РОЖДЕНИЕ ТОКА

GENERATION OF CURRENT

Enilin Andrey Alexandrovich

Student, Department of Subsurface Use and Oil and Gas Engineering, Patrice Lumumba Peoples` Friendship University of Russia,

Russia, Moscow

Bekbulatov Damir Ravilovich

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, associate professor, associate professor, Patrice Lumumba Peoples` Friendship University of Russia,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В середине 1740-х годов в Лондоне развернулась интеллектуальная схватка между двумя членами Королевского общества – Уильямом Уотсоном (Sir William Watson, 1715–1787) и Бенджамином Уилсоном (Benjamin Wilson, 1721–1788). Их подходы к изучению электричества, порождаемого усовершенствованными электростатическими машинами, значительно различались. Уотсон, будучи ботаником, использовал системный, почти «анатомический» подход, который привел его к концепции электрической цепи. Уилсон, художник по образованию, сосредоточился на визуальных феноменах и отстаивал идею электричества как единого «флюида». Статья анализирует предпосылки, развитие и последствия этого спора, демонстрируя его ключевую роль в формировании теории электропроводности и изоляции, а также в техническом прогрессе электрических машин.

Ключевые слова: электричество, технический прогресс, теория электропроводности.

Электростатические машины середины XVIII века (машина Хауксби):

Инструмент для «электрической лихорадки» К 1740-м годам электричество перестало быть лишь диковинкой. После опытов Отто фон Герике (Otto von Guericke, 1602–1686) с серным шаром и, что более важно, усовершенствований Фрэнсиса Хаукcби-старшего (Francis Hauksbee the Elder), у науки появился мощный инструмент – стеклянная электростатическая машина.

Устройство машины Хаукcби: она представляла собой стеклянный шар или цилиндр, который можно было вращать с помощью рукоятки. При вращении шар терся о кожу или подушечки из амальгамы (ртуть с оловом), что приводило к генерации статического электричества. Первоначально эффект наблюдался в виде загадочного свечения («электрический свет») внутри шара, из которого был откачан воздух. Хаукcби усовершенствовал конструкцию, добавив изолирующую подставку (например, из смолы или стекла) для оператора и проводящий элемент (например, латунную цепь) для снятия заряда.

Контекст эпохи: Эти машины сделали электричество доступным для экспериментаторов по всей Европе. Они были относительно просты в изготовлении и порождали эффектные и повторяемые опыты: притягивание легких тел, получение искр, электрические разряды через цепочку людей, вызывающие мышечные судороги. Электричество стало популярным развлечением, но для таких учёных, как Уотсон и Уилсон, оно было ключом к пониманию фундаментальных сил природы.

Учёные-дуэлянты: Ботаник против Художника

Их профессиональное прошлое не просто предопределило методы их работы – оно сформировало своё уникальное видение на электрические явления. Уильям Уотсон. Основная профессия: Аптекарь и врач. Однако его настоящей страстью и главным научным достижением до работ по электричеству была ботаника. Он был выдающимся систематизатором, каталогизировал растения Британских островов и состоял в переписке с Линнеем.

Ботаника XVIII века – это наука о классификации, структуре и функциях. Уотсон применил этот системный подход на электричество. Для него электрический «флюид» был чем-то, что можно направить по «сосудам» и «каналам». Его эксперименты отличались тщательностью, количественными измерениями и стремлением выявить общие законы. Он видел не просто искру, а процесс передачи.

Основная профессия Бенджамина Уилсона: Художник-портретист, весьма успешный в своё время (его работы висят в Национальной портретной галерее Лондона), также был драматургом и декоратором.

Влияние искусства на метод: Уилсон был визуалом. Его привлекали эстетические аспекты электричества: форма и цвет электрических разрядов, «кисти света», коронные разряды. Его эксперименты направились в сторону демонстрации этих визуальных эффектов. Он мыслил категориями формы и интенсивности, а не структуры и потока. Его теория была во многом понятной и наглядной.

Суть научного спора: Два взгляда на «электрический флюид»

В основе дискуссии, развернувшейся в 1746–1747 годах, лежал вопрос: что представляет собой электричество и как оно передаётся? Уотсон выдвинул теорию: Электричество как поток, требующий цепи. Под влиянием идей других учёных он пришёл к выводу, что электричество – это единый флюид, присутствующий во всех телах. Электризация – это перераспределение этого флюида. Его ключевой эксперимент, описанный в «Философских трудах» Королевского общества, был гениален в своей простоте:

1. Он соединял длинную (до 2 миль) влажную бечёвку, протянутую через поля, с электростатической машиной в одном конце и с проводником, погружённым в воду реки Темзы, – в другом.

2. Когда машину приводили в действие, наблюдатель на другом конце бечёвки мог извлечь искру из реки. Уотсон сформировал вывод: Электрический флюид не просто «излучается» в пространство, а течёт по проводящему пути. Влажная бечёвка и река (через землю) замыкали гигантскую электрическую цепь. Фактически, он экспериментально открыл понятие замкнутой цепи и роль земли как общего проводника. Его модель предвосхищала понимание того, что для непрерывного тока нужен замкнутый контур.

Теория Уилсона: Электричество как эманация и два типа флюидов. Уилсон критиковал Уотсона. Его собственные эксперименты, часто более зрелищные, убедили его в иной природе явления. Он наблюдал, как электрические разряды с острых и тупых предметов имеют разную форму (кисть против искры). На основании этого он, подобно ряду французских учёных, склонялся к теории двух электрических флюидов («стеклянного» и «смоляного»), которые при соединении нейтрализуют друг друга. Его позиция: Электричество не «течёт» по цепи, как вода по трубе, а скорее «излучается» или «истекает» от наэлектризованного тела. Для него опыт Уотсона можно было объяснить и без концепции замкнутого потока – через передачу «эманации» по бечёвке и её разряд в ближайшую проводящую среду (воду и землю). Уилсон акцентировал внимание на направленности и форме разряда, а не на пути тока.

Спор вёл к фундаментальным вопросам: является ли электричество унитарным или дуалистичным? Является ли его передача уни- или бидирекциональной? Их полемика, проходившая через серию статей и демонстраций в Королевском обществе, была не просто схоластической; она заставляла других учёных ставить всё более изощрённые опыты для проверки этих гипотез.

Вклад спора в развитие теории электрических цепей и техники.

Хотя в исторической перспективе прав оказался Уотсон (в части концепции цепи), а теория Уилсона о двух флюидах в итоге уступила место электронной теории, сам спор был исключительно плодотворен. 1. Концепция проводимости и изоляции: чтобы доказать свою правоту, оба учёные были вынуждены тщательно классифицировать материалы. Уотсон в своих работах чётко разделял «неэлектрические» (non-electrics) проводники, такие как металлы и влажные материалы, и «электрические» (electrics) изоляторы, такие как стекло, шёлк, сухое дерево. Это эмпирическое разделение, хотя и выраженное в терминах его эпохи, стало предшественником и основой для последующего разделения материалов на проводники и изоляторы.

Количественный подход и «скорость» электричества: Уотсон, пытаясь измерить «скорость» электричества в своей цепи из бечёвки, по сути, впервые поставил вопрос о количественных характеристиках тока. Хотя он и пришёл к выводу, что передача происходит практически мгновенно, сама постановка задачи была революционной.

Техническое совершенствование машин: Конкуренция стимулировала инженерную мысль. Уотсон, Уилсон и их последователи постоянно модифицировали электростатические машины: увеличивали размеры стеклянных цилиндров, улучшали подушки для трения, вводили изолирующие ручки из стекла или серы. Это повышало мощность и эффективность машин, делая возможными более сложные эксперименты.

Мост к Франклину и последующим исследованиям: Работы Уотсона оказали непосредственное влияние на Франклина в Америке. Он узнал об опытах Уотсона через его публикации и развил идею унитарного флюида в свою знаменитую теорию, введя понятия «положительного» и «отрицательного» электричества как избытка и недостатка этого самого флюида. Концепция Уотсона о замкнутой цепи и заземлении была напрямую использована Франклином в его опытах с громоотводом.

Спор Уильяма Уотсона и Бенджамина Уилсона – это не просто курьёзный эпизод в истории науки. Это классический пример того, как научная истина рождается в диалектическом противостоянии. Ботаник-систематик и художник-визуалист, вооружившись одним и тем же инструментом – электростатической машиной, – увидели в электричестве разные сущности. Их диспут, проходивший в стенах лондонских кофеен и залов Королевского общества, вывел изучение электричества из области курьёзов в область системного эксперимента. Он определил понятия проводника и изолятора, эмпирически обосновал идею электрической цепи и подготовил почву для теоретических прорывов Франклина и, в конечном счёте, всей электротехники XIX века. Таким образом, эта дискуссия о природе электрической искры стала важнейшим импульсом, ускорившим рождение современной науки об электрическом токе.

Список литературы:

1. Dibner B. Early Electrical Machines. Norwalk: Burndy Library, 1957 — 118 с.
2. Heilbron J. L. Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics. Berkeley: University of California Press, 1979 — 605 с.
3. Home R. W. Electricity in France in the Post-Franklin Era // Historical Studies in the Physical Sciences. 1974. Vol. 4. — 35–100 с.
4. Pancaldi G. Volta: Science and Culture in the Age of Enlightenment. Princeton: Princeton University Press, 2003. — 381 с.
5. Schaffer S. Natural Philosophy and Public Spectacle in the Eighteenth Century // History of Science. 1983. Vol. 21. № 1. — 1–43 с.
6. Watson W. Experiments and Observations Tending to Illustrate the Nature and Properties of Electricity // The Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1745. Vol. 43. — 481–501 с.