Гаусс переконливо показав, що магнітне поле, яке спостерігається на поверхні нашої планети, майже повністю зобов’язане джерелам, розташованим усередині земної кулі. Цим були підтверджені припущення Гільберта та інших кмітливих учених, що саме Земля породжує магнетизм навколо неї.

Але, як і раніше, залишалося відкритим питання: що являють собою ці джерела, яка ж природа магнетизму Землі?

Намагаючись знайти механізм, який керує процесом намагнічування земної кулі, вчені йшли перевіреним шляхом багатьох поколінь природодослідників. Шлях цей завжди починався зі створення гіпотез – наукових припущень, припущень про закони, що лежать в основі досліджуваних природних явищ.

Відомо, наприклад, що Ісаак Ньютон не визнавав гіпотез (рис. 1). «Гіпотез я не вигадую», – писав він. Насправді ж великий творець класичної механіки широко користувався ними, тлумачачи результати своїх досліджень, і досліджень інших учених. Він, зокрема, висував певні припущення для пояснення закономірностей, що стосуються природи світла, руху планет, падіння тіл та інших фізичних явищ. Та як справжній природознавець він і не міг інакше! Чи міг він не задуматися про причину відкритого ним закону всесвітнього тяжіння? Ньютон послідовно висуває кілька припущень про походження сил тяжіння. Так, спочатку він вважав, що тяжіння тіл до Землі викликається безперервним потоком до її центру ефіру – невидимого матеріального середовища, яке заповнює Всесвіт. При своєму русі ефір, на думку вченого, повинен захоплювати всі без винятку предмети, створюючи силу тяжіння. Так само ефір, рухаючись до Сонця, створює силу тяжіння до світила. Але самі тіла мають свої потоки ефіру і тому притягуються один до одного.

Штучність такої гіпотези змусила Ньютона за кілька років висунути замість неї інше припущення. Цього разу він вважав, що ефір має різну концентрацію, наприклад, поблизу планет і далеко від них: чим далі від центру планети, тим більше згущується ефір, і тому він «видавлює» всі тіла у бік менш щільних своїх верств.

Через три десятиліття після оприлюднення другої гіпотези про причини всесвітнього тяжіння він взагалі відмовляється від ефіру, щоб через деякий час знову повернутися до нього, оскільки так і не зміг знайти іншого середовища, через яке могли б передаватися сили всесвітнього тяжіння.

У пошуках пояснення природи світла Ньютон також неодноразово змінював єство запропонованих ним гіпотез. Це характеризує постійну роботу думки вченого, його бажання якомога глибше вникнути в суть досліджуваного питання.

Звичайно, що висунення гіпотези лише початок роботи під час пошуку нової закономірності у природі. Щоправда, найчастіше цей початок є найважчим етапом вирішення поставленого наукового завдання. Спочатку, коли йдеться про революційні припущення в науці, буває, що не вдається навіть знайти надійного способу переконатися, чи взагалі висловлена гіпотеза не «шалена», чи існує насправді ефект, що пердбачається нею.

До таких гіпотез належить, наприклад, висунуте 1931 р. великим фізиком Полем Діраком припущення про існування однополюсних магнітів – монополів (рис. 2). Були вагомі причини, щоб з пильністю поставитися до нової гіпотези Дірака, бо лише три роки тому він сміливо висунув «божевільну» ідею: існує антиелектрон – частка з масою електрона, але з позитивним зарядом!

Це припущення, треба сказати, настільки не в’язалося з поняттями, про будову ядра, що давно вже встановилися. Більшість учених прийняли таку думку за гру запального розуму молодого теоретика. Але всього через чотири роки американський експериментатор Карл Андерсен виявив антиелектрони в космічних променях і на досліді підтвердив, можливо, найпрекрасніше пророцтво в історії науки (рис. 3).

Після цього багато відомих фізиків відклали всі свої дослідження і почали погоню за антиподами основних елементарних частинок. Минуло не більше трьох десятиліть – і ці частки були виявлені (рис. 4). Це дало підставу вважати можливим існування не лише у фантастичних романах, а й у Всесвіті «антиречовин» і «антисвітів», утворених і побудованими з новознайдених елементарних частинок-антиподів.

Якщо існування монополів буде підтверджено на досліді, то для природознавства будуть важливі позитивні наслідки. Можна буде, зокрема, пояснити факт, чому в природі трапляються електричні заряди лише кратні заряду електрона, а також відповісти на безліч інших питань фізики.

Наведений приклад пов’язаний з гіпотезою, справедливість якої протягом тривалого часу не вдається ні підтвердити, ні спростувати. У більшості випадків є можливість за короткий термін з’ясувати придатність того чи іншого наукового припущення. Звісно, при цьому необхідно пройти певні стадії вивчення питання.

За останні 100–150 років було запропоновано чимало гіпотез про природу земного магнітного поля, які здавалися спочатку більш-менш правдоподібними. Але незабаром ставало ясно, що твердження більшості з них суперечать низці фактів, що спостерігаються, або простий розрахунок показував неспроможність прийнятих таких припущень. Однак серед них були й такі, які для обґрунтованої оцінки вимагали глибшого теоретичного аналізу чи проведення найтонших, трудомістких експериментів. На суті та методах перевірки таких припущень, зроблених найбільшими вченими, ми й зосередимо далі свою увагу.

Варто особливо відзначити, що незалежно від того, отримала та чи інша з висунутих гіпотез подальший розвиток, чи була спростована, кожна яскраво ілюструє сам процес пізнання природи земного магнетизму. А знайомство з цим процесом, як і з процесами пізнання будь-яких явищ навколишнього світу, несе неоціненну користь усім тим, хто хоче присвятити своє життя природознавству.

На основі: Почтарев, В.И., Михлин, Б.З. (1986). Тайна намагниченной Земли. Москва : Педагогика, 112.