Александър Григориевич Столетов, Български физици, История на науката и техниката
Александър Григориевич Столетов (1839-1896) заема почетно място в плеядата велики натуралисти.
Наследството на този учен, един от най-видните хора на своето време, живее и ще живее в науката и технологиите. За нас работят машини и устройства, чието създаване са помогнали откритията на учения. Пред очите ни поникна богат разсад от зърното, засято от Столетов.
В своята научна работа А. Г. Столетов се явява пред нас като революционер в науката.
Още дисертационният му труд “Изследване на функцията на намагнитване на мекото желязо”, за който ще говорим в главата за българските електротехници, разкри широки хоризонти както пред науката, така и пред техниката.
Голямо постижение беше работата на Столетов, посветена на измерването на коефициента на пропорционалност между електромагнитни и електростатични единици.
Опитът на Столетов беше от дълбоко фундаментално значение.
Да се докаже, че стойността на този коефициент е равна на скоростта на светлината, означаваше да се получи най-важното потвърждение в полза на електромагнитната теория за светлината, която твърди, че светлината и електромагнитните процеси са от една и съща природа.
Имаше големи прилики между работата на Столетов и работата на неговите предшественици, немските физици Вебер и Колрауш. За да намерят връзката между електростатичните и електромагнитните единици, тези учени също измерват количеството електрически заряд, първо в покой и след това в движение. Ядрото на създадената от тях инсталация също е кондензатор, който те първо зареждат и след това разреждат.
Но имаше разлика между отношението, измислено от Столетов, и това на Вебер и Колрауш. Weber и Kohlrausch използваха стар тип кондензатор -Лайденски буркан. Беше невъзможно точно да се изчисли неговият електрически капацитет.
Столетов проектира кондензатор, чийто капацитет може да се изчисли с голяма точност и следователно много точно да се определи количеството заряд, натрупан върху кондензаторните пластини.
Кондензаторът се състоеше от два метални диска, които можеха да бъдат монтирани строго успоредно един на друг, точно спазвайки желания размер на празнината. За да постигне най-голяма точност при измерване на капацитета на кондензатора, Столетов снабди един от дисковете със защитен пръстен, който го покриваше: пръстенът предотврати появата на изкривявания на електрическото поле по краищата на диска.
Столетов решава проблема с измерването на разрядния ток по нов начин. Вебер и Колрауш, както и Айртън и Пери, английски физици, които започнаха своите експерименти по-късно от Столетов, използваха балистичен галванометър, устройство, което измерва краткотрайни токови импулси. Столетов пък намира гениален начин да „спре мига”, да удължи разрядния ток.
Столетов включи превключвател-превключвател в своята инсталация: въртящ се, превключвателят или свързваше кондензатора с електрическата батерия, карайки го да се зарежда, или го свързваше с проводника. Честите импулси на разрядния ток, следващи един след друг, се сливат в ток, сякаш непрекъснато протичащ през проводника.
Инсталацията на Столетов не изискваше използването на голяма батерия. Аертон и Пери в своите експерименти изискват двеста галванични клетки, докато Столетов се справя само с една или две клетки. В този случай "несъвършенството на изолацията е по-малко вредно за делото", пише Столетов. В допълнение, с малко напрежение, пролуката между предпазния пръстен и диска може да бъде много тясна.
Методът, изобретен от Столетов, направи възможно измерването на стойността назаряд, преминаващ през жицата.
Предимствата на метода на Столетов осигуриха на този метод победа в борбата за точност. Методът на Столетов позволи още по-точно да се установи, че стойността на коефициента на пропорционалност е близка до скоростта на светлината във вакуум.
Преди откриването на електромагнитните вълни през 1887 г. от изключителния немски физик Хайнрих Херц, резултатът от измерването на този коефициент беше основният аргумент в полза на електромагнитната теория.
Върхът на научната работа на Столетов е изследването на фотоелектричния ефект.
Инсталацията на Столетов се състоеше от цинков диск, прикрепен към отрицателния полюс на батерията, и метална решетка, стояща срещу диска, жицата от която отиваше към положителния полюс. Веригата се отваря от въздушна междина между диска и решетката. Токът не тръгна. Зайчето, хвърлено от огледалото на галванометъра, включен във веригата на батерията, стоеше на нулевото деление на скалата. Но когато експериментаторът хвърли светлината на електрическа дъга върху диска, заекът веднага се стрелна по скалата.
Има електрически ток във веригата! За този удивителен ток, генериран от светлина, въздушната междина, разделяща диска и решетката, не беше пречка.
Изследвайки явлението генериране на електрически ток от светлина, Столетов установява всички негови основни закони и по-специално най-важния закон за пропорционалност между фототока и интензитета на падащата светлина.
Изследванията на фотоелектричния ефект, извършени от Столетов, са поразителни със своята широта и задълбоченост. Последвалата работа на учените в тази област не отмени нищо в заключенията на Столетов. Дълбочината на неговите изследвания е още по-забележителна, защото физиката по това време все още не познава електроните, чийто поток създава тока между диска и решетката. Тези „атомиелектричество“ са открити едва след смъртта на Столетов.
Инсталацията на Столетов беше първата фотоклетка - устройство, което реагира на светлина чрез раждането на електрически ток.
Изучавайки фотоелектричния ефект във всичките му подробности, Столетов поставя диска и решетката в съд с разреден въздух. Токът и в този случай не спря. Столетов установява зависимостта на стойността му от степента на разреждане на газа.
Откритата от него константа, която характеризира това явление, влезе в науката под името константа на Столетов.
Специално трябва да се спомене използването на галванометъра при изследване на фотоелектричния ефект. Методът, разработен от Столетов за изследване на електрически явления в разредени газове, все още се използва от експерименталната физика.
Столетов беше напреднал мислител на своето време. Когато много дори прогресивни естествени учени се придържаха към механистичния материализъм, Столетов пое по пътя на преодоляване на ограниченията на този мироглед.
Ученият беше далеч от идентифицирането на всички физически явления с механични явления. В своето разбиране за материята Столетов се доближава до възгледите на диалектическия материализъм. За много натуралисти от онова време материята е синоним на материя. Следователно, изправени пред нови явления - електромагнитни вълни, катодни лъчи, единство на светлината и електромагнитни явления, в които материята като субстанция не участва, някои натуралисти стигнаха до напълно погрешно заключение. Те започнаха да твърдят, че "материята изчезва". Столетов, разбирайки новите открития във физиката, направи съвсем различно, правилно заключение. Той осъзна, че материята не може да се отъждествява с материя, че свойствата, които изглеждаха интегрални, абсолютни характеристики на материята, всъщност са относителни, присъщи не на всички, а само на някои.състояния на материята.
Убеден материалист, Столетов остро критикува възгледите на учените идеалисти. Възникналата в края на 19 век реакционна философия на Мах и Оствалд, които се опитват да "премахнат материята", среща в него непримирим противник. Столетов е един от първите естественици, които се обявяват в борбата срещу махизма.
Водещият учен беше безкористен борец за просперитета на българската наука. През 1872 г. Столетов създава първата в България учебно-научна лаборатория по физика. Около Столетов се събират млади изследователи - това е първата школа на българските физици. Столетовското училище възпита такива велики учени като Н. Е. Жуковски, Н. А. Умов, П. Н. Лебедев; Ученици на Столетов са В. А. Михелсон, И. Ф. Усагин, Н. А. Кастерин, Н. Н. Шилер и много други дейци на българската наука. Възникването на Столетовата школа е началото на нов етап в развитието на физиката в България.
Столетов е изключителен обществен и научен деец, просветител и пламенен пропагандатор на постиженията на науката.
Ученият участва активно в международния научен живот. Като делегат на Световните конгреси на електротехниците през 1881 и 1889 г. той активно работи в комисията за разработване на международни електрически единици. Столетов поддържа приятелски отношения с най-видните учени от западноевропейските страни - Кирхоф, Хелмхолц, Болцман, Камерлинг-Онес и др.
Ученият непрекъснато се бори с реакционерите в науката и политиката. Смело се противопоставяше на своеволията на властимащите. Със статии, изпълнени с кипящ гняв, той отговори на интригите на реакционерите, които започнаха кампания срещу университетите. Когато през 1880 г. реакционната партия, доминираща в Академията на науките, се провали на изборите за Менделеевата академия, Столетов говориинициатор на съпричастно послание от московски професори към великия учен. „Сред тази институция – се казва в писмото – гласът на хората на науката е потиснат от съпротивата на тъмните сили, които ревниво затварят вратите на Академията пред българските таланти. » Столетов се застъпи за прогресивните студенти, преследвани от властите.
Подобно на други прогресивни хора от онова време, Столетов трябваше да бъде подложен на постоянни атаки от властите. В последните години от живота на Столетов тези гонения се превърнаха в истинско преследване. Нещата стигнаха дотам, че президентът на Академията на науките великият княз Константин Константинович зачеркна името на учения от списъците с кандидати за академици, въпреки факта, че научните и обществени заслуги на Столетов бяха високо оценени от най-големите учени по света. Изразявайки своето уважение към Столетов, Световният конгрес на електротехниците през 1889 г. го избира за свой първи вицепрезидент; президентът беше по-възрастният физик от онова време, известният Уилям Томсън (лорд Келвин). Тежкото преследване направи Столетов болен човек, съкрати живота му.
След смъртта на Столетов официални кръгове се опитаха да оставят името на учения в забрава. Но усилията им да заличат паметта на Столетов бяха напразни. Колкото по-нататък отиваше науката, толкова по-ясно, толкова по-осезаемо нарастваше величието на неговите дела.
Изследванията на електрическите явления в разредени газове доведоха до откриването на рентгенови лъчи и електрони. Методът, по който Столетов изследва фотоелектричния ефект в разреден газ, помогна на известните учени Мария и Пиер Кюри да открият радиоактивни елементи. Разбирането на законите на фотоелектричния ефект помогна за създаването на квантова теория, според която светлината може да се държи като поток от специални частици - фотони. Квантовите и електронните теории се превърнаха в мощен инструмент за изучаване на света на атомите и елементарните елементичастици - електрони, протони, фотонеутрони. Тези теории са приложени на практика пред очите ни.
Хиляди и хиляди фотоклетки, "потомците" на устройството, създадено от Столетов, работят в лаборатории, заводи и фабрики. Вакуумната установка на българския учен е прототипът на вакуумните тръби, които сега се използват в радиоприемници и радиопредаватели, в радари, автоматични и телемеханични устройства.
Електронни лампи и електронни микроскопи, уранови котли, флуоресцентни лампи, рентгенови апарати, фотоклетки - всичко това са прекрасни творения на новата физика, чието раждане беше подпомогнато от трудовете на Столетов. Ярко отражение на идеите на големия български учен блести върху постиженията на съвременната физика.