История и методология физики

Открытие основного закона электростатики 
Одну из первых попыток измерить силу взаимодействия между заряженными 
телами предпринял немецкий физик К. Кратценштейн в 1746 г. Он измерял силу, 
действующую между стеклянным шаром электрической машины и диском, 
подвешенным на стальной проволоке. Несмотря на большую погрешность измерений, 
которая доходила до 245%, он утверждал, что сила взаимодействия уменьшалась 
обратно пропорционально расстоянию между диском и поверхностью шара. В то 
время еще не было четкого понимания различия между силами, действующими между 
макроскопическими заряженными телами, и силами, действующими между 
«элементарными», или как потом стали говорить, точечными зарядами. Это часто 
приводило к неправильной интерпретации экспериментальных результатов. К тому 
же, как отмечал Вольта, многие экспериментаторы заранее исходили из того, что 
«электрическое действие обратно пропорционально квадрату расстояния». 
Правильный подход к решению этой проблемы, вероятно раньше Кулона, нашел 
английский естествоиспытатель Дж. Робайсон. Он исходил из того, что взаимо-
действующие заряженные тела можно считать точечными, если размеры заряженных 

---

сфер много меньше расстояния между центрами сфер. После большого количества 
измерений он пришел к выводу, что с учетом погрешностей измерений «действие 
между сферами в точности пропорционально обратному квадрату расстояния 
между их центрами». Однако описание экспериментальной установки Ро-байсона и 
полученные им результаты были опубликованы лишь после 1801 г., когда закон 
Кулона уже был признан научным сообществом. 
Примерно в 1771 г. очень аккуратные измерения «закона электрической силы» 
проводил выдающийся английский ученый Генри Кавендиш (1731-1810). Он одним из 
первых использовал понятие емкости проводника, хотя сам он такой термин не 
применял. Емкость у него имела размерность длины, как и в современной 
электростатической системе единиц. Введение этого понятия позволило Кавендишу 
проводить количественные измерения электрических явлений. В частности, он первый 
корректно подтвердил закон «обратных квадратов» в работе «Экспериментальное 
определение закона электрической силы». Важнейшей особенностью работы 
Кавендиша было проведение им дополнительных экспериментов для определения 
точности измерений. Однако Кавендиш не опубликовал эти результаты, как и многие 
другие свои экспериментальные результаты в области электричества. Труды 
Кавендиша с названием «Электрические исследования достопочтенного Генри Кавен-
диша» были изданы Дж. Максвеллом лишь в 1879 г. 
Честь открытия основного закона электростатики принадлежит французскому 
физику и военному инженеру Шарлю Кулону (1736-1806). В 1781 г. Кулон 
сформулировал законы трения качения и скольжения. Кулон построил прибор для 
измерения силы - крутильные весы, которые представляли собой шедевр 
экспериментального искусства того времени. Подробное описание крутильных весов и 
результаты своих электрических измерений Кулон опубликовал в мемуаре: 
«Конструкция и применение электрических весов, основанных на свойстве 
металлических проволок иметь силу кручения, пропорциональную углу кручения» 
(1785). 
После тщательных измерений с помощью крутильных весов Кулон 
сформулировал «Фундаментальный закон электричества. Сила отталкивания двух 
маленьких шариков, наэлектризованных электричеством одной природы, обратно 
пропорциональна квадрату расстояния между центрами шариков». 
Как и многие его предшественники, Кулон вначале исследовал силу 
отталкивания. Для изучения сил притяжения ему пришлось изменить методику 
измерений, которую он описал в мемуаре 1785 г. Измерения также привели к закону 
«обратных квадратов». Надо сказать, что Кулон принимал за очевидный факт то, что 
сила электрического взаимодействия пропорциональна произведению «электрических 
масс». Независимое доказательство этого было невозможно, поскольку сам закон 
Кулона использовался для введения единицы заряда. Построение логически 
безупречной системы понятий произошло позднее после накопления многих 
экспериментальных фактов и их теоретического осмысления и обобщения. 

---

Опытные данные, полученные Кулоном, стали основой для создания 
математической теории электростатики, которую развили и довели до совершенства в 
XIX веке С.Д. Пуассон (1781-1840), К.Ф. Гаусс (1777-1855), Дж. Грин (1793-1841), 
М.В. Остроградский (1801-1862) и др. 
Большинство физиков - современников Кулона сразу поверило в открытый им 
закон «обратных квадратов», хотя многие считали, что необходимо провести более 
точные эксперименты. Однако в первой половине XIX в. были сделаны новые важные 
открытия в области электрических и магнитных явлений, которые отодвинули 
проблему проверки закона Кулона на второй план. Для представления о сложностях 
возникающих при строгом подходе к выведению основного закона электростатики 
следует процитировать Максвелла. Обсуждая закон взаимодействия электрических 
зарядов, Максвелл в «Трактате об электричестве и магнетизме» (1873) писал: