Кулон, Шарль Огюстен

(1736-1806) французский физик и инженер

Шарль Огюстен Кулон родился в 1736 году на юго-западе Франции в городе Ангулеме, в семье правительственного чиновника. Через некоторое время после рождения Шарля семья Кулонов переехала в Париж, где и прошло его детство. Отец, Анри Кулон, по отзывам знавших его людей. был человеком мягким и уступчивым, в свое время пытавшимся сделать карьеру военного. Право решать будущее Шарля было предоставлено его матери — урожденной Катрин Баже, происходившей из знатного рода.

Мать хотела, чтобы ее сын стал врачом, поэтому он получил начальное образование, посещая Колледж Четырех Наций, основанный по завещанию знаменитого кардинала Мазарини. Время учебы Шарля в Париже предположительно относится к 1746—1751 годам. Колледж Мазарини представлял собой одну из лучших школ того времени, где обучались всего около тридцати мальчиков дворянского происхождения в возрасте от 10 до 15 лет. Это элитарное учебное заведение славилось высоким уровнем преподавания математики, и, видимо, поэтому Кулон рано заинтересовался этим предметом. В Колледже Мазарини также обучали риторике, логике, классическим языкам и началам физики.

После его окончания Шарль Кулон по семейным обстоятельствам покинул столицу и переехал на родину отца в Монпелье, на юг Франции. К этому времени Анри Кулон разорился, пустившись в спекуляции, и вынужден был уехать на родину. Его супруга не пожелала последовать за мужем и осталась вместе с детьми в Париже. К переезду в Монпелье привел Шарля его конфликт с матерью, возникший после того, как он объявил о своем решении стать ученым.

Вскоре после переезда в провинцию Шарль стал принимать участие в работе научного общества Монпелье. Оно было вторым после Парижской Академии наук объединением, статус которого был утвержден королем. В феврале 1757 года на заседании Королевского научного общества Кулон прочел свою первую научную работу по математике на тему: «Геометрический очерк среднепровинциальных кривых», заслужившую одобрение членов общества. Вскоре Шарль Огюстен Кулон, которому уже исполнился 21 год, был избран адъюнктом по классу математики, а успехи на научном поприще пророчили ему со временем достаточно высокое положение в научном обществе Монпелье. Однако участие в деятельности общества не обеспечивало постоянного и надежного источника средств к существованию, и необходимо было выбрать какую-то профессию. Перед молодыми людьми из буржуазной семьи во Франции XVIII века открывалось несколько путей в выборе профессии: принять духовный сан, стать гражданским чиновником или избрать военную карьеру. Шарль Кулон выбрал профессию военного инженера, которая в наибольшей степени отвечала его интеллектуальным запросам, давала достаточно высокое положение в обществе и возможность получить прекрасное образование в высшем техническом учебном заведении — Военно-инженерной школе в Мезьери.

Летом 1758 года он отправился в Париж для подготовки к вступительным экзаменам в Мезьерскую школу. В феврале 1760 года экзамены были сданы, и в возрасте двадцати трех лет Шарль Кулон был зачислен в Школу военных инженеров, где в течение полутора лет обучался математике, архитектуре, черчению, основам физики, строительному искусству. Будущих военных инженеров учили плотницкому делу, методам обработки камня, проведению геодезических работ: составлению карт на местности, практической геодезической съемке и т.д. Для приобретения опыта организации строительста слушателям школы поручалось руководство бригадами мобилизованных на общественные работы местных крестьян, а также выполнение расчетов, связанных с определением затрат на строительство. В дальнейшей научной работе Шарля Огюстене Кулона пригодились также лекции по элементарной физике.

В ноябре 1761 года Шарль Кулон окончил Школу военных инженеров, получил чин лейтенанта и вместе с еще двумя выпускниками был отмечен денежной премией. С этого момента он все время находился на военной службе. С 1762 по 1764 год Шарль Кулон находился на строительстве укреплений в крупном порту на западном побережье Франции — Бресте. Еще до окончания первых двух лет службы было принято решение о его переводе на остров Мартиника, в заморскую колонию Франции.

С февраля 1764 по 1772 год, Шарль Кулон руководил строительством основного укрепления острова — форта Мон-Гарнье (в 1766 году это сооружение получило название Форт-Бурбон). Для Франции это были трудные времена: она терпела сокрушительные поражения в колониальных войнах, поскольку во времена правления Людовика XV внешняя политика Франции отличалась исключительной непоследовательностью. В оставшихся за Францией колониях требовалось строительство укреплений. На Мартинике Кулону с первых дней пребывания пришлось преодолевать трудности, связанные с нехваткой рабочих, тяжелым климатом и болезнями, а также бороться против рутины и местнических интересов верхушки колониальной знати. Несмотря на все эти трудности, он хорошо справлялся со своими обязанностями и в марте 1770 года получил чин капитана. Служба на Мартинике дала ему бесценный опыт инженера-практика, а также здесь определилось направление его позднейших исследований.

В 1772 году Шарль Кулон получил назначение в Бушей. Тяготы военной службы не отвратили его от научных интересов, и в марте-апреле 1773 года он представил на двух заседаниях Парижской Академии наук свою первую научную работу, посвященную строительной механике. Эта работа была воспринята с одобрением, в дальнейшем многие идеи Кулона оказались весьма плодотворными и использовались учеными и инженерами XVIII, а также XIX веков.

В 1774 году его перевели в крупный порт Шербур, где он служил до 1777 года и занимался ремонтом ряда фортификационных сооружений. В свободное время, которого было достаточно, Шарль Кулон занимался разработкой оптимального метода изготовления магнитных стрелок для точных измерений магнитного поля Земли. Эта тема была задана на конкурсе, объявленном Парижской Академией наук. В 1777 году Кулон становится победителем этого конкурса. Во время службы в Шербуре он представляет военному министру записку с предложениями по реорганизации Военно-инженерного корпуса, в которой он также указывает на организационные недостатки. Предложения Кулона не могли быть полностью реализованы в условиях монархического строя, однако некоторые из них были учтены при реформе корпуса. Это способствовало укреплению авторитета Кулона и его дальнейшему продвижению по службе.

В 1777 году его переводят в город Безансон, на восток Франции, где он до 1778 года занимается ремонтом форта и других инженерных сооружений в небольшом городе Салэн. В этот период наиболее интересной была работа Кулона для военного министерства, посвященная разработке метода проведения подводных работ. Когда работа над мемуаром о подводных камерах была закончена, он получает новое назначение — в крупнейший город-порт Марсель, но выехать туда он не успел. Этому помешала смерть матери, госпожи Кулон. Шарль, согласно завещанию, должен был получить часть наследства и вынужден был заняться устройством финансовых дел их семьи.

С 1779 по 1780 гол Шарль Огюстен Кулон служил в Рошфоре, а с весны 1780 года до осени 1781 года — в Лилле. В это время он занимался экспериментами, посвященными внешнему трению, и в 1781 году стал победителем конкурса Парижской Академии наук, посвященного этой проблеме. В этом же году Кулон сформулировал законы трения качения и скольжения, установил законы упругого кручения, исследуя кручение шелковых и металлических нитей.

В первой половине сентября 1781 года он был переведен в Париж, а 30 сентября того же года награжден крестом Св.Людовика. Научная активность Кулона получила признание: 12 декабря 1781 года он был избран членом Парижской Академии наук по отделению механики. В Париже ученый занимался инженерными вопросами, связанными с печально известной крепостью-тюрьмой Бастилией, работал в комиссии по каналам в Бретани, был назначен на пост королевского интенданта (смотрителя) вод и фонтанов. В 1786 году Шарль Кулону было присвоено звание майора, а в 1791 году он вышел в отставку.

После переезда в Париж основным занятием Шарля становятся научные исследования, посвященные электричеству и магнетизму. Ранее выполненные исследования кручения металлических нитей имели важное практическое значение — в 1784 году он построил крутильные весы, т.е. прибор для измерения силы. Он мог использоваться для измерения малых сил различной природы и обеспечивал необычайную по тем временам чувствительность. С помощью крутильных весов Кулон в 1785 году экспериментально установил основной закон электростатики — закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов, получивший название «закона Кулона». Признание этого закона приходило постепенно. В 1788 году Шарль Огюстен Кулон распространил его на взаимодействие точечных магнитных полюсов. Им были получены экспериментальные результаты, имеющие фундаментальное и прикладное значение и заложившие основы электро- и магнитостатики.

В 1789 году началась Великая французская революция, ознаменовавшая конец эпохи абсолютной монархии во Франции. В 1790—1791 годах в несколько этапов проходила реорганизация Военно-инженерного корпуса. В это время Шарль Кулон вышел в отставку, лишился должности королевского интенданта вод и фонтанов, и его единственным занятием стала работа в Парижской Академии наук. С 1791 по 1793 год он работал в составе временной комиссии по мерам и весам, но по мере развития революционного процесса политические события все сильнее сказывались на деятельности Парижской Академии наук, и 17 августа 1793 года она была распущена по решению Конвента. К концу 1793 года Кулон был выведен из состава временной комиссии по мерам и весам, созданной якобинской диктатурой. Спасаясь от политических бурь, бывший офицер королевской армии в возрасте 57 лет переезжает в свое поместье близ Блуа, подальше от Парижа. Вместе с ним переезжает и его семья: жена Луиза Франсуаза, урожденная Дезормо, которая была значительно моложе ученого, и сын Шарль Огюстен, родившийся в 1790 году. Известно, что брак Шарля и Луизы был зарегистрирован лишь в 1802 году.

Почти полтора года, проведенные в Блуа, стали началом спада его научной активности. Слабое здоровье, расшатанное еще службой на Мартинике, отсутствие инструментов и приборов — все это не давало возможности продолжать начатые в Париже опыты. Однако в силу привычки к научным занятиям в крайне неблагоприятных для этого условиях Кулон сумел выполнить два интересных исследования: одно в области биомеханики человека, другое было посвящено изучению циркуляции сока в деревьях.

В апреле 1795 года его назначают членом новой комиссии по мерам и весам. В этом же году Шарль Огюстен Кулона избирают постоянным членом Института Франции по классу экспериментальной физики, что свидетельствует о его высоком научном авторитете. После революции наиболее значительными его исследованиями были опыты по изучению вязкого трения. В 1796 году Кулон пытался экспериментально измерить трение в жидкости по затуханию колебаний движущегося в ней маятника и определить зависимость трения от скорости.

В 1797 году в семье Шарля Кулона родился второй сын — Анри Луи. Последние годы жизни ученого были посвящены организации, новой системы образования во Франции. В 1802 году Наполеон Бонапарт назначил специальную комиссию по реформе народного образования, одним из членов которой стал Шарль Кулон. Круг его служебных обязанностей был довольно широким: он ездил с инспекторскими проверками по различным городам Франции, участвовал в обсуждении разнообразных мероприятий, связанных с народным образованием и т.д. Эти поездки требовали большой затраты сил и окончательно подорвали здоровье ученого. Летом 1806 года Кулон заболел лихорадкой и 23 августа 1806 года в возрасте семидесяти лет скончался в Париже.

Он оставил довольно значительное наследство своей семье. Оба его сына были определены на государственный счет в привилегированные учебные заведения в знак уважения к памяти Шарля Огюстена Кулона. Через полгода после его смерти научные приборы, которыми он пользовался в своей небольшой домашней лаборатории, были проданы на аукционе, а его архив — лабораторные журналы, рукописи, дневники — не сохранился. Таким образом, единственными памятниками творчества Кулона стали научные работы, опубликованные при его жизни, а в 1881 году на Международном конгрессе электриков в Париже его именем была названа единица электрического заряда (количества электричества).