Франклин

Даже в популярных работах Франклин стремился глубоко, содержательно раскрывать тему исследования. Это требование, в частности, было полностью соблюдено в лекциях, написанных им для Киннерсли. Франклин очень взыскательно относился к своим научным трудам и считал, что лекции для Киннерсли отвечали всем необходимым требованиям. Во всяком случае, он направил их на суд доктора Митчела, своего знакомого, который был членом Лондонского королевского научного общества.

Франклину принадлежит заслуга открытия положительного и отрицательного полюсов в электричестве; он выдвинул и обосновал гипотезу о материальной природе электричества, доказал электрическую природу молнии, изобрел громоотвод и плоский конденсатор; результаты экспериментов Франклина вплотную подводили к пониманию одного из самых основных законов электростатического поля – закона Кулона.

Таков краткий перечень основных достижений Франклина в изучении электричества, которые поставили его в ряд самых выдающихся ученых, занимавшихся этой важной проблемой.

Как показывает история мировой науки, крупнейшие открытия в области точных наук, в отличие от наук гуманитарных, делались, как правило, учеными молодого возраста. Но нет правил без исключения. Франклин начал заниматься научной работой, когда ему был уже сорок один год, и тем не менее всего за пять-семь лет он сделал во много раз больше, чем многие крупные ученые-профессионалы за десятилетия беспрерывных научных исследований.

Идеи и выводы Франклина, как и многие гениальные эксперименты, были исключительно просты. Он, например, обратил внимание на «поразительную способность заостренных предметов извлекать и отдавать электрический огонь» (как он называл электричество) и экспериментально подтвердил свою гипотезу. Эксперимент, проделанный им с целью доказать правильность своего предположения, был поразительно прост.

Франклин клал чугунный шар диаметром в три-четыре дюйма на горлышко сухой стеклянной бутылки. К потолку прикреплялась шелковая нитка, на нижнем конце которой привязывался небольшой пробковый шарик, величиной, с горошину. Длина нитки и ее направление были такими, чтобы пробковая горошина соприкасалась с боком чугунного шара. Как только чугунный шар наэлектризовывался, пробковая горошина отлетала от него на несколько дюймов, в зависимости от силы электрического заряда. Если в этом положении к чугунному шару на расстоянии шести-восьми дюймов подводили острие кинжала, мгновенно прекращалось отталкивание пробковой горошины. Для того чтобы вызвать аналогичное действие с помощью тупого предмета, его надо было приблизить к шару на расстояние до одного дюйма, пока между этим предметом и шаром не проскочит искра.

На основании проведенных экспериментов Франклин направил в Лондон первый, очень краткий отчет. И уже в этом кратком отчете были четко выражены его идеи, которые составили основу унитарной теории электричества, и был сформулирован закон сохранения заряда.

В письме к Питеру Коллинзу в 1749 году Франклин изложил свою основную гипотезу о природе электричества. Он нарисовал яркую картину электризации тел. «Электрическая материя, – писал Франклин, – состоит из частиц крайне малых, так как они могут пронизывать обычные вещества, такие плотные, как металл, с такой легкостью и свободой, что не испытывают заметного сопротивления». Приведя эту выдержку из письма Франклина, П. Л. Капица писал: «Эта картина до сих пор в основном остается правильной… В наши дни мы называем эти „крайне малые частицы“ электронами».

Франклин писал, что любое тело является как бы губкой, насыщенной частицами электричества. Процесс электризации тел он сводил к тому, что тело, получившее избыток электрических частиц, заряжено положительно, тело, имеющее недостаток этих частиц, заряжено отрицательно. Количественно Франклин это доказывал опытом, понятным любому человеку, не имеющему специальной подготовки.

Два человека становятся на восковые подушки, которые являются изоляторами. Один из них трением электризует стеклянную палочку. Если этой палочкой он коснется другого человека, то оба они оказываются наэлектризованными. Определяется это тем, что прикосновение любого из них к заземленному предмету вызывает искру. Если стоящие на изоляторах люди сразу после электризации прикоснутся друг к другу, то между ними проскочит искра, после чего пропадает их наэлектризованность по отношению к земле. Доказательством этому является то, что при прикосновении к заземленному предмету искра больше не появляется.