Гильберт в магнетизме». Странное высказывание для того, кто во главу всей новой науки требовал поставить экспериментальный метод. Но Бэкон — противоречивая натура, и трудно сказать, насколько принципиальные побуждения двигали им в оценках трудов современников.
Зато совсем иначе звучит отзыв Галилея, жившего в то же время: «Величайшей похвалы заслуживает Гильберт… за то, что он произвел такое количество новых и точных наблюдений. И тем посрамлены пустые и лживые авторы, которые пишут не только о том, чего сами не знают, но и передают все, что пришло им от невежд и глупцов».
К сожалению, сам Гильберт об этой блестящей оценке уже узнать не мог. В марте 1603 года умерла королева, а несколько месяцев спустя и ее врач.
Все свое имущество Гильберт завещал Лондонскому обществу медиков. Однако большой пожар уничтожил приборы. И остались лишь сочинение «О магните…» да имя на обложке. Но много ли нового узнали мы о магнетизме и магните за промчавшиеся столетия?
Сегодня магнетизм широко применяется в науке и технике. Явления магнетизма важной составляющей вошли в основу нашей цивилизации.
Ну а почему Земля — магнит? Как возникает магнитное поле, и что является его носителем? Какое влияние оказывает магнитное поле на жизнь?
Увы, главные свой тайны «черный камень из страны магнетов» по-прежнему хранит в неприкосновенности.
А что же Гильберт? Сохранилась ли должная память о нем в наш перегруженный информацией век? Какой памятник мы, потомки, поставили великому создателю науки о магнетизме, подарившему нам еще и термин «электричество»?
В память о нем единица напряженности магнитного поля в международной системе единиц «СИ» называется сегодня «гильберт». И прав английский поэт Джон Драйден, написавший, что «Гильберт будет жить, пока магнит не перестанет притягивать».
Магнитное притяжение. XX век
Что мы понимаем под магнетизмом в наши дни? Прежде всего — это совокупность явлений, обусловленных магнитным воздействием, которое передается и осуществляется с помощью магнитного поля.
Честно говоря, я бы не стал утверждать категорически, что приведенная выше формулировка дает полную ясность человеку, ну скажем… чисто гуманитарного образования. Что такое — магнитное поле? И вообще, в чем заключается механизм взаимодействия? Помните: земля притягивает подброшенный камень, магнит притягивает железо, электрон-янтарь притягивает сор.
Mы часто употребляем слова, не очень задумываюсь над их внутренним смыслом. Возьмем хотя бы слово «взаимодействие». Два сотрудника заняты одним делом — они взаимодействуют. Два собеседника беседуют. И это — взаимодействие. На спортивной площадке две команды играют в волейбол: игроки одной команды, взаимодействуя друг с другом, не дают упасть мячу на землю.
Не значит ли это, что взаимодействие — совместное действие отдельных частей, объединенных этим взаимодействием в систему? А почему бы и нет? Прекратился разговор, вы разошлись, распалась система из двух собеседников. Закончилась игра в мяч — нет. больше команд, нет игровой системы.
Всякое действие предполагает обмен силами. А что является переносчиком этих сил? В разговоре — слова. В игре — мяч. А в окружающей природе?
Пожалуй, самым первым видом взаимодействия, на которое обратил внимание человек, было взаимодействие тяготеющих масс — гравитация, или тяготение. Ведь это оно обеспечивает всем предметам на Земле их вес, а подброшенному камню — возвращение к поверхности. Оно же определит движение спутников вокруг планет, планет — вокруг звезд, а потом и самих звезд и даже галактик…
Следующим по старшинству шло электромагнитное взаимодействие. Электромагнитные силы по своему действию оказались похожими на гравитационные. Они также проявляются на большие расстояния и ослабевают постепенно, обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Изучая их проявление, ученые создали стройную теорию электромагнитного поля, во многом похожую на классическую механику. И вопрос о том, что же является переносчиком сил, ученых сначала особенно не беспокоил.
Но в начале XX века возникла квантовая теория Макса Планка и теория фотоэффекта, предложенная Альбертом Эйнштейном, и они заставили физиков посмотреть — на явления под иным углом зрения. Оказалось, что для электромагнитных сил переносчиками являются фотоны, световые частицы, — или кванты.
Представьте себя с приятелем в паре. Условие вашего совместного существования — взаимодействия — постоянный обмен мячом, как в баскетболе — задерживать его у себя нельзя, но и бросить на произвол судьбы вы не имеете права. Чем мяч легче и меньше, тем дальше вы можете отойти, друг от друга, перебрасываясь им, тем больше у вас свободы. А если, это не мяч, а чугунное ядро от старинной пушки?
А, теперь, разделим, электромагнитное взаимодействие, на два — электрическое и магнитное. При электрическом носителями сил являются элементарные, маленькие, заряды-электроны. А при магнитном взаимодействии?
Давайте подойдем к вопросу с другой стороны. Сегодня мы знаем, что все вещества в той или иной степени обладают магнитными свойствами. Одна меньше, другие больше. Магнитные поля существуют у многих космических тел и играют важную роль в фундаментальных, астрофизических и космогонических явлениях. Магнитные моменты есть и у электронов, протонов и нейтронов, из которых построены атомы. Но как же они взаимодействуют, чем обмениваются?
Магнитные свойства многих, веществ мы знаем и с успехом применяем в электро — и радиотехнике, в автоматике и вычислительной технике, в телемеханике, в морской и космической, навигации, в геофизических методах разведки полезных ископаемых, наконец, для контроля качества металлических изделий, но… как же все-таки притягивает один постоянный магнит другой? Как взаимодействуют их магнитные поля?
В 1931 году замечательный английский, физик Поль Адриен Морис Дирак опубликовал статью, в котой наряду с фундаментальным квантом электричества — электроном, обладающим единичным, электрическим зарядом, ввел и фундаментальный квант магнетизма — частицу, обладающую, единичным магнитным зарядом, магнитный полюс. Он тут же получил название монополя. Дирака, или просто — монополя.
С электричеством, все было в порядке. Электрон был открыт еще в 1897 году английским физиком Джозефом Джоном Томсоном. Развитие теории электрона, способствовало созданию теории относительности. Из нее выросла физика XX века — квантовая теория взаимодействия.
А зачем нам магнитный монополь? Неужели только для того, чтобы наглядно понять магнитное взаимодействие? Конечно, нет! Мы бы сконструировали из них источники невиданных энергий, создали бы микрогенераторы и микродвигатели, построили бы ускорители в сто раз более мощные, чем существующие сегодня, для разгона заряженных частиц. Мы бы осчастливили медиков и биологов, мы бы… Да что там говорить! Разве мог кто-нибудь в 1897 году сказать, к чему приведет открытие крошечного электрона! Так и сегодня — трудно даже перечислить, что могло бы дать нам получение магнитного монополя!
Первый эксперимент был поставлен в том же году, когда вышла статья Дирака. Ученые пытались найти монополь опытным путем. Однако их постигла неудача. Следующая попытка была совершена в начале сороковых годов. Снова неудача! 1951 год — тот же нулевой результат при поиске монополей в потоках космических лучей. Затем исследовали метеориты. Опять ничего! Начиная с 1959 года — поиски на самых мощных ускорителях мира, в глубинах Тихого океана…
Нет, нет и нет!
В 1975 году, — во второй половине августа, почти все газеты и многие журналы мира опубликовали сообщение о том, что группа американских физиков под руководством Прайса нашла следы неизвестной частицы, которая, может быть, могла бы претендовать на роль магнитного монополя… Большинство ученых отнеслось к этому сообщению скептически. А поскольку результат эксперимента не повторился, то открытия магнитного монополя пока, увы, не состоялось.
Существует мнение, что монополи слишком тяжелы, чтобы их можно было бы открыть на
