Георг Симон Ом

Георг Симон Ом

s 026 1
 
Выдающийся немецкий ученый Г. С. Ом родился 16 марта 1789 г. в Эрлангене в семье городского ремесленника. Глубокое влечение к знанию и внимательное отношение к воспитанию своих детей характеризуют его отца — Иоганна Вольфганга Ома. В 40-летнем возрасте И. В. Ом, имея лишь начальное образование, занялся математикой и сам обучал своих сыновей Георга и Мартина; последний, так же как и его брат, стал известным ученым, профессором математики.
В 1805 г. Г. С. Ом поступил в Эрлангенский университет, но материальные затруднения заставили его уже в 1806 г. прервать свое обучение в университете и поступить на должность учителя в одном швейцарском воспитательном доме. В 1813 г. он вернулся в Эрланген, закончил университет и начал работать преподавателем математики в реальном училище в Бамберге.
Всю жизнь Г. С. Ом уделял большое внимание педагогической работе. Методике преподавания была посвящена и его первая печатная работа — «Основы целесообразного рассмотрения геометрии как средства для высшего образования». После ее опубликования Г. С. Ом получил предложение занять должность старшего преподавателя математики в Кельнской гимназии (1817— 1826). Интересно отметить, что здесь среди его учеников был в будущем знаменитый математик Дирихле.
В эти годы Г. С. Ом заинтересовался физикой. В 1820 г. он начал заниматься исследованиями гальванической цепи; его работы опубликованы в ряде журнальных статей и в отдельной монографии «Гальваническая цепь в математическом описании». Для завершения названной монографии Г. С. Ом в 1825 г. взял годичный отпуск и переехал в Берлин (1826—1833), С 1833 г. Г. С. Ом — профессор физики в Нюрнбергской политехнической школе (1833—1849); с 1839 г. он был назначен ее ректором.
Последние годы жизни Г. С. Ома протекали в Мюнхене (1849— 1854), где он занимал должность хранителя коллекций Баварской академии. Одновременно (с 1849 г.) Г. С. Ом являлся экстраординарным профессором Мюнхенского университета; в 1852 г. он получил должность ординарного профессора в том же университете.
Помимо исследований в области электрической цепи, связанных с установлением известного закона Ома, ему принадлежат серьезные работы и в других областях физики. Так, он установил, что восприятие слухом того или иного тона возможно только при наличии гармонического колебания соответствующей частоты в сложном спектре звука (акустический закон Ома).
Эти работы были широко известны и освещались в монографиях XIX в., например в известной книге Ф. Ф. Петрушевского, в монографиях Гельмгольца и Рэлея и в статье Дюамеля. Одна из неоконченных работ Ома была посвящена системе молекулярной физики, над которой он работал в Нюрнберге. В последние годы жизни Г. С. Ом занимался исследованием интерференции в кристаллических пластинах.
Но, конечно, несравнимое с другими значение имеют работы Г. С. Ома по исследованию электрической цепи, принесшие ему, правда, далеко не сразу, всемирную известность. Г. С. Ом сознательно стремился к тому, чтобы вывести многочисленные явления, происходящие в гальванических цепях, из небольшого числа принципов, большей частью полученных из опыта, руководствуясь при этом лучшими достижениями своих современников и предшественников; среди них Г. С. Ом особенно ценил выдающееся исследование Ж. Фурье, оказавшее на него сильное влияние.
Стремление Г. С. Ома к созданию обобщающей теории и трудности его жизненного пути отражены в кратком, но характерном предисловии к его «Гальванической цепи».
«Я публикую теорию гальванического электричества, как один из разделов общего учения об электричестве, и предполагаю в дальнейшем, — поскольку мне это позволят время, воля и условия, — последовательно присоединять новые части, образующие единое целое, если только ценность первых полученных результатов в какой-то мере оправдает те жертвы, которых они мне стоили.
Условия, в которых я до сих пор жил, не были подходящими ни для того, чтобы вновь зажечь во мне отвагу, которую грозил уничтожить холод жизни, ни для того, чтобы ознакомиться во всей полноте, — что, однако, необходимо, — с литературой, относящейся к близким вопросам; поэтому для пробного выступления я выбрал ту часть, в которой я меньше должен был считаться с конкуренцией. Хотелось бы, чтобы благожелательный читатель принял мою работу с той же любовью к предмету исследования, какая привела к его созданию!».
Уже давно выдающиеся исследования Г. С. Ома получили всеобщее признание. Но как их встретили его современники, были ли они встречены с той любовью к предмету научного исследования, о которой мечтал Ом? Был ли он вознагражден при жизни за понесенные жертвы и годы лишений?
Одним из первых откликнулся, высокомерно относившийся к экспериментальной науке, бреславльский профессор Г. Ф. Поль, который в известном берлинском журнале писал;
«Тот, кто благоговейными глазами взирает на вселенную, должен отвернуться от этой книги, являющейся плодом неисправимых заблуждений и преследующей единственную цель умалить величие природы».
Содержание работы Г. С. Ома он называет «сплетением голых фантазий», сожалея о том, что «большинство современных гальванистов кажется удовлетворены тем лабиринтом, в который они сами себя заключили».
Не более лестные отзывы о книге Ома дал и другой физик — Кемц.
Неудивительно поэтому, что Г. С. Ом писал к дружески расположенному к нему И. С. Швейгеру: «Моя «Гальваническая цепь» причинила мне ужасные огорчения, и я был готов проклясть час ее зарождения».
Добавим, что Г. С. Ом рассчитывал на изменение своего тяжелого материального положения после опубликования своих фундаментальных исследований. Однако единственно, что ему было предложено, — это преподавание в Берлинской военной школе; при этом он должен был или поступиться необходимым ему свободным временем, или ограничиться самым скудным заработком; Г. С. Ом предпочел последнее.
Г. С. Ома ожидали и другие огорчения. Он разослал свою книгу в ряд крупнейших научных учреждений, в том числе и во Французскую академию наук, ее действительному члену Ж- Фурье, работы которого оказали большое влияние на Г. С. Ома. Излагая существо своих идей, Г. С. Ом в 1822 г. писал 2; «Я исходил из предположения, что передача электричества от какой-либо частицы переходит прямо только к одной соседней с нею частице, так что не происходит непосредственной передачи от такой частицы к какой-либо другой, расположенной на более значительном расстоянии. Величину потока между двумя смежными частицами при всех равных прочих обстоятельствах я считал пропорциональной разности электрических сил между обеими частицами; точно так и в теории теплоты тепловой поток между двумя частицами рассматривается, как пропорциональный разности их температур».
Однако Ж. Фурье, столь ценимый Омом, получив его книгу, ответил только, что Дюлонг и Ампер доложат о его работе.
Казалось бы, идея Ома о математическом описании распределения плотности тока в проводнике и самый закон Ома
s 026 2
должны были быть особенно понятны именно Фурье из полной аналогии с распределением теплового потока. Наши современники ведь часто прямо говорят о тепловом законе Ома. Возможно, что причиной тому служила и некоторая трудность изложения, и немецкий язык, и кажущаяся чуждость для Фурье вопросов теории электричества.
В первые 6 лет после опубликования Омом «Гальванической цепи» его работы признавались немногими учеными, в том числе Поггендорфом, Пфаффом и Фехнером; последний прямо писал Швейгеру, что он полностью разделяет его отношение к работам Ома, пролившим свет на законы явлений в электрической цепи.
В то же время ряд ученых выступал с прямым опровержением закономерностей, установленных Омом. Кстати, это уже и не так удивительно. В самом деле, экспериментальные средства в то время были очень несовершенны; к тому же легко представить условия, в которых влияние измерительных приборов приводит к кажущемуся нарушению закона Ома; неучитываемый различный нагрев проволок, имеющих разное сопротивление или включаемых к разным источникам, также мог оказывать заметное влияние; наконец, изменение внутреннего сопротивления источников и явление поляризации могли сильно искажать картину; добавим, что существуют и нелинейные элементы цепи, действительно не подчиняющиеся закону Ома.
Важно отметить и то обстоятельство, что на основании своих первых опытов и сам Г. С. Ом пришел к неверной формулировке зависимости между напряжением v на проволоке (потерей электроскопической силы) и длиной X этой проволоки, замыкающей одну и ту же цепь:
s 026 3
где m и а — постоянные.
Недостаточное знакомство со всеми работами Ома привело и к другому недоразумению. Французский физик К. С. Пуйе, ознакомившись лишь с кратким и неполным рефератом работ Ома, решил самостоятельно проверить справедливость выраженных Омом аналитических зависимостей. Однако подтвердив все результаты Ома, Пуйе считал их новыми, т. е. полученными впервые им самим; он не знал, повидимому, о полноте проведенных и опубликованных Г. с. Омом исследований. Работы Пуйе, несмотря на неправильное освещение роли самого Г. С. Ома, имели большое значение для признания и распространения теории гальванической цепи.
Первоначально (1828 г.) положительно отозвался о работах Г. С. Ома знаменитый шведский ученый И. Я. Берцелиус. Он писал: «Хотя некоторые из результатов Ома и окажутся может быть впоследствии не вполне удовлетворительными, тем не менее попытка построить и здесь наши знания на такой же твердой почве, на какой стоят законы тяжести и движений, является большой заслугой».
Однако в следующей публикации Берцелиус высказал (1832 г.) ряд отрицательных суждений, глубоко задевших Г. С. Ома, о чем мы знаем по удивительно проникновенному и нежному письму И. С. Швейгера к Г. С. Ому: «...Кажется, он (Берцелиус) даже не считает себя физиком, да по моему у него нет и физического чутья, так что слишком много чести для него в подробном ответе на заметку, вообще не заслуживающую обсуждения... Не волнуйся, со временем ты встретишь более спокойные условия, которых я искренне тебе желаю. Ты совершенно не должен обращать внимания на подобные вещи...».
Отрицание результатов, найденных Г. С. Омом, продолжалось еще долго. Так, крупный французский ученый С. М. Депре еще в 1852 г. утверждал, что «закон Ома никак не представляет собой точного выражения фактов».
Однако ясность физических понятий, строго определенных Г. С. Омом, простота установленных им закономерностей и тщательность проведенных опытов не могли, конечно, со временем не получить всеобщего признания. Для характеристики научного значения работ Г. С. Ома интересно привести слова американского физика Генри: «Когда я в первый раз прочел теорию Ома, то она мне показалась молнией, вдруг осветившей комнату, погруженную во мрак».
Большое влияние на общее признание закона Ома имели работы русских ученых Э. X. Ленца и Б. С. Якоби.
В 1833— 1835 гг. были опубликованы исследования Э. X. Ленца, посвященные изучению электрической проводимости металлов при разных температурах (1833 г.) и закону зависимости электрической проводимости проволок от их длины и диаметра (1835 г.). В последней работе Э. X. Ленц, полемизируя с английским физиком Ритчи (Ritchie), упрекает его в полном незнании работ Ома и Фехнера, тем самым показывая свое собственное положительное отношение к ним.
В 1835 г. Б. С. Якоби в работе о применении электромагнетизма для приведения в движение машин, говоря о простоте и хорошем согласовании с опытом теории Ома, обнаруживает глубокое знание его работ.
В 1838 г. Э. X. Ленц в совместной работе с Б. С. Якоби о законах электромагнитов безоговорочно утверждает, что «Основой для расчета элементов гальванической цепи является закон Ома, получивший строгое и многократное подтверждение в прекрасных работах других физиков; он, как известно, выражается формулой
s 026 4
где F — ток; А — сумма действующих в цепи электродвижущих сил; L — полное сопротивление самой цепи, а I — сопротивление включенного в нее проводника».
Важным актом, завершившим и окончательно утвердившим признание работ Г. С. Ома, было присуждение ему медали Коплея (Copley) Лондонским королевским обществом (Английской академией наук). Присуждение медали состоялось в конце 1841 г. за исследование законов электрического тока, опубликованных в ряде статей и в отдельной книге. В публикации, сопровождавшей присуждение медали, говорится, что Г. С. Ом отказался от многих обычных для того времени неопределенных и лишних понятий, которыми пользовались при описании гальванических явлений, показав «что все следствия из этих представлений являются совершенно ошибочными».
«Он показал и теоретически и экспериментально, что действие цепи (the action of а circuit) равно сумме всех электродвижущих сил, деленной на сумму всех сопротивлений» независимо от того, чем возбуждаются э. д. с.
Далее говорится о большом значении исследований Г. С. Ома и отмечается, что «работы Ома в течение более чем 10 лет оставались непризнанными (единственно Фехнер принял и подтвердил взгляды Ома), но за последние пять лет Гаусс, Ленц, Якоби, Поггендорф, Генри и многие другие знаменитые ученые признали большое значение его исследований».
В том же году появился английский перевод книги Г. С. Ома
Следует отметить, что работы Г. С. Ома содержали определенное направление и метод исследований, важнейшую идею строгого математического описания электрической цепи, основанного на точном эксперименте при пользовании ясными определениями величин, характеризующих электрическую цепь, и, наконец, точную формулировку основного закона электрической цепи.
Перечисленного оказалось достаточно для дальнейшего успешного развития теории электрической цепи именно по пути, выбранному и указанному Г. С. Омом.
Ом умер 6 июля 1854 г. в возрасте 65 лет. Научные заслуги Г. С. Ома получили всеобщее признание. Основной закон электрической цепи, впервые сформулированный Г. С. Омом, получил наименование закона Ома. В 1881 г. имя Ома было присвоено практической единице электрического сопротивления. Его жизни и деятельности посвящено много работ, как русских, так и иностранных.

[Поливанов К.М. Георг Симон Ом. К столетию со дня смерти. Электричество №7 1954. С. 70 - 76]

Рейтинг@Mail.ru