Categories: Articles destacats » Fets interessants
Nombre de visualitzacions: 22391
Comentaris sobre l'article: 1
Els primers passos per descobrir la superconductivitat
L'article ha estat escrit específicament per al 250è aniversari del DESCOBERTE de congelar mercuri.
Jo
Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg, inaugurada el 1725. només havia de convertir-se al mateix temps en un líder en l’estudi de la física del fred. "La naturalesa de la nostra localitat és sorprenentment favorable per realitzar experiments amb el fred", va escriure G.V. Kraft, un dels primers professors de Petersburg. Tot i això, immediatament va advertir que en la naturalesa del fred hi ha moltes coses desconegudes. "Fins ara, les esmentades qualitats estaven envoltades en tantes tenebres que van trigar diversos anys a il·luminar-se, i potser es necessitava un segle de vida sencer, i no només un, sinó molts regals perspicaces." Tenia raó. [1.]
Les acadèmies d'Anglaterra, Itàlia, França, Alemanya, Holanda i fins i tot Suècia es troben en una franja de clima suau. Tecnològicament és més fàcil obtenir altes temperatures per necessitats experimentals que el fred. Fins i tot a l’antiguitat, l’home podia rebre temperatures altes suficients per a fundir minerals de ferro. Però abans va aprendre a liquar gasos, baixar era molt problemàtic. Només el 1665 El físic Boyle va aconseguir reduir la temperatura de la solució aquosa en pocs graus. Ho va aconseguir dissolent amoníac en aigua.
I per què aleshores la gent necessitava temperatures baixes? En primer lloc, per als científics calibrar els termòmetres utilitzats per a les mesures meteorològiques, en les que fins ara no es coneixen les temperatures dels temporitzadors. Van ser els fabricants de termòmetres els que van començar a seleccionar aquestes substàncies i dissolvents els que baixarien la temperatura de les solucions en la mesura del possible. Aquesta composició va ser inventada pel mestre holandès d’instruments científics D. Fahrenheit. Va recomanar l’ús de gel triturat al qual s’afegiria àcid nítric concentrat. A Rússia, aquesta composició va començar a anomenar-se matèria curiosa.
L’hivern del 1759-1760 a Sant Petersburg va resultar ser molt gelat. Ja el 14 de desembre, "va passar un fred extrem, que abans no s'havia notat mai a l'Acadèmia". En aquest dia, l'acadèmic Joseph Adam Brown, amb objectius purament científics, es va preguntar a si mateix per aclarir la pregunta "Quant es pot multiplicar aquest fred natural per l'art". Per a aquest propòsit, va utilitzar la composició de l'holandès, tot i que en lloc de gel triturat, va utilitzar neu de carrer, amb una temperatura ambiental. Va col·locar la neu en un vas de vidre, va abocar una mica d’àcid nítric i va inserir un termòmetre de mercuri en aquesta matèria noble. Al cap d'un temps, va treure el termòmetre i "va comprovar amb satisfacció que no estava danyat, però el mercuri estava quiet". [2]
De què es va alegrar Brown? Que el termòmetre no s’ha descongelat? No, només va començar a sospitar que el mercuri estava congelat al tub del termòmetre. I va ser una sensació! Ni un sol tractat científic de totes les èpoques i pobles ha informat que el mercuri pot ser sòlid. A continuació s’explica el que, per exemple, es pot llegir en un llibre de text d’aquella època per als miners de mineral: “Aquest mineral no és diferent per l’aparença dels metalls fosos, però es congelen en una calor tal, de la qual moltes coses incendien, i el mercuri no es pot congelar en les gelades més greus” . Tingueu en compte que l’autor del llibre de text, MV Lomonosov, no considera ni el mercuri com a metall. [3]
Pàgina de títol d'un imprès d'un informe de l'acadèmic I. A. Brown en una reunió pública de l'Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg
La convicció dels científics d’aquella època en aquest postulat va ser tan gran que el 18 de novembre de 1734, quan l’hípica cosac Salomatov, observador d’una estació meteorològica de Tomsk, va comunicar la congelació de mercuri al seu baròmetre als acadèmics Gmelin i Miller, simplement no ho van creure. Tenien la sospita que un cosac sense experiència simplement va vessar mercuri, perquè "no el va treure i remenar amb cura, si no, no es podia produir, perquè si bé les gelades eren incomprensiblement més severes, el mercuri no es va congelar". Els científics estaven tan segurs de la seva innocència que en lloc de suposadament vessar sis bobines de mercuri més es van enviar al cosac. Dels acadèmics, recordeu el nom de Miller, encara la coneixerem. [4]
Però tornem als experiments de Sant Petersburg. Així, "va escriure Brown després," estava "segur que el mercuri del termòmetre quedés sòlid i immòbil pel fred i, per tant, es va congelar". Va ser tan inesperat que va decidir informar immediatament la notícia als seus companys. Científics reunits ràpidament van decidir que, quan es feien experiments repetits, calia trencar el termòmetre i verificar visualment el fet complpli. Amb aquesta finalitat, es va ordenar un nou lot de termòmetres al taller de l’acadèmia.
Només van poder començar els experiments el 25 de desembre, "perquè el nombre de termòmetres requerit aviat va ser impossible de fer". A més de Brown, es van iniciar els experiments pels acadèmics M. V. Lomonosov, F.U.T. Epinus, I.E. Zeiger i el farmacèutic I.G. Model. Cadascun dels participants, repetint els trucs de Brown, va rebre dels termòmetres trencats columnes de mercuri sòlid en forma de filferro, "com la plata", i una "bala" de mercuri al final. Els fils es doblegaven fàcilment i la “bala” es podia aplanar fàcilment per cops del cul de la destral, ja que “tenia la duresa de plom o estany”. Zeiger després va dir que semblava sentir-la sonar. Totes les propietats del metall eren evidents, per tant el mercuri era un metall i la prioritat del descobriment d’aquest fet pertany a Rússia.
Els experiments a Sant Petersburg van tenir sensació en el món científic. Els diaris i la correspondència privada dels científics estaven molt per davant dels informes oficials de l'Acadèmia i, per tant, es van produir greus distorsions, especialment sobre el paper dels personatges principals. El nom del descobridor no es va nomenar correctament, cosa que va provocar un gran escàndol a l'Acadèmia. A iniciativa de Lomonosov, l'Oficina va organitzar una investigació especial. Van trobar el culpable: va ser l’acadèmic Miller, que “va escriure a Leipzig en nom de l’Acadèmia i sense el seu coneixement, suposadament l’inici d’aquest experiment provenia dels professors Zeiger i Epinus, i Brown, suposadament en alguna ocasió, va haver de trobar un gra de perla com a gall”. Per això, Miller va ser durament criticat pels companys en una reunió de l'Oficina. El cas per a la ciència és gairebé típic. [5]
Seguit per les respostes d’altres científics. "El descobriment del professor Brown de la màxima importància", va escriure Leonard Euler, "i em va donar un plaer particular perquè sempre vaig creure que la calor és la veritable causa de l'estat líquid del mercuri".
Es van reconèixer els resultats dels experiments d'hivern de la Cancelleria de l'Acadèmia que es van decidir que els seus resultats es van publicar a la reunió pública de l'Acadèmia en la celebració solemne de l'emperadriu Elizabeth Petrovna. Els personatges principals de la inauguració van rebre els informes d'obertura: I. A. Brown en alemany i M. V. Lomonosov en rus. El primer informe es deia "Sobre el fred sorprenent, l'art produït", el segon - "Raonament sobre la duresa i el líquid dels cossos". Els textos dels informes es van decidir per emetre's en segells separats, que després es van imprimir per un import de 412 exemplars cadascun i que actualment es poden trobar a les principals biblioteques del país.
Els descendents veneren els mèrits de Brown en la història de la física. Però el compatibilitats ni els científics estrangers no saben quin era el mèrit de Lomonosov. I hi ha alguna cosa a llegir. Però, abans de parlar d’això, farem una altra revisió sobre el descobriment de científics russos realitzat el 1763: “El més notable de tots els descobriments durant els últims tres anys és l’establiment del fet que el mercuri es fongui”. [6]. Aquestes paraules pertanyen a un dels fundadors de la ciència de l'electricitat, el gran nord-americà B. Franklin. El seu treball principal, "Experiments i observacions de l'electricitat", va ser molt conegut pels científics russos, citats repetidament per G.V. Rikhman i M.V. Lomonosov en els seus escrits.
III
L’obra de Franklin és un recull de les seves cartes adreçades a altres estudiosos. A continuació, es descriuen en seqüència els experiments realitzats per l’autor al Nou Món i les construccions teòriques de l’autor. Va ser un dels primers que va començar a aplicar àmpliament als electricistes el terme conductor, introduït pel científic anglès T. Desagulier. En una d’aquestes cartes, 1751.podeu llegir el següent: l’única diferència entre conductors i no conductors és “només que alguns d’ells condueixen substància elèctrica, mentre que d’altres no. I més: “Només els metalls i l’aigua són conductors ideals. Altres cossos només exerceixen la mesura que contenen impureses de metalls i aigua. " [7]
Més tard, es va publicar una nota a la nota, publicada a l’assaig de Franklin, que no sempre es respecta aquesta regla i l’autor cita el cas quan el científic anglès “Wilson va descobrir que la cera i la resina de fusió adquireixen la capacitat de conduir”. No obstant això, el mateix Franklin havia trobat un fet estrany: "Un tros sec de gel o un icicle en un circuit elèctric impedeixen xoc, cosa que no es podia esperar, ja que l'aigua la transfereix perfectament". Aquí estem parlant del xoc elèctric per xoc de l’experimentador quan un banc de Leiden carregat s’aboca a través seu. El gel es comportava en una cadena com un aïllant. [7, pàg. 37.]
Ara ja sabem que els metalls tenen conductivitat electrònica, altres substàncies - iòniques, que depèn molt de la seva temperatura.
Potser, d'aquesta manera, per provar mercuri? Al cap i a la fi, si el mercuri congelat conduirà electricitat, definitivament és metall. Només el gran científic hauria de fer-se aquesta pregunta. I encara no sabem si només anava a esbrinar aquesta qüestió, però una gran experiència la va fer el nostre gran compatriota M.V. Lomonosov. Una breu descripció d’aquest experiment es troba al tercer volum de les Obres completes de les seves obres. Allà també es dóna un dibuix d’aquest experiment. He de dir que la figura no representa una màquina elèctrica ni un punter elèctric (electròmetre), però la seva presència està implicada pel text. [8. pàg.407]
Dissenys propis de Lomonosov per fer experiments sobre congelació de mercuri. La figura 5 mostra una bola de mercuri congelat i el seu grau de deformació després de la forja.La figura 6 mostra l'experiència en la conductivitat elèctrica del mercuri i un filferro de ferro calent. 7 mostra un tub gelat d’un termòmetre de mercuri. Apareixen bombolles d’aire.
Es va caure un tub de vidre en forma d’U amb mercuri en un vas de vidre amb matèria congelant, al qual es congelaven els cables de ferro per les dues cares. Un dels cables estava en contacte amb el conductor d’una màquina elèctrica, l’altre amb un electroscopi. Quan el generador va començar a generar electricitat, l'electròmetre va mostrar immediatament la seva presència en un cable situat després de mercuri congelat. El mercuri líquid i congelat va resultar ser conductor, com tots els metalls coneguts en aquell moment. El darrer punt en la prova que el mercuri és un metall el va posar precisament M.V. Lomonosov. La data exacta d’aquest esdeveniment es desconeix, però va ser el gener del 1760. Observem una subtilesa més de l’experiment. A la secció del circuit elèctric entre el mercuri sòlid i l’electròmetre, l’experimentador llueix amb espelmes un fil de ferro vermell calent. La conclusió és inequívoca: "La força elèctrica actua a través del mercuri congelat i del ferro calent."
I aquesta conclusió era nova per a la ciència d’aquella època. Va ser en aquest moment quan la ciència mundial va començar a comprendre la dependència de la conductivitat elèctrica de tots els cossos de la seva temperatura. El 1762 Franklin descriurà l'experiència de Charles Cavendish (pare del conegut Henry Cavendish), que va realitzar un estudi sobre la conductivitat elèctrica del vidre en funció de la seva temperatura. Va resultar que un vidre ordinari força fort escalfat es torna conductor. Era molt més fàcil organitzar aquesta experiència que Lomonosovsky. Al cap i a la fi, era molt més fàcil escalfar un tub de vidre amb elèctrodes soldats al vidre que no pas congelar mercuri. Però aquesta experiència, Franklin, anomenant-la “molt enginyosa”, afegeix: “Resta només desitjar a aquest noble filòsof que informi més la humanitat de les seves experiències”. Per descomptat, l’experiment de Lomonosov sobre la conductivitat elèctrica del mercuri congelat es va repetir repetidament per altres, però més tard, ja que als països occidentals els experiments sobre congelació de mercuri es van poder realitzar només després de dècades. [7. pàg.206]
Aviat va desaparèixer la sensació de l’obertura a Sant Petersburg, ningú no va poder repetir els experiments en exercici i els resultats de l’experiment elèctric van ser oblidats durant molt de temps no només a Occident, sinó també a Rússia.Aparentment, Lomonosov va preparar una descripció completa d'aquest experiment per a la seva "teoria de l'electricitat, matemàticament exposada", en la qual treballava des del 1756, però que va quedar incompleta. Després dels fets descrits pel gran científic el 1762 i el 1763, "gairebé va portar a la tomba" la malaltia, i va viure només fins al 1765. A més, els problemes importants de l’acadèmia no van donar temps al treball creatiu dels darrers anys de la vida. Per descomptat, la seva obra va quedar impresa en la quantitat de 412 exemplars. Per desgràcia, li va passar una història científica digna.
A "Història de l'Acadèmia Imperial de les Ciències", escrita per l'acadèmic P.P. Pekarsky el 1873. Podeu llegir el següent. "Aquesta obra del nostre acadèmic va patir un destí estrany; es va oblidar de ser inclosa en les edicions més comunes d'obres col·leccionades, per la qual cosa es va reimprimir només una vegada a l'edició de 1778 i que ara és una raresa bibliogràfica. No és estrany que el "raonament" de Lomonosov pel que fa a la duresa i el líquid corporal no es trobi en cap revisió dels estudiosos posteriors. " [8], [9]. (Itàlica el nostre B.Kh.)
De fet, el destí és més que estrany. Atès que M. V. Lomonosov tenia molts enemics, es pot suposar que l’estranyesa era deliberada. Entre els seus pitjors enemics, l'enciclopèdia Brockhaus i Efron també recull el ja familiar acadèmic G.F. Miller, que va exercir el càrrec entre el 1757 i el 1765 com a secretari permanent de l'Acadèmia de Sant Petersburg. Recordem que no va respondre al missatge sobre la congelació de mercuri el 1734, després dóna informació incorrecta a l’estranger, per la qual va tenir grans problemes. Es pot suposar que per causes desconegudes per a nosaltres, va ser ell qui va poder fer que aquesta obra no cridés l’atenció dels editors. Al cap i a la fi, va mantenir la correspondència entre l’acadèmia i l’acta de totes les reunions, i els seus arxius i dur a terme l’escriptura no li hauria causat dificultat. A més, la mateixa enciclopèdia escriu sobre Miller com si ell "no sempre resultés impecable en les seves relacions amb els seus membres".
L’acadèmic V.I. Vernadsky, descrivint Miller, escriu que “no va ser el creador de la novetat en el pensament teòric i científic, com Euler o Lomonosov, però, com ells, estava impregnat d’una profunda comprensió del mètode científic, sinó que el dominava expertament”. Potser era només una enveja de talent i aquesta és només la nostra conjectura. Però el que va passar va passar. [10]
IV
Les desventures d’aquest treball de Lomonosov no s’acaben aquí. En el període comprès entre el 1768 i el 1900, es van publicar set edicions de les seves obres recollides i aquesta obra no es va incloure en cap d’elles. Només al cinquè volum de la publicació acadèmica el 1902. aquest treball de científic va veure la llum. Tanmateix, el text només es va imprimir en rus i no es reproduïen dibuixos i dibuixos, sense els quals el text del “Raonament” era incomprensible. Així, una de les seves obres més interessants va quedar a la vista dels investigadors de l'obra de Lomonosov.
Des de 1940, l’Acadèmia de Ciències de l’URSS comença a publicar col·leccions Lomonosov, que contenen materials i articles recentment trobats sobre les seves activitats científiques. En alguns, també s’enten els experiments criogènics de Brown i Lomonosov. No hi ha informació nova sobre l'experiència elèctrica. [11, 12] Finalment, es va publicar el 250è aniversari del naixement dels físics russos (tenien la mateixa edat) del llibre M. M. Lomonosov i G. V. Rikhman, A. A. Alekseev, "L'emergència de la ciència de l'electricitat a Rússia". En aquesta experiència no s’esmenta en absolut. Tanmateix, sorgeix la pregunta, quins són els objectius marcats per l'investigador a partir d'experiments elèctrics criogènics. Hi podeu trobar alguna cosa en aquest tema que ens sigui d’interès? [13]
Segurament hi havia alguna cosa als arxius del científic. Però aquest arxiu “amb el màxim comandament” va ser segellat pel comte G. Orlov i ell mateix va ordenar que s’ordenés, no se sap ben bé on i on, però les troballes són molt possibles.Hi ha pocs científics russos que els seus treballs siguin perseguits per historiadors de la ciència tan àmpliament i persistentment com Lomonosov i totes les seves obres foren revisades i revisades, i no hi havia poques esperances de trobar alguna cosa nova. Però el que busca troba.
Se sap que MV Lomonosov va traduir al rus el primer llibre de text de la universitat “Física Experimental Llopiana”. Va ser publicat el 1746. i va ser obligatori reimprimir-la: "la venda tot està en pèrdues". El març de 1760 Es va decidir publicar-lo mitjançant segona gravada. Lomonosov va comprendre que entre les edicions el llibre de text estava força desfasat. El llibre de text era urgent, però hi va haver poc temps. Per tant, es va decidir fer addicions al text existent. Segons l'autor de les "addicions", haurien de "explicar les accions i els canvis en funció de les partícules insensibles més subtils, dels components del cos." Sota aquestes partícules, el lector modern pot comprendre àtoms i molècules, i fins i tot electrons, però tot plegat hauria de reflectir el sistema de visió de Lomonosov sobre la física dels fenòmens.
El fet que el calendari treballi en l'informe de l'Acadèmia i la redacció de les "addicions" fos paral·lel. La data de lectura de l'informe és el 6 de setembre de 1760 i el text de les "addicions" va ser signat per Lomonosov el 15 de setembre d'aquest mateix any. [14]
Ara donem les visions físiques d’aquella època sobre l’electricitat en general: “La substància elèctrica està formada per partícules extremadament petites, ja que és capaç de penetrar la matèria ordinària, fins i tot els metalls més densos, amb gran facilitat i llibertat.” [7, p.53] El fet que l'electricitat es desplaça amb una velocitat extremadament alta era ben conegut immediatament després de la invenció de la llauna de Leiden, és a dir a Franklin.
Ara ha arribat el moment de citar les “addicions” de Lomonosov, sens dubte relacionades amb els experiments d’hivern del gener de 1760. Els destacem específicament en negreta.
"Els experiments elèctrics trobats recentment demostren que la matèria extrana, que es mou a gran velocitat en els pous dels cossos freds, no els encén", és a dir, no escalfa. No hi ha misteri aquí, és clar i clar matèria aliena És una substància elèctrica i els cossos freds ho són mercuri congelat. Recordem que Lomonosov va ser partidari de la teoria cinètica de la calor, i allà pots llegir això "El moviment de les partícules, els cossos constituents hi ha una causa de calor". [5, pàg. 436].
Això és tot el que es va trobar. Però val molt. Ara és clar que l’experimentador, com a partidari de la teoria cinètica del calor, esperava un augment de la temperatura del mercuri. A causa del fet que no podia tenir termòmetres per a aquestes temperatures, aparentment esperava la fusió del mercuri. Això no va passar. D’aquí aquesta conclusió.
Cal dir que la ciència d’aquella època no tenia ni idea del moviment de les càrregues elèctriques (corrent elèctric). Lomonosov creu que durant el funcionament d’una màquina elèctrica, la substància elèctrica es mou per tot el mercuri. No ho va ser. A través del mercuri congelat, només es necessitava una petita quantitat d’electricitat per carregar el fil que sortia del mercuri. En cas contrari, la conclusió de Lomonosov significaria que el mercuri congelat té superconductivitat.
La superconductivitat del mercuri a temperatures molt inferiors a la que va trobar Lomonosov el 1911. Professor de Leiden Kamerling-Onnes. Això va passar 150 anys després dels experiments a Sant Petersburg i va produir la mateixa sensació que l’aleshores en el món científic. El premi Nobel va coronar correctament la tasca del científic holandès i va exposar el desenvolupament de la física en els propers anys. Però el camí cap a aquest descobriment va començar a Rússia i gairebé ningú no se'n recorda.
V
Aquest any es compleixen 250 anys d’experiments de congelació de mercuri. No només aquest esdeveniment requereix que ens fixem en aquest fet. El 2011 es compleix el tres-cents aniversari del naixement del gran científic rus. L’aniversari de Lomonosov serà certament celebrat per la comunitat científica i aquesta és la nostra contribució a aquest esdeveniment.Tot i així, voldria constatar un fet tan desagradable al nostre país com un desemparament dels nostres científics. Gairebé tothom coneix el descobridor de l’arc elèctric, el físic rus V. V. Petrov. Però no tothom sap què es va conèixer sobre aquest descobriment a la seva terra després de gairebé cent anys, i després per accident. També aprenem sobre aquest experiment de Lomonosov, només en un quart de mil·lenni!
Voldria donar un exemple de l’Anglaterra antiga i bona. Allà el 1700. un determinat Mur, fregant un tros d’ambre, va trobar que la guspira derivada d’això li recorda un llamp. Era un aficionat absolut a l’electricitat i no va poder repetir la seva experiència en presència de científics, però en els llibres de text sobre la història de la física de l’electricitat i la protecció contra llamps, sempre és recordat no només pels britànics.
Se sap que les obres de Lomonosov gairebé no van afectar el desenvolupament de la ciència mundial, perquè no va crear la seva pròpia escola. Però aquesta no és la culpa, sinó el problema de Lomonosov. Entre els motius aquí es troba l’atenció a la ciència domèstica. I ella s’ho mereix! Per exemple, tals paraules sobre el gran científic rus van ser citades per V.I. no estem acostumats a tractar les dades de la història de la ciència de la manera com gestionem altres fenòmens i fets. " La nostra troballa només confirma aquestes paraules. [10, pàg. 323]
He de dir que una maledicció mística sempre va penjar la descripció d’aquesta experiència de Lomonosov. Els nostres intents d’informar a la redacció de revistes sobre la nostra troballa històrica no van trobar ni una resposta educada, per exemple, com que la cartera editorial fos plena, etc. Només la revista "Electricitat" va aconsellar reenviar l'article a un diari físic. També esmentem un cas curiós quan l’editor del departament rus d’una de les revistes de ciències populars sobre la vida de la ciència, quan se li va preguntar si va rebre un text, va respondre simplement que el seu correu electrònic s’ha trencat aquests dies. Segons sembla, ella creu que només els Papuans viuen fora de la Ronda de Moscou.
Ningú no ens respectarà si no ens respectem.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: