Глава 2. 1000 г. – 1599 г.
Новые исследования электричества и магнетизма
2.1. Магнетизм
В области магнетизма внимание ученых в 10—15 веках в первую очередь было приковано к двум областям знания:
компасу, как навигационному прибору, использующему намагниченную стрелку;
Земле, как большому магниту, по поверхности которого можно перемещаться с использованием компаса.
Компас предположительно был завезен в Европу из Китая, но имеются сторонники версии о независимом создании компаса в Европе – установить доподлинно этот вопрос невозможно, как неизвестны имена создателей китайского и европейского компасов.
Неаполитанцы считали, что компас изобретен их земляком Флавием Джиои и поставили ему памятник, но исследователи первенство Неаполя не признавали:
«В одной рукописи ХI века сообщают, как о вещи давно известной, что китайцы употребляют магнитную стрелку для указания направления на море в при путешествиях на суше. Китайские императоры во время переездов через пустынные азиатские степи издавна имели магнитные стрелки в своих паланкинах. Первые известия об употреблении компаса у арабов относятся к 1242 г. Араб Байлак рассказывает, что в темные ночи сирийские мореплаватели кладут обыкновенно на воду крест из лучинок, а сверху магнит, который своими концами указывает направление. Арабы, впрочем, знали компас еще раньше, судя по одной цитате в сочинениях Альберта Великого, которая заимствована из древней арабской книги и положительно указывает на знание свойств магнитной стрелки. Подобное же указание встречается в одном французском стихотворении Гюйо (1181), где магнитная стрелка, с ясным намеком на ее употребление моряками, называется маринетте. Из всего сказанного очевидна неосновательность притязаний итальянца Флавия Джиои или Джири из Амальфи, которому обыкновенно приписывают изобретение компаса в 1302 г. и которому по этому случаю поставлен в Неаполе бронзовый памятник.» [11].
1200 г. Неккам
В 1200 г. первым из европейцев в своем энциклопедическом трактате «De naturis rerum» («О природе вещей») компас описал английский монах Александр Неккам (1157—1217 гг.). Неккам рассказывает о «плавающей» конструкции компаса, он точно описывает явления притяжения и отталкивания и предлагает теорию магнитной силы. [6].
За описанием Неккама последовали описания ряда авторов:
1204 г. – Жак де Витри (1165—1240 гг.);
1205 г. – Гийо де Провинс (1184—1210 гг.);
более подробное описание дал в 1220—44 гг. Винсент де Бове (1190—1264 гг.).
1269 г. Марикурт
В 1269 г. этапную работу по теории компаса «Epistola de Magnete» написал крестоносец из Пикардии Пьер де Марикурт (умер после 1269 г.). В письменном трактате Пьер де Марикурт изложил эмпирическую теорию по геомагнетизму, и представил изображения «плавающего» и «сухого» компасов (рис. 2) и описание их работы. Кроме того Марикурт предложил первый «вечный» двигатель, в котором магнитная стрелка под действием земного притяжения должна была сдвигать зубчатое колесико, размещенное на внешней окружности компаса. В 14 веке было известно около 30 версий рукописных копий трактата Марикурта, на основе одной из этих версий книга Марикурта «Epistola de Magnete» была напечатана в Аугсбурге только в 1558 г. Пикардиец Марикурт опередил время на 300 лет, но был забыт, т. к. «новое» объяснение принципа работы компаса в магнитном поле Земли в 1600 г. от своего имени представил англичанин Вильгельм Гильберт (1544—1603 гг.), который, безусловно, знал о работе Марикурта. Еще через 400 лет справедливость научного первенства Марикурта была признана, и с 2005 г. Европейский геофизический союз в знак особых заслуг Пьера де Марикурта ежегодно одного ученого естествоиспытателя награждает медалью имени Петра Перегриноса (это латинское имя Пьера де Марикурта).
Рис 2. реконструкция «плавающего» – а и «сухого» – б компасов Марикурта, [7]
С 1269 года по 1600 год новых оригинальных научно-технических работ по магнетизму мы не знаем. В тоже время развитие техники компаса и связанной с ним магнитной картографии шло бурно. Новые земли были открыты с использованием компаса, самые известные его пользователи мореплаватели итальянец Колумб и португалец Васко да Гама нашли путь в Америку и Индию. В практическом применении пользователи столкнулись с двумя явлениями, которые ухудшали точность компаса:
магнитное склонение – отклонение стрелки прибора от истинного направления на север;
магнитное наклонение – отклонение стрелки прибора от истинного горизонта.
1492 г. Колумб
Считается, что в 1492 г. Колумб (1451—1506 гг.) при плавании через океан в Америку точное направление на север определял по Полярной звезде, и обнаружил что магнитное склонение, которое считалось величиной постоянной, меняется в разных географических координатах. Его открытие привело к необходимости создания карт магнитных склонений – вероятно первую такую карту составил испанец Алонсо де Санта Крус в 1530 г.
1544 г. Гартман
Авторство обнаружения магнитного наклонения, возможно, принадлежит немецкому ученому Георгу Гартману (1489—1564 гг.) [8]. В 1544 г. в письме, которое 4 марта Гартман отправил из Нюрнберга герцогу Альбрехту Прусскому с голубем (!), он написал об обнаружении магнитного наклонения около 0,9 градуса. Письмо Гартмана находилось в Королевском архиве Кенигсберга, но в 1590 г. итальянские физики выразили свой скептицизм относительно открытия Гартмана, высказав версию о влиянии на магнитную стрелку железной оконной решетки.
1576 г. Норман
В 1576 г. выдающийся эксперимент по измерению магнитного наклонения в Лондоне провел английский производитель компасов Роберт Норман. В 1581 г. он опубликовал подробный научный памфлет «The newe attractive:…» – «Новое наблюдение:» [9]. Норман в своем памфлете приводит подробное описание применяемых в компасе магнитов, рассказывает о своем измерении магнитного наклонения в Лондоне. Он пишет «я обнаружил в Сити Лондона наклонение около 71 градуса 50 минут», и приводит поясняющие схемы и условный внешний вид изготовленного для замеров прибора (рис. 3) – стрелка прибора на рисунке показывает реальное магнитное наклонение в Лондоне. В знак признания научных заслуг Нормана один из кратеров на Луне назван его именем.
Рис 3. измеритель наклонения Нормана и схема поясняющая его работу по [9].
2.2. Электричество
Исследований, которые открыли бы новые явления в области электричества с 1000 по 1599 гг. не было. Упоминавшийся мной большой труд итальянца Джамбаттиста делла Порта [2] содержит описательные разделы, относящиеся к электричеству – но это изложение достижений предшественников и описание известных физических эффектов.