Закон, поисками которого занимались многие исследователи, был установлен Омом. Ученый был глубоко убежден в справедливости полученного им соотношения между электрическими величинами, характеризующими процесс протекания тока в цепи. Однако, как мы уже говорили, ученый мир не оценил по достоинству работу Ома. Желая получить справедливую оценку своих результатов, Ом рассылает экземпляры своей работы во все научные учреждения Германии.
Высоким научным авторитетом в те годы пользовалась Французская академия наук, где работали Лаплас, Ампер, Фурье, Араго и другие светила науки. Ом направляет в Париж свою монографию вместе с сопроводительным письмом. «Посылая вам работу по математической теории электрического тока, — пишет Ом, — я руководствовался желанием представить эту слабую попытку на рассмотрение вашего ученого общества, которому эта теория обязана больше, чем самому автору, хотя, быть может, вы найдете в ней и некоторые оригинальные рассуждения. В своем исследовании я имел случай воспользоваться методом, который, как мне кажется, является новым для введения в расчет молекулярного действия.
Также я имел случай сравнить его с методом, автором которого является Лаплас, и который с большим успехом использовался во многих физико-математических исследованиях. Я счел нужным сделать несколько замечаний, которые, если я не ошибаюсь, проливают свет на природу этого метода. Если в этих замечаниях я прав, то знаменитый автор «Небесной механики» был бы, без сомнения, первым, который бы признал это. Если же то, что я предлагаю — неверно, то мой авторитет много слабее для того, чтобы предъявить когда-нибудь хотя бы малейшее обвинение этому человеку, глубокоуважаемому среди людей науки. Вот и все, что я полагал нужным высказать в пользу моего исследования. Остаюсь с уважением, Ом». Ответ за подписью Фурье, который в это время выполнял обязанности непременного секретаря Академии, пришел быстро. В письме сообщалось: «Академия получила труд, озаглавленный «Теоретические исследования электрических цепей», который Вы ей адресовали. Я имею честь передать Вам благодарность Академии. Ваш труд передан в библиотеку Академии и согласно Вашему желанию назначена комиссия (Дюлонг и Ампер) для рассмотрения этого труда и представления затем доклада Академии».
Однако отзыва на свой труд Ом так и не дождался. Сейчас трудно судить о причине этого. Возможно члены комиссии не заметили в нем ничего оригинального. Может быть, они были настолько увлечены собственными исследованиями, что не нашли времени детально ознакомиться с работой столь большого объема. Не менее вероятен и тот факт, что члены Академии устали от досаждавших им псевдоученых типа изобретателей «вечного двигателя». Во всяком случае, факт остается фактом: поддержки, на которую так рассчитывал Ом, получить не удалось. Не получил он ответа и от других лиц и учреждений, которым послал экземпляры своей работы. Год упорных теоретических исследований ничего не изменил в судьбе Ома.
А между тем срок берлинской командировки заканчивался и администрация кельнской коллегии все настойчивее требовала возвращения Ома для продолжения преподавательской деятельности. Но он не хочет уезжать, не получив должной оценки своей работы. Возвращение в Кельн возможно, отвечал ученый, только в качестве победителя, а не жертвы борьбы мировоззрений. Даже делегация учащихся коллегии, прибывшая, чтобы склонить его к возвращению, не смогли изменить принятого решения. Только здесь, в Берлине, одном из научных центров Германии, можно продолжать исследования, утверждать свое открытие и добиваться признания. Ом пишет в министерство краткое письмо, содержащее только две просьбы: освободить его от преподавательской работы в Кельне и предоставить ему работу, соответствующую его способностям, здесь, в Берлине. Ученый справедливо считал, что полученные результаты дают ему право на должность профессора.
Но не так считали те, кто сидел в министерстве. Тайный советник министерства, примыкавший к тому же философскому направлению, что и Поль, И. Шульце, не утомляя себя излишними заботами, предложил Ому работу в Военной школе Берлина с нагрузкой... три часа в неделю. В этом же письме Шульце настоятельно советует просителю согласиться с его предложением. Новое место устраивало Ома в том смысле, что давало возможность заниматься научными исследованиями, но вопрос о содержании был для него далеко не праздным. Ученый решил посоветоваться с братом, на иждивении которого, по существу, находился, одновременно высказав недоумение министру вероисповеданий. Мартин советует Георгу соглашаться на предложение Шульце, заранее оговорив, что это соглашение принимается только на один год. За это время брат надеется с помощью Швейггера и Пфаффа добиться для него должности экстраординарного профессора. Эту же мысль, советует далее Мартин, следует высказать и министру при возможной встрече.
Ома убеждают советы Мартина, и он дает согласие на предложенные ему условия с необходимыми оговорками. Жизнь на грани бедности ему была привычна; для него важнее было иметь возможность проводить научные исследования, менее всего волнуясь о материальном благополучии.
После выхода из печати монографии Ом, решая вопрос о месте своей дальнейшей работы, не оставлял научных исследований. Уже в 1829 г. в «Журнале физики и химии» появляется его статья «Экспериментальное исследование работы электромагнитного мультипликатора», в которой были заложены основы теории электроизмерительных приборов (рис. 10).
Здесь же Ом первым из ученых предложил единицу сопротивления, в качестве которой он выбрал сопротивление медной проволоки длиной 1 фут и поперечным сечением 1 квадратную линию. Издатель этого журнала, рецензируя статью Ома, отметил ясность изложения и точность его логических и математических построений.
В 1830 г. появляется новое исследование Ома «Попытка создания приближенной теории униполярной проводимости». Эта работа вызвала интерес у многих ученых. О ней очень благоприятно отозвался Фарадей. В своих классических исследованиях (13 серия) Фарадей пишет о результатах научных поисков Ома: «Учение об униполярности, как оно ранее излагалось,... несовместимо с моим взглядом на ток... Если бы могло существовать униполярное тело, то есть такое, которое, проводя одно электричество, не проводило бы другого, то каких совершенно новых характерных особенностей мы вправе были бы ожидать от проходящих сквозь него токов одного электричества и как сильно они должны бы отличаться не только от обыкновенных токов, в которых, по нашему предположению, оба электричества движутся одновременно в противоположных направлениях в равных количествах, но также и друг от друга. Однако Беккерель, Эндрьюс и др. этим фактам, которые сами по себе превосходны, постепенно дали более правильное объяснение, и мне стало известно, что проф. Ом довел эту работу до конца в своем детальном исследовании всех этих явлений; он показал, что такие же явления могут иметь место в случае хороших проводников, и затем доказывает, что в мыле и т. п. многие из этих явлений обусловлены просто веществами, выделяющимися путем электролитического действия».
В связи с этим вызывает недоумение отзыв на эту работу Ома шведского химика, издателя журнала «Прогресс физических наук» Я. Берцелиуса. После выхода из печати «Теоретических исследований электрических цепей» Берцелиус сумел правильно понять и оценить эту работу. «Хотя некоторые из результатов Ома и окажутся, может быть, впоследствии не вполне удовлетворительными, — писал в своем журнале Берцелиус, — тем не менее попытка построить и здесь наши знания на такой же твердой почве, на какой стоят закон тяжести и движения, является большой заслугой». Однако о работе по униполярной проводимости Берцелиус по непонятным причинам высказался более категорично. Он заявил: «Объяснения Ома очень просты, однако не совсем достаточны. Теория, которая не может объяснить все известные явления с позиций униполярной проводимости, не может быть правильной».
Ом был удивлен содержанием отзыва Берцелиуса. Все издаваемые Омом работы всегда были тщательно выверены. Он знал своих «детей», как он называл научные работы, и готов был с кем угодно скрестить шпаги, защищая их. Друзья и коллеги с трудом сдерживали воинственный пыл ученого, убеждая его подождать, пока само время подтвердит правильность установленных им связей. Швейггер в письме пытается успокоить ученого: «Кажется он (Берцелиус. — В. К.) даже сам себя не считает физиком; да по-моему у него нет и физического чутья, так что слишком много чести для него в подробном отчете на заметку, вообще не заслуживающую внимания... Не волнуйся, со временем ты встретишь более спокойные условия, которых я тебе искренне желаю. Совершенно не обращай внимания на подобные вещи».
Вместо того чтобы продолжать научные исследования, Ом вынужден тратить время и энергию на научную и околонаучную полемику. Быть спокойным трудно: от признания его открытия зависит назначение на ту или иную должность, что, в свою очередь, связано с материальным благополучием и возможностью проводить дальнейшие исследования. Администрация не спешила создавать ученому условия, которые бы содействовали успешному творчеству. Случайные заработки, неподходящее место работы, отсутствие условий для научных исследований терзают ученого, выматывая физические и нравственные силы. Несправедливая критика буквально выводит его из равновесия, не дает возможности сосредоточиться на исследуемых проблемах. Его отчаяние в это время можно почувствовать, прочитав письмо, посланное Швейггеру: «Рождение «Электрических цепей» принесло мне невыразимые страдания, и я готов проклясть час их зарождения. Не только мелкие придворные людишки, которым не дано понять чувства матери и услышать крик о помощи ее беззащитному ребенку, издают лицемерные сочувствующие вздохи и ставят на свое место обманщика-нищего, но даже те, которые занимают одинаковое положение со мной, злорадствуют и распускают злобные слухи, доводя меня до отчаяния. Однако время испытаний пройдет или скорее всего уже прошло; о моем отпрыске позаботились благородные люди. Он встал на ноги и впредь будет твердо стоять на них. Это толковый ребенок, которого родила не чахлая больная мать, а здоровая, вечно юная природа, в сердце которой хранятся чувства, которые со временем перерастут в восхищение».
Только в 1841 г. работа Ома была переведена на английский язык, в 1847 г. — на итальянский, в 1860 г.— на французский1.
Бесконечные обращения к административным органам относительно подходящего места работы не привели к успеху. Ом решился на последний шаг: он написал письмо с просьбой о работе королю Баварии Людвигу I. Это письмо было передано в министерство, сотрудники которого, чтобы затянуть решение вопроса, вновь запросили отзыв на работу Ома. Рецензентами на этот раз были профессора Шталь и Зибер. Шталь ответил очень уклончиво: конечно, заслуги Ома неоспоримы, но если уже предлагать ему место, то скорее профессора математики, чем физики. Все равно рано или поздно он получит такое место. Просто нужно ждать случая. Еще более замысловатым был ответ Зибера. Было отчего проклинать свое любимое детище.
Наконец, 16 февраля 1833 г., через семь лет после выхода из печати статьи, в которой было опубликовано его открытие, Ому предложили место профессора физики во вновь организованной политехнической школе Нюрнберга. Ом без колебаний согласился и немедленно выехал к новому месту работы. Назначение устраивало его, и он с воодушевлением приступил к работе, которая вполне соответствовала его желаниям. Через полгода он стал заведовать также кафедрой математики и исполнять должность инспектора по методике преподавания. В 1839 г. Ома назначили ректором школы в дополнение ко всем имеющимся у него обязанностям. Но, несмотря на большую загруженность, Ом не оставляет научную работу.
Направление научных поисков Ома в нюрнбергский период находится в стороне от проблем электричества. После некоторого времени, необходимого для осуществления ряда организационных мероприятий, ученый приступает к исследованиям в области акустики. Первая работа по акустике была опубликована в 1839 г. и содержала предварительные сведения о предмете и цели предполагаемых исследований. Вторая работа, посвященная вопросам акустики, по объему информации и по своей значимости вряд ли уступит той, в которой дано описание открытого им закона электрических цепей. В этой статье ученым было дано описание опытов, которые он проводил с сиреной.
Вопросами акустики, в частности звучанием сирены, занимались многие ученые, и Столетов имел все основания назвать сирену «любимым музыкальным инструментом физиков». Из них следует упомянуть Зеебека, который считал, что ухо непосредственно ощущает форму звуковой волны и в зависимости от ее формы человек различает тембр того или иного источника звука. По утверждению Зеебека, две волны, сдвинутые одна относительно другой на различные доли периода, будут давать при сложении результирующие волны различной формы; при этом они будут восприниматься ухом как звуки различного тембра. Выводы этого ученого были подвергнуты сомнениям.
Ом решил экспериментально исследовать, при каких обстоятельствах возникает тон определенной частоты, и детально изучить вопрос о тембре звука. Экспериментальная часть работы состояла в том, чтобы, изменяя число отверстий сирены, их расположение и скорость вращения диска, перекрывающего отверстия, через которые подается воздух, зарегистрировать частоты, которые при этом издает сирена. Затем, используя математический аппарат, разработанный Фурье, он приступил к решению поставленной задачи.
Анализируя полученные экспериментальные данные, Ом нашел, что частоты, издаваемые сиреной, соответствуют членам, а амплитуды колебаний — коэффициентам формулы Фурье (ряд Фурье). Из этого Ом сделал вывод: любой звуковой сигнал представляет собой сочетание основного гармонического колебания и нескольких дополнительных гармоник. Частоты дополнительных гармоник кратны частоте основного тона. Согласно утверждению Ома, ухо анализирует звуковую волну, разлагая ее на простые гармоники. В результате возникает ощущение некоторого звука определенного тембра. Форма же волны совершенно не влияет на тембр звука, и высказывания Зеебека не отвечают действительности.
Трудность экспериментальных исследований заключалась в том, что Ом должен был приглашать для прослушивания звуковых сигналов сирены своих друзей, так как сам не обладал музыкальным слухом и не мог проверить справедливость своих математических исследований.
Результаты своих акустических исследований Ом сформулировал в виде закона, получившего впоследствии название акустического закона Ома. К сожалению, этот закон Ома разделил судьбу его закона для электрических цепей. Только в 1862 г., после того как соотечественник Ома Г. Гельмгольц более тонкими экспериментами с использованием резонаторов подтвердил результаты Ома, были признаны заслуги нюрнбергского профессора в установлении акустического закона.
Продолжение научных исследований осложнялось большой педагогической и административной загруженностью. 6 мая 1842 г. Ом написал прошение королю Баварии о снижении нагрузки. К удивлению и радости ученого, его просьба была быстро удовлетворена. Признание его работ все-таки приближалось, и этого не могли не знать те, кто стоял во главе министерства вероисповеданий. К этому времени Ому было уже более пятидесяти лет. Из них пятнадцать он отдал борьбе за утверждение своего открытия. Годы давали себя знать; жизнь, полная лишений, не способствовала его научному творчеству. Он мог бы сделать гораздо больше, если бы условия, в которых он жил, были чуть менее суровыми.
- 1. На русский язык работы Ома, по-видимому, не были переведены. Это можно объяснить тем, что русские ученые-физики того времени (Ленц, Якоби и др.) свободно владели немецким языком. Основные положения исследований Ома они изложили в своих трудах, написанных на русском языке, и русские читатели, изучая эти труды, имели возможность познакомиться с открытием Ома. См. отрывок из работы Ленца и Якоби здесь.
Добавить комментарий