Prvé kroky k odhaleniu supravodivosti

Tento článok bol napísaný špeciálne pre 250. výročie OBJAVU mraziacej ortuti.

ja

Akadémia vied v Petrohrade, otvorená v roku 1725. jednoducho sa musel stať súčasne vodcom v štúdiu fyziky chladu. „Povaha našej lokality je prekvapivo priaznivá pre experimenty s chladom,“ napísal G. V. Kraft, jeden z prvých petrohradských profesorov. Okamžite však varoval, že v povahe chladu je veľa neznámych. "Doteraz boli vyššie uvedené vlastnosti zahalené v takej temnote, že im trvalo niekoľko rokov, kým sa osvetľovali, a možno bolo potrebné celé storočie života, nielen jeden, ale mnoho bystrých darov." Mal pravdu. [1]

Akadémie Anglicka, Talianska, Francúzska, Nemecka, Holandska a dokonca aj Švédska ležali v pásme mierneho podnebia. Technologicky je ľahšie získať vysoké teploty pre experimentálne potreby ako za studena. Dokonca aj v staroveku mohol človek dostať vysoké teploty dostatočné na tavenie železných rúd. Ale predtým, ako sa naučil skvapalňovať plyny, bolo veľmi nízke dosiahnuť nízku hladinu. Iba v roku 1665 fyzik Boyle bol schopný znížiť teplotu vodného roztoku iba o niekoľko stupňov. Dosiahol to rozpustením amoniaku vo vode.

A prečo ľudia potrebovali nízke teploty? V prvom rade je potrebné, aby vedci kalibrovali teplomery používané na meteorologické merania, pri ktorých sú starí časomery zatiaľ neznáme. Výrobcovia teplomerov začali vyberať také látky a rozpúšťadlá, ktoré by čo najviac znížili teplotu roztokov. Takéto zloženie vynašiel holandský majster vedeckých nástrojov D. Fahrenheit. Odporučil použitie drveného ľadu, do ktorého by sa pridávala koncentrovaná kyselina dusičná. V Rusku sa takéto zloženie začalo nazývať zvláštnou záležitosťou.

Zima 1759 - 1760 v Petrohrade sa ukázala byť veľmi ľadová. Už 14. decembra sa „stalo extrémne prechladnutie, ktoré sa na akadémii nikdy predtým nezaznamenalo.“ V tento deň sa akademik Joseph Adam Brown s čisto vedeckými cieľmi sám seba opýtal, aby objasnil otázku „Do akej miery sa môže táto prírodná zima znásobiť umením“. Na tento účel použil Holanďanskú kompozíciu, ale namiesto drveného ľadu použil pouličný sneh s okolitou teplotou. Položil sneh do sklenenej nádoby, nalial trochu kyseliny dusičnej a do tejto ušľachtilej hmoty vložil ortuťový teplomer. Po nejakej dobe vytiahol teplomer a „rád zistil, že nebol poškodený, ale ortuť bola stále“. [2]

Čo sa Brown tešil? Že teplomer nebol rozmrazený? Nie, práve začal podozrievať, že v teplomerovej trubici bola zamrznutá ortuť. A to bol pocit! Ani jedno vedecké pojednávanie všetkých čias a národov neukázalo, že ortuť môže byť pevná. Tu je napríklad to, čo sa dá prečítať v tej učebnici toho času pre rudných baníkov: „Tento minerál sa vo vzhľade od roztavených kovov nelíši, ale zamrzne v takom teplom, z ktorého sa vznieti veľa vecí a ortuť nemôže v najťažšom mraze zamrznúť“ , Všimnite si, že autor učebnice, MV Lomonosov, nepovažuje ortuť za kov. [3]

Titulná stránka výtlačku správy akademika I.A. Browna na verejnom stretnutí Akadémie vied v Petrohrade

Odsúdenie vedcov tej doby v tomto postuláte bolo také veľké, že 18. novembra 1734, keď jezdecký kozák Cossack Salomatov, pozorovateľ meteorologickej stanice v Tomsku, ohlásil akademikom Gmelinovi a Millerovi zmrazenie ortuti v jeho barometri, jednoducho tomu neverili. Mali podozrenie, že neskúsený kozák jednoducho vylial ortuť, pretože „to starostlivo nevybral a nevytriasol, inak sa to nestalo, pretože hoci mrazy boli neporovnateľne prísnejšie, ortuť nezamrzla“. Vedci si boli takí istí svojou nevinnosťou, že namiesto údajne rozliatych šiestich ortuťových cievok bolo poslaných na kozákov. Z akademikov si pamätajte meno Miller, stále sa s ňou stretneme. [4]

II

Ale späť k pokusom v Petrohrade. Takže, “napísal Brown neskôr,„ bol som si istý, že ortuť v teplomere ztuhla a bez pohybu, a teda zamrzla “. Bolo také neočakávané, že sa rozhodol okamžite podať správu svojim kolegom. Zranení zhromaždení vedci sa rozhodli, že pri vykonávaní opakovaných experimentov bolo potrebné rozbiť teplomer a vizuálne overiť, či je hotový. Na tento účel bola v dielni akadémie objednaná nová várka teplomerov.

Pokusy sa mohli začať až 25. decembra, „pretože čoskoro nebolo možné vyrobiť požadovaný počet teplomerov“. Experimenty začali okrem Browna aj akademici M. V. Lomonosov, F.U.T. Epinus, I. E. Zeiger a farmaceut I.G. Každý z účastníkov, opakujúci Brownove triky, dostal z rozbitých teplomerov stĺpce tuhej ortuti vo forme drôtu „ako striebro“ a „guľôčku“ na konci. Drôty sa ľahko ohli a „strela“ sa ľahko vyrovnala údermi pažby sekery, pretože „mala tvrdosť olova alebo cínu“. Zeiger neskôr povedal, že sa zdalo, že ju počuje zvonenie. Všetky vlastnosti kovu boli zrejmé, ortuť bola kov a priorita objavenia tejto skutočnosti patrí Rusku.

Experimenty v Petrohrade vyvolali senzáciu vo vedeckom svete. Noviny a súkromná korešpondencia vedcov boli ďaleko pred oficiálnymi správami akadémie, a preto došlo k vážnym skresleniam, najmä pokiaľ ide o úlohu hlavných postáv. Meno objaviteľa nebolo správne pomenované, čo viedlo k veľkému škandálu v Akadémii. Na podnet Lomonosova úrad zorganizoval osobitné vyšetrovanie. Našli vinníka - bol to akademik Miller, ktorý „napísal Lipsku v mene akadémie a bez jej vedomia, údajne začiatok tohto experimentu údajne pochádzajú od profesorov Zeiger a Epinus, a Brown, údajne občas, musel nájsť perlu ako kohút“. Za to boli kolegovia na stretnutí úradu ostro kritizovaní kolegami. Prípad vedy je takmer typický. [5]

Nasledovali reakcie ostatných vedcov. „Objav profesora Browna najväčšieho významu,“ napísal Leonard Euler, „a bolo mi to obzvlášť potešením, pretože som vždy veril, že teplo je skutočnou príčinou tekutého stavu ortuti.“

Výsledky zimných experimentov Kancelárie Akadémie boli uznané natoľko dôležité, že o ich výsledkoch sa rozhodlo, že budú zverejnené na verejnom stretnutí Akadémie pri slávnostnej oslave menovky cisárovnej Alžbety Petody. V úvodných správach boli nariadené hlavné postavy úvodného vystúpenia: I.A. Brown v nemčine a M. V. Lomonosov v ruštine. Prvá správa sa volala „O úžasnej zime, vyrobené umenie“, druhá - „Zdôvodnenie tvrdosti a tekutosti tiel“. Texty správ sa rozhodli vydávať v samostatných odtlačkoch pečiatok, ktoré sa potom vytlačili v 412 výtlačkoch a teraz ich možno nájsť v hlavných knižniciach krajiny.

Brownove zásluhy v dejinách fyziky teraz uctievajú potomkovia. Čo však bolo pre Lomonosovské zásluhy, nie je známe krajanom ani zahraničným vedcom. A je tu niečo o čítať. Predtým, ako o tom budeme hovoriť, podáme ďalšiu revíziu objavu ruských vedcov z roku 1763: „Najpozoruhodnejším zo všetkých objavov za posledné tri roky je zistenie skutočnosti, že sa topí ortuť.“ [6]. Tieto slová patria jednému zo zakladateľov vedy o elektrine, veľkému Američanovi B. Franklinovi. Jeho hlavné dielo „Experimenty a pozorovania elektriny“ bolo ruským vedcom dobre známe, opakovane ich citovali G. V. Richman a M. V. Lomonosov.

III

Franklinovo dielo je zbierka jeho listov adresovaná iným učencom. Tu sú postupne opísané experimenty, ktoré autor uskutočnil v Novom svete, a teoretické konštrukcie autora. Bol jedným z prvých, ktorý začal elektrikárov bežne používať termín dirigent, ktorý predstavil anglický vedec T. Desagulier. V jednom z týchto listov, 1751.Môžete si prečítať nasledujúce: Jediným rozdielom medzi vodičmi a nevodičmi je „iba to, že niektorí z nich vedú elektrickú látku, zatiaľ čo iní nie.“ A ďalej: „Ideálne vodiče sú iba kovy a voda. Ostatné telá vykonávajú iba pokiaľ obsahujú nečistoty z kovov a vody. ““ [7]

Neskôr bola k tomuto listu, vytlačená vo Franklinových zbierkach, urobená poznámka pod čiarou, že toto pravidlo nie je vždy dodržané a autor cituje prípad, keď anglický vedec „Wilson zistil, že vosk a taviaca živica získajú schopnosť viesť“. Sám Franklin však narazil na zvláštny fakt: „Suchý kúsok ľadu alebo cencúľ v elektrickom obvode zabraňuje šoku, ktorý sa nedal očakávať, pretože voda ho dokonale prenáša.“ Hovoríme tu o šokovom elektrickom šoku experimentátora, keď sa cez neho vybije nabitá banka Leiden. Ľad sa v reťazi správal ako izolátor. [7, s. 37.]

Teraz vieme, že kovy majú elektronickú vodivosť, ďalšie látky - iónové, čo je veľmi závislé od ich teploty.

Takže možno týmto spôsobom testujete ortuť? Koniec koncov, ak zamrznutá ortuť bude viesť elektrinu, potom je to určite kov. Túto otázku si mohol položiť iba veľký vedec. A stále nevieme, či len chcel túto otázku zistiť, ale takúto skúsenosť urobil náš veľký krajan M. V. Lomonosov. Stručný popis tohto experimentu je uvedený v treťom zväzku Kompletných diel jeho diel. Je tu tiež uvedený nákres tohto experimentu. Musím povedať, že na obrázku nie je znázornený elektrický stroj a elektrický ukazovateľ (elektromer), ale ich prítomnosť je odvodená z textu. [8. s.407]

Vlastné kresby spoločnosti Lomonosov na experimenty s mrazom ortuti. Obrázok 5 zobrazuje guľu zmrazenej ortuti a jej stupeň deformácie po kovaní Obrázok 6 znázorňuje skúsenosti s elektrickou vodivosťou ortuti a horúceho železného drôtu. 7 ukazuje zmrazenú trubicu ortuťového teplomeru. Vznikajú vzduchové bubliny.

Sklenená trubica v tvare U s ortuťou sa vrhla do sklenenej nádoby s mraziacim materiálom, do ktorej sa na oboch stranách zmrazili železné drôty. Jeden drôt bol v kontakte s vodičom elektrického stroja, druhý s elektroskopom. Keď generátor začal vyrábať elektrinu, elektromer okamžite ukázal svoju prítomnosť na drôte umiestnenom po zamrznutej ortuti. Kvapalná a mrazená ortuť sa ukázala ako vodivá, rovnako ako všetky kovy známe v tom čase. Posledným bodom v dôkaze, že ortuť je kov, dal presne M. V. Lomonosov. Presný dátum tejto udalosti nie je známy, ale bol v januári 1760. Zaznamenali sme ešte jednu jemnosť experimentu. V oblasti elektrického obvodu medzi pevnou ortuťou a elektrometrom experimentátor žiari červeným železným drôtom so sviečkami. Záver je jednoznačný: „Elektrická sila pôsobí prostredníctvom mrazenej ortuti a horúceho železa.“

A tento záver bol pre vedu tej doby nový. V tom čase svetová veda začala chápať závislosť elektrickej vodivosti všetkých telies od ich teploty. V roku 1762 Franklin opíše skúsenosť Charlesa Cavendisha (otca známeho Henryho Cavendisha), ktorý vykonal štúdiu elektrickej vodivosti skla v závislosti od jeho teploty. Ukázalo sa, že pomerne silne vyhrievané obyčajné sklo sa stáva vodivým. Zorganizovanie tejto skúsenosti bolo omnoho ľahšie ako Lomonosovský. Napokon bolo oveľa ľahšie zohriať sklenenú trubicu s elektródami spájkovanými do skla ako zmraziť ortuť. Ale táto skúsenosť, Franklin, ktorá ju nazýva „veľmi vtipnou“, dodáva: „Zostáva len prajem tomuto ušľachtilému filozofovi, aby viac informoval ľudstvo o svojich skúsenostiach.“ Isteže, Lomonosov experiment s elektrickou vodivosťou mrazenej ortuti opakovane opakovali iní, ale neskôr, pretože v západných krajinách sa experimenty s mrazom ortuti mohli vykonávať až po desaťročiach. [7. s.206]

Pocit otvorenia v Petrohrade čoskoro ustúpil, nikto nemohol opakovať experimenty v horúcom prenasledovaní a výsledky elektrického experimentu boli dlho zabudnuté nielen na Západe, ale aj v Rusku.Lomonosov zrejme pripravil úplný opis tohto experimentu pre svoju „Teóriu matematiky, ktorá bola matematicky uvedená“, na ktorej pracoval od roku 1756, ale zostal neúplný. Po udalostiach opísaných veľkým vedcom v rokoch 1762 a 1763 ochorel „takmer priviedol do hrobu“ a žil až do roku 1765. Okrem toho veľké ťažkosti na akadémii v posledných rokoch života nevytvárali čas na tvorivú prácu. Jeho práca samozrejme zostala v tlačenej podobe v množstve 412 výtlačkov. Bohužiaľ, stal sa jej nehodný vedecký príbeh.

V "Dejiny cisárskej akadémie vied", ktorú napísal akademik P. P. Pekarsky v roku 1873. Môžete si prečítať nasledujúce. „Toto dielo nášho akademika trpelo zvláštnym osudom - zabudli ho zaradiť do najbežnejších vydaní zbieraných diel, takže ho v edícii 1778 znovu vytlačili len raz a teraz je to bibliografická rarita. Nie je prekvapujúce, že Lomonosovove „zdôvodnenie“ týkajúce sa tvrdosti a telesnej tekutiny sa nenachádza v žiadnom prehľade neskorších vedcov. “ [8], [9]. (Kurzíva naša B.Kh.)

Osud je v skutočnosti viac ako čudný. Vzhľadom na to, že M. V. Lomonosov mal veľa nepriateľov, dá sa predpokladať, že jeho zvláštnosť bola úmyselná. Medzi jeho najhorších nepriateľov patria encyklopédia Brockhaus a Efron, ktorá tiež uvádza už známeho akademika G. F. Millera, ktorý pôsobil v rokoch 1757 - 1765 ako stály tajomník Petrohradskej akadémie. Pamätáme si, že nereagoval na správu o zmrazení ortuti v roku 1734, potom v zahraničí uviedol nesprávne informácie, pre ktoré mal veľké problémy. Dá sa predpokladať, že z dôvodov neznámych pre nás to bol on, kto mohol túto prácu donútiť upútať pozornosť vydavateľov. Koniec koncov, udržoval korešpondenciu medzi akadémiou a zápisnicami zo všetkých stretnutí a ich archívmi a vykonávanie listiny by mu nespôsobilo ťažkosti. Okrem toho tá istá encyklopédia píše o Millerovi, ako by „vo svojich vzťahoch so svojimi členmi nebol vždy dokonalý“.

Akademik V.I. Vernadsky, opisujúci Millera, píše, že „nebol stvoriteľom nového teoretického a vedeckého myslenia, ako je Euler alebo Lomonosov, ale ako on, bol prepracovaný hlbokým porozumením vedeckej metódy, odborne ju zvládol.“ Možno to bola len závisť od talentu, a to je len náš odhad. Ale to, čo sa stalo, sa stalo. [10]

IV

Neoprávnenosť tejto práce Lomonosova tu nekončí. V období od roku 1768 do roku 1900 bolo publikovaných sedem vydaní jeho zbierkových diel, ktoré neboli súčasťou žiadneho z nich. Iba v piatom ročníku akademickej publikácie z roku 1902. táto práca vedca videla svetlo. Text však bol vytlačený iba v ruštine a výkresy a kresby neboli reprodukované, bez ktorých by text odôvodnenia nebol pochopiteľný. Jedno z jeho najzaujímavejších diel sa tak vytratilo z dohľadu vedcov Lomonosovovej práce.

Od roku 1940 začala Akadémia vied ZSSR vydávať zbierky Lomonosov, ktoré obsahujú novo nájdené materiály a články o jeho vedeckej činnosti. V niektorých sú tiež známe kryogénne experimenty Browna a Lomonosova. Neexistujú žiadne nové informácie o elektrických skúsenostiach. [11, 12] Nakoniec, k 250. výročiu narodenia ruských fyzikov (boli v rovnakom veku) M.V. Lomonosova a G. V. Rikhmana, bola vydaná kniha A. A. Alekseeva „Vznik vedy o elektrine v Rusku“. V tejto skúsenosti sa vôbec nespomína. Vyvstáva však neúprosne otázka, aké sú ciele stanovené výskumným pracovníkom a začínajú kryogénne elektrické experimenty. Existuje niečo, čo nájdete v otázke záujmu nás? [13]

V archívoch vedca určite bolo niečo. Ale tento archív „na najvyššom veliteľstve“ zapečatil gróf G. Orlov a sám nariadil, aby sa zatriedil. Nie je známe, kde a kde sú nálezy celkom možné. Zostávajúce dokumenty nájdete v 11 zväzkoch Kompletných diel vedca.Existuje len málo ruských vedcov, ktorých práca by historikov vedy sledovala rovnako široko a vytrvalo ako Lomonosov a všetky jeho diela boli recenzované a revidované a nemala nádej na nájdenie niečoho nového. Ale kto hľadá, nájde.

Je známe, že MV Lomonosov preložil do ruštiny prvú učebnicu pre univerzitu „Wolfian Experimental Physics“. Bolo uverejnené v roku 1746. a bolo potrebné ho dotlačiť - „na predaj je všetko so stratou“. V marci 1760 Rozhodlo sa o jeho uverejnení druhým vyrazením. Lomonosov pochopil, že medzi vydaniami bola učebnica dosť zastaraná. Učebnica bola naliehavo potrebná, ale bolo málo času. Preto sa rozhodlo o doplnení existujúceho textu. Podľa autora „dodatkov“ by mali „vysvetliť činnosti a zmeny, ktoré závisia od najjemnejších necitlivých častíc, zložiek tela“. Podľa týchto častíc môže moderný čitateľ porozumieť atómom a molekulám a dokonca aj elektrónom, ale to všetko by malo odrážať Lomonosovov systém názorov na fyziku javov.

Skutočnosť, že práca na správe na akadémii a písanie dodatkov boli paralelné súčasne, je dokázaná v kalendári. Dátum prečítania správy je 6. september 1760 a text dodatkov podpísal Lomonosov 15. septembra toho istého roku. [14]

Teraz uvádzame fyzikálne pohľady na elektrinu vo všeobecnosti: „Elektrická látka pozostáva z extrémne malých častíc, pretože je schopná preniknúť obyčajnou hmotou, dokonca aj do tých najhustejších kovov, s veľkou ľahkosťou a slobodou.“ [7, s. 53] Skutočnosť, že elektrina sa pohybuje extrémne vysokou rýchlosťou, bola známa ihneď po vynáleze plechovky od Leidena, to znamená Franklinovi.

Teraz nastal čas citovať z „Prírastkov“ Lomonosova, nepochybne súvisiacich so zimnými pokusmi z januára 1760. Osobitne ich zvýrazňujeme tučným písmom.

„Novo nájdené elektrické experimenty ukazujú, že cudzie látky, ktoré sa pohybujú veľkou rýchlosťou v studniach studených telies, ich nespália.“, to znamená, že sa nezahrieva. Nie je tu žiadne tajomstvo, je to jasné a jasné cudzie látky Je elektrická látka a studené telá sú mrazená ortuť, Pripomeňme, že Lomonosov bol zástancom kinetickej teórie tepla, a tu si ju môžete prečítať "Pohyb častíc, telies, z ktorých je telesná hmota, spôsobuje teplo", [5, s. 436].

To je všetko, čo sa našlo. Ale stojí to za veľa. Teraz je zrejmé, že experimentátor ako podporovateľ kinetickej teórie tepla očakával zvýšenie teploty ortuti. Pretože na také teploty nemohol mať teplomery, očividne čakal na roztavenie ortuti. Toto sa nestalo. Preto tento záver.

Malo by sa povedať, že veda v tom čase netušila pohyb elektrických nábojov (elektrický prúd). Lomonosov verí, že počas prevádzky elektrického stroja sa elektrická látka neustále pohybuje cez ortuť. To nebolo. Cez zamrznutú ortuť bolo potrebné len malé množstvo elektriny na nabitie drôtu opúšťajúceho ortuť. V opačnom prípade by Lomonosovov záver znamenal, že mrazená ortuť má supravodivosť.

Supravodivosť ortuti pri teplotách oveľa nižších, ako zistila Lomonosov v roku 1911. Leiden profesor Kamerling-Onnes. Stalo sa to 150 rokov po experimentoch v Petrohrade a vyvolalo rovnaký pocit ako vtedy vo vedeckom svete. Nobelova cena právom korunovala prácu holandského vedca a načrtla vývoj fyziky v nasledujúcich rokoch. Cesta k takémuto objaveniu sa však začala v Rusku a takmer si to nikto nepamätá.

V

Tento rok predstavuje 250 rokov experimentov s mrazom ortuti. Nielen táto udalosť si vyžaduje, aby sme túto skutočnosť venovali pozornosť. V roku 2011 si pripomíname trsté výročie narodenia veľkého ruského vedca. Výročie Lomonosova bude určite oslavovať vedecká obec, a to je náš príspevok k tejto udalosti.Napriek tomu by som rád poznamenal taký nevzhľadný fakt v našej krajine ako zanedbanie našich vedcov. Takmer každý pozná objaviteľa elektrického oblúka, ruský fyzik V.V. Petrov. Nie každý však vie, čo sa o tomto objave stalo v jeho rodnej krajine po takmer sto rokoch a potom náhodou. Dozvieme sa tiež o tomto experimente s Lomonosovom, iba o štvrť tisícročia!

Chcel by som uviesť príklad starej a dobrej Anglicka. Tam v roku 1700. určitá Stena, ktorá trie jantár, zistila, že iskra, ktorá z toho vyplýva, mu pripomína blesk. Bol absolútnym amatérom v oblasti elektriny a nemohol zopakovať svoje skúsenosti v prítomnosti vedcov, ale v učebniciach o histórii fyziky ochrany elektriny a blesku si naňho stále pamätajú nielen Briti.

Je známe, že práce Lomonosova takmer neovplyvnili vývoj svetovej vedy, pretože si nevytvoril vlastnú školu. Ale to nie je chyba, ale problém Lomonosova. Medzi dôvody tu patrí pozornosť domácej vedy. A ona si to zaslúži! Napríklad takéto slová o veľkom ruskom vedcovi citoval V.I. nie sme zvyknutí zaobchádzať s údajmi z histórie vedy rovnakým spôsobom ako s inými javmi a faktami. “ Náš nález iba potvrdzuje tieto slová. [10, s. 323]

Musím povedať, že mystická kliatba vždy visela nad popisom tohto zážitku z Lomonosova. Naše pokusy podať správu redakcii časopisov o našom historickom náleze nenašli ani zdvorilú odpoveď, napríklad tak, že redakčné portfólio bolo plné atď. Iba časopis „Elektrina“ odporučil zaslať článok do fyzického denníka. Spomenieme tiež zaujímavý prípad, keď redaktorka ruského odboru jedného z populárnych vedeckých časopisov o živote vedy, keď sa opýtala, či takýto text dostala, jednoducho odpovedala, že ich e-mail bol v súčasnosti porušený. Zrejme verí, že niektorí Papuáni žijú mimo Moskovského okruhu.

Ak nás nerešpektujeme, nikto nás nebude rešpektovať.

Comments

[#1 Irina Andrzheevskaya]

Ďakujem vám, Boris Georgievich, za váš článok, vaše vyšetrovanie, vašu pozíciu. Veľmi zaujímavé a poučné. Iba „za stav hanby ...“