§9 Б. Франклин

Б. Франклин (1706–1790)

В течение длительного времени исследования в области электричества оставались как бы на втором плане по отношению к работам по магнетизму. Это объясняется, во-первых, большой практической значимостью такого устройства, как магнитный компас, а во-вторых, простотой демонстрации действия намагниченных тел и относительной сложностью воспроизведения электростатических эффектов. Большую роль для прогресса науки об электричестве сыграло изобретение во второй половине XVII в. электростатической машины (О. Герике). Однако систематические исследования в этой области начались лишь в XVIII в. В первой половине XVIII в. был обнаружен ряд важнейших фактов и явлений: электропроводность (С. Грей), существование двух видов электричества (III. Дю-фэ), возможность накапливать заряд с помощью конденсатора —лейденской банки (Э. Клейст, П. Мушенбрек) и др. Особое значение имели исследования американского естествоиспытателя Б. Франклина. Бенджамин Франклин родился 17 января 1706 г. в Бостоне в многодетной семье владельца сальной мастерской, покинувшего Англию в надежде поправить материальное положение в Америке.

Трудовая жизнь Франклина началась очень рано — с десяти лет. Сначала он работает в мастерской отца, а затем в типографии старшего брата, где мальчик получает не только возможность освоить профессию наборщика, но и доступ к книгам. Его статьи, помещенные без подписи в газете брата, неожиданно привлекают внимание публики. Юноша принимает решение начать самостоятельную жизнь и тайно от родителей покидает город. Скитания приводят его в Филадельфию, с которой оказывается связана вся дальнейшая жизнь Франклина.

В 1727 г. он организует юношеский просветительный клуб, на базе которого было создано Филадельфийское философское общество — первое научно-исследовательское учреждение в Америке. С именем Франклина связано создание первой в Америке публичной библиотеки. Постепенно Франклин становится одним из наиболее активных политических деятелей Америки. Выполняя сложные дипломатические поручения, он много сделал для победы бывшей английской колонии в борьбе за независимость. Умер Франклин 17 апреля 1790 г.

Научная судьба Франклина весьма необычна. Он не был ученым ни по образованию, ни по роду деятельности. Собственно физическим исследованиям он посвятил всего семь лет жизни (примерно 1747–1754 гг.).

Причиной обращения Франклина к исследованиям по электричеству послужил случай. В 1743 г. Франклин присутствовал на демонстрации физических опытов с электричеством неким А. Спенсером, гастролировавшим в то время по городам английских колоний в Америке. Опыты так заинтересовали Франклина, что он купил все приборы Спенсера и вместе со своими друзьями по Филадельфийскому философскому обществу приступил к исследованиям. Следует отметить, что до встречи со Спенсером Франклин ничего не знал об электричестве.

Узнав, что в Филадельфии группа молодых людей увлеклась электрическими опытами, английский ботаник и купец, член Лондонского Королевского общества П. Коллинсон прислал Франклину специальную стеклянную трубку, дававшую при трении ее большой заряд. Между Франклином, Коллинсоном и другими членами Королевского общества завязалась переписка, сыгравшая исключительно важную роль в творческой судьбе ученого. В письмах Франклин описал все свои труды и теоретические рассуждения, составившие затем его труд «Опыты и наблюдения над электричеством».

Уже в первых письмах Коллинсону Франклин сообщил об оригинальных наблюдениях, в частности об обнаружении «способности заостренных предметов извлекать и испускать электрический огонь». Очень скоро у начинающего исследователя формируется качественная теория электрических явлений, получившая название «унитарной». Согласно этой теории, «положительное» и «отрицательное» электричество (эти термины вводит сам Франклин) объясняется на основании существования одной электрической материи — «электрического огня». Избыток ее в теле приводит к положительной электризации, недостаток — к отрицательной. Чуть позже Франклин устанавливает закон сохранения электрического заряда, дает на основании своей теории объяснение принципа действия лейденской банки.

В июне 1752 г. Франклин осуществил опыт с воздушным змеем, послужившим прямым доказательством электрической природы молний. Этот опыт произвел сенсацию и стимулировал развитие электрических исследований.

Идея о молниеотводе появилась у Франклина вместе с гипотезой об электрическом происхождении молнии еще в 1748 г. В работе «Взгляды и предположения касательно свойств и действий электрической субстанции, вытекающие из опытов и наблюдений, проведенных в Филадельфии в 1749 г.» он описал возможную конструкцию молниеотвода: «… не могут ли сведения об этой силе заостренных предметов принести пользу человечеству в деле спасения домов, храмов, кораблей и т. п. от удара молний, побудив нас устанавливать на самых высоких местах этих зданий вертикальные железные прутки, заостренные, как иглы, и позолоченные для защиты от ржавления, а от их оснований опускать вниз проволоку снаружи здания до земли или вдоль одного из винтов корабля по борту до воды? Не отведут ли острия электрический огонь из тучи тихо, быть может, еще до того, как она приблизится на ударное расстояние, и тем самым не спасут ли они нас от самого внезапного и ужасного зла!». В этих словах отражается характерная черта всего творчества Франклина — стремление к извлечению практической пользы из научных идей.