Магнесове, Гуливерове и Ајнштајнове авантуре

МАГНEСOВЕ, ГУЛИВЕРОВЕ И АЈНШТАЈНОВЕ АВАНТУРЕ

Прoф. др. Вукота Бабовић, bavukot@gmail. Com

Прoф. др. Мирјана Пoпoвић Божић, bozic@ipb.ac.rs

Типична породична прича

Младе људе од седам година, пред почетак авантуре школовања, тестирају школске власти, да сниме интелектуалну, психолошку и социолошку зрелост полазника. Ми физичари мислимо да је сврсисходно уврстити и један класичан тест из електромагнетизма.

Ставимо гвоздену иглу на картонску кутију. Глумећи драматичну ситуацију, нагнимо кутију. Разуме се, игла ће пасти на под. С правом, седмогодишњак не показује посебан интерес за овај догађај. Очито га нисмо импресионирали. Израз лица му показује да се десио тривијалан догађај — нема потребе за чуђењем. Може нам још и замерити; питајући нас шта смо уопште очекивали? У праву је; слободан пад тела на површину Земље је за сваког најприроднија ствар на свету.

Сад ставимо потајно магнет у кутију. Поновимо опит са нагнутом кутијом, овог пута глумећи и извесну мистификацију. Игла се не помера. Као да је везана невидљивим концем. Дечак или девојчица сместа мењају свој став. Дете постаје приметно заинтересовано. Реакција има и емоционалну боју: озарено лице показује једну врсту фине зачуђености — да ли је жртва шале или преваре, има ли тамо неки скривен лепак?

Мора да постоји нешто што управља ефектом иза „позорнице” овог видљивог и опипљивог света… Тако постајемо сведоци и истински помагачи у почецима дечјег тумачења овог и сличних значајних ‘невидљивих’ утицаја.

Млади Алберт се суочава са компaсом

Верујемо да је ово типична прича. Први сусрет са магнетом је увек једно опсесивно искуство. Магнет открива младој особи нешто од свог магичног репертоара. Искуства са магнетским телима, магнетским пољима и магнетским силама између магнета често су дубока и трајна. О таквом једном утиску сведочи Алберт Ајнштајн на првим страницама своје популарне аутобиографије [1]. Овај текст (и друге важне Ајнштајнове чланке о теорији релативности) превели смо не тако давно и може се наћи у књизи [2].

Будући скоро на крају своје богате научне каријере, славни физичар живо држи у сећању догађај који му се десио пре шездесет година. Он пише:

„Такво чудо сам доживео као дечак од 4 или 5 година, када ми је отац показао компас. Да се та игла понаша на такав један одређен начин није се уклапало у природу догађаја који се могу срести у свету несвесних концепата (ефект повезан са директним „додиром”). Још се могу сетити — или бар верујем да се могу сетити — да је ово искуство оставило дубок и трајан утисак на мене. Нешто дубоко скривено морало је бити иза предмета. Оно шта човек види око себе од првог детињства не изазива реакције ове врсте; он није изненађен кад тела слободно падају, кад дува и киши, нити у вези са Месецом или фактом да Мјесец не пада, нити разликама између живе и не-живе материје.”

Упрошћено речено, Ајнштајн овде упозорава: савршено је разумљиво да се један предмет помера ако га гура други предмет, јер нас примитивно искуство (скуп несвесних концепата) учи да је то тако у свету предмета. Због тога је на почетку шокантно да магнетска игла одступа од овог реда ствари. То посматрача доводи до спознаје да има још нешто ‘иза предмета’ о чему се мора размишљати у процесу тражења дубљих, научних концепата. После тога, увидећемо да и падање предмета са стола на патос, може бити, има један свој ‘одређен начин’, у свету научних концепата, који треба дубље разјаснити…

Природно, ако млади ученик касније у току школовања испољи чврст интерес у природним наукама, можемо му предложити да темељно прочита ову познату популарну књигу. Али ако се у ученику испољи неки литерарни афинитет, он ће врло вероватно читати о авантурама описаним у књизи Гуливерова путовања [3].

И шта? Поново ће се срести са чудом — магнетске силе.

Џонатан Свифт тражи левитацију

Испричајмо укратко о чему је реч. Гуливерова путовања је роман Ирског књижевника Џонатана Свифта (1667-1745) Објављен је 1726. Роман је бритка сатира друштвених збивања, али и пародија путописних прича. То је Свифтово најпознатије дело, убраја се у класична остварења светске књижевности. Није изгубило своју актуелност вековима после настанка, до данашњих дана и по томе је слично Сервантесовом Дон Кихоту и Шекспировим драмама. Овај роман је стекао огромну популарност непосредно после објављивања и од тада није престајао да се штампа. Један Свифтов савременик је записао: “Ово је универзална књига, од политичке канцеларије до обданишта”. Коауторка овог чланка и данас „види” огромног Гуливера на зеленој насловној страници српског издања ове књиге, из времена њеног детињства.

Џонатан Свифт, док описује Гуливерове авантуре у земљи Лапута, прича епизоду са Летећим, или Пловећим Острвом. Управљачко ‘срце’ Острва је велики магнет, управо један снажни магнетит [4]. Тамо читамо:

“Велику радозналост, од које зависи судбина острва, побуђује један магнетит великих димензија, који обликом подсећа на ткачки чунак. Дуг је шест јарди а на најдебљем делу широк бар три јарде. Помоћу овог магнетита постиже се да се острво пење или спушта, те покреће од једног до другог места. Јер у односу на то место земље којом монарх влада магнетски камен обезбеђује привлачну силу једним својим крајем и одбојну другим крајем. Пошто усмери магнет својим привлачним крајем према земљи, острво се спушта; али кад је одбојни крај усмерен наниже, острво се пење. Када је камен постављен укосо, и кретање острва је такво. Јер у овом магнету силе увек делују дуж линија које су паралелне његовом правцу.

Ове су речи написане пре много деценија. Призор ваздушног брода је успела визија оних дана. Величанствене слике Летећег Острва могу покренути фантазију чак и савременог читаоца. Опет, не изненађује да аутор кад описује призоре користи термине који су сликовити колико и коректни. Кад је Свифт имао двадесет година, утицајна књига De Magnete [5] била је публикована и ми верујемо да се она налазила на његовом радном столу. Не заборавимо, знаменита Њутнова књига [6] управо се била појавила из штампе. Природни филозофи те епохе непрестано су износили нове идеје, погодне за примену у науци, литератури и култури као целини.

Магнес из Магнезије

Можда је легенда о пастиру Магнесу инспирисала Свифта да напише причу о Летећем, односно Пловећем острву. Према тој легенди, пастир Магнес је пре око 2500 година чувао своја стада оваца у области Грчке која се звала Магнезија, на падинама планине Ида.

У једном тренутку је приметио да ексере на његовим сандалама и метални прстен на његовом штапу привлачи подлога на којој је стајао. Да би нашао одакле потиче привлачење почео је да копа и нашао је комаде камена, односно минерала, који ми данас називамо магнетит. Минерал је назван било по области Магнезија, било по Магнесу. Данас знамо и хемијски састав магнетита, Фе3О4. Магнетит је најважнија руда гвожђа.

Легенду о Магнесу први је написао Плиније старији, у првом веку нове ере. Али, интересантно је да се историчари не слажу у томе где је била област Магнезија у којој је Магнес био пастир. Једни пишу да је била на западу Мале Азије, тј. у данашњој Турској. Други пишу да је била на Криту, јер и тамо постоји планина Ида.

Напоменимо да не привлаче баш сви комади магнетита гвожђе. Магнес је имао срећу да је наишао на комаде које је природа „припремила” да привлаче гвожђе [8]. Њихов назив на енглеском је lodestone, од грчке речи μαγνῆτις [λίθος] (магнēтис [литхос]) (магнетис литхос), што значи камен из Магнезије.

Напомена. Данас, ученици рутински се сусрећу са магнетима у школској лабораторији, где су та учила непрестано потребна у експериментима електромагнетизма, па и шире у физици. По правилу, ти магнети су обликовани као шипке или потковице.

Понекад ученици постављају питање да ли се може некако направити магнет од комада гвожђа или другог материјала и то без помоћи неког сталног магнета у непосредној околини. У ствари, ово је такође старо питање које не бледи, а које је постављано и у Свифтово време [7].

Постоји једна скривена поента иза овог питања; на пример, сви видимо како се просто добија електрицитет на неутралном телу помоћу пуког тарења о друго неутрално тело (трибоелектрични ефекат).

Али, је ли могуће направити перманентни магнет на елементаран начин? Можемо ли изазвати магнетизацију (и то стање ‘замрзнути’) у неком не-намагнетисаном парчету гвожђа помоћу другог не-намагнетисаног комада? Надамо се да ћемо у неком наредном броју нашег часописа писати о томе.

Literatura

[1] Albert Einstein, Autobiographycal Notes, ed. P. A. Schilpp, Open Court Publ., Illinois, 1997.

[2] Ajnštajn, Teorija relativnosti, Akademska knjiga, Novi Sad 2013. Na strani 325: Autobiografski zapisi.

[3] Jonathan Swift, Gulliver’s Travels, Penguin Popular Classics 1994; Part III, Chapter III, p.182.

[4] A. Mills, ‘The lodestone: history, physics, formation’, Ann. Sci. 61, 273 — 321 (2004).

[5] W. Gilbert, De Magnete, London 1600; translated by P. Fleury 1893; republished by Dover in 1958.

[6] Isaac Newton, The Mathematical Principles of Natural Philosophy, Running Press, Philadelphia-London, 2005.

[7] Allan Mills, William Gilbert and ‘Magnetization by percussion’, Notes & Records of the Royal Society (2011) 65, 411-416.

[8] The Lodestone, http://www.phy6.org/earthmag/lodeston.htm

…