Вильгельм Вебер

Вильгельм Вебер — немецкий физик, один из основоположников электродинамики, создатель первого телеграфа и системы абсолютных электрических измерений. Полное имя — Вильгельм Эдуард Вебер (нем. Wilhelm Eduard Weber). Родился 24 октября 1804 года в Виттенберге, умер 23 июня 1891 года в Гёттингене. Член Прусской академии наук, член-корреспондент Петербургской академии наук, иностранный член Лондонского королевского общества. В честь учёного названа единица магнитного потока в Международной системе единиц (СИ) — вебер (Вб).

Биография

Ранние годы и образование

Вильгельм Вебер родился в семье профессора теологии Михаэля Вебера. Получил начальное образование в школе в Виттенберге, а затем в гимназии в Галле. В 1822 году поступил в Университет Галле, где изучал физику и математику. Его учителями были Иоганн Швейггер и Иоганн Фридрих Пфафф. В 1826 году Вебер защитил докторскую диссертацию на тему «Сравнение теорий распространения звука» (лат. «De theoriae propagationis soni comparatione»). В 1828 году получил звание приват-доцента.

Профессорская деятельность

В 1831 году по рекомендации Карла Фридриха Гаусса Вебер был назначен профессором физики в Гёттингенском университете. Вместе с Гауссом он основал Гёттингенскую магнитную обсерваторию и начал совместные исследования земного магнетизма. В 1837 году Вебер был уволен из университета за подписание протеста «Гёттингенской семёрки» против отмены конституции королём Ганновера Эрнстом Августом I. После увольнения в течение нескольких лет занимался частными исследованиями.

В 1843 году Вебер вернулся к преподавательской деятельности, заняв кафедру физики в Лейпцигском университете. В 1849 году, после смерти короля Эрнста Августа, он был восстановлен в должности в Гёттингене, где и проработал до выхода на пенсию в 1874 году.

Смерть и наследие

Вильгельм Вебер скончался 23 июня 1891 года в Гёттингене. Похоронен на городском кладбище. Его архив и личные вещи хранятся в Немецком музее в Мюнхене и в библиотеке Гёттингенского университета.

Научные достижения

Разработка системы абсолютных электрических измерений

В 1840-х годах Вебер совместно с Гауссом разработал первую систему абсолютных единиц для электрических и магнитных величин. В отличие от существовавших тогда произвольных единиц (например, «градус Даньеля» для напряжения), абсолютные единицы основывались на механических единицах — миллиметре, миллиграмме и секунде. В 1856 году Вебер и Рудольф Кольрауш экспериментально определили отношение электромагнитной и электростатической единиц заряда, которое оказалось равным скорости света. Это открытие впоследствии легло в основу электромагнитной теории света Джеймса Клерка Максвелла.

Создание электромагнитного телеграфа

В 1833 году Вебер и Гаусс построили первый в мире действующий электромагнитный телеграф, соединивший физический кабинет Гёттингенского университета с астрономической обсерваторией. Линия имела длину около 1,2 км. Для передачи сигналов использовалась индукционная катушка, а для приёма — гальванометр с зеркальным отсчётом. Телеграф работал на основе кодировки, где отклонение стрелки вправо или влево обозначало определённые буквы. Устройство использовалось для передачи научных данных, но не было запатентовано и не получило коммерческого распространения.

Исследования земного магнетизма

Совместно с Гауссом Вебер организовал сеть магнитных обсерваторий по всей Европе для систематических наблюдений за вариациями магнитного поля Земли. В 1839 году они опубликовали «Атлас земного магнетизма» (нем. «Atlas des Erdmagnetismus»), содержавший карты изодинамических линий. Вебер разработал магнитометр — прибор для измерения напряжённости магнитного поля, а также методику устранения влияния температурных колебаний на показания магнитных приборов.

Теория электродинамики

В 1846 году Вебер опубликовал работу «Электродинамические измерения» (нем. «Elektrodynamische Maassbestimmungen»), в которой сформулировал закон взаимодействия движущихся электрических зарядов. В отличие от теории Ампера, рассматривавшей только токи в проводниках, закон Вебера описывал силу между двумя точечными зарядами, зависящую от их относительной скорости и ускорения. Этот закон, известный как закон Вебера, стал одной из первых попыток построить единую теорию электричества, магнетизма и электромагнитной индукции. Однако впоследствии он был вытеснен максвелловской электродинамикой, основанной на концепции поля.

Экспериментальная физика

Вебер провёл серию точных экспериментов по определению электрического сопротивления. В 1851 году он предложил эталон сопротивления — «абсолютный ом», основанный на скорости распространения электромагнитных волн. В 1855 году совместно с Кольраушем измерил отношение единиц заряда, подтвердив связь электричества и света. Также Вебер изучал электрические явления в проводниках, в частности, открыл эффект самоиндукции и разработал теорию электрических колебаний.

Основные труды

• «Электродинамические измерения» (1846—1856) — серия из четырёх статей, заложивших основы электродинамики Вебера.
• «Атлас земного магнетизма» (1839, совместно с К. Ф. Гауссом) — сводка магнитных наблюдений по Европе.
• «О связи законов электричества и магнетизма» (1856, совместно с Р. Кольраушем) — экспериментальное определение скорости света через электрические единицы.
• «Учебник физики» (1852, совместно с братом Эрнстом Вебером) — один из первых систематических курсов экспериментальной физики на немецком языке.

Признание и награды

• Медаль Копли (1859) — высшая награда Лондонского королевского общества за исследования в области электродинамики.
• Орден Максимилиана «За достижения в науке и искусстве» (1873) — Баварская королевская награда.
• Орден «Pour le Mérite» (1874) — прусская гражданская награда за научные заслуги.
• Иностранный член Лондонского королевского общества (1850), член-корреспондент Петербургской академии наук (1853), член Прусской академии наук (1855).

Память

• Именем Вебера названа единица магнитного потока в системе СИ — вебер (Вб).
• В 1935 году Международный астрономический союз присвоил имя Вильгельма Вебера кратеру на обратной стороне Луны.
• В 1970 году в честь учёного назван кратер на Марсе.
• Портрет Вебера помещён на банкноту номиналом 10 немецких марок образца 1960 года.
• В Гёттингене установлен памятник Веберу и Гауссу, а также названа улица Weberstraße.
• В 1991 году к 100-летию со дня смерти выпущена памятная монета ГДР номиналом 20 марок.

Критика закона Вебера

Закон Вебера, хотя и давал математически строгое описание взаимодействия зарядов, содержал внутренние противоречия. В частности, он предполагал мгновенное распространение взаимодействия, что противоречило принципу конечности скорости света. Кроме того, закон Вебера не мог объяснить явления электромагнитной индукции в движущихся средах без введения дополнительных гипотез. В 1870-х годах Генрих Герц и другие физики показали, что максвелловская теория поля, основанная на волновых уравнениях, более адекватно описывает электромагнитные явления. Однако закон Вебера сохранил значение как одна из первых успешных попыток математического описания электродинамики и как важный этап в истории физики.

Источники

• Храмов Ю. А. Физики: Биографический справочник. — М.: Наука, 1983.
• Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1974.
• Шапиро И. С. Очерки по истории физики. — М.: Наука, 1982.
• Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1971. — Т. 4.