Стивен Грей

Стивен Грей (англ. Stephen Gray; декабрь 1666, Кентербери, Англия — 7 февраля 1736, Лондон) — английский естествоиспытатель, член Лондонского королевского общества (с 1732 года). Пионер в области изучения электричества, первым доказал существование проводников и изоляторов электрического тока, а также осуществил передачу электричества на расстояние. Его открытия заложили основы для дальнейших исследований в области электростатики и создания первых электрических машин.

Биография

Ранние годы и начало научной деятельности

Стивен Грей родился в декабре 1666 года в Кентербери, графство Кент, в семье ремесленника. Точная дата его рождения неизвестна. Получил начальное образование в местной школе, однако систематического университетского образования не имел. В молодости работал красильщиком и занимался ремеслом, но проявлял большой интерес к естественным наукам, особенно к астрономии и оптике.

В 1690-х годах Грей начал самостоятельно проводить астрономические наблюдения. Он изготовил телескопы и микроскопы, совершенствуя их конструкцию. В 1700 году он опубликовал свою первую научную работу, посвященную наблюдениям солнечных пятен. В 1703 году Грей переехал в Лондон, где продолжил занятия наукой, но из-за отсутствия финансовой поддержки вынужден был работать ремесленником.

Сотрудничество с Королевским обществом

В 1707 году Грей познакомился с членами Лондонского королевского общества, в том числе с Джоном Фламстидом — первым королевским астрономом. Фламстид помог Грею получить доступ к оборудованию и библиотеке. Грей начал систематически переписываться с ведущими учёными того времени, включая Исаака Ньютона и Ганса Слоана. В 1720-х годах он сосредоточился на экспериментах с электричеством, которые принесли ему наибольшую известность.

В 1732 году, после серии успешных опытов, Грей был избран членом Лондонского королевского общества. Однако, несмотря на признание, он до конца жизни испытывал материальные трудности. Умер Стивен Грей 7 февраля 1736 года в Лондоне. Его научное наследие было оценено по достоинству лишь после смерти.

Научные достижения

Открытие электропроводности и изоляции

Главное открытие Грея было сделано в 1729 году. В ходе экспериментов он обнаружил, что электричество может передаваться по одним материалам (проводникам) и не передаваться по другим (изоляторам). До Грея считалось, что электричество возникает только при трении и не может перемещаться. Он экспериментально доказал, что электрический заряд, полученный трением стеклянной трубки, можно передать по металлической проволоке на расстояние до 27 метров.

Для этого Грей использовал шёлковые нити для подвешивания проводника, чтобы избежать утечки заряда. Он установил, что шёлк, стекло и смола не проводят электричество, а металлы и влажные предметы — проводят. Таким образом, Грей ввёл понятия «проводник» и «изолятор» (хотя сами термины были введены позднее). Этот опыт считается первым в истории экспериментом по передаче электричества на расстояние.

Опыт с мальчиком

В 1730 году Грей провёл один из самых известных экспериментов в истории физики — «опыт с мальчиком». Он подвесил мальчика на шёлковых верёвках (для изоляции от земли) и зарядил его тело с помощью наэлектризованной стеклянной трубки. Когда к мальчику подносили металлический предмет, между ним и телом мальчика проскакивала искра. Этот опыт наглядно продемонстрировал, что человеческое тело может служить проводником электричества, а также что электрический заряд может накапливаться на изолированном объекте.

Исследование электрических явлений

Помимо опытов с проводимостью, Грей изучал электрические разряды, искры и свечение. Он заметил, что при определённых условиях электричество вызывает свечение воздуха (электрический разряд в газе). Грей также исследовал влияние влажности на проводимость: он обнаружил, что влажные предметы проводят электричество лучше сухих, и что влажный воздух способствует утечке заряда.

Грей первым описал явление электрической индукции (хотя не дал ему названия): он заметил, что заряженное тело может влиять на незаряженные предметы, находящиеся на расстоянии, без непосредственного контакта.

Методы и оборудование

Самодельные приборы

Стивен Грей работал в условиях отсутствия специализированного лабораторного оборудования. Все его приборы были изготовлены им собственноручно. Основным инструментом служила стеклянная трубка длиной около 60–90 см, которую он натирал шерстяной тканью или кожей для получения электрического заряда. Для изоляции он использовал шёлковые нити, смолу и стеклянные подставки.

Для передачи электричества на расстояние Грей применял металлическую проволоку, которую подвешивал на шёлковых нитях к деревянным опорам. В качестве детектора заряда он использовал лёгкие предметы (кусочки бумаги, перья), которые притягивались к заряженным телам.

Экспериментальная установка для передачи электричества

В своём знаменитом опыте 1729 года Грей соорудил следующую установку: стеклянная трубка, натёртая шерстью, соединялась металлической проволокой с металлическим шаром, подвешенным на шёлковых нитях. Когда к шару подносили незаряженный металлический предмет, между ними проскакивала искра. Грей постепенно удлинял проволоку, добиваясь передачи заряда на расстояние до 27 метров. Этот опыт стал первым в истории демонстрацией электрической цепи.

Влияние на науку

Признание современниками

Работы Грея были высоко оценены его современниками, особенно в Англии. В 1731 году он получил первую медаль Копли — высшую награду Лондонского королевского общества, присуждаемую за выдающиеся научные достижения. Медаль была вручена за серию экспериментов по электричеству, проведённых в 1729–1730 годах.

Вклад в развитие электричества

Открытия Грея стали фундаментом для дальнейших исследований в области электричества. Его работы оказали прямое влияние на таких учёных, как Шарль Франсуа Дюфе, который в 1733 году открыл существование двух видов электричества (стеклянного и смоляного), и Бенджамин Франклин, который в 1740-х годах развил теорию электричества. Разделение материалов на проводники и изоляторы, введённое Греем, стало основой для создания первых электрических машин и конденсаторов (лейденских банок).

Память

Имя Стивена Грея увековечено в названии единицы измерения поглощённой дозы ионизирующего излучения — грей (Гр), введённой в 1975 году Международной системой единиц (СИ). Однако это название связано не с его электрическими исследованиями, а с именем другого учёного — Луи Гарольда Грея, британского физика-радиобиолога. Тем не менее, в честь Стивена Грея назван кратер на Луне (кратер Грей, диаметр около 15 км, расположен в южном полушарии видимой стороны Луны). В его родном городе Кентербери установлена мемориальная доска.

Интересные факты

• Стивен Грей не имел университетского образования и всю жизнь занимался самообучением. Его научные достижения стали возможны благодаря упорству и таланту экспериментатора.
• В 1720 году Грей был арестован по подозрению в колдовстве: его эксперименты с электрическими искрами и свечением вызывали у соседей страх и непонимание. Однако вскоре его отпустили, так как местные власти не нашли состава преступления.
• Грей был одним из первых, кто заметил, что электрические искры могут воспламенять легковоспламеняющиеся вещества (например, спирт). Он проводил опыты с поджиганием паров спирта электрической искрой, предвосхитив создание электрических зажигалок.
• В последние годы жизни Грей страдал от безденежья и был вынужден продавать свои инструменты. После его смерти Королевское общество выделило средства на похороны, но его научное наследие долгое время оставалось недооценённым широкой публикой.

Источники

• Heilbron J. L. Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics. — University of California Press, 1979.
• Cohen I. B. Franklin and Newton: An Inquiry into Speculative Newtonian Experimental Science and Franklin's Work in Electricity. — Harvard University Press, 1956.
• The Correspondence of Stephen Gray (1666–1736) / Ed. by R. H. Nuttall. — Cambridge University Press, 1994.
• Dictionary of Scientific Biography. Vol. 5. — Charles Scribner's Sons, 1972. — P. 510–512.
• Roller D., Roller D. H. The Development of the Concept of Electric Charge: Electricity from the Greeks to Coulomb. — Harvard University Press, 1954.