Космология и физика эпохи Возрождения вплоть до XIX века
Неудивительно, что ряд более поздних открытий европейской астрономии делался не в небе, а в манускриптах древних. Однако это не умаляет открытия Николая Коперника(1473—1543 гг.), который является основоположником современной космологической теории. Начав с реконструкции модели Аристарха, создав свою гелиоцентрическую модель, которая соответствовала астрономическим наблюдениям и выявила, по словам Коперника: «поразительную соразмерность и... узы гармонии между движением и размерами орбитальных кругов, которые невозможно выявить никаким другим способом». В своей системе мира Коперник объяснил суточное перемещение Солнца вращением Земли вокруг своей оси, а также предсказал наличие параллактического смещения звезд на протяжении года.
Таким образом, система мира Коперника стала конкурентом геоцентрической модели Птолемея(90—168 гг.). Птолемей известен также своей картой, на которой в Северной Европе нанесены белые зоны, которые можно интерпретировать как возможные зоны распространения остатков ледника. Справедливости ради следует отметить роль Птолемея в разрушении мира. Геоцентрическая модель была создана в противовес известной в то время гелиоцентрической системе Аристарха. Хотя геоцентрическая модель Птолемея формально потерпела поражение, однако в широком смысле она получила развитие в виде антропоцентрической системы мира. Это, в конечном счете, привело к затуханию знаний и гибели земной цивилизации.
В XVI и XVII веках европейская наука после застоя пришла к важным космологическим выводам. Научная мысль с трудом пробивала себе путь, ибо утратила закон единства трех миров и выступала против мирового разума. Так, Джордано Бруно(1548—1600 гг.) высказал мысль
о бесконечности Вселенной и множественности миров, подобных нашей Земле, однако был воинствующим безбожником. Но за тысячи лет до него, как уже упоминалось, эту же идею излагали тексты пирамид, священные книги Древней Индии и Тибета, а также Лукреций. В одном из самых ранних текстов пирамид высказывается идея бесконечности космоса. А в древней санскритской книге «Вишну-Пуране» прямо говорится, что наша Земля — лишь один из тысяч миллионов подобных ей обитаемых миров, находящихся во Вселенной.
Иоган Кеплер (1571 — 1630 гг.) продолжил астрономическую революцию, начатую Коперником. Кеплер стал в 1601 г. помощником великого датского астронома Тихо Браге (1546—1601 гг.) и приступил к построению геометрической модели, призванной объяснить результаты наблюдений планеты Марс. Кеплер написал книгу «Новая астрономия, причинно обусловленная, или Физика неба, изложенная в исследованиях о движении звезды Марс, по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». Здесь впервые Кеплер доложил, что Марс движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Кеплер свято верил в великую гармонию природы, написав позднее книгу «Гармония мира». В ней он опубликовал два из своих грех знаменитых законов движения планет. Первый закон Кеплера утверждает, что все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце; а второй закон — всегда за одинаковые промежутки времени радиус-вектор планеты описывает равновеликие площади. Этим Кеплер продолжил работу Аристарха по созданию геометрической модели мира.
Кеплер усовершенствовал, во-первых, планетные орбиты, которые лежали в одной плоскости в модели Аристарха. Их необходимо было поместить в различные плоскости, проходящие через Солнце. Во-вторых, принцип равномерного кругового движения следовало заменить новым принципом: отрезок прямой, соединяющей
планету с Солнцем, описывает равные площади за равные промежутки времени. В-третьих, круговые орбиты планеты требовалось заменить эллиптическими, поместив в один из фокусов эллипса Солнце.
Веря в порядок и совершенство Вселенной, И. Кеплер рассматривает Солнце как физический центр, объединяющий систему планет и небесных тел в одно целое и удерживающий их вместе. Этим ученый предвосхитил положение фрактальной физики — закон всеобщего взаимодействия, утверждая, например, что существует некая универсальная физическая сила, родственная магнетизму и пронизывающая все окрест. Солнце, по Кепле -ру, есть центр, благодаря чему возможно научное описание движения планет. Наконец, Солнце выступает теологическим центром, чем и достигается порядок и мировая гармония. Здесь также Кеплер предвосхитил теорию фрактальной физики о носителях сознания.
Уровень научных воззрений того времени и наблюдательные данные были еще недостаточны для тех решительных заявлений о строении мира, которые произнес И. Кеплер. И в том, что он все же сделал их, просматривается его гений, его вера в природную законообразность, в которой он усматривал божественное начало. Фактически в работе «О шестиугольных снежинках», изданной в 1611 г., он положил начало новой физике, ответил на многие вопросы геометрии формообразования природных объектов. В построении формы Кеплер увидел «божественные пропорции», которые теперь рассматриваются как фрактальные размерности. Поиски Кеплером общей формообразующей силы привели его к высшему разуму, который является порождением этой силы. Известно, что математика не занимается природой образования геометрических форм. Вот почему замечание Кеплера падуанскому математику Г. Галилею в сочинении «Разговор со звездным вестником», изданном в 1610 г., раскрывает помыслы по обоснованию единого фундамента мироздания: «Думаю, что если ты учтешь мое за-
мечание в своей системе мира, то в этой части сможешь более верно судить о первопричинах явлений».
В 1618 г. Кеплер обнародовал свой знаменитый третий закон планетных движений, выражавший связь между периодом планеты и величиной большой полуоси орбиты: отношение куба больших полуосей к квадрату периодов обращения планет вокруг Солнца постоянно для всех планетных орбит. И только сейчас дан правильный ответ, исходя из положений фрактальной физики: постоянство связи параметров планетных движений обусловлено положительным электрическим зарядом Солнца.
Считалось, что законы Кеплера справедливы не только для планет, но и вообще для всех тел, естественных и искусственных, обращающихся вокруг своих центральных, более массивных небесных тел. Однако на основании положений фрактальной физики третий закон Кеплера справедлив там, где гравитационная сила (сила тяготения) является электрической. Для магнитных сил тяготения фрактальная физика представляет другой закон движения заряженных объектов во Вселенной.
Отметим, что Кеплер написал книгу о приложении оптики к астрономии за 6 лет до того, как Галилей направил свой телескоп на небо. Увеличительные линзы, изобретенные Кеплером в 1611 г., являются основой системы школьных телескопов.
Таким образом, основываясь на модели Коперника и используя превосходные результаты наблюдений Тихо Браге, Кеплер сделал первый существенный шаг в развитии астрономии со времен Аристарха. Гений Кеплера далее не был развит, не нашел должной поддержки у по -следующих поколений физиков, произошло затухание знаний, а затем, через 400 лет, началось возрождение идей Кеплера в новом учении о природе.
Следующим отличительным этапом в развитии физики и астрономии стала механика Галилео Галилея (1564 — 1642 гг.). Хотя Галилей был современником И. Кеплера, однако их подход и видение мира принципиально отли-
чаются. Это видно из теории Галилея, которая дает идеализированное описание движения тел вблизи поверхности Земли, пренебрегая сопротивлением воздуха, кривизной земной поверхности и зависимостью ускорения свободного падения от высоты. Его теория покоится на четырех аксиомах, которые Галилей не сформулировал в явном виде, но которые скрыто присутствуют во всех его работах.
Первая аксиома, касающаяся специального случая движения, в наше время называется законом инерции, или первым законом Ньютона, хотя по праву принадлежит Декарту. Вторая аксиома — это закон свободного падения тел (из состояния покоя без учета сопротивления воздуха), установленный Галилеем. Третья аксиома характеризует движение тел, скользящих без трения по наклонной плоскости, а четвертая — движение снарядов.
При изучении перемещения тел Галилей не интересовался «побудительными причинами» движения, поэтому все его законы в основном носят локальный характер. У него подход к изучению движения чисто математический. Исследователь вводит время как четвертое измерение мира, «вложив» евклидово пространство в пространственно-временной континуум (совокупность); время по Галилею является мерой движения. Однако напомним положение фрактальной физики: если время рассматривать глобально, во всем безграничном пространстве, то оно недвижимо, что характеризует бесконечность Вселенной и сохранность энергии. То время, которое мы измеряем, является не физической сущностью, а математической характеристикой — показателем скорости локальных изменений и превращений одних форм материи в другие.
Галилей не изучал природу гравитации. Теперь мы знаем, что гравитационная сила (сила тяготения) является электрической или магнитной силой. Со времен средневековья никто не догадался провести прямое измерение тяготения заряженных и незаряженных тел. Только автор
нового учения провел этот эксперимент по прямому измерению силы тяготения.
Важным в жизни Г. Галилея было космологическое открытие в 1610 г. четырех спутников Юпитера, которые получили названия: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто. Как оказалось, спутники шарообразны, и по своим размерам Ганимед больше Меркурия, Каллисто близок к нему, а Ио и Европа примерно того же размера, что и Луна. Они движутся почти в плоскости экватора планеты.
Космологическое открытие укрепило представление Галилея о геометрической модели Вселенной. Вспомним, что Коперник представил Вселенную в виде сферы, в центре которой находится Солнце, а Кеплер считал, что звезды заключены внутри тонкой сферической оболочки, окружающей Солнце. Однако Галилей предусмотрительно умалчивал о форме и размерах звездной Вселенной. Сегодня, опираясь на фундамент фрактальной физики, механика Галилея представляет собой предельный случай электромагнитной теории тяготения.
Пытливые умы эпохи Возрождения пытались понять строение мира. Так, Рене Декарт (1596—1650 гг.) был убежден, что все пространство между твердыми телами заполнено сплошной эфирной средой, завихрениями которой и обусловлено взаимодействие между твердыми телами. Это представление об эфире Декарт, как и Аристотель, строили на двух самоочевидных истинах: во-первых, природа не любит пустоты, и, во-вторых, взаимодействие на расстоянии невозможно в пустом пространстве. Декарт полагал, что Вселенная безгранична, но не бесконечна. При этом заметим, что физики XX в. отказались от эфира и представили пространство математическим полем, что привело нынешнюю физику в тупик.
Мы знаем, что Галилей пришел к формуле v2 = 2gh, позволяющей вычислить конечную скорость тела, падающего с постоянным ускорением g из состояния покоя с высоты h. Это соотношение можно записать в более общем виде, можно сказать, что тело может изменить ки-
83
нетическую энергию за счет потенциальной и наоборот: полная энергия Е = К + U тела не изменяется в системе без потерь. Этот закон сохранения энергии выведен Галилеем для снарядов и тел. Закон сохранения энергии остается в силе и в более общем случае. Он справедлив и тогда, когда механическая энергия переходит в тепло или электромагнитное излучение. Очевидно, что первооснова закона сохранения энергии заключена в принципах, общих для всех теорий.
Природу этих принципов открывает нам закон сохранения кинетической энергии при упругих соударениях, доказанный голландским исследователем Христианом Гюйгенсом(1629—1695 гг.). Однако в основу первого варианта закона сохранения энергии, выведенного Гюйгенсом, легла работа его соотечественника Симона Сте-вина(1548—1620 гг.). Для вывода первого варианта закона сохранения импульса Гюйгенс использовал принцип относительности равномерного движения. Им показано, что суммарный импульс двух тел не меняется при упругих столкновениях. Наконец, Гюйгенс, изучая центробежную силу, действующую на тело при его движении по окружности радиуса r со скоростью v, определил, что она равна F = mv2/r, где m — масса тела.
Таким образом, Гюйгенс фактически использовал некоторые основные положения, которые Исаак Ньютон(1642—1727 гг.) сформулировал много лет спустя в своей механике, а именно: пропорциональность веса тела F его массе; соотношение между приложенной силой, массой и ускорением (F = mg); равенство действия и противодействия.
Рассмотрим теперь кратко историю развития теории гравитации, развитие которой тесно связано с эволюцией представлений о пространстве и времени.
Еще ученые первых греческих школ (V—IVвв. до Р. X.) утверждали, что «подобие стремится соединиться с подобным». В течение всего средневековья эта идея под-
держивалась аналогией с притяжением магнитов: Уильям Гильберт (1540—1603 гг.), Иоганн Кеплер. Однако Отто фон Герике (1602—1681 гг.) уже увидел аналогию между электрическим и гравитационным взаимодействием. Известно, что эти великие ученые в своих предположениях не ошиблись, ибо взаимодействие Земли с Солнцем — электрическое, а Солнца с центром Галактики — магнитное. В связи с огромным значением представлений о природе гравитации У. Гильберта и О. Герике рассмотрим более подробно их воззрения.
Уильям Гильберт, лейб-медик королевы Англии, выпустил в 1600 г. книгу «De Magnete». В этой книге автор касается не только магнитных явлений, но достаточно подробно обсуждает и эффекты электричества. В то время электрические явления длительное время находились как бы в тени магнитных эффектов.
Одна из причин такого состояния исследования электричества определялась общей закономерностью развития науки: как правило, она решает в первую очередь задачи, выдвинутые практикой. В этом отношении поначалу магнетизм имел заметное преимущество перед электричеством. Действительно, магнитный компас, известный на Востоке уже в I в. после Р. X. и применявшийся в Европе с XIII в., был важнейшим инструментом при дальних морских путешествиях. После великих географических открытий возник вопрос об усовершенствовании ориентации на море с помощью компаса. Этот вопрос превратился в одну из наиболее актуальных проблем науки и практики.
Однако люди с глубокой древности также были знакомы с целым рядом электрических явлений. Ведущую роль в развитии науки об электричестве сыграло изучение свойств натертого янтаря. Притяжение легких предметов натертым янтарем в представлении как древних, так и средневековых ученых ассоциировалось со свойством магнетита (железной руды) притягивать железо. Так электрические явления впервые «соединялись» с магни-
тами. Однако слабость притяжения и его кратковременность по сравнению с действием магнетита и полное отсутствие практического применения привело к тому, что эти свойства оказались вне интересов ученых.
У. Гильберт проявляет особый интерес к свойствам магнита и магнитного компаса. Итогом исследований, как уже отмечалось, стала книга «De Magnete». В книге Гильберт показывает, что магнетизм Земли объясняется «с помощью магнитных принципов внутренних частей земного шара и его подлинной сущности».
Однако в одной из глав Гильберт касается «притяжения янтаря» и описывает прибор для наблюдения электрического притяжения. По своей сущности, это первый электроскоп в виде металлической стрелки, подвижной на своей игле. Теперь известно, что при приближении к концу стрелки заряженного тела на ней вследствие электростатической индукции происходит перераспределение зарядов. На конце, ближайшем к телу, наводится заряд противоположного знака (по отношению к заряду на теле), из-за чего возникает сила притяжения между телом и стрелкой, и она поворачивается. Однако Гильберт, изучая электрические явления, не претендовал на решение вопроса, а только объяснял их с позиции магнитного взаимодействия.
Таким образом, У. Гильберт объяснял причину притяжения тел проявлением их магнитных свойств.
Отто фон Герике, бургомистр Магдебурга, внес большой вклад в область исследования электричества после У. Гильберта. В 1672 г. в Амстердаме увидела свет книга Герике «Новые так называемые магдебургские опыты о пустом пространстве...». Одна из глав книги посвящена электричеству, где описана первая в истории физики электрическая машина. Вот описание машины: «Берут [полый] стеклянный шар величиной с голову ребенка, в него насыпают серу, растолченную в ступке, затем ставят его на огонь, где держат до тех пор, пока сера не расплавится; после охлаждения разбивают [стеклянный] шар
и вынимают шар из серы, который сохраняют в сухом, а не влажном месте. При желании в этом шаре можно проделать отверстие таким образом, чтобы он мог приводиться во вращение вокруг железной оси... Под шаром помещают разные обрезки или листочки из золота, серебра, бумаги и других остатков, а затем, касаясь шара очень сухой рукой, натирают его на протяжении двух-трех оборотов или более. Тогда он притягивает все эти маленькие обрезки и увлекает их за собой по мере вращения вокруг оси так, как если перед нашими глазами был земной шар, который подобным образом удерживает посредством притяжения живые существа и все, что располагается на его поверхности, и увлекает их с собой при суточном движении».
Отсюда видно, что вслед за Гильбертом Герике видел аналогию между электрическим и гравитационным притяжением. Эта аналогия найдет важное подтверждение в установлении закона всеобщего взаимодействия, в открытии истинной природы гравитации.
Ньютон устанавливает закон, который гласит: «Тяготение существует ко всем телам вообще и пропорционально массе каждого из тел». Итак, по Ньютону, все тела притягиваются друг к другу. Эта величайшая ошибка всех времен и народов, приведшая к гибели нашу цивилизацию. Вот к чему привел математический стиль мышления.
Почему это произошло? Ведь Ньютон правильно предполагал, что как свет, так и вещество состоят из невидимых частиц, а теплота обусловлена их движением. Он также верил в существование всеобъемлющего эфира, состоящего исключительно из света и быстродвижущихся частиц. Согласно Ньютону, Вселенная не только безгранична, но и однородна, то есть в среднем ее свойства одинаковы во всех точках и по всем направлениям. Ньютон сам признавал, что с его гипотезой о действии тяготения на расстоянии, «как бы мгновенно», в пустом пространстве, трудно согласиться. Однако сохранились
указания, что Ньютон искал объяснения мгновенного действия тяготения в развитии идей Фотье дю Дюийе (1664—1753 гг.), швейцарского ученого, объяснявшего тяготение давлением мелких двигающихся частиц, заполняющих космос.
Теперь мы знаем, что с помощью фрактальной физики установлена структура пространства и описано действие электромагнитного механизма гравитации посредством информации, имеющей скорость распространения больше скорости света по меньшей мере в 1013 раз.
Таким образом, история науки показывает, что, использование неверного принципа в представлении фундамента материи, заложенного вопреки имеющимся частным случаям и наблюдаемым проявлениям свойств материи, в обобщенный закон, приводит к разрушению мира.
В конце XVII — начале XVIII в. у ученых возникло стремление свести электрические взаимодействия к простым и ясным законам, подобным законам механики. Они знали об электричестве слишком мало. Период «первоначального накопления» фактов еще не закончился. Поэтому весьма важным были опыты Френсиса Хокс-би (1666 — 1713 гг.). Он создал новую электрическую машину, с помощью которой можно было проводить электрические опыты в условиях пониженного давления. В принципе, эта машина напоминала устройство Герике. Однако машина обладала существенными преимуществами. Стеклянный шар Хоксби мог приводиться в быстрое вращение благодаря применению ременной передачи. В полый шар можно было помещать различные тела и откачивать из него воздух. К телам прикреплялись тонкие льняные нити. При различных положениях наэлектризованного тела нити ориентировались по-разному, но всегда по направлению к этому телу. Так Хоксби фактически удалось впервые в истории физики сделать «видимое» электрическое поле, подобно тому, как ранее с помощью металлических опилок изображали магнитное поле. Хоксби в своих опытах обратил внимание на способ
электризации тел через влияние (эффект электростатической индукции). Однако исследователь не сделал вывод из этого явления, и открытие электризации через влияние принадлежит другому английскому физику, который сообщил о нем через 40 лет после смерти Хоксби.
Электрические опыты Хоксби привлекли внимание другого английского естествоиспытателя Стефана Грея (1667—1736 гг.). В своих опытах Грей производил передачу электрических зарядов на расстояние. Вновь был продемонстрирован эффект электризации через влияние. Работы Хоксби и Грея дали импульс новым опытам и открытиям, относящимся к электричеству.
В 1732 г. результатами Грея заинтересовался французский ученый Шарль Дюфэ (1698—1739 гг.). В результате один из выводов Дюфэ стал основой для всего учения об электричестве. Ученый пришел к заключению о существовании электричества двух родов — «смоляного» и «стеклянного». Дюфэ писал об этом так: «Я убедился, что стекло и горный хрусталь производили обратное действие по сравнению с копалом, янтарем и сургучом... И это навело меня на мысль, что существуют два разных вида электричества».
Так родилась идея, сохранившаяся в физике до наших дней. Наличие двух родов электричества — одно из важнейших положений теории электромагнетизма.
В 1750 г. американскому естествоиспытателю Б. Франклину (1706 — 1790 гг.) удалось сформулировать общие принципы, объясняющие электрические явления. Франклину принадлежит также открытие стекания электрического заряда с острия. Он доказал, что электричество при трении не образуется заново, а лишь перераспределяется между телами, т. е. Франклин установил закон сохранения электрического заряда. Широкую известность получили его доказательство электрической природы молнии и усилия по распространению громоотводов.
Несмотря на недостаток умозрительной теории Франклина, петербургский академик Ф.У.Т. Эпинус
(1724 — 1802 гг.) в своем трактате «Опыт теории электричества и магнетизма» развил теорию Франклина и попытался сформулировать, что электростатические взаимодействия описываются законом «обратных квадратов».
Первые попытки по определению зависимости электростатических сил от расстояния относятся к 40 - м годам XVIII в. Отметим, что важным событием этого века явилось изобретение конденсатора, или, как говорили, «лейденской банки». Этот прибор, используемый и в наши дни в «электрофорных» машинах, способствовал накоплению больших зарядов. («Электрофор» в переводе означает «усиление электричества».) Кроме того, в этом веке постепенно начали развиваться способы регистрации электричества. Сначала их использовали как детекторы электричества, работающие по принципу «есть-нет». Затем последовали попытки превратить эти устройства в измерительные приборы. Однако не было ясности, что именно надо измерять. Так, даже простейший индикатор электрического поля — электроскоп с листочками — показывает наличие не заряда, а разности потенциалов. И понятно, ведь в XVIII в. физика только складывалась как наука о природе, поэтому только формировались критерии доказательности опыта.
Следующим шагом в изучении электричества были объяснения отсутствия заряда на внутренней поверхности заряженного металлического тела. Это было сделано Джозефом Пристли(1733—1804 гг.). Вслед за Эпинусом Пристли высказал догадку о том, что электрические силы подчиняются закону «обратных квадратов». Свою догадку Пристли подтвердил экспериментом. Он писал: «Можно ли не заключить из этого эксперимента, что притяжение электричества подчиняется тем же законам, что и тяготение, и поэтому меняется соответственно квадратам расстояний; поскольку легко показать, что если бы Земля имела форму оболочки, то тело, находящееся внутри нее, не притягивалось бы к одной стороне сильнее, чем к другой».
Как видим, вывод Пристли основан на аналогии между действием электричества и тяготения. Известно, что полная сила, действующая на тело внутри сферического заряженного слоя, равна нулю. Это справедливо для сил, подчиняющихся закону «обратных квадратов». Ведь только благодаря зависимости F ~ r-2 силы, действующие на тело со стороны различных участков сферы, оказались равными. При нарушении либо условия сферичности, либо условия его однородности эти распределения перестают быть справедливыми. С помощью фрактальной физики показано, что сила тяготения пустотелой Земли, заполненной газовой плазмой, является электрической, а «закон тяготения Ньютона» не существует в природе.
Английский естествоиспытатель Генри Кавендиш (1731 — 1810 гг.) исследует зависимость силы электростатического взаимодействия от расстояния и приходит к выводу, что в законе, описывающем эту зависимость, показатель степени расстояния n 
3. Г. Кавендиш имел прекрасную лабораторию по определению силы электростатического взаимодействия. Работы ученого объединялись стремлением решить задачу: все явления природы объяснить на основе представлений о взаимодействии частиц с помощью сил, подчиняющихся простым законам. И такой человек в 1798 г. идет на прямую проверку закона тяготения Ньютона.
Рассмотрим опыт Г. Кавендиша. Легкое коромысло с двумя шариками на концах было подвешено на кварцевой нити. Нить закручивалась на определенный угол под действием притяжения массивных свинцовых шаров. Усилия, необходимые для закручивания нити, были заранее измерены, это позволило измерить силы взаимодействия между свинцовыми шарами и шариками на коромысле.
Теперь мы знаем, что в данном опыте измерялось взаимодействие заряженных сферических тел, имеющих разный электрический потенциал. Заряды шаров и шариков определялись, во-первых, за счет действия отри-
дательного заряда Земли, и, во-вторых, за счет преимущественного электростатического влияния шаров на шарики. Это измерение было произведено после экспериментов Кулона (см. далее) и похоже на опыт Кулона по измерению электростатических сил притяжения. Поэтому трудно поверить, чтобы такой исследователь, как Кавен-диш, не догадался измерить гравитационную массу заряженного и незаряженного шара (лаборатория Кавендиша заполнена шарами и электрическими машинами). Ведь немаловажной причиной притяжения свинцовых шаров и шариков, которая никогда не учитывалась исследователями, является электризация металлических шаров. Собственное электрическое поле металла возникает из-за явления термической ионизации, ибо в металлах часть электронов легко отделяется от атомов под действием теплоты окружающей среды. В п. 3.5 показано, что гравитационное ускорение зависит также от температуры тела вследствие большей термической ионизации. Такая зависимость гравитации от температуры подтверждается прямым взвешиванием массы нагретых тел, например золота. Любопытно, что для того чтобы как-то связать этот эксперимент с ошибочным утверждением нынешней физики: «Гравитационное ускорение тел зависит лишь от их положения и не зависит от массы или каких-то других физических свойств», ученые ухитрились опереться на ошибочную теорию относительности. Это указывает на безнравственность нынешней науки, которая занимается подлогами. Опыт Кавендиша отбросил человечество в доисторическое время. Прошло почти 200 лет до того времени, когда автор нового учения смог провести прямое измерение силы тяготения Земли и раскрыть «познание» нынешней физики.
На примерах Гильберта и Герике, Дюфэ и Франклина мы увидели, что к изучению электричества обращались исследователи самых разных профессий. Таким был также Шарль Кулон (1736—1806 гг.); прежде чем заняться изучением электричества и магнетизма, он прошел боль-
шой жизненный путь. Выпускник военной школы сначала занимается строительством. Он подготовил теоретическую работу, которая была принята академией наук. К числу наиболее интересных трудов Кулона во время военной службы следует отнести разработку метода проведения подводных работ, исследование сухого трения, а также создание чувствительного прибора для изучения магнитного поля Земли. В 1781 г. его избрали членом Парижской академии наук по классу механики. После избрания Кулона членом академии его научные интересы сместились в сторону физики. При этом тема изучения земного магнетизма сыграла определяющую роль в научном становлении французского исследователя.
Проблема изучения магнитного поля Земли оставалась актуальной и через 170 лет после выхода в свет книги Гильберта «De Magnete». К тому времени были изучены магнитные полюса Земли, изменения магнитного поля в виде магнитного склонения и магнитного наклонения, а также их изменение со временем. Для исследования магнитного поля Кулон предложил отказаться от обычного способа удержания магнитной стрелки и решил подвешивать ее на тонкой нити. Здесь мы должны особо подчеркнуть (и это важно, так как дальнейшее изучение физики человека нашло отражение в новом учении), что при исследовании магнетизма Земли Кулон обратил внимание на странное поведение стрелки: при считывании показаний последняя изменяла свое положение при приближении к ней головы наблюдателя. Кулон предположил, что этот эффект обусловлен электростатическим взаимодействием стрелки с телом человека, всегда несущего на себе какой-то заряд. Этот эффект был своего рода опытом Гильберта с металлической стрелкой, рассмотренным нами ранее. Для уменьшения воздействия наблюдателя на стрелку прибора Кулон предложил заэкранировать ее медным кожухом и заменить шелковую нить на тонкую металлическую, находящуюся в контакте с медным экраном. Это привело Кулона к созданию кру-
тильных весов, с помощью которых по углу кручения можно находить момент внешних сил, а затем и величину самих сил. Кулон применил свой прибор для изучения электрических и магнитных сил.
Крутильные весы применялись Кулоном только для изучения сил электростатического отталкивания. Первые из мемуаров по электричеству и магнетизму появились в 1785 г., последние — в 1789 г. В результате исследований ученый сформулировал фундаментальный закон электричества: сила отталкивания двух маленьких шариков, наэлектризованных электричеством одной природы, обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами шариков.
Для изучения сил электростатического притяжения Кулон отказался от крутильных весов. В поисках замены весов он обратился к теории колебаний. Основной деталью установки было легкое коромысло, изготовленное из соломинки и натертое воском. На одном его конце был приклеен диск из позолоченной бумаги, на другом — укреплен шарик-противовес. Коромысло на очень тонкой шелковой нити прикреплялось к держателю. В продолжение оси коромысла рядом с диском стоял медный шар. Отметим, Кулон вновь использует для подвеса шелковую нить, как и в случае с прибором для измерения изменений магнитного поля Земли.
Гениальная идея Кулона состояла в следующем. Медному шару и диску коромысла сообщали электрические заряды разных знаков. Затем отклонили коромысло в горизонтальной плоскости, а потом отпустили — коромысло начало колебаться. Понять причину возникновения колебаний проще всего, если увидеть, что колебание коромысла вблизи медного шара напоминает колебания математического маятника в поле тяжести Земли. Действительно, гравитационное поле Земли — на основе положений фрактальной физики (см. Введение, п. 1) — есть электрическое поле, аналогичное создаваемому заряженным медным шаром. Ведь именно под действием элек-
трического поля тяготения Земли колеблется математический маятник. Так был подтвержден закон «обратных квадратов» и для сил электростатического притяжения.
Далее Кулон пытался установить закон взаимодействия магнитных полюсов, изучал процесс утечки заряда, исследовал распределение заряда по проводникам сложной формы. Последнее исследование Кулона в дальнейшем подтвердило теорию электростатических потенциалов. Заметим, что рассмотренный метод измерения электрических сил притяжения весьма напоминает опыт Г. Ка-вендиша, произведенный несколько лет спустя, в 1798 году.
Оглядываясь (с позиции фрактальной физики) на жиз -ненный путь Кулона с дистанции в 200 лет, мы можем с уверенностью сказать, что фундаментальный закон электричества превратился в фундаментальный закон природы. Поэтому отзовемся о величии Кулона, положившего начало заката подходу (механицизму) Ньютона к объяснению физических явлений, словами английского исследователя Т. Юнга (1773— 1829 гг.), изучавшего длину волны солнечного излучения: «...Трудно было бы указать одного человека, кто с точки зрения развития земной физики мог бы хоть как-то сравниться с Кулоном».
Особое внимание электричеству в XVIII в. уделяли физиологи, мечтавшие поставить его на службу медицине. И вот итальянский профессор анатомии Луиджи Гальва-ни (1737—1798 гг.) сделал великое открытие в области электрофизиологии. Вот что писал в 1791 г. автор открытия: «...Препарированные лягушки, которые были подвешены на железной решетке, окружавшей балкон нашего дома, при помощи медных крючков, воткнутых в спинной мозг, впадали в обычные сокращения не только в грозу, но иногда также при спокойном и ясном небе, я решил, что сокращения вызываются изменениями, происходящими днем в атмосферном электричестве... Когда же я перенес животное в закрытую комнату, поместил на железной пластинке и стал прижимать к ней проведенный
.
через спинной мозг крючок, то появились такие же сокращения, такие же движения. То же самое я постоянно наблюдал при употреблении других металлов».
Гальвани выдвинул теорию о существовании особого «животного» электричества, которую оспорил другой итальянский ученый — Александр Вольта (1745—1827 гг.).
Ко времени открытия Гальвани профессор физики Вольта накопил большой опыт экспериментальных исследований. На его счету было изобретение электрофора и чувствительного электроскопа с конденсатором, о кото -рых упоминалось выше. Вольта повторил опыты Гальвани и пришел к убеждению, что теория Гальвани, согласно которой электричество рождается в организме животного, ошибочна. Основной причиной сокращения мышц лягушки, по его мнению, является контакт двух однородных металлов. Это привело ученого к созданию знаменитого вольтова столба — первого источника постоянного тока. Вольта доказал, что система железная пластинка — мышечная ткань — медный крючок представляет собой электрическую цепь, в которой мышца выполняет одновременно и функцию электролита, необходимого для работы гальванического элемента, и функцию прибора для индикации протекания постоянного тока. Свою работу Вольта опубликовал в 1793 г.
Хотя Гальвани вскоре после этого показал, что «животное» электричество существует и в цепях, не содержащих биметаллических контактов, продолжить спор с Вольта не смог. В 1796 г. Болонья, где работал Гальвани, перешла под контроль Франции, и ученый был выдворен из университета. Вплоть до самой смерти Гальвани больше не занимался наукой. В свою очередь Вольта отошел от дел и не исследовал многочисленные эффекты, связан -ные с протеканием тока.
Так кто же был прав в этом научном споре конца XVIII века? Известно, что в своих последних опытах Гальвани использовал сразу две мышцы, расположив их так, что нерв, отходящий от одной мышцы, находился на другой.
Оказалось, что при каждом сокращении мышцы, вызванном пропусканием тока через ее нерв, возбуждается и другая мышца, так как будто бы через ее нерв тоже про -пускают ток. Из этих опытов Гальвани сделал вывод, что мышца во время сокращения служит источником электрического тока. Так Гальвани доказал, хотя и косвенно, существование «животного» электричества. И лишь спустя полвека, в 1843 г., немецкий физиолог Э. Дюбуа-Реймон(1818—1896 гг.) впервые обнаружил наличие электричества в нервах, использовав для этого комплекс усовершенствованных им электроизмерительных приборов.
Что же является источником «животного» электричества? Для ответа на этот вопрос понадобилось еще полвека, чтобы в 1902 г. немецкий физиолог Юлиус Берн-штейн(1839—1917 гг.) мог объяснить это биофизическое явление.
Итак, пионером современного исследования роли электрического поля в живом организме является Л. Гальвани. Его роль очень значительна в определении взаимоотношения между электромагнитными явлениями и жизнью. И хотя только в нашем столетии удалось с по -мощью чувствительных приборов продемонстрировать, что протекание процессов в живом организме сопровождается изменениями электрических и магнитных полей, однако значение изначальных опытов Гальвани велико. Сегодня накопилось множество данных, указывающих на высокую чувствительность живых организмов к электромагнитному полю. Поэтому пришло время для физической мысли распространить свое влияние и на эту область знаний в целях рассмотрения единой, электромагнитной по своей сущности природы.
В XVIII в. произошло очень важное научное событие. Иммануил Кант(1724—1804 гг.) в 1755 г. опубликовал работу, в которой предположил, что все звезды, образующие Млечный Путь, вращаются вокруг удаленного центра в одном направлении по почти круговым орбитам,,
плоскости которых параллельны друг другу, тогда как звезды, расположенные вдали от Млечного Пути, движутся вокруг того же центра по вытянутым и сильно наклонным орбитам, как кометы вокруг Солнца.
Кант первым понял особенность структуры астрономической Вселенной, о которой Ньютон не имел ни малейшего представления, и которое не привлекало внимания профессиональных астрономов почти два столетия: Вселенная представляет собой иерархию самогравити-рующих (связанных тяготением) систем. Эта гипотеза Канта об «островной» Вселенной подтвердилась в XX в. наличием Сверхскоплений галактик, которые являются базисом геометрической модели бесконечной Вселенной (согласно с представлениями фрактальной физики). Кант писал: «Тот, кто рассматривает различные области природы целенаправленно и планомерно, открывает такие свойства, которые остаются незамеченными и скрытыми, когда наблюдения ведутся беспорядочно и бессмысленно». Поэтому Кант отмечает, что при этом «строят догадки, отдавая дань то диковинным фантазиям, то мнимо научным понятиям, в действительности, однако, столь же необоснованно, как и первое». Так корректно подметил Кант метод познания нынешней физики еще в XVIII в.
Славу XVIII в., века просвещения, приумножил М.В. Ломоносов (1711 — 1765 гг.). Его естественнонаучные взгляды стояли на уровне века, а зачастую и впереди эпохи. Он был последовательным сторонником атомистики. За 40 лет до А. Лавуазье (1743— 1794 гг.) Ломоносов систематически использовал весы в химических исследованиях и за 30 лет до У. Гершеля (1738—1822 гг.) открыл атмосферу на Венере. (Здесь заметим, что Гершель в 1781 г. открыл планету Уран.) Причину тепла и холода Ломоносов видел «во взаимном движении нечувствительных физических частичек». Широта интересов, сила творческого гения — все в Ломоносове. Он изучал распространение возбуждения по нервному волокну, объясняя его передвижением внутри особой, «весьма тонкой
нервной жидкости», изготовлял инструменты для морской навигации, построил химическую лабораторию, руководил составлением карты России, снаряжал экспедицию для поисков морского пути вдоль северного берега России, читал научные лекции на русском языке и для этого разработал научную терминологию. Судьба М.В. Ломоносова и его научных трудов весьма печальна и является типичной для большинства русских исследователей.