Maikls Faradejs – fiziķis, kurš nemīlēja matemātiku. Profesora Auziņa zinātnes sleja

Pievērs uzmanību – raksts publicēts pirms 1 gada.

Iesākšu ar kādu leģendu, kuras patiesumu vēsturniekiem ir nopietns pamats apšaubīt. Daru to tādēļ, ka leģendas nozīme nav tajā attēloto notikumu detaļu patiesumā, bet gan vēstījumā, ko leģenda satur. Šis vēstījums ir svarīgs un patiess.

Profesora Auziņa zinātnes sleja

Profesora Auziņa zinātnes sleja

Mārcis Auziņš: "Kādēļ lasīt manus tekstus? Man šķiet, ka dabaszinātnes mēs bieži mēdzam "ignorēt", sakot, ka tās ir formālas, sausas un neinteresantas. Gribētos ļaut lasītājam ieraudzīt, ka tās ir daļa no mūsu dzīves – krāsainas un interesantas."

Biogrāfijas pieturzīmes:

  • Pēc profesijas fiziķis, šobrīd Latvijas Universitātes profesors, Eksperimentālās fizikas katedras un Lāzeru centra vadītājs.
  • No 2007. gada līdz 2015. bijis Latvijas Universitātes rektors.
  • Strādā kvantu fizikas jomā un ir vairāk nekā simts zinātnisko rakstu, kas publicēti pasaules vadošajos fizikas žurnālos, un vairāku simtu konferenču ziņojumu autors.
  • Kopā ar kolēģiem no Rīgas un Bērklijas uzrakstījis divas monogrāfijas, kas izdotas "Cambridge University Press" un "Oxford University Press" izdevniecībās un abas ir piedzīvojušas atkārtotus izdevumus.
  • Karjeras laikā dzīvojis un strādājis dažādās valstīs – Ķīnā un Taivānā, Amerikas Savienotajās Valstīs, Kanādā, Anglijā, Izraēlā un Vācijā.

Labas zinātnes pielietojums

Runa ir par kādu publisku lekciju Londonā, Karaliskajā institūtā, kurā angļu fiziķis Maikls Faradejs (1791–1867) rādīja dažādus eksperimentus ar magnētiem un no vara vada satītām spolēm, demonstrējot dažādas elektrības izpausmes. Šajā lekcijā kopā ar citiem esot piedalījies arī tā laika Anglijas premjerministrs Viljams Gledstouns. Pēc lekcijas Gledstouna kungs esot pienācis pie Faradeja un teicis apmēram tā: "Profesor, tas, ko jūs mums rādījāt, ir ļoti aizraujoši un interesanti, bet vai elektrībai ir arī kāds praktisks pielietojums?" Uz ko Faradejs esot atbildējis: "Premjerministra kungs, man ir grūti iedomāties, kā elektrību varētu izmantot praktiski, bet es esmu pārliecināts, ka nepaies ilgs laiks un jūs par elektrību iekasēsiet nodokļus."

Kāds ir šīs leģendas vēstījums?

Tas saka – laba zinātne, pat ja tā šķiet ļoti nepraktiska, vienmēr atradīs savu pielietojumu. Un nepagāja ilgs laiks, kad nāca amerikāņu izgudrotājs Tomass Alva Edisons un Serbijā dzimis amerikāņu izgudrotājs Nikola Tesla, kuri ļoti nopietni sacentās, izdomājot un it īpaši patentējot dažādu elektriskās strāvas ģeneratoru un elektromotoru tipus. Tāpat veidojot elektrības ģeneratorus, ko izmantot gan māju, gan ielu apgaismošanai. Viņi turpināja praktiski attīstīt Faradeja aizsākto ideju, ka ar elektromagnētiskiem viļņiem ir iespējams sazināties no attāluma ar radio signālu palīdzību. To derētu atcerēties arī mūsdienās, kad pieņemam lēmumus, kādus pētījumus atbalstīt un kādus ne.

Ceļš uz pētniecību

Kas bija šis leģendārais zinātnieks Maikls Faradejs? Maikla Faradeja tēvs bija kalējs, kurš, meklējot labāku dzīvi, pārcēlās uz Londonu. Taču viņš agri nomira, un Maiklam bija jāuzņemas atbildība par ģimeni. Jaunietis sāka strādāt par mācekli pie grāmatu iesējēja. Šeit strādājot, viņš bieži no grāmatsietuves ņēma grāmatas uz mājām, lai vakarā tās lasītu. Starp šīm grāmatām gadījās arī dažas, ko mūsdienās sauktu par populārzinātniskām. Tās Maiklu īpaši ieinteresēja, un viņš sāka ar lielu entuziasmu apmeklēt publiskas lekcijas par zinātni Londonā nesen nodibinātajā Karaliskajā institūtā. Tā ir iestāde, kas Londonā eksistē joprojām. Šobrīd tas ir viens no aktīvākajiem zinātnes popularizēšanas centriem pasaulē. Taču savos pirmsākumos tas bija kaut kas pa vidu starp zinātnes popularizēšanas centru un zinātniskās pētniecības institūtu. Iespējams, viens no pirmajiem pētniecības centriem, kur daži cilvēki varēja profesionāli nodarboties ar pētniecību, par to saņemot algu. Tā bija īpaša privilēģija, jo jāatceras, ka 19. gadsimtā zinātniskā pētniecība kā profesija praktiski neeksistēja. Ar zinātni visbiežāk amatierisma līmenī nodarbojās vai nu augstmaņi, kuru iztiku nodrošināja viņu dzimtas īpašumi, vai arī labi atalgoti izglītoti cilvēki, piemēram, ārsti vai juristi, no sava pamatdarba brīvajā laikā.

Nepagāja ilgs laiks, līdz Faradejs, kuram praktiski nebija nekādas formālas izglītības, kļuva par šī Karaliskā institūta apmaksātu darbinieku. Viņa darba pienākumos ietilpa pētījumu veikšana laboratorijā, kas bija iekārtota institūta pagrabstāvā, un zinātnes popularizēšana.

Kas tie par eksperimentiem, ar ko Faradejs nodarbojās savā pētniecības laboratorijā un par ko viņš Londonas sabiedrībai stāstīja publiskajās lekcijās un eksperimentu demonstrējumos slavenajā Karaliskā institūta amfiteātra formas auditorijā?

Tie bija ļoti dažādi, bet šodien stāsts par vienu, iespējams, pašu slavenāko un nozīmīgāko eksperimentu, ko veica Faradejs. Tas ir eksperiments, kurā tiek demonstrēta elektromagnētiskā indukcija.

Jautāsiet – kas tā tāda?

Vienkārši. Ja pastāvīgu magnētu bīda iekšā spolē, tad šajā spolē sāk plūst elektriskā strāva. Kādēļ tas ir tik nozīmīgi? Tādēļ, ka šādā veidā mūsdienās tiek ģenerēta gandrīz visa elektrība, ko lietojam ikdienā. Vienalga, vai šo elektrību vecmodīgi iegūst no fosilā kurināmā, – naftas vai gāzes, arī akmeņoglēm –, tās sadedzinot, karsējot ūdens tvaiku un šim tvaikam liekot griezt turbīnu, kas savukārt nodrošina turbīnā esošo spoļu kustību pastāvīgu magnētu laukā un elektrības ģenerēšanu. Modernākos un videi draudzīgākos variantos šo tvaiku rada kodolreakcijā izdalītais siltums atomelektrostacijās. Turbīnu var griezt arī ūdens plūsma hidroelektrostacijās vai vējš vēja ģeneratoros. Visos šajos ģeneratoros elektrība tiek ģenerēta ar Faradeja izpētītās elektromagnētiskās indukcijas palīdzību.

Interesanti, ka motivācija Faradeja pētījumiem bija vēlme nevis radīt praktiski pielietojamas ierīces, bet gan saprast Dieva plānu, veidojot pasauli. Taču atšķirībā no saviem priekštečiem zinātnē un arī daudzajiem sekotājiem Faradejs neticēja, ka Dieva plāns ir formulējams matemātikas valodā. Faradejs bija ģeniāls un ar dziļu, pieredzē balstītu intuīciju apveltīts eksperimentētājs. Viņš bija pārliecināts, ka daba un Dieva plāns attiecībā uz to ir saprotams praktiski, eksperimentā gūtā pieredzē. Vēl vairāk, formālās izglītības trūkums neļāva Faradejam ne tikai formulēt savus atklājumus matemātikas valodā. Tas neļāva viņam pat novērtēt matemātisko formulu spēku un skaistumu, kad citi tās bija uzrakstījuši.

Skaistie vienādojumi

Jāpiemin vēl viens britu zinātnieks – Džeimss Klarks Maksvels (1831–1879), praktiski Faradeja laikabiedrs, kurš, Faradeja eksperimentu iedvesmots, 1861. gadā publicēja četrus vienādojumus, ko mēs tagad pazīstam kā Maksvela vienādojumus. Maksvels pretstatā Faradejam bija ieguvis priekšzīmīgu izglītību Kembridžas universitātē. Fiziķi uzskata, ka viņa uzrakstītie vienādojumi ir viena no skaistākajām un harmoniskākajām teorijām klasiskajā fizikā. Šie vienādojumi ļauj aprakstīt praktiski visas elektromagnētisma parādības. Zināmā mērā mūsdienās tie ir kļuvuši pat par popkultūras sastāvdaļu. Piemēram, katrs var nopirkt T-kreklu, uz kura angliski ir rakstīts: "Tad Dievs teica… seko četri Maksvela vienādojumi… un radās gaisma."

Gaisma šeit figurē tādēļ, ka arī tā ir elektromagnētisks vilnis, ko detaļās apraksta Maksvela vienādojumi. Ir vēl otra ar Maksvela vienādojumiem saistīta T-kreklu tēma, kas uzsver šo vienādojumu abstrakto dabu. Uzraksts šajā gadījumā skan: "Kuru daļu no…seko Maksvela vienādojumi… konkrēti tu nesaproti?"

Ir skaidrs, ka neviens, kurš augstskolā nav studējis matemātiku, šos parciālos diferenciālvienādojumus tā vienkārši saprast nav spējīgs. Tie šķita nesaprotami un pat aizdomīgi arī Faradejam, kurš kādā brīdī Maksvelam esot rakstījis: "Lūdzu, raksti man savas domas skaidrā angļu valodā. Kādēļ tās jāšifrē šajās neskaidrajās formulās?!" Šī aicinājuma saknes ir dziļas. Faradejs neticēja, ka dabas valoda ir matemātika.

Viņš ticēja, ka dabas valodu var mācīties tikai un vienīgi eksperimentā. To nevar apgūt, teorētiski sēžot pie rakstāmgalda un rakstot formulas.

Tā bija Faradeja pārliecība.

Vēl viens Faradeja darbības aspekts, kas svarīgs arī mūsdienās, ir zinātnes popularizēšana. Faradejs bija tas, kurš Karaliskajā institūtā iedibināja Ziemassvētku lekciju tradīciju. Tās ir populārzinātniskas lekcijas par dažādām zinātnes tēmām, kas joprojām ir ļoti iecienītas. Tās katru gadu, arī šogad, Ziemassvētku laikā lasa pasaulē pazīstami zinātnieki. Piemēram, šogad trīs vakarus (26., 27. un 28. decembrī) Ziemassvētku lekcijas par zinātni kriminālistikā lasīs profesore un baronese Sjū Bleka. Tiem, kuriem nelaimējas apmeklēt Ziemassvētku lekcijas klātienē, tās tiek translētas radio BBC. Domāju, šis pēdējais fakts liecina par lekciju popularitāti.

Faradejam, aizsākot šīs lekcijas, bija vēl viena papildu motivācija. Deviņpadsmitajā gadsimtā ļoti populārs kļuva spiritisms – garu izsaukšana dažādos veidos. Tautā arī šobrīd šādu praksi mēdz saukt par "šķīvīša dancināšanu", kad spiritisma seansa dalībnieki uzskata, ka šķīvītis vai kāds cits priekšmets pa galdu pārvietojas garu ietekmē. Faradeja laikā, viņam demonstrējot to, kā magnēti var pārvietot dažādus magnētiska metāla, piemēram, dzelzs, priekšmetus, bija cilvēki, kas gribēja Faradeja eksperimentus sasaistīt ar spiritisma seansos notiekošo. Pret to Faradejs asi iebilda divu iemeslu dēļ. Tā bija viņa reliģiskā pārliecība, kas nepieļāva spiritismu, un tā bija viņa pārliecība, ka dabas likumi, kas Faradeja izpratnē bija Dieva radīti, nav nekādi saistīti ar okultām lietām.

Profesora Auziņa zinātnes sleja

Vairāk

Kļūda rakstā?

Iezīmējiet tekstu un spiediet Ctrl+Enter, lai nosūtītu labojamo teksta fragmentu redaktoram!

Iezīmējiet tekstu un spiediet uz Ziņot par kļūdu pogas, lai nosūtītu labojamo teksta fragmentu redaktoram!

Saistītie raksti

Vairāk

Svarīgākais šobrīd

Vairāk

Interesanti