Вселенная и человечество. том 5 (Г. Кремер) - часть 25

 

  Главная      Учебники - Разные     Вселенная и человечество. том 5 (Г. Кремер) - 1904 год

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 



 

 

содержание   ..  23  24  25  26   ..

 

 

Вселенная и человечество. том 5 (Г. Кремер) - часть 25

 

 

лонления лучей в призме.   Лишь позже появилось верное объяснение на основании 

Декартовского изследования.

 

В  первой  половине  XVII  столетия  сделался  предметом  оживленного  обсу- 

ждения  физиками  спорный  вопрос,  над  которым  еще  в  прежния  времена  неод- 

нократно  задумывались  фшюсофы—вопрос  о  существовании  пустого  пространства. 

Уже  греческий  философ  Деыокрит  из  Абдеры  (460—370)  много  поработалъ 

над  этим  вогиросом  и  после  долгих  размышлений  пришел  к  выводу,  что 

существование пустого пространства вполне мыслимо. Другие же оспаривали воз-

 

 

можность  существования  такого  пространства,  в  котором  бы  абсолютно  ничего 

не  было.  Позднее  вновь  явилось  учение  об  „Ьоггог  асии,"  т.  е.  о  боязнж 

пустого  пространства.  Наблюдением  было  установлено,  что  вода  поднимается 

при  помощи  насоса лишь до определенной высоты и что никаким напряжениемъ 

сил  нельзя  заставить  ее  подняться  выше.  Это  замечательное  явление  объясня- 

лось  гипотезой,  что  воде  присущ  „Ьоггог  асии/  т.  е.  боязнь  находящейся  надъ 

ней пустоты, и вследствие этого она, боясь проникнуть туда, останавливается. Уже, 

не говоря о нелепости такого объяснения, делали еще и ту ошибку, что считали 

пространство  между  водяным  столбом  и  поршнем  насоса  .совершенно  пустым, 

а  между  тем  так  легко  было  доказать,  что  это  пространство  наполнено  разре- 

женным  воздухом.  Даже  физики,  отличавшиеся  ясностью  и  логичпостью  своихъ 

умозаключений,  как,  например,  Галилей,  верили  в  этот  „Ъоггог  уасии."  Так, 

Галилей  в  одном  месте  говоритъ:  „вода  во  всасывающем  насосе  поднимается 

не выше 18 локтей; если же высота поднятия переходит этот предел, то во-

 

дяной  столб  воды  обрывается  от  собственного  веса;  следовательно,  „боязнь 

пустоты"  настолыю  значителыш,  что  она  удерживает  в  равновесии  водяной 

столб  в  18  локт.ей".  В  XVII  столетии  мы  встречаемся  с  несколышми  изсле- 

дователнми,  которые  усердно  занимались  вопросом  о  существовании  пустого  про- 

странства;  их  наблюдения  проложили  в  этом  наиравлении  ИИуть  н  для  дру- 

гих.  Резулътатом  шысканий  этих  изследователей  в  указанной  области  яви- 

лось  для  человечества,  кроме  верных  теорий,  еще  много  полезных  приборовъ 

и инструментов, без которых мы не можем обойтись в настоящее время.

 

Первым  из  таких  изследователей  был  Торричелли  (1608—1647),  одинъ 

из  позднейших  и  любимейших  учеников  Галилея.  Он  закрыл  глаза  сво- 

ему  учителю,  он  же  оставил  нам  достоверные    сведения  о  последних  годахъ 

жизни  Галилея.  Исходя  из  цитированного  выше  положения  Галилея,  Торричелли 

пытался  установить  свойства  других  жидкостей,  кроме  воды,  относительно  того, 

присуща  ли  им  также  боязнь  пустого  пространства.  Для  своих  опытов  онъ 

пользовался  прежде  всего  ртутью.  В  1643  г.  Торричелли,  при  участии  Виченцо 

Вивиани  (Вивиани  также  один  из  позднейших  учеников  Галилея  и  его  биог- 

рафъ),  наполнил  до  верха  ртутью  длинную  трубку,  запаянную  с  одного  конца, 

и,  опрокинув,  Июгрузил  ее  в  просторный  сосуд,  также  наполненный  ртутью. 

Оказалось,  что  ртутный  столб  опустился  и  остаиовился  на  высоте  28  дюймов. 

Этот  факт  убедил  Торричелли,  что  „Ьоггог  асии"—боязн  пустоты—немыс- 

лиша.  Чтобы  точыее  проверить,  все-гда  ли  высота  ртутного  столба  остается  неиз- 

менной,  он  поставил  рядом  с  трубкой  шкалу  и  таким  образом  убедился, 

что  высота  ртутного  столба  подвержена  незначительным  колебаниям.  Эти  коле- 

бания привели его к следующему, вполне логичноыу и последовательному выводу: 

нельзя  допустить,  чтобы  природа  „менялас  произволъно,  подобно  кокетливой  де- 

вушке",  чтобы  одна  жидкост  держалас  на  иной  высоте,  чем  другая,  чтобы  одна 

и  та  же  жидкость  стояла  бы  то  ниже,  то  выше.  Благодаря своей тонкой наблю- 

дательности,  он  открыл  ту  важную  истину,  что  колебание  ртутного  столба  вы- 

зывается  давлением  воздуха,  и  что  именно  это  давление  держит  в  равновесии 

как  водяной,  так  и  ртутный  столб.  —  На  этом  Торричелли  остановился  и 

не  нытался,  путем  дальнейших  изысканий,  найти  соотношения  между  давле- 

нием  воздуха  и  высотою  ртутного  столба,  а  равно  продолжать  свои  труды  для 

доказательства  существования  пустого  пространства,  чему,  вероятно,  виною—его 

ранняя  смерть.  Несмотря  на  то,  что,  благодаря  сказанному,  изследования  Торри- 

челли  должны  казаться  безсодержательными  и  мало  разработанными,  тем  не  менее 

они приобрели важное значение для общей физики и техники. Изследования въ 

этой  новой  области,  которую  он  так  удачно  открыл  своими  опытами,  про- 

должали  вслед  за  ним  другие.  До  сих  пор  пустое  пространство  над  ртут- 

ным  столбом  в  барометре,  в  честь  Торричелли,  называется  в  физике,—„тор- 

ричеллиевой пустотой".

 

Выше  мы  указали,  что  открытие  Торричелли  относится  к  1643  году.  Въ 

следующем  году  оно  получило  широкую  известность  и  уже  через  три  года  фран- 

цузский  физик  Блэз  Паскаль  так  далеко  продолжил  опыт  Торричелли,  что 

результаты  своих  изысканий  мог  изложить  в  неболыпом  сочинении.  Въ 

те  немногие  годы,  когда  Паскаль  занимался  физическими  опытами,  он  рабо 

тал  почти  исключительно  над  выяснением  вопросов  об  „Ьоггог  аспи,"  о 

торричеллиевой пустоте и о давлении воздуха. Паскаль производил опыты Тор-

 

ричелли, не только над водою и ртутью, но еще и над другими жидкостями. Глав-

 

ным же образом он старался доказать экспериментальным путем зависимость

 

между давлением воздуха и колебаниями ртутного столба—зависимость, которая до

 

него была лишь гипотезой.   Он предположил, что давление воздуха в высшихъ

 

слоях атмосферы должно быть меныпе, чемъ

 

у   самой поверхности земли.    Если поэтому

 

колебание  ртутного   столба,   действителъно,

 

вызывается  давлением   воздуха,   как   это

 

утверждал Торричелли, то при подъеме на

 

гору  ртутный  столб  должен   опуститься.

 

Опыт блестяще подтвердил  выводы Пас-

 

каля.    19  Сентября 1648 года  его шуринъ

 

Перье поднялся  на  Пюи де  Дом у Клор-

 

монта,   высотою   около   4,300   парижскихъ

 

футов,  взяв  с собой  барометр.    Одно-

 

временно с этим во все время восхождения

 

на   гору   у   подошвы   горы   производились

 

наблюдения над ртутным барометром та-

 

кого   же  устройства.    Сравнение   показало,

 

что  первый барометр,  взятый  Перье по-

 

стоянно   и   в   значителыюй   степени   по

 

нижался.   Чтобы убедиться, происходит ли

 

понижсние   ртутного   столба и при подъеме

 

на мепыпую  высоту,  Паскаль  поднялся на

 

башню св. Жака в Париже при вышеопи-

 

санных    условиях   наблюдения,   и   здесь

 

он также  явственно наблюдал понижение

 

ртутного столба.   Этими опытами была бле-

 

стяще  и  неопровержимо   доказана   зависи-

 

мость между понижением высоты ртутнаго

 

столба и давлением воздуха.    Однако, Пас-

 

кал не удовольствовался этим.

 

Исходя  из  вышеизложенных  перво- 

начальных  своих  изысканий,  он  произ- 

вел  дальнейшия  изследования  и  установилъ 

тот  факт,  что  воздух  тем  более  раз- 

режен,  чем  выше  он  от  поверхности 

земли.  Кроме  того,  Паскаль  совершенно  верно 

объяснил  вышеуказанное  своеобразное  явление, 

что 

вода 

в 

насосе 

поднимается 

только  до  известной  высоты.  Но  самое  важное,  что  было  сделано  Паскалем,  это 

то,  что  он  констатировал  зависимость  колебания  барометра  от  перемены  погоды. 

Он  открыл,  что  каждая  перемена  погоды  меняет  высоту  барометра.  Позднее 

Паскаль  показал,  что  с  помощью  барометра  можно  точно  определить  высоту  мест- 

ностж.  В  своих  прекрасных,  классических  изследованиях  над  барометром  и 

давлением  воздуха  он  верно  установил  главнейшие  способы  применения  перваго. 

Далее,  он  окончательно  уничтожил  старый  предразсудок  „боязни  пустоты"  и 

своими опытами доказал изложенную выше гипотезу Торричелли. Полученные

 

ол.*

 

 

им  результаты  в  высшей  степени  важны,  и  приходится  удивляться,  что  ПаскалИ, 

в  сравнительно  короткое  время  —  в  продолжение  шести  лет  —  создал  та- 

кое  богатство  знаний,  пользуясь  лишь  самыми примитивными инструментами. Эти 

знания  впоследствии  привели  к  целому  ряду  изобретений,  очень  важных  в  обыден- 

ной  жизни.  К  сожалению,  в  1653  году  Паскаль  психически  заболел.  Какая  не- 

заменимая  потеря  для  ыауки!  Если  бы  этот  выдающийся  ум  продолжал  свои 

изследования, то он достиг бы великих результатов (смотри том I).

 

Опыты  над  давлением  воздуха,  так  удачно  и  многообещающо  начатые 

Торричелли  и  Паскалем,  около  того  же  времени,  когда  они  должны  были  быгь 

продолжены  последыим,  предпришял  заново  и  довел  до  благополучного  конца 

другой  изследователь.  Этот  изследовател  был  одним  из  важнейших  физи- 

ков  второй  половины  XVII  века  —  того  периода,  когда  господствовавшия  полити- 

ческия  условия  не  благоприятствовали  процветанию  наук.  Почти  все  страны 

етонали  тогда  от  последствий  религиозной  войны;  где  же,  как  во  Франции,  ея 

не  было,  там  на  горизонте  сгущалис  уже  мрачные    тучи  и  эмиграция  была  въ 

полном  разгаре.  Конечно,  все  это  не  представляло  благоприятной  почвы  для 

научных  изследований.  И  как  раз  в  эти  то  мрачные    времена  двипуть  впе- 

ред  физику  выпало  на  долю  человеку,  который  сам  страдал  под  тяжестью 

событий и которому его путешествия и занятия по службе оставляли мало досуга 

для  научной  деятельности.  Но  он  сделал  это  так,  как,  может  быть,  никто 

другой  из  изследователей,  кроме  Галилея.  Таким  выдающимся  умом  былъ 

бургомистр  Магдебурга  Отто  фонъ-Герике  (родился  20  ноября  1602  г.  в  Маг- 

дебурге,  умер  17  мая  1686  г.  в  Гамбурге).  Когда  Тплли  овладел  Магдебур- 

гом,  дом  Герике  в  этом  городе  был  разрушен,  и  он  сам  ушел  бедня- 

ком  на  чужбину.  Лишь  впоследствии  он  вернулся  в  свой  родной  город  и 

был  ИИзбран  там  бургомистром.  У  себя  в  городе  он  оставался  мало, 

так  как,  в  качестве  бургомпстра,  большею  частыо  ездил  с  дипломатиче- 

скими  миссиями  в  Вену,  Прагу,  Оснабрюк,  Регенсбург,  Нюрнберг  и  т.  д. 

Нужно  удивляться  тому,  что  Герике  сумел  создать  столыю  научных  трудов  въ 

чрезвычайно  короткое  время,  а  именно,  в  те  короткие  промежутиш  своей  безпокой- 

ной  жпзни,  которые  он  проводил  в  своем  родном  городе.  По  скитальче- 

ской  лшзни  и  непродолжительным  периодам  научной  деятелытости  мы  можемъ 

сравнить Герике с Леонардо да Винчи.

 

Герике  был  самым  сыелым,  самым  замечательным  экспериментато- 

ром  всех  времен.  Он  наотрез  отказался  от  всякой  философии;  равнымъ 

образом,  ыатематическия  формулы  занимают  мало  места  в  сочинении,  которое 

он  написал  о  произведенных  им  опытах.  Основой  всякого  доказательства  для 

него  был  единственно  и  исключительно  опыт.  А  по  искусству  постановки  опытовъ 

и  доведения  их  до  конца  никогда  не  было  ему  равных  среди  изследователей. 

Когда  он  начал  свои  изследования  над  давлением  воздуха,  то  ничего  не 

знал  о  трудах  Галилея  и  Торричелли.  Но  он  с  интеретом  ироследилъ 

старый  спорный  вопрос  о  существовании  пустого  пространства,  и  со  своимъ 

талантом  экспериментатора,  поставил  себе  задачей  разрешить  этот  вопросъ 

путеы  опыта.  С  этой  целыо  он  наполнил  водой  бочку  и  в  ыаходившееся 

внизу  бочки  отверстие  вставил  ручной  пожарный  насос  из  латуни.  Этим  на- 

сосом  он  приказал  выкачать  из  бочки  воду.  Оп  думал,  что  вода,  в  силу 

СБоей тяжестн, пойдет за поршнем насоса и что таким образом в бочгсе

 

должно  образоваться  над  водой  пустое  прострапство.  Но,  не  смотря  на  то,  что 

усилеишо  качали  три  человека,  им  удалось  выкачать  из  бочки  лиш  пемного 

ЕОДЫ.  Жужжание  и  шуы,  происходившие  при  выкачисании,  навелн  Геряке  на 

мысл,  что  в  бочку  сквозь  щели  пронпкал  извне  воздух.  Тогда  оп  поме- 

стил мёньшую бочку в большую, наподпил обе водой и пршшлся опять выка-

 

 

чивать  воду,  но  и  на  этот  раз  не  достиг  желаемого  результата.  Необез- 

кураженный  неудачей  этого  опыта,  Герике  Иироизвел  его  снова,  но  по  видо- 

измененному  способу:  он  велел  приготовить  медный  чан  с  впаянной  въ 

него  короткой  трубкой,  снабженной  краном.  Трубка  была  навинчена  на  по- 

жарыый  насос,  а  последний  татсже  был  снабжен  краномъ;  последний  должеигь 

был  открываться  каждый  раз,  когда  поршень  насоса  двигался  внутрь  —  так, 

чтобы  воздух,  вытянутый  из  чана  в  поршневую  трубку,  мог  бы  удаляться 

через  крап.  Герике  хотел  таким  способом  выкачать  с  помощъю  пожар- 

ного насоса воздух из чана, а воздухь из насоса удалить через кран. Онъ

 

разсчитывал,  что  таким  путем  ему  удастся  выкачать  из  чана  весь  воз- 

дух.  Этот  опыт  блестяще  удался.  Итак,  Герике  при  помощи  вышеописан- 

ного  прибора  устроил  первъш  воздушный  насос,  который  имел,  однако,  сле- 

дующиб  крупный  недостатокъ:  когда  разрежение  воздуха достигало известной сте- 

пени,  то  приходилось  работать  троим  с  крайним  напряжением,  вследствие 

давления  внешняго  воздуха.  Позже  изобретатель  существенно  ус.овершенство- 

вал  свой  воздушный  насос,  построенный  нм  в  1650  году:  для  того,  чтобы 

увеличить  силу  насоса,  он  прочно  укрепил  трубку  насоса  на  треножнике,  при- 

виыченном  к  полу,  а  поршень  насоса  приводил  в  движение,  правильно  при- 

меняя законы рычага, при помощи длинного рычага.

 

Так  как  кран  первого  его  насоса  не  закрывался  герметически,  то  Герике 

стал  впоследствии  окрулгать  его  водой.  Насосом  этим  Герике  произвел  множе- 

ство  опытов,  назначение  которых  было  им  продумано  чрезвычайно  тщателыю,  и, 

без  сомнения,  благодаря  именно  этому  он  достиг  результатов,  имевших  очень 

важное  значение.  Прежде  всего  он  доказал,  что  воздух  производит  громад- 

ное  давление.  Его  опыты  в  этой  области  сделались  классическими.  Еще  до 

сих  пор  на  лекциях  физики  для  доказателъства  давления  воздуха  повторяютъ 

их  почти  в  неизмененном  виде.  Герике  приводит  некоторые  из  этихь 

опытов.  Когда,  по  удалепии  яз  шара  воздуха,  открывают  кран  шара,  то 

внешний  воздух  врывается  в  шар  с  такой  силой,  что  если  дерлсать  лередъ 

краном  руку,  то  она  втягивается  внутрь.  Если  из  стеклянного  сосуда  съ 

параллельными  стенкаыи  выкачать  воздух,  то  сосуд  разбивается  вдребезги  отъ 

давления  нарулшого  воздуха.  Герике  привинтил  к  шару,  из  которого  былъ 

удален  воздух,  цилиндр  с  порпшем,  который  герметически  плотно  приле- 

гал  ко  дну  цилиндра;  к  ручке  поршня  был  прикреплен  канат,  а  отъ 

носледняго  расходилось  40—50  веревок,  чтобы  за  Ишх  могли  держаться 

столько  же  человек.  Все  они  вытянули  поршень  вверх,  насколыю  могли. 

Но  лишь  толыю  открыли  кран,  соедишивипий  цилиндр  с  безвоздушным  ша- 

ром,  как  нарулшый  воздух  с  неимоверной  силой  вдавил  гиоршень  обратно 

в  Ищлиндрт,,  и  все  40—50  человек,  туго  натянувшие  всревки,  не  в  состоянии 

были  удержать  поршень  (смотри  взятый  из  сочинения  Герике  рисунок  на  стр.  189). 

Но  самый  знаменитый  опыт  Герике  произвел  на  сейме  в  Регенсбурге  с  такъ 

называемыми  магдебургскими  полушариями  —  8  мая  1654  ГОДА.  На  этом  сейме, 

в  ирисутствии  собравшихся  князей,  Герике  выкачал  с  помощыо  воздушнаго 

насоса  воздух  из  двух  болыпих  медных  полушарий.  Эти  полушария  плотно 

Игрилегали  друг  к  другу  своими  краями  и  в  том  месте,  где  они  соприкаса- 

лись,  их  туго  обхватывало  кожанное  кольцо,  пропитанное  смесью  из  воска 

и  скипидара.  Шестнадцать  лошадей  тянули  эти  полушария  и  не  могли  ото- 

рвать  одно  от  другого,  но  лишь  только  был  вииущен  внутрь  воздух, 

их  розняли  без  труда.  Когда  взяли  еще  болыпия  полушария,  то  их  не 

могли  отделить  друг  от  друга  и  двадцать  четыре  лошади.  На  этомъ 

опыте  Герике  показал  чрезвычайно  ясно  и  убедительно  громадную  силу  давле- 

ния  воздуха.  Можно  сомневаться,  был  ли  тогда,  в  это  мало  просвещенное 

время,  Герике  понят  вполне.  Однако  некоторые  из  Ишяаей,  как  курфюрстъ 

Майнцский  и  епископ  Вюрцбургский,  заинтересовались  его  опытами.  Последний 

даже приобрел у него аппараты и указанные  полушария — которые  стали с техъ 

пор называться „магдебургскими полушариями", — чтобы дать возмолшость

 

Герике  Иювторить  эти  опыты  в  университете  в  Вюрцбурге.  При  названномъ 

университете  в  то  время  находился  математик  и  физик  Каспар  Шот.  кото- 

рый  впервьте  описал  воздушный  насос  Герике  и  водолазный  колокол.  Позд- 

нее  Шот  снособствовал  изданию  сочинений  Герике,  которые    появились  въ 

1672г.—и в этом также заключается его заслуга. Кроме давления воздуха

3

 Герике

 

 

при  помощи своего насоса доказал еще и другое свойство воздуха—его упругость. 

Герике  соединил  при  помощи  медной  трубы  медыый  шар,  положенныи  у  него 

в  саду,  с  воздушным  насосом,  помещенным  в  верхнем  этаже  его  дома, 

и  таким  о&разом  выкачал  из  шара  воздух.  Опыт  этот  показал,  что 

действие насоса основывается не на тяжести воздуха, а на его упругостж. ЕИде 

лучше  доказал  он  то  же  свойство  воздуха  на  следующем  опыте.  В  свои 

магдебургския  полушария  он  поместил  пузырь,  наполненный  воздухом.  По 

мере  того,  как  из  полушарий  выкачивался  воздух,  пузырь  надувался  и,  на- 

тюнец, лопнул — под наиюром находившагося внутри его воздуха. Доказан-

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  23  24  25  26   ..