Бенджамин франклин что сделал для физики
На склоне лет Бенджамин Франклин, известный американский ученый, политический и общественный деятель, писал: «Будь у меня свобода выбора, я бы не возражал снова прожить ту же жизнь с начала и до конца; мне только хотелось бы воспользоваться преимуществом, которым обладают писатели: выпуская второе издание, они исправляют в нем ошибки, допущенные в первом».
Франклин был очень самокритичен и, может быть, он немного преувеличивал те ошибки и недочеты, которые допустил, особенно в молодости.
Однако юные годы Франклина могут быть интересны и поучительны, так как в детстве и юности, в основном, закладываются характер человека, его отношение к жизни и деятельности, направление его интересов и особенности отношений с людьми.
Детство и юность (Бостон, Новая Англия).
Отец Бенджамина был менее образован, чем его братья (старший брат стал адвокатом, а средний писал стихи и политические брошюры). Но он хорошо рисовал, и сыну передались эти его способности; он также играл на музыкальных инструментах и прекрасно пел. Однако главным его достоинством, как писал Бенджамин Франклин в своих воспоминаниях, было умение глубоко разбираться в сущности сложных вопросов, здравый смысл, доброжелательное отношение к людям, сильно развитое чувство справедливости. Это привлекало к нему многочисленных друзей и соседей, и их интересные беседы были поучительной школой для детей.
Бостон в то время состоял из нескольких незамощенных улиц вдоль которых стояли одно- и двухэтажные дома. Город лежал в лощине между берегом удобной Массачусетской бухты и бескрайним дремучим лесом с огромными вековыми деревьями. По ночам жителей будил рев диких зверей. Но еще больше тревожили их костры индейцев, которые часто горели у самого городка.
Дети Франклинов росли на лоне природы. Девочки с семи-восьми лет помогали матери, а мальчики, освоив азы грамоты, шли в ученики к какому-либо ремесленнику, приобретали специальность и помогали содержать семью. Атмосфера семьи благоприятствовала развитию тех талантов Бенджамина, которыми щедро наделила его природа. Сохранились много писем Франклина к отцу, матери, братьям, сестрам, детям и другим родственникам. Даже став известным человеком, он находил время для встреч и переписки с родными и оказывал помощь тем, кто в ней нуждался.
В трудовой семье Франклинов каждый имел свои обязанности, и некому было отвечать на бесчисленные вопросы маленького Бена, который отличался удивительной любознательностью. Не получая ответов у старших, он самостоятельно присматривался ко всему, что его окружало, пытаясь проникнуть в суть явлений.
Читать и писать мальчик научился в пять лет самостоятельно, наблюдая за тем, как старшие готовят уроки. Позднее Франклин писал в своей автобиографии: «Я не помню времени, когда бы я не умел читать». Любовь к чтению была самой сильной страстью и главным источником расширения знаний и изучения мира. Франклин был гениальным самоучкой, и учился он всю жизнь.
Детская любовь к запуску змеев понадобится Франклину и впоследствии, когда он станет крупным ученым!
Наблюдая за столь изобретательным сыном, отец пришел к выводу, что надо найти ему занятие по душе. Он начал знакомить сына с работой различных ремесленников, и мальчик мог даже сам принимать участие в их работе. Эта «школа мастерства» в дальнейшем очень пригодилось Франклину в его научной работе: он мог сам изготовлять нужные приборы для опытов.
В зрелые годы он прославился не только своими опытами по электричеству, но и стал автором целого ряда изобретений. Франклин любил и умел делать все хорошо и ценил высокий профессионализм у других людей.
Страсть к чтению и определила выбор профессии Бенджамина. Отец, в конце концов, пришел к выводу, что мальчику надо быть как можно ближе к книгам. И решает устроить его на работу в типографию. (Вспомним аналогичную «близость к книгам» юного Фарадея, работавшего учеником переплетчика в книжном магазине!)
В 1717 г. сводный брат Бенджамина Джемс вернулся из Англии, где изучал типографское дело, и привез необходимое для типографии оборудование. Бенджамин не сразу согласился на подписание контракта, так как его смущало рабское положение ученика и необходимость исполнять любые приказания хозяина. Как показало время, его колебания не были напрасными: брат относился к нему отнюдь не по-родственному.
Однако были и положительные моменты. Очень пригодились Франклину его изобретательность и способность все делать своими руками. Он чинил оборудование, предлагал усовершенствования техники печатания, научился самостоятельно отливать новые шрифты (в двенадцать лет!). Удачно выполненная работа укрепляла уверенность в своих силах.
Главная же привлекательность новой работы была в том, что Франклин получил возможность читать много новых и интересных книг. Он просиживал иногда в типографии за книгами ночи напролет. Появились новые знакомые, например, Мэтью Адамс, у которого была прекрасная библиотека: он предложил Бенджамину брать для чтения любые книги. Нашел юноша также интересного собеседника в лице Джона Коллинса, ученика грамматической школы. Поскольку времени для встреч было недостаточно, Франклин предложил переписываться. Однажды, случайно познакомившись с этими письмами, отец похвалил качество его правописания, но посоветовал поработать над литературным стилем.
Бенджамин увидел справедливость замечаний отца и убедительность приведенных им примеров и начал работать над стилем так же упорно, как и при выполнении любой другой работы. Например, взяв текст, который ему казался образцом стиля, он кратко записывал смысл каждой фразы, затем, спустя несколько дней, возвращался к записям и пытался столь же совершенно пересказать содержание оригинала, после чего сравнивал текст с оригиналом и правил допущенные ошибки. Он был не в восторге от результата, так как «… оказалось, что … не хватало то ли запаса слов, то ли сноровки в их употреблении». Он также пытался использовать для совершенствования стиля стихосложение. Таким образом, многократно исправляя ошибки в стиле, молодой Франклин оттачивал свой слог и способ выражения мысли. Впоследствии, когда Франклину было около семидесяти лет и когда он действительно стал блестящим мастером слова, он писал: «…я льстил себя мыслью, что мне удалось улучшить изложение или язык…, и что со временем я, пожалуй, стану неплохим писателем, к чему я всячески стремился». И действительно, доходчивость и ясность выражения отличают все его книги: и его описание опытов по электричеству, и философские работы.
Для того, чтобы иметь деньги на приобретение книг, Бенджамин в шестнадцать лет даже решил стать вегетарианцем.
Возвращение на родину.
Франклин считал, что он вступает в новую жизнь. Он составил план морального самоусовершенствования, где основными пунктами были: быть экономным, всегда стремиться говорить правду, быть трудолюбивым во всем и никогда не говорить плохого ни о ком, даже если он этого и заслуживает. Этому плану Франклин следовал всю жизнь.
Первым общественным проектом Франклина было создание общественной библиотеки по подписке. Первыми книгами были книги по юриспруденции, математике, астрономии, медицине, натурфилософии, а также художественная литература. Эта библиотека явилась первой из всех североамериканских библиотек по подписке. Это было большое событие, библиотеки способствовали, как отмечает сам Франклин, «расширению кругозора американцев, их культурному развитию, и, может быть,… тому сопротивлению, которое оказали все наши колонии, защищая свои привилегии».
Охрана общественного порядка.
В своей газете Франклин ратовал за благоустройство города: бедствием были грязь, пыль, пожары. Проблемой был также вопрос об охране порядка и имущества горожан. Франклин начал с организации охраны города. Он предложил обложить граждан специальным налогом, в зависимости от величины дохода, для содержания постоянной стражи. Это предложение обсуждалось в общественных клубах, а через несколько лет был принят закон, в который вошли все основные пункты предложения Франклина.
Создание пожарных команд.
На эту тему Франклин сделал доклад на заседании Юнты, а позднее опубликовал его для ознакомления всех жителей Филадельфии. Он предлагал создать то, что сейчас называют добровольной пожарной дружиной. На общие средства приобретался противопожарный инвентарь, жители обучались приемам борьбы с огнем.
Все это, на первый взгляд, казалось простым и естественным: и библиотека, и охрана общественного порядка, и создание пожарных команд. Но заслуга Франклина заключалась в том, что он первым осознал необходимость этих начинаний и ввел их в жизнь.
Мощение и уборка улиц.
Прежде всего, Франклин обратил внимание на состояние улиц в месте большого скопления людей (возле рынка) и организовал общественные работы по мощению подходов к нему. Что касается уборки улиц, то здесь Франклин провел эксперимент: он нанял человека, чтобы узнать, сколько времени нужно для уборки одной улицы и сколько это может стоить. После чего опубликовал в газете статью, в которой с привычной для него практичностью доказал жителям своего квартала, что за ничтожную плату они получат чистые улицы.
Участие в создании системы образования
Печатник по профессии и ученый по призванию Франклин понимал, что развивать науки не могут одиночки, нужно иметь научно обоснованную систему подготовки ученых. Когда Франклин взялся за решение проблем, связанных с созданием Пенсильванского университета, в колониях уже было четыре университета: Гарвардский, Йельский, Королевский (позднее Колумбийский) и Принстонский. Однако все они находились под руководством той или иной церкви Америки и были скорее теологическими школами по подготовке священнослужителей высокой квалификации. В 1749 году Франклин опубликовал обстоятельную статью «Предложения по поводу образования молодежи в Пенсильвании». Потом он объявил подписку на открытие и содержание академии (университета). Франклин предлагал вносить плату по частям в течение пяти лет, и это дало результаты. В том же 1749 году академия была открыта.
Попечительский совет, учитывая большую роль Франклина в создании академии, а также то, что он не был связан ни с одной из религиозных общин, и, следовательно, мог представлять объективно интересы всех их, избрал его попечителем академии. Обязанности попечителя были очень сложны и многогранны, начиная от хозяйственных и финансовых проблем и кончая научными вопросами.
В своей автобиографии Франклин писал: «Я продолжаю вот уже почти сорок лет быть одним из его попечителей; за эти годы я имел величайшее удовольствие видеть, как многие молодые люди, получившие образование в этом университете, развили свои способности, выдвинулись на поприще полезной общественной деятельности и стали украшением своей страны».
Успехи Пенсильванского университета были во многом связаны с деятельностью его попечителя. Франклин был опытным и внимательным педагогом, и его познания в этой области были особенно ценными, может быть, потому, что они были приобретены практическим путем и проверены многолетним опытом. Например, Франклин выработал собственную систему обучения иностранным языкам, так как придавал этому большое значение. Он считал, что знание иностранных языков является необходимым условием успеха в научной и педагогической работе для представителей самых различных профессий.
Франклин начал самостоятельно изучать иностранные языки в 1733 году. Сначала он занялся французским языком, затем последовательно приступил к изучению итальянского и испанского. Всеми этими языками он овладел в такой степени, что мог на них свободно читать.
Франклин также выступал за освобождение негров, против «рабства в свободном государстве».
Когда говорят о Франклине как ученом, в первую очередь речь идет о его известных опытах по электричеству: об изобретении громоотвода, особого, очень удобного камина, об исследовании Гольфстрима, о работах в области теплопроводности металлов, о распространении звука в воде, о его работах в судостроении, геологии, ботанике и др.
Меньше известны труды Франклина в области гуманитарных наук. А ведь ему принадлежат и глубокие исследования по политэкономии. Очень интересны также философские труды Франклина. Он по праву считается одним из лучших писателей своего времени, с именем Франклина неразрывно связано и становление американской журналистики.
Франклин оставил ценные исследования и в области истории. Именно он рекомендовал преподавать в младших классах историю Древней Греции и Рима, чтобы заложить основу изучения последующих периодов истории.
Исследования в области электричества
Первые опыты по электричеству были поставлены Франклином в 1746 году. На одной из популярных лекций он в качестве слушателя знакомится с опытами по электричеству и решает сам заняться этими проблемами. Он пишет в Англию своему другу Коллинзу, члену Лондонского Королевского общества, и просит прислать необходимые для проведения экспериментов приборы. О результатах своих исследований Франклин сообщал в письмах Коллинзу, тот зачитывал их на заседаниях Лондонского Королевского общества, и таким образом об открытиях Франклина становилось известно в Европе. За семь «электрических» лет он получил настолько важные результаты, что стал одним из крупнейших ученых мира в области электрических явлений.
Очень интересны его знаменитые эксперименты с воздушным змеем. По углам рамки змея, сделанного из шелкового платка, он поместил острия, исходя из своего вывода, что острые предметы сильнее притягивают электричество. Змей был запущен в грозу, молнии притягивались остриями и передавались на бечевку, тянущуюся к земле. К концу бечевки был привязан ключ. При намокании змея и бечевки электропроводность увеличивалась, и на ключе скапливалось много электричества. Бесстрашный ученый писал: «Когда змей и веревка намокнут от дождя и вследствие этого станут проводить электричество, то поток его обильно исходит из ключа при приближении суставов пальцев. … полученным огнем можно зажечь спирт и сделать все опыты, совершаемые обычно с натираемым шаром или трубкой. Этим полностью доказывается тождество электрического вещества с веществом молнии». Это открытие Франклина было высоко оценено М. В. Ломоносовым.
Интересно, что когда через много лет знаменитому изобретателю Эдисону задали вопрос: «Ставить ли громоотвод на здание храма?», он ответил: «Непременно. Провидение бывает иной раз очень рассеянным».
В дальнейшем выяснилось, что независимо от Франклина громоотвод был применен еще в 1754 году, когда чешский священник Прокопий Дивиш из Прендице (Богемия) установил на своем доме хорошо заземленный десятиметровый железный шест. Крестьяне разрушили громоотвод, считая, что он стал причиной неурожая в том же году. Возможно, священник использовал идеи Франклина о природе электричества, а, возможно, он дошел до них самостоятельно, но факт остается фактом: он построил громоотвод раньше Франклина на 6 лет. Но не смог дать жизнь этому изобретению, и поэтому изобретателем громоотвода во всем мире заслуженно считается Франклин.
В письме к Питеру Коллинзу в 1749 году Франклин изложил свою основную гипотезу о природе электричества. Он нарисовал яркую картину электризации тел: «Электрическая материя состоит из частиц крайне малых, так как они могут пронизывать обычные вещества, такие плотные, как металл, с такой легкостью и свободой, что не испытывают заметного сопротивления». По поводу этой выдержки из его письма советский ученый лауреат Нобелевской премии академик П. Л. Капица писал: «Эта картина до сих пор в основном остается правильной… В наши дни мы называем эти «крайне малые частицы» электронами».
Теорию Франклина развил петербургский академик Эпинус, опубликовавший в 1759 году трактат «Опыт теории электричества и магнетизма».
Как это часто бывает, идеи Франклина получили сначала признание за границей, и только потом на родине. В Париже его лекция о тождестве молнии и электричества, переведенная на французский, была напечатана и сразу привлекла внимание ученых, правда, с разноречивыми отзывами. Статья его была переведена на итальянский, немецкий и латинский языки. В Париже в присутствии короля и членов двора были повторены опыты по притяжению молнии из облаков. Резонанс был огромный. Лондонское Королевское общество наградило Франклина золотой медалью Копли за 1753 год. За свои открытия в области электричества и в других областях науки Франклин был избран почетным членом большинства академий и ученых обществ многих стран. Различные университеты присвоили ему звание почетного доктора наук.
Почему же именно Франклину, только-только начавшему исследования по электричеству, удалось опередить других ученых, уже много лет работавших в этой области? Вот что говорит по этому поводу академик П. Л. Капица:
«…Франклин первый правильно понял существо электрических явлений и поэтому открыл правильный путь для дальнейших исследований в этой области… На таких начальных этапах развития науки точность и пунктуальность, присущая профессиональным ученым, может мешать выдвижению такого рода смелых предположений.
В начальной стадии изучения электричества требовалось, чтобы был сделан такой смелый шаг. И Франклин его сделал».
Франклин интересовался работами русских ученых Г. В. Рихмана, М. В. Ломоносова, Ф. Эпинуса. Он достаточно хорошо знал экономику и историю России, следил за развитием англо-российской торговли.
Франклин был связан также с выдающимися деятелями русской науки и культуры. В Париже он встречался с будущим первым президентом Российской академии наук княгиней Е. Р. Дашковой. По его предложению Дашкова была единогласно избрана в апреле 1783 года членом Американского философского общества. А Франклин, в свою очередь, по представлению Дашковой был принят в число иностранных членов Петербургской академии наук (из письма Дашковой: «приняты … при единодушных аплодисментах и радости». Франклин встречался в Париже также с русским писателем Д. И. Фонвизиным. О Франклине с глубоким уважением отзывался А. С. Пушкин.
Готовясь к первому полету на воздушном шаре, один из братьев Монгольфье добивался, чтобы его пассажиром был Франклин.
Франклин поддерживал тесные связи с известным драматургом Бомарше, с химиком Лавуазье, математиком и философом, одним из редакторов знаменитой «Энциклопедии» д’Аламбером.
Джон Адамс отмечал популярность Франклина в самых широких кругах французского общества: «Не найдется ни одного ремесленника, кучера, прачки, ни одного горожанина или жителя села, кто не знал бы его имени. Его считают другом всего человечества и ожидают, что он возвратит нам «золотой век».
Интересные случаи с Франклином во время игры в шахматы:
Однажды в середине партии королю Франклина был сделан мат. Франклин снял короля, положил его в карман и невозмутимо продолжил игру. На недоуменный вопрос партнера он ответил: «Сэр, продолжайте игру, и мы скоро увидим, что игру можно выиграть и без короля».
Последние годы жизни
Франклин демонстрировал поразительную для своего возраста работоспособность и организованность, отменное здоровье. Даже в восьмидесятилетнем возрасте он давал своему внуку уроки плавания и переплывал Сену.
Для душевного спокойствия Франклина было очень важно то, что при нем находились два его внука. Однажды, вспомнив сына, умершего в детском возрасте, он сказал, что не может забыть этой утраты и верит в то, что умерший сын был бы лучшим из его детей. Отношение его к детям хорошо отражено в его словах: «К детям надо относиться как к чужестранцам, которые прибыли из неизвестной страны и которых надо вежливо обучать нашим обычаям».
Вернувшись на родину, Франклин отдал остаток своих сил в первую очередь борьбе за уничтожение рабства негров.
В начале 1790 года приступы болезни, мучившие Франклина, прекратились, и появилась надежда, что болезнь отступает. Однако затем наступило неожиданное ухудшение, и 17 февраля 1790 года Франклин скончался.
Только после смерти стали очевидны масштабы уважения и любви к Франклину в Америке и других странах. За гробом великого американца шли двадцать тысяч человек; в гавани Филадельфии суда приспустили флаги в знак траура, и артиллерийская батарея пенсильванской милиции отсалютовала своему создателю и первому полковому командиру. Америка проводила своего великого гражданина в последний путь.
Бенджамин франклин что сделал для физики
Трудно себе представить более знаменитую личность своего времени. Он родился в 1706 году в Бостоне и прожил 84 года. Он был популярнейшим писателем, выдающейся фигурой политической жизни Америки и занимался физикой всего лишь семь лет – с 1747 по 1753 год.
Бенджамен Франклин ввел в науку понятие положительного и отрицательного электричества.
Когда мы пользуемся словами «батарея», «конденсатор», «проводник», «заряд», «разряд», «обмотка», мы вряд ли помним о том, что Франклин первым дал названия всем этим вещам.
Теория статического электричества помогла Франклину сделать сенсационное открытие – он первым доказал, что молния, с грохотом прорезающая небо, и искра, полученная с помощью лейденской банки, это одно и то же явление, только в разных масштабах.
Когда стала ясна электрическая природа молнии, Франклин смог осуществить главное изобретение своей жизни – громоотвод.
Лицо, опасающееся молнии и находящееся во время грозы в не совсем надежном доме, поступит хорошо, избегая садиться около камина, зеркала или любой позолоченной картины и панели. Безопаснее всего сесть в кресло посреди комнаты, положив свои ноги на другое (только не под металлической люстрой, спускающейся с потолка на цепи). Еще безопаснее положить два-три матраца или перины на середине комнаты, сложить их вдвое и водрузить на них кресло, и поскольку те проводят хуже стен, молния не может пойти по ломаному пути через воздух комнаты и матрацы, если она имеет лучший и сплошной проводник в стене.
Там, где это возможно, следует подвесить на шелковых шнурах на равном расстоянии от стен, пола и потолка гамак или подвесную кровать, что даст самое надежное укрытие, которое только можно создать в комнате и которое действительно может считаться совершенно безопасным от удара «молнии».
Эти предостережения, которые сегодня могут показаться забавными, во времена Франклина были вполне злободневны.
После того как Франклин в 1760 году установил первый громоотвод на доме купца Веста в Филадельфии, Европа и Америка разделились на два лагеря – ярых приверженцев громоотвода и столь же ярых противников его. В Париже в те годы даже женские шляпы изготовлялись с громоотводами.
В то же время буржуа де Визери, поставивший на своем доме в Сент-Омере громоотвод, подвергся яростным нападкам соседей, которые в конце концов подали на него в суд. Это было уже в 1780 году.
Процесс длился четыре года. Защитником громоотвода на процессе выступал никому еще не известный адвокат Максимилиан Робеспьер. Именно этот процесс стал началом его большой популярности. На стороне противников громоотвода экспертом выступал Жан-Поль Марат. (Кстати, Марат был известным писателем-популяризатором: его перу принадлежат три книги по электричеству – одни из первых.) В конце концов де Визери был оправдан.
А в Филадельфии в 1782 году было установлено 400 громоотводов
Источник: из книги В. Карцева » Приключения великих уравнений»
Любознательным
Смерч в бутылке минеральной воды
Поставьте только что открытую бутылку минеральной воды в центр диска проигрывателя, вращающегося со скоростью 78 об/мин. Как и следовало ожидать, в бутылке поднимутся пузырьки; однако если бросить в бутылку немного сахара или другого кристаллического вещества, то в ней возникнет некое подобие смерча. Чем обусловлен этот смерч и откуда он черпает энергию?
Оказывается.
Порошкообразное вещество способствует выделению углекислого газа, так как его частицы служат центрами образования газовых пузырьков. Пузырьки преимущественно возникают в центре потока, особенно если порошок бросить именно туда, потому что давление в центре ниже, чем у края. Пузырьки придают воде, прилегающей к оси, дополнительную «плавучесть», и она начинает подниматься вверх. На ее место по дну к центру в радиальном направлении притекает другая вода, и вращение концентрируется в центре. Скорость вращения возрастает — образуется «смерч».
Цветовой эффект Пуркинье
При слабом освещении синий цвет иногда может казаться ярче красного; однако при хорошем освещении различие в их яркости часто бывает обратным. Почему относительная яркость красного и синего цветов зависит от уровня освещенности?
Оказывается.
При сильной освещенности глазное зрение обусловлено колбочками сетчатки, а при слабой — палочками. Их спектральная чувствительность неодинакова. Колбочки бывают трех типов, каждый из которых чувствителен к одному из трех цветов: синему, желтому и красному. Палочки наиболее чувствительны к зеленому свету (максимум их чувствительности приходится на 0,5 мкм) и гораздо менее чувствительны к красному. Если наблюдать красный и синий цвета в то время, когда свет в комнате, вначале яркий, постепенно ослабевает, то механизм зрения переключается с «колбочкового» на «палочковый», и относительная чувствительность глаза к красному и синему цветам резко меняется.