Физика - Каплун С. В. - Страница 31

Ландграф и на этом не успокоился: провели третий опыт – двигатель запечатали на целых два месяца. И все же по истечении этого срока обнаружили, что он работает!

Изобретатель получил от восхищенного ландграфа официальное удостоверение в том, что его «вечный двигатель» делает 50 оборотов в минуту, способен поднять 16 кг на высоту 1,5 м, а также может приводить в действие кузнечный и точильный станки. С этим удостоверением Орфиреус и путешествовал по Европе. Наверное, он получал большой доход, если соглашался отдать свою машину Петру I не менее чем за 100 000 рублей.

Слух о таком чрезвычайно удивительном изобретении доктора Орфиреуса быстро разнесся по Европе, выйдя далеко за границы Германии. Дошел он и до Петра I, чрезвычайно заинтересовав царя.

Петр I обратил внимание на колесо Орфиреуса еще в 1715 г., во время своего пребывания за границей, и тогда же поручил А. И. Остерману, известному дипломату, познакомиться с этим изобретением поближе. Остерман не замедлил прислать подробный доклад о двигателе, хотя самой машины не видел. Петр I намеревался даже пригласить Орфиреуса как выдающегося изобретателя к себе на службу и уже поручил узнать у Христиана Вольфа, известного философа того времени (учителя Ломоносова), какого он о нем мнения.

Знаменитый изобретатель отовсюду получал выгодные предложения. Великие мира сего осыпали его высокими милостями; поэты слагали оды и гимны в честь его чудесного колеса. Но были и недоброжелатели, подозревавшие обман. Находились смельчаки, открыто обвиняющие Орфиреуса в мошенничестве; предлагалась премия в 1000 марок тому, кто разоблачит этот обман.

Тонкое плутовство было раскрыто случайно только потому, что ученый доктор… поссорился со своей женой и служанкой, которые знали его тайну. Выяснилось, что «вечный двигатель» действительно приводили в движение люди из тайника, незаметно дергая за тонкий шнурок. Этими людьми были брат изобретателя и его служанка!..

Разоблаченный изобретатель не хотел признаваться в своем поражении. Он упорно утверждал до самой смерти, что жена и прислуга донесли на него по злобе. Но доверие к нему было подорвано. Недаром он много раз говорил посланцу Петр I, Шумахеру, о людском злонравии и о том, что «весь мир наполнен злыми людьми, которым верить нельзя».

В те времена в Германии ходила слава об еще одном «вечном двигателе» некоего Гертнера. Шумахер писал Петру I об этой машине следующее: «Господина Гертнера Perpetuum mobile, которую я в Дрездене видел, состоит из холста, песком засыпанного, и в образе точильного камня сделанной машины, которая назад и вперед сама от себя движется, но, по словам господина инвертора (изобретателя), не может весьма большой сделаться».

Без сомнения, и этот двигатель не достигал своей цели и в лучшем случае представлял собой замысловатый механизм с искусно спрятанным, отнюдь не «вечным», живым двигателем.

Прав был Шумахер, когда писал Петру I, что французские и английские ученые «ни во что ставят все оные перпетуум мобилес и сказывают, что оное против принципов математических».

Как отмечалось ранее, научное объяснение невозможности создания вечного двигателя появилось после открытия закона сохранения и превращения энергии – первого закона термодинамики. Это открытие связывают с именем отнюдь не физика, а врача, проводившего физические исследования ради собственного интереса. Это Юлиус Роберт Майер (1814–1878) – немецкий врач и естествоиспытатель.

Родился Майер в 1814 г. в Хейльбронне, в Баварии. Рано проявив интерес к научным исследованиям, он решил посвятить себя медицине. В 1832 г. Майер поступил в Тюбингенский университет, где только один семестр изучал физику. На протяжении всей жизни Майер путал массу и вес, не понимал, что такое вектор, и испытывал ужас от любого математического вычисления. И тем не менее, именно ему мы обязаны первой формулировкой закона сохранения энергии.

Юлиус Роберт Майер

В 1838 г. Майер получил степень доктора медицины. В этом же году он отплыл в качестве корабельного врача на торговом судне, направлявшемся на Яву. Во время путешествия Майер сделал открытие, перевернувшее всю его жизнь.

Работая судовым врачом, Майер многократно делал матросам кровопускание (один из распространенных тогда способов лечения).

Он заметил, что венозная кровь матросов была намного ярче, чем кровь тех пациентов, которых он лечил в Германии. Майер предположил, что такой цвет крови связан с меньшим окислением поглощенной пищи, в результате чего вырабатывается меньше теплоты, ибо в тропиках потребность в ней меньше, чем в северных странах.

Это заставило его задуматься над тем, как человеческое тело получает тепло от пищи и как в этом процессе происходит трансформация энергии.

С 1841 г. и до самой смерти Майер практиковал в Хейльбронне, став главным хирургом города. В свободное время он занимался экспериментами и «боролся» с трудными теоретическими понятиями, чтобы сформулировать замеченные закономерности. Он так плохо знал физику, что его статьи были отвергнуты научными журналами как некомпетентные, и ему пришлось публиковать их за собственные деньги.

В 1841 г. Майер послал издателю журнала «Annalen der Physik» И. К. Поггендорфу свою первую статью «О количественном и качественном определение сил», содержавшую положение, близкое по смыслу к закону сохранения энергии (эта статья не была напечатана).

В статье, опубликованной в 1842 г. («Замечания о силах неживой природы»), Майер утверждает, что существует определеная количественная связь между высотой, с которой падает тело массой m, и количеством теплоты, выделившейся при ударе о землю. В современной терминологии это звучит так: потенциальная энергия mgh превращается в кинетическую энергию удара, а так как энергия сохраняется, эта кинетическая энергия переходит в теплоту. Майер также попытался вычислить механический эквивалент теплоты и получил значение 3,59 Дж/кал.

Конечно, это очень отличается от принятого сейчас значения 4,19 Дж/кал, но ошибка Майера была связана с неточностью данных, которые он использовал.

По представлениям Майера, движение, теплота, электричество и т. д. – качественно различные формы «сил» (так Майер называл энергию), которые превращаются друг в друга в одинаковых количественных соотношениях. Он рассмотрел также применение этого закона к процессам, происходящим в живых организмах, утверждая, что аккумулятором солнечной энергии на Земле являются растения; в других же организмах происходят лишь превращения веществ и «сил», но не их создание.

Годы с 1846 по 1850-й были очень трудными для Майера. В течение двух лет скончались двое из его троих детей. Местные ученые обвинили его в том, что он скорее сумасшедший философ, чем компетентный специалист. Наконец, его втянули в спор с выдающимся английским физиком Джеймсом Джоулем относительно приоритета на открытие в области взаимопревращений энергии. Кончилось все тем, что в 1850 г. он тяжело психически заболел.

Герман Гельмгольц

После выхода из больницы Майер уже прославился. Физики всего мира постоянно ссылались на его научные открытия, однако даже не были уверены, жив этот ученый или умер.

В последние годы жизни Майер все же приобрел какую-то славу. В 1871 г. он получил медаль Лондонского Королевского научного общества, позже его наградила Французская академия наук.