский университет, где занимается практически всем. Золотая медаль университета 1797 года была присуждена ему за эссе «Границы поэзии и прозы». Высоко оценена была также его работа в области химии, она была посвящена свойствам щелочей. Диссертация же, за которую он получил звание доктора философии, была на медицинскую тему.

Блестяще защитив диссертацию, Эрстед едет по направлению университета на стажировку во Францию, Германию, Голландию. Его увлекли философские воззрения Гегеля, а потом и Шеллинга, идея которого о всеобщей связи и взаимообусловленности явлений объясняла и оправдывала кажущуюся разбросанность Эрстеда. Эта идея не давала покоя до тех пор, пока в 1813 г. не вышел в свет его труд «Исследования идентичности химических и электрических сил». Сходство электрических и магнитных явлений было очевидно: пушинки также притягиваются янтарем, как железные опилки магнитом…

15 февраля 1820 года Эрстед, будучи уже заслуженным профессором химии Копенгагенского университета, случайно открыл действие электрического тока на магнитную стрелку. Дело было так. Эрстед читал лекцию, но не по химии, а по электричеству. Лекция сопровождалась демонстрациями опытов. Для этого на столе были приготовлены источник тока, провод, замыкающий его, зажимы, а также компас. Когда Эрстед замыкал цепь, стрелка компаса вздрагивала и поворачивалась. При размыкании цепи стрелка возвращалась в исходное положение. Это было первое очень простое экспериментальное подтверждение связи электричества и магнетизма, о чем уже давно догадывались ученые.

В июле 1820 года Эрстед повторил свой эксперимент, применив более мощные батареи источников тока. Ему удалось обнаружить, что «магнитный эффект электрического тока имеет круговое движение вокруг него», ведь сила, действующая между магнитом и проволокой, была направлена не по прямой, соединяющей их, а перпендикулярно ей! Идея о «вихреобразности» процесса долго еще не воспринималась учеными, которые считали, что силы, действующие между проводником с током и магнитной стрелкой – обычные силы притяжения и отталкивания, подобные силам всемирного тяготения И. Ньютона.

После своего открытия Эрстед стал всемирно признанным ученым. Он был избран членом многих наиболее авторитетных научных обществ: Лондонского Королевского общества и Парижской Академии. Англичане присудили ему медаль за научные достижения, а из Франции он получил премию в 3000 золотых франков, когда-то назначенную Наполеоном для авторов самых крупных открытий в области электричества. Скончался Эрстед 9 марта 1851 г. Хоронили его как национального героя…