Кіріспе

Ағылшын физигі Стивен Грей (1666 жылдың желтоқсаны – 1736 жылдың 7 ақпаны) – ағылшын бояушысы және астрономы. Ол электр тогының өткізгіштігін жүйелі түрде зерттеуге кіріскен алғашқы адам. Оның 1729 жылғы жұмысына дейін, назар статикалық зарядтарды қарапайым жолмен жасауға және статикалық құбылыстарды зерттеуге (электр тогының соққысы, плазманың жарқырауы сияқты) бағытталған еді. Грей электр тогының металдар арқылы жүретінін және оқшаулағыштардың бетінде пайда болатынын көрсетті.

Ерте өмір

Грей Кентербериде (Кент графтығы) дүниеге келді. Алғашқы білімін алғаннан кейін, ол әкесіне (кейін ағасына) мата бояу өнерінде шәкірт болды. Оның қызығушылығы табиғат ғылымдарына, әсіресе астрономияға қатысты; ол осы дамып келе жатқан салалар бойынша өзін-өзі біліммен қамтып, аудандағы бай достарының кітапханалары мен ғылыми құралдарына қол жеткізді. Сол кезде ғылым – бай адамдардың хоббиі еді. Ол линзаларын өзі кесті және телескопын өзі жасады. Осы құралмен ол бірнеше шағын жаңалықтар ашты (көбінесе күн дақтары саласында), бақылауларының дәлдігімен танылды. Оның бірқатар есептерін Корольдік қоғам, қоғам хатшылығының қызметкері болған Генри Хант деген досы арқылы жариялады.

Фламстидке кіріспе

Грейдің кейбір еңбектері Грейдің Кенттегі достарының туысы және жаңа Гринвич обсерваториясын салған алғашқы ағылшын корольдік астрономы Джон Флэмстидтің назарына ілікті. Флэмстид мұхитты кемемен жүргізушілер үшін бойлықты анықтау мәселесін шешу ниетімен аспанның егжей-тегжейлі және дәл жұлдыздық картасын жасауға тырысты. Грей оған көптеген бақылаулар мен есептеулер жасауда көмектесті (мүмкін, ақысыз). Грей біраз уақыт бойы Ньютонның досы және әріптесі Роджер Котес нашар басқарғандықтан, құлдырап қалған кембридждік екінші ағылшын обсерваториясында жұмыс істеді. Содан кейін Грей Кантерберидегі бояушылық кәсібіне қайта оралуға мәжбүр болды. Денсаулығы нашарлағандықтан, көп ұзамай ол Лондонға келіп, Исаак Ньютонның ізбасары және Корольдік қоғамның кейде демонстраторы болған Джон Теофилус Дезагулиерге көмектесе бастады. Дезагулиер ғылыми кеңесші ретінде ел және Еуропа бойынша жаңа ғылыми жаңалықтар туралы лекциялар оқыды, сондай-ақ ғылыми қызығушылықтары бар қонақтарға арналған пансион ұстады. Дезагулиер Грейге жалақы төлемеді, бірақ пансиондағылармен ғылыми тақырыптарды талқылау қабілеті үшін оған баспана берді. Дезагулиердің пансионаты Вестминстер көпірін салу үшін бұзылып, Грей кедейлікке ұшырады. 1720 жылы Джон Флэмстид пен сэр Ханс Слоанның (кейін Корольдік қоғамның президенті) күш-жігері арқасында ол елдеріне қызмет еткен мұқтаж ер азаматтарға арналған Чартерхаусқа зейнеткерлікке орналасты. Осы кезеңде ол қайтадан статикалық электрмен тәжірибе жасауға кірісіп, үйкеліс генераторы ретінде шыны түтікшелерді пайдаланды.

Сымды өткізгіштің ашылуы

Бір түні Чартерхаус бөлмелерінде ол түтігінің ұшындағы пробканың (ылғал мен шаңның кірмеуі үшін қажет) түтікті үйкегенде қағаздың кішкентай кесекшелері мен қарапайым астыққа тартымды күш түсіретінін байқады. Әдетте пробка электр зарядына ие болмас еді, бірақ климаттық жағдайлар мен материалдардың айырмашылығы пробканың заряд жинауына себеп болды. Ол пробканы шырша таяқшасымен ұзартқанда, заряд таяқшаның ұшында, содан кейін оған бекітілген азу тісінен жасалған тесіктелген шардың үстінде пайда болды. Ол ұзындығы әртүрлі таяқшаларды сынап көрді, соңында майлы қап жібімен байланысқан азу тісінен жасалған шарды қосты. Осы процесте ол "электрлік күштің" тек "статикалық" құбылыс емес (мысалы, тікене салғандай), керісінше, қашықтыққа тасымалданатын сұйық зат екенін анықтады. Азу тісінен жасалған шар электрленген шыны түтік сияқты, жеңіл заттарды тартуын жалғастырды. Келесі бірнеше күнде ол жіп сымының қолданылу аясын кеңейтті (оның тек қысқа сымы болды және металдың өткізгіштік қасиетін түсінбеді) және оның балконынан төменгі аулаға дейін жеткізе алатынын тапты. Ол электр тогының жіптің иілістері арқылы өтетінін және гравитацияға тәуелді емес екенін анықтады. Сонымен қатар ол металл заттарға (мысық, қысқыштар, қазан және т.б.) зарядтарды жібере алды, олар сол кезде статикалық зарядты өндіре алмайтындықтан немесе сақтай алмайтындықтан "электр емес" деп есептелді. Ол сондай-ақ жібектің "күшті" тасымалдамайтынын, ал қалың қап жібі мен сымның тасымалдайтынын анықтады. Содан кейін 1729 жылдың 30 маусымы мен 2 шілдесі аралығында Кентте ол алғашқы электр желісін кеңейтіп, көптеген жаңа жаңалықтар ашты. Корольдік қоғамның мүшесі және Фламстидтің туысы Гранвилл Уилерге барып, екі адам Уилердің Кенттегі Оттерден Плейс имениесіндегі үлкен галереяның бойымен байланған жіп арқылы өткізгіштік эксперименттерін жалғастырды. Осы процесте Грей мен Уилер жіп 'өткізгішін' жермен (үйдің қабырғасы) байланыстан оқшаулаудың маңыздылығын анықтады, оны аспа ретінде жібек қолданып. Олар егер сымды қолдау үшін қолданса, барлық "электрлік күш" жоғалып кететінін байқады. Бастапқыда олар бұл айырмашылықты жібек, жіп және сымның қалыңдығымен байланыстырды, бірақ кейіннен жібектің сымға қарағанда әлдеқайда нашар өткізгіш екенін түсінді, сондықтан олар тек жібекті қолдау үшін (және осылайша оқшаулау үшін) қолданды. Келесі күні олар жіпті үйдің мұнарасынан бақшаға түсіріп, содан кейін оны падок арқылы 800 фут қашықтыққа жұпталған бақша қазықтарымен, жіптің жерге тимеуі үшін қысқа жібек кесектерімен созды. Уилер бұл туралы өзінің көптеген Корольдік қоғам достарына хабарлады, ал Грей Дезагулярға жазған хатында толық мәліметтерді келтірді. Осы тәжірибелерден өткізгіштер мен изоляторлардың (Дезагулярдың қолданған атаулары) рөлін түсіну пайда болды. Екі француз ғалымы, Аббе Ноле және К. Ф. ду Фей, 1732 жылы Грей мен Уилерге барып, экспериментті көріп, Францияға оралды, онда ду Фей "екі сұйықтық" теориясы деп аталатын электрдің алғашқы толыққанды теориясын жасады. Бұл теорияны Ноле қолдады және оны Еуропадағы көптеген экспериментаторлар бір уақыт бойы қабылдады; кейін ол жетілдірілді, содан кейін оны ағылшын экспериментаторлары Джон Бевис пен Уильям Уотсон, Филадельфиядағы Бенджамин Франклин тобымен хат алмасып отырған идеялары алмастырды. Олар бір сұйықтық/екі күй теориясын бірлесіп ойлап тапты: іс жүзінде, бір сұйықтықтың артық болуы немесе жоқтығы, оны Уотсон кейін оң және теріс деп атады. Бұл идеялар екі сұйықтық туралы түсініктен гөрі факттерге сәл жақсы сәйкес келді, әсіресе Лейден банкасының ашылуынан кейін, және бұл бір сұйықтық теориясы ақырында басым болды. Қазір екеуінің де шамалы дәрежеде қате екенін білеміз.

Электростатикалық индукция

[[File:RGNb10360943.01 Nollet Электрлік жігіт.tif|thumb| Жан Антуан Ноле Стефан Грейдің «электрлік бала» экспериментін қайталайды, онда жібек жіптерге ілінген балаға электр заряды беріледі. Айналасына адамдар жиналған. Әйелге еңкейіп, баланың мұрнына тиіп, электр тогының соққысын сезінуге ұсынылады. Бұл тәжірибе Еуропа бойынша әйгілі «Ұшқан бала» демонстрациясы ретінде кеңінен танымал болды: бала жібек жіптерге ілінеді, содан кейін Грей сүртілген түтігін (статикалық электр генераторын) баланың аяқтарына жақын келтіреді, бірақ тигізбейді. Грей баланың беті мен қолы әлі де ұсақ түйіршіктерді, қағаз және басқа материалдарды тартатынын көрсетті. Грей «электрлік күштің» сыңғырлауы найзағайға ұқсағанын (басқа тәжірибешілер де солай атап өткен) айтты, бұл жарты ғасырдан кейін Бенджамин Франклиннің маңызды жаңалығын болжады.

Копли сыйлығы

Ньютон қайтыс болғаннан кейін Слоан Корольдік қоғамды басқарғанда, Грей бұрын берілмеген мойынды кешіктіріп алды. Грей жарна төлеуге шамасы келмегендіктен, Корольдік қоғамның мүшесі бола алмады, ал оның көптеген тәжірибелері қабылданып, Десагульедің демонстрациялық көрсетілімдерінің бір бөлігіне айналды. Грейдің Фламстидпен байланысы болғандықтан (ол Исаак Ньютонмен үнемі дауласып тұрған), Корольдік қоғамдағы Ньютондық топ оны мойындаудан бас тартқан деген әңгіме де бар, бірақ бұл өте күмәнді: Ньютон 1727 жылғы наурызда, Грей өткізгіштік тәжірибелерін бастағанға дейін екі жыл бұрын қайтыс болды, ал Ньютон қайтыс болғаннан кейін Корольдік қоғамды басқарған Ханс Слоан Грейдің досы және қаржылық демеушісі болды. Шындығында, сол кезде электр энергиясы аса маңызды деп есептелмеді, сондай-ақ Қоғамның журналы қаржылық шектеулерге байланысты бірнеше жыл бойы жарияланбады. Слоан Грейді өткізгіштік және оқшаулау жөніндегі жұмысы үшін 1731 жылы Корольдік қоғамның алғашқы Копли медалімен марапаттауға белсенді түрде көмектесті, ал 1732 жылы индукциялық тәжірибелері үшін екінші медальді алды. 1732 жылы Корольдік қоғам оны құрметті мүше ретінде қабылдады; ол бірнеше жылдан кейін, 1736 жылы, мүсірлікте қайтыс болды.

Өлгеннен кейін

Грейге ескерткіш қойылмаған және оның ғылыми жаңалықтары лайықты бағаланбаған. Ол Лондонның көне зиратында, Чартерхаус үйінен зейнеткерлікке шыққан кедейлерге бөлінген орындағы жалпы қабірге жерленген деп саналады. 2017 жылы Кент университетінің Физикалық ғылымдар мектебі оның құрметіне Стивен Грей лекцияларын ұйымдастырды.