Отто фон Геріке - великий експериментатор, що зробив значний вплив на розвиток науки
Головні відкриття Отто фон Геріке:
У 1650 винайшов вакуумну відкачку і застосував свій винахід для вивчення властивостей вакууму і ролі повітря в процесі горіння і для дихання людини.
У 1654 році провів відомий експеримент з Магдебурзькими кулями, яким довів наявність тиску повітря; встановив пружність і вагомість повітря, здатність підтримувати горіння, проводити звук.
У 1657 році винайшов водяний барометр, за допомогою якого у 1660 році передбачив насування бури за 2 години до її появи , таким чином, увійшовши в історію як один з перших метеорологів.
У 1663 винайшов один з перших електростатичних генераторів, що визивав електростатичні заряди тертям - куля з сірки, натиралася долонями рук.
У 1672 році виявив, що заряджена куля потріскує і світиться в темряві (першим спостерігав електричну люмінесценцію). Крім того, їм було виявлено властивість електричного відштовхування однаково заряджених предметів.
Отто фон Геріке (1602 - 1686) - німецький фізик, інженер і філософ, вивчав правознавство, математику і механіку в Лейпцигу, Єні і Лейдені. Деякий час служив інженером у Швеції. Незважаючи на явну схильність до наукових занять, Отто фон Геріке ніколи не ухилявся від покладених на нього, його рідним містом, громадських обов'язків. Прийнявши на себе почесну посаду бургомістра міста Магдебурга, мало не у саме неясний для країни час, був змушений постійно відлучатися для виконання різних дипломатичний доручень. А якщо ще додамо, що на посаді він перебував 32 роки, а раніше цього побував і в полоні, і на військовій службі, і займався будівництвом укріплень і мостів, то не можна не здивуватися тій наполегливості, з якою він у вільні дні та години віддавався улюбленим заняттям фізикою. Спромігся здійснити таку кількість винаходів і нових дослідів, якими він збагатив науку та докладний опис яких залишив у своїй знаменитій книзі: „Ottonis de Guericke Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica”. Геріке був насамперед експериментатором, цілком розумів наукове значення досвіду, що в його час можна вважати ознакою геніальності. У 17 сторіччі ще дуже важко було зректися схоластичного напрямку, який так довго панував у науці і привчити свій розум до самостійної оцінки спостережуваних явищ. Лише деякі вчені могли сказати як Геріке: філософи, які тримаються виключно свого умогляду, а практичний досвід і аргументи залишаючи осторонь, ніколи не можуть прийти до достовірних і справедливих висновків щодо явищ зовнішнього світу. І ми бачимо чимало прикладів, що людський розум, коли він не звертає уваги на результати, здобуті досвідом, відрізняється від істини далі, ніж земля від сонця.
Геріке не знаючи ще нічого про винахід ртутного барометра 1643 року і про так звану торрічеллієву порожнечу, наполегливо прагнув зруйнувати, шляхом досліду, старовинний філософський спір про порожній простір. І ось, близько 1650 року, результатом цієї наполегливості є винахід їм повітряного насоса. Оригінальні магдебурзькі кулі і вакуумний насос, який створив Геріке, є у експозиції музею Мюнхена.
- Отто фон Геріке не був фізиком, що діяли за певними нормами тієї чи іншої школи.
- Володів проникливим розумом.
- Вірно схоплював потреби науки.
- Був дуже майстерним експериментатором і знаючим математиком, з цікавістю до числа і міри.
- Займався дослідженням у галузі електрики, установив явище взаємного відштовхування двох наелектризованих тіл.Водяний барометр створив раніше, близько 1657 року. Під час перебування в Регенсбурзі у 1654 році дізнався (від одного ченця, Магнуса) про досліди Торрічеллі. Можливо, що ця важлива інформація спонукала його зайнятися тим же питанням, а можливо він і самостійним шляхом прийшов до винаходу свого водяного барометра, пристрій якого було тісно пов'язаний з його колишніми пневматичними дослідами. Як би то не було, прилад цей вже існував у 1657 році, так як є свідчення, що з цього саме часу він здійснював спостереження за станом погоди. Його водяний барометр складався з довгої (в 20 Магда. Ліктів) мідної трубки, прикріпленої до зовнішньої стінки триповерхового будинку Геріке. Нижній кінець трубки був занурений у посудину з водою, а верхній, доповнений скляною трубкою, був забезпечений краном і міг бути з'єднаний з повітряним насосом. При викачуванні повітря вода піднялася в трубці до висоти (в 19 Магда. Ліктів); коли кран був закритий, і барометр не з’єднаний з насосом. Незабаром за допомогою цього приладу Геріке знайшов, що атмосферний тиск постійно змінюється, чому він і назвав свій барометр словами Semper vivum. Потім, помітивши співвідношення між висотою води в трубці і станом погоди, він назвав його Wettermännchen. Для більшого ефекту на поверхні води в скляній трубці був поплавок, що мав вид людської фігурки з простягнутою рукою, яка вказувала на таблицю з написами, відповідно різним станам погоди; вся ж інша частина приладу була навмисне замаскована дерев'яною обшивкою. У своїй книзі Геріке дав своєму барометру назву Anemoscopium.
У 1660 році він привів всіх жителів Магдебурга в крайнє обурення, передбачивши сильну бурю за 2 години до її початку…
Обравши предметом своїх досліджень повітря, Геріке намагався довести дослідним шляхом необхідність його співучасті в таких явищах, як передача звуку на відстань і горіння. Їм був придуманий відомий дослід із дзвіночком під ковпаком повітряного насоса, а в питанні про горіння він значно випередив сучасних йому філософів, що мали про це явище дуже не чіткі уявлення. Так, наприклад, Рене Декарт (1596-1650) у 1644 році намагався довести шляхом міркування, що лампа може горіти в герметично закритому просторі скільки завгодно довго. Переконавшись, що свічка не може горіти в резервуарі, з якого викачане повітря, Геріке довів за допомогою спеціально для цієї мети влаштованого приладу, що полум'я пожирає повітря, тобто що деяка частина повітря (на його думку, близько 1/10) знищується горінням. Згадаймо, що в цю епоху ще ніяких хімічних відомостей не було, і про склад повітря ніхто не мав ще уявлення; не дивно тому, що і Геріке не міг пояснити факту поглинання частини повітря при горінні і говорив тільки, що полум'я псує повітря, тому що його свічка гасла в закритому просторі порівняно скоро. У всякому разі, він був набагато ближче до істини, ніж ті хіміки 17 століття, які створили гіпотезу флогістону.
Геріке, як відомо, спершу не вважав можливим викачувати повітря безпосередньо і хотів утворити порожній простір у герметично закритій бочці за допомогою видалення з неї води. З цією метою він до дна бочки приробив насос, думаючи, що тільки при такому розташуванні приладу вода буде слідувати за поршнем насоса внаслідок своєї ваги. Спочатку у Геріке не було ще певного поняття про атмосферний тиск і взагалі про пружність повітря. Коли ця перша спроба не вдалася, оскільки у порожнечу крізь щілини і пори бочки проникало з шипінням зовнішнє повітря. Геріке спробував помістити свою бочку в іншу, теж наповнену водою, припускаючи цим способом уберегти порожнечу від проникнення в неї повітря зовні. Але й на цей раз досвід виявився невдалим, тому що вода з зовнішньої бочки під впливом атмосферного тиску протікала крізь пори у внутрішню і наповнювала порожнечу. Тоді, нарешті, Геріке зважився приєднати насос до безпосереднього викачування повітря з мідної кулястої судини, все ще дотримуючись свого помилкового припущення, що і повітря, подібно воді, може слідувати за поршнем насоса тільки завдяки своїй тяжкості, тому і тепер насос був пригвинчений внизу посудини і розташований вертикально. Результат викачування був зовсім несподіваним і налякав всіх присутніх: мідний куля не витримала зовнішнього тиску і з тріском була зім'ята і сплюснута. Це змусило Геріке готувати для наступних дослідів резервуари міцніші і більш правильної форми. Незручне розташування насоса незабаром змусило Геріке влаштувати спеціальний для цього приладу триніжок і приробити до поршня важіль; таким чином був влаштований перший повітряний насос, названий автором Antlia pneumatica. Звичайно, прилад був ще дуже далекий від досконалості і вимагав не менше трьох осіб для маніпуляцій з поршнем і кранами, зануреними у воду, для кращої ізоляції утворюваної порожнечі від зовнішнього повітря. Роберт Бойль, що вніс у пневматичну машину значні вдосконалення, вважав що Отто фон Геріке є її справжнім винахідником. І хоча Геріке, на початку своїх досліджень, помилково тлумачив дію свого приладу (тяжкістю, а не пружністю повітря, заповненого у резервуарі), тим не менш він, мабуть, добре розумів неможливість досягнення, за допомогою повітряного насоса абсолютної порожнечі.
Нагнітальні насоси були відомі ще у давнину, їх винахід приписується Ктезібію, що жив у II столітті до н. е.. в Олександрії. Пневматичні рушниці теж були вже відомі Геріке, проте до поняття про пружність повітря він прийшов тільки після влаштування свого насоса, на підставі багатьох дослідів. Питання це, настільки елементарне сьогодні, а для того часу воно було одним з найважчих, а відкриття закону Бойля – Маріотта, близько 1676 року - одним з найважливіших завоювань людського розуму того часу.
Досліди, які Геріке показував публічно зі своїми повітряними насосами, створювали йому гучну популярність. Різні високопоставлені особи навмисне заїжджали в Магдебург, щоб особисто переконатися в справедливості всіх цих новинок. Загальновідомий досвід з магдебурзькими півкулями був показаний у 1654 році в Регенсбурзі. Досвід довів наявність тиску повітря. Інші з його пневматичних дослідів і понині повторюються на шкільних уроках фізики і описані в підручниках.
Один з дослідів Геріке полягав у наступному: куля, наповнена повітрям, а інший, з якого повітря було попередньо відкочено, були з’єднанні за допомогою трубки; тоді повітря з першої кулі входило у порожню кулю з такою стрімкою швидкістю, що показувало Геріке схожість цього явища із земними бурями. Дослід з щільно зав'язаним бичачим міхуром, який розбухає і нарешті розривається під дзвоном пневматичної машини, був теж тоді придуманий для демонстрації пружності повітря. Усвідомивши собі раз ці явища пружності, Геріке швидкими кроками пішов далі, і його висновки завжди відрізнялися суворо логічною послідовністю. Незабаром він став доводити, що так як повітря має вагу, то атмосфера сама на себе виробляє тиск, і нижні шари повітря при поверхні землі, як найбільш стислі, повинні бути найбільш щільними. Для наочної демонстрації цієї відмінності пружності він придумав наступний прекрасний досвід: куля, наповнена повітрям, закривалася за допомогою крана і переносилася на високу вежу; там при відкритті крана помічалося, що частина повітря виходить з кулі назовні; навпаки, якщо куля була наповнена повітрям і закрита на висоті, а потім перенесена вниз, то повітря, при відкритті крана спрямовувався всередину кулі. Геріке дуже добре розумів, що необхідною умовою переконливості цього досвіду було сталість температури, і він дбав про те, щоб куля з повітрям була „однаково нагріта як внизу, так і на вершині вежі”. На підставі подібних дослідів він прийшов до висновку, що „вага відомого об'єму повітря являє собою щось дуже відносне”, так як вага знаходиться в залежності від висоти над поверхнею землі. Результатом усіх цих міркувань було створено пристрій „манометр”, тобто „прилад, призначений для вимірювання відмінності у щільності, або у вазі, даного об'єму повітря”. Нині ми цим терміном називаємо прилад, для виміру пружності (тиску) газів у Паскалях. Прилад ж Геріке Роберт Бойль (1627-1691), детально описав, дав назву „статичний барометр”, яке збережене за ним і в наш час. Прилад цей, заснований на законі Архімеда (близько 287-212 до н.е.), складається з великої порожньої кулі, врівноваженої за допомогою коромисла з гирькою малих розмірів. У бароскопи Геріке куля має у діаметрі близько 3 метрів. Він вперше описаний свій бароскоп у листі до Каспару Шотт у 1661 році.
Бажаючи повторити і перевірити досліди Вільямса Гілберта (1544-1603), Геріке винайшов пристрій, який якщо і не може бути названий електричною машиною у справжньому значенні цього слова, тому що у ньому бракувало конденсатора для збирання електрики тертям, то все ж послужив прототипом для всіх пізніх електричних відкриттів. Сюди насамперед слід віднести відкриття електричного відштовхування, яке було невідомо Гильберту.
Для збільшення електричного пристрою Геріке приготував досить велику кулю з сірки, яка при посередництві протягнутої наскрізь осі приводилась в обертання і натиралась попросту сухими долонями рук. Наелектризована куля, Геріке зауважив, притягує тіла, які після дотику відштовхуються; потім він помітив ще, що вільно рухома у повітрі пушинка, притягнеться і слідом потім відштовхнеться від кулі, але притягається іншими тілами. Геріке довів, що електрика передається по нитці (лляної); але при цьому, не знаючи ще нічого про ізоляторі, довжину нитки він брав тільки в один лікоть і міг надавати їй лише вертикальне розташування. Він перший спостерігав на своїй сірчаній кулі електричне світіння в темряві, але іскри не отримав; він чув також „у сірчаному кулі” слабкий тріск, коли підносив його близько до вуха, але не знав, як це пояснити.
В галузі магнетизму Геріке зроблено теж кілька нових спостережень. Він знайшов, що залізні вертикальні прути у віконних рамах намагнічуються самі собою, представляючи вгорі північні, а внизу південні полюси, і показав, що можна злегка намагнітити залізну смугу, розташувавши її в напрямку меридіана і б'ючи по ній молотком.
Геріке займався також вивченням дії теплоти на повітря, і хоча в пристрій свого повітряного термометра він не вніс жодних суттєвих удосконалень порівняно з відомими тоді приладами (які мали у його час в Італії назву caloris mensor), тим не менш ми можемо сміливо сказати, що він був першим за часом метеорологом.
Винахід термометра, яке найчастіше приписується Галілею (1564-1642), Дреббелю і лікарю Санкторіусу, відзначимо тільки, що первісна форма його була вкрай недосконала: по-перше, від того, що на показання приладу впливала не тільки температура, але і атмосферний тиск, а по-друге, внаслідок відсутності певної одиниці (градуси) для порівняння теплових ефектів.
Термометр (повітряний) Геріке того часу складався з резервуара з трубкою, зануреної відкритим кінцем у посудину з водою; рівень піднятою в трубці води змінювався, очевидно, в залежності від температури повітря в резервуарі і від зовнішнього атмосферного тиску. Дивно, що й Геріке, якому це останній вплив мало бути добре відомим, не звертав на нього уваги, принаймні в його термометрі цей вплив не усунуто. Сам прилад, призначений виключно для спостережень зміни температури зовнішнього повітря і тому подібно барометра поміщений на зовнішній стіні будинку, складався з сифона (металевої) трубки, наповненої приблизно до половини спиртом; один кінець трубки з’єднувався з великою кулею, що містить повітря, інший був відкритий і укладеним поплавком, від якого йшла нитка через блок; на кінці нитки вільно гойдалася в повітрі дерев'яна фігурка, яка вказувала рукою на шкалу з 7-ма поділами. Всі подробиці приладу, крім кулі, на якому красувався напис Perpetuum mobile, фігурки і шкали, були теж закриті дошками. Крайні точки на шкалі були відзначені словами: magnus frigus і magnus calor. Середня риска мала особливе значення, так би мовити, кліматичне: вона повинна була відповідати тій температурі повітря, при якій в Магдебурзі з'являються перші осінні нічні морози. Хоча перші спроби відзначити 0° на шкалі термометра належав знаменитій в історії фізики Флорентійській академії, але й Геріке розумів, як важливо і необхідно мати на термометричній шкалі хоча б одну постійну точку, як ми бачимо, намагався зробити в цьому напрямку новий крок вперед, обравши для регулювання свого термометра довільну межу, відповідну першим осіннім морозам.
Дослідження Гільберта, сучасники представляли у вигляді декількох фактів зародка тієї грандіозної сили, якій судилося завоювати увагу всього цивілізованого світу і обплутати земну кулю мережею своїх провідників. Отто фон Геріке називали іноді тільки дотепним винахідником фізичних приладів, який прагнув прославитися серед сучасників своїми грандіозними дослідами і мало піклувався про прогрес науки. Але Фердинанд Розенбергер (1845-1899) у своїй „Історії фізики” цілком справедливо зауважує, що такий закид позбавлений всякої підстави, бо Геріке зовсім не мав виняткової мети дивувати публіку. Він завжди керувався суто науковими інтересами і виводив з своїх дослідів не фантастичні ідеї, а справжні наукові відкриття. Кращим доказом цього служать його експериментальні дослідження явищ статичної електрики, якими в цей час - повторюємо - ще мало хто цікавився.
Отто фон Геріке также займався астрономією. Був прихильником геліоцентричної системи. Розробив свою космологічну систему, яка відрізнялася від системи Коперника припущенням про наявність нескінченного простору, в якому розподілені нерухомі зірки. Гадав, що космічний простір є порожнім, але між небесними тілами діють далеко-діючі сили, що регулюють їх рух.
Німецький фізик Розерберг, автор праці „Історія фізики” так писав про Геріке:
Геріке, звичайно, не був фізиком, що діяли за певними нормами тієї чи іншої школи; але він був більше цього: володів проникливим розумом, вірно схоплював потреби науки, будучи в той же час дуже майстерним експериментатором і знаючим математиком, з цікавістю до числа і мірі ... Поруч з Кеплером, він є безперечно одним з визначних німецьких фізиків XVII сторіччя ... Досить відома є його праця "Нові, так звані магдебурзькі, досліди з пустим простором". Свого часу Отто фон Геріке був дипломатом і бургомістром міста Магдебурга. В Магдебурзі йому поставлено пам'ятник.Цитування та використання будь-яких матеріалів порталу Etar на інших сайтах дозволяється лише з гіперпосиланням: www.etar.com.ua
