Поздравляя Столетова с наступающим новым 1872 годом, его товарищи Лаврентьев и Бостен писали ему: «Желаем Вам, чтобы Вы, оглядываясь впоследствии на этот год, здоровый, круглый и румяный, были уже во обладании обширною, поместительною новой физической лабораторией, сверкающей медью, деревом, стеклом и всевозможными шкалами, чтобы Вас титуловали уже доктором, чтобы Вы не гнушались вспомнить иногда наши ужины у Его Высочества и шеколад с Навигаторшей! Желаем Вам весело провести день Татьяны и вспомнить, что далеко на юго-западе, за несколько тысяч верст от Москвы, будут в этот день две подъятые и вооруженные бокалами десницы заочно чокаться с Вами и желать всякого преуспевания Вашей alma mater!»
Все добрые пожелания друзей сбылись. 1872 год, как и предыдущий, был в жизни Столетова годом больших побед. Блестяще защитил он докторскую диссертацию. Доцент Столетов в мае 1872 года стал экстраординарным профессором.
Но с организацией физической лаборатории дело пошло на лад далеко не сразу. Несмотря на то, что после возвращения из-за границы Столетов с еще большим рвением начал хлопотать о лаборатории, решив во что бы то ни стало добиться ее открытия, хлопоты долгое время не давали результатов.
Лабораторию негде поместить, отвечают ему. В физическом кабинете, хранилище приборов для демонстрации на лекциях, места для нее нет. Этот кабинет помещался тогда в новом здании университета, в небольшой комнатке при физической аудитории (теперь эта аудитория называется Коммунистической).
Но Столетов продолжает настаивать на открытии лаборатории: унизительно русским ученым ездить в заграничные лаборатории из-за отсутствия своих.
Вновь и вновь он ставит перед университетским начальством вопрос о предоставлении помещения для физического практикума, в котором студенты могли бы после лекций проверить на опыте теоретические положения, а научные работники, профессора вели бы свои научно-исследовательские работы.
Вернувшись в Москву, Столетов застал ученых за большой работой.
Общество любителей естествознания приступило к реализации плана, целью которого было создание в Москве музея прикладных знаний. Понимая, что на государственную субсидию рассчитывать нечего, общество придумало хитрый способ, как раздобыть коллекции для музея. Московские ученые умело использовали заинтересованность фабрикантов, заводчиков и купцов. Общество предложило торгово-промышленным фирмам организовать в Москве Политехническую выставку, приуроченную к исполнявшемуся в 1872 году двухсотлетию со дня рождения Петра I. Купцы и фабриканты охотно приняли это предложение: на выставке они могли рекламировать свои товары.
Участие больших ученых в организации выставки придало ей характер не только рекламный. В основе подбора коллекций будущею музея лежала продуманная научная программа. Ученые постарались, чтобы выставка не стала собранием диковинок. Коллекции, как записано в одном из протоколов общества, излагали в наиболее популярной форме «…начала и научные основания мастерства или производства со всеми новейшими усовершенствованиями, чтобы русский мастер, рабочий, кустарь или предприниматель сами бы смогли самостоятельно итти вперед и проявить свои изобретательские способности даже и для новых усовершенствований в производстве по своей специальности, без зависимости от иностранных мастеров и инженеров».
Весной 1872 года в Кремлевских садах закипела работа, застучали топоры, началось сооружение павильонов выставки. Вскоре к Кремлю потянулись вереницы подвод с экспонатами.
И вот наступил день, когда в московских газетах появилось сообщение: «От Императорского общества любителей естествознания. 30 сего мая имеет быть открытие политехнической выставки. В 10 часов утра после литургии в Успенском соборе начнется на площадке Троицкого моста между первым и вторым Кремлевскими садами молебствие с водосвятием. На площадку Троицкого моста имеют вход, кроме духовенства и особо приглашенных лиц, члены Общества любителей естествознания и профессора Московского университета».
Вместе со своими товарищами Бредихиным, Щуровским, Давидовым, Слудским, Богдановым утром этого дня поднялся и Александр Григорьевич по наклонному помосту, «по среднему пандусу», как было сказано в объявлении, на площадку.
Ясной, хорошей погодой начался памятный день в истории русской науки, день знаменательный и в жизни Столетова, — сколько сил потом отдал Александр Григорьевич музею, родившемуся из Политехнической выставки!
Черные сюртуки профессоров, фраки писателей, адвокатов и артистов, эполеты и мундиры высокопоставленных приглашенных лиц, золото и серебро риз — вся эта пестрая картина была ярко освещена солнцем.
Рассеянно слушая песнопения причта, радостные, взволнованные и гордые посматривают Столетов и его друзья с площадки: повсюду за купами деревьев Кремлевских садов виднеются павильоны. Какую богатую выставку удалось создать! Такой никогда еще не было!
Правительство явило выставке «августейшее покровительство»: открыть выставку приехал великий князь Константин Николаевич.
Выставка начиналась от Воскресенских ворот, от площади, прилегающей к теперешнему Историческому музею. Она тянулась вдоль всей кремлевской стены до самой набережной. Павильоны шли по всем аллеям: и по центральной и по обеим крайним. Выставка выходила и за пределы Кремлевского сада. Огромное здание манежа и построенный рядом с ним специальный павильон тоже были заняты под выставку. От набережной вереница павильонов круто поворачивала налево и шла вдоль Москвы-реки до храма Василия Блаженного.
И вот, наконец, посетители появились в аллеях Кремлевского сада. В день открытия на выставке была только «избранная публика», — ведь за билет брали по пять рублей «с каждой персоны». Эта цена была, конечно, недоступна для большинства москвичей.
В следующие четыре дня на выставке было тоже малолюдно. В эти дни цена за вход на выставку была равна одному рублю. Но Обществу любителей естествознания удалось добиться удешевления цены билетов.
И вот на выставку хлынул народ. «Даже ненастные дни не удерживают москвичей, — писал один из журналистов в своих заметках о выставке. — На выставку теперь тронулись и Таганка с Солянкой, и Самотека с Божедомкой, и Плющиха, и Пресня».
На выставку отправлялись на целый день, как на загородную прогулку. Обедали и ужинали там же, в выставочных ресторанах. Публика победней запасалась провизией из дому. «В руках у дам узелки, из которых иногда выглядывает кусок пирога», — писал обозреватель выставки.
Павильоны выставки постоянно были полны зрителями.
С интересом рассматривала публика разнообразные растения, размещенные в павильонах ботаники и садоводства, в отделе зоологии знакомилась с представителями животного мира России, подолгу простаивала в павильоне охоты, разглядывая рыболовные снасти, капканы и ружья различных систем.
В отделе печати имелась настоящая типография, притом работающая. Посетители могли ознакомиться с рождением печатного слова от самого момента набора до выхода готовой страницы.
Много интересного было и в техническом отделе, помещавшемся в манеже и в соседнем с ним павильоне. Шлифовальные, токарные, строгальные — самые разнообразные станки разместились под огромным сводом Экзерцирсхауза, как тогда называли манеж.
Все эти станки работали. Их приводили в движение три большие паровые машины, установленные за стенами манежа и вращавшие трансмиссии, которые были протянуты под потолком огромного здания. Мастера знакомили публику с приемами работы на демонстрируемых станках.
Всегда было много народа и на железнодорожной станции, выстроенной позади Василия Блаженного. На этой станции были настоящие вагоны и паровозы.
Богаты были морской и военный отделы; там можно было увидеть и много видов оружия, вплоть до громадных по тому времени девятидюймовых орудий, и навигационные приборы, и приборы разведки.
Гордостью морского отдела был знаменитый ботик Петра I, специально прибуксированный из Петербурга на выставку.
Одним из лучших был отдел прикладной физики.
Много удивительных экспонатов собрали павильоны физики и фотографии. В одном из павильонов посетители видели маленький, но тем не менее действующий, как настоящий, газовый завод.
Очень богат был раздел гальванопластики. Якоби, создатель этой отрасли техники, прислал туда гальванопластические изделия, сделанные им самим.
Устроители отдела раздобыли самые разнообразные телеграфные аппараты, начиная от первого в мире аппарата Шиллинга и кончая скоростными буквопечатающими аппаратами.
Много интересных русских изобретений было в отделе прикладной физики.
Русский изобретатель Езучевский выставил самопишущие метеорологические приборы, действующие с помощью электричества. Внимание привлекали и большие башенные электрические часы.
С любопытством и удивлением толпились посетители у необычайной швейной машины — она приводилась в движение электрическим мотором. Электромотор питался от батареи электрических аккумуляторов. Этот экспонат представил Владимир Николаевич Чиколев, один из самых деятельных участников и организаторов выставки. Электрифицированная машинка Чиколева была первым в мире электрическим приводом к станку. В наше время электрический привод получил самое широкое применение в промышленности. Он изгнал из цехов современных фабрик путаницу ремней и трансмиссий.
Вся московская печать на протяжении трех месяцев была заполнена сообщениями о выставке.
Физический отдел выставки стал своеобразным клубом для московских ученых. На вечерних собраниях в физическом павильоне собирались члены общества и приезжие посетители «с целью совместного обсуждения выставленных предметов и ближайшего друг с другом ознакомления всех участников физического отделения Политехнической выставки». «Эти беседы наши, вспоминал физик Я. И. Вейнберг, — продолжались во все время выставки, и всякий из участвующих и по сие время с удовольствием припоминает это трудное, но в высшей степени приятное время.
Уже в павильоне началась уборка вещей, уже там по вечерам бывало и холодно и сыро, но тем не менее беседы наши продолжались ежедневно почти за полночь».
Душой вечерних собраний был профессор Технического училища Алексей Сергеевич Владимирский.
На этих собраниях вначале бывал и Столетов. Но вскоре после открытия выставки у него появилось столько дел, что уже не было времени для ее посещения.
В самый разгар выставки Александр Григорьевич узнал, что ректору предоставляют новую квартиру. Он стал хлопотать о том, чтобы освобождающуюся квартиру ректора отдали под физическую лабораторию. Хлопоты увенчались успехом, — несколько комнат в старой ректорской квартире были отданы Столетову. Небольшой дом, где она помещалась, стоит и сейчас в университетском дворе, позади старого здания университета.
Ректорский дом имел большую историю. Это был один из немногих домов, уцелевших во время пожара 1812 года. Среди живших в этом доме было много известных людей. Там жил знаменитый артист Сандунов. В тридцатых годах XIX века в этом доме у редактора журнала «Телескоп» Н. И. Надеждина квартировал его сотрудник — Виссарион Григорьевич Белинский. Этому дому довелось стать местом, где в 1872 году началась новая глава в истории русской физики.
Довольный Александр Григорьевич вместе со своими учениками поднимается на второй этаж ректорского флигеля.
В квартире ректора следы отъезда: валяются клочки бумаг, на стенах яркие синие овалы от висевших здесь портретов.
Придется порядком поработать, чтобы создать в отвоеванном с трудом помещении лабораторию. Ведь это просто квартира — место, приспособленное к тому, чтобы в нем жили люди. Нужно сделать его удобным для работы физиков. Плохо и то, что это второй этаж, — здесь сильнее сказываются и толчки, вызываемые проезжающими по улице экипажами, и сотрясения от шагов находящихся в комнате людей. Квартира к тому же маловата. Но все это в общем не так уж страшно, все-таки помещение есть, все-таки лабораторию создать можно.
Вместе с добровольными помощниками из числа студентов Александр Григорьевич начинает налаживать лабораторное хозяйство: расставляет столы, переносит из физического кабинета приборы, сделанные им вместе с Шиллером, устанавливает кронштейны на стенах, монтирует установки для физического практикума.
В дни, когда на выставке уже застучали топоры плотников, начавших разбирать павильоны, когда от Кремлевских садов через Моховую и Волхонку потянулись ломовики, перевозящие экспонаты на Пречистенку, в дом Степанова, нанятый под Музей прикладных знаний (в этом доме раньше помещался Яхт-клуб), Столетов праздновал победу: лаборатория была почти готова к открытию.
Осенью 1872 года два больших события произошли в жизни русской науки. Столетов открыл свою лабораторию для приема студентов, а 30 ноября первые посетители вошли в новый московский музей, — Музей прикладных знаний, знаменитый Политехнический музей.
Судьба музея и судьба лаборатории Столетова были очень похожи. Этим двум очагам русской культуры, основанным вопреки самодержавию, приходилось существовать и развиваться в труднейших условиях.
Помещение, нанятое под музей, было тесным и неудобным. Подавляющее большинство экспонатов, которые Общество любителей естествознания получило с выставки, не могло поместиться в музее, их пришлось держать на складе.
Открыв музей, Общество начало хлопоты о постройке нового здания. У Московской городской управы удалось получить разрешение использовать под постройку музея пустырь возле Лубянской площади.
Но денег на постройку было немного. Правительство пожертвовало Обществу 50 тысяч, а по самым скромным подсчетам средства, необходимые для организации музея, были равны 470 тысячам.
Не было денег и на содержание музея. «Надо было постоянно изыскивать средства для существования и пополнения музея, — говорил в своем отчете секретарь Комитета музея. — Заботы об этом поглощали в значительной степени внимание Комитета. Были моменты в жизни музея, — вспоминал секретарь, — когда Комитет поневоле должен был отодвигать на второй план заботы о научной деятельности и сосредоточивать все свои силы на вопросах чисто материального свойства, разрешение которых становилось необходимостью для того, чтобы существование музея могло продолжаться».
Главным источником, откуда музей черпал необходимые ему средства, были частные пожертвования. Частной благотворительностью приходилось пользоваться людям, начавшим такое большое и благородное дело!
Однако, несмотря на все трудности, деятельность нового музея сразу стала многообразной.
В одной из комнат музея были организованы публичные чтения.
Физические приборы, собранные на выставке, дали возможность устроить при музее некое подобие лаборатории. Здесь начал свои первые опыты по электрическому освещению знаменитый русский электротехник П. Н. Яблочков.
Еще больший размах приобрела деятельность музея и Общества любителей естествознания после 1877 года, когда было построено новое здание. Денег первоначально хватило только на постройку центральной части здания без левого и правого крыла. Большая аудитория, имевшаяся в новом здании, позволила широко развернуть публичные лекции. На знаменитых воскресных чтениях музея выступали с популярными лекциями многие выдающиеся ученые: Давидов, Бредихин, Тимирязев, Марковников, Жуковский! Сколько раз потом на кафедру этой аудитории поднимался и Столетов.
Самая широкая публика собиралась на эти чтения.
Так, благодаря энтузиазму русских ученых, музей рос, распространял свое влияние, становился одним из центров русской культуры.
Росла и лаборатория Столетова.
Александр Григорьевич переживает огромную радость.
Наконец-то университетские студенты смогут вести практические занятия по физике!
Сколько препятствий приходится преодолевать Столетову в его стремлении усовершенствовать лабораторию!
Нехватает приборов и приспособлений. Средства на лабораторию отпускаются ничтожные, — всего лишь 600 рублей в год. Эти средства выдают Столетову из штатной суммы кафедры физики.
Протоколы заседаний физико-математического факультета тех лет пестрят записями о том, что профессор Столетов просит отпустить средства на приобретение и поддержание в порядке приборов, средства мизерные, крохотные, но и их зачастую не удавалось получить. И физической лаборатории тоже приходилось рассчитывать главным образом на благотворительность.
Рядом со Столетовым работает его первый лаборант — Роберт Андреевич Колли. «Его любовь к лабораторному хозяйству, — писал Столетов о Колли, — умение устраивать опыты и всякого рода приспособления принесли большую пользу едва зародившемуся институту, который пошел на лад».
Столетову помогает множество добровольцев — энтузиастов науки.
Группа студентов под руководством Столетова начинает собирать и устанавливать приборы. Среди этих студентов выделяется Петр Александрович Зилов.
Ряд приборов для лаборатории жертвует старый друг Столетова Константин Александрович Рачинский.
На покупку приборов Столетов нередко тратит и свои личные средства.
Столетов жил всегда очень скромно. В своем быту он не терпел расточительности. Но, экономно расходуя деньги на себя, пунктуально ведя счет своим личным расходам, ученый не жалел средств для науки.
Лаборатория, несмотря на все трудности, растет, становится все благоустроеннее.
Вместе со своими помощниками Столетов устраивает небольшую комнатку для оптических исследований. В лабораторию подводятся вода и газ, в ней устанавливаются каменные фундаменты для точных измерительных приборов, чувствительных к тряске; при ней устраивается мастерская.
Будущие физики учатся в лаборатории ставить опыты. Они знакомятся с основными приемами измерительной техники. В список задач физического практикума входит определение удельного веса тел, длины секундного маятника, числа колебаний камертонов, измерение показателей преломления и длины световых волн. В лаборатории студенты могут познакомиться с последними достижениями науки. Здесь есть установка, на которой студенты изучают спектральный анализ, недавно открытый. Много задач посвящено исследованию электрических явлений. Студенты измеряют сопротивление проволок, силу тока, напряжение гальванических элементов, учатся измерять силу земного магнетизма.
Занятия в лаборатории университетское начальство не сделало обязательными. Оно предоставило студентам самим выбирать, будут ли они работать в лаборатории или ограничатся только слушанием лекций. Но желающих заниматься в лаборатории находится множество. В ней с самых первых дней ее существования становится тесно и оживленно.
Лаборатория служит не только студентам. Она сразу же становится местом, где ведут свои экспериментальные исследования и профессора, и их помощники, и многие молодые ученые.
Осенью 1873 года Р. А. Колли начинает в лаборатории опыты, послужившие основой его магистерской диссертации.
Он принимается за свое первое научное исследование: ставит опыты по определению работы, производимой гальваническим током. Он решает исследовать вопрос, влияет ли механическая работа на электрические процессы. При электролизе химических соединений, как известно, выделяющиеся вещества движутся к электродам, опущенным в ванну. Колли решает повернуть опыт по-иному. Обычно электроды располагаются один рядом с другим. А что, если один электрод будет находиться над другим, думает Колли. Ведь в этом случае частицам, выделяющимся из электролита, придется либо подниматься вверх, преодолевая тяжесть, либо опускаться вниз. В этом случае сила тяжести будет помогать их движению. Скажется ли это обстоятельство на химическом действии электрического тока? Очевидно, должно сказаться. Ведь закон сохранения энергии незыблем, и если часть энергии выделяется или поглощается в виде механической энергии, значит какая-то доля электрической энергии должна либо недорасходоваться, либо перерасходоваться.
Опыты по проверке своей гипотезы Колли ставил еще у себя дома. Однако удовлетворительных результатов в пользу ее он не получил. И вот теперь, в новой лаборатории, где он работает с таким замечательным учителем, как Столетов, Колли возвращается к своей идее.
Столетов ходит именинником вокруг стола, где Колли собирает установку для опытов. Работа Колли первая работа молодой лаборатории.
И как оригинальна ее идея!
Колли одерживает полную победу. Он доказывает, что механическая работа по переносу атомов может превращаться в энергию электрического тока.
Вскоре и сам Столетов начинает в лаборатории свою первую на родине экспериментальную работу.
Он ставит давно задуманный опыт по определению соотношения между электростатическими и электромагнитными единицами.
Для того чтобы сравнить между собой электростатические и электромагнитные единицы, Столетов решает измерить в этих единицах величину одного и того же электрического заряда.
Электрический заряд может находиться в статическом положении. Если, например, присоединить к источнику электрического напряжения конденсатор — две металлические обкладки, разделенные между собой промежутком, — конденсатор зарядится. На его обкладках появятся электрические заряды.
Заряды эти будут неподвижны. Зная напряжение батареи и электрическую емкость конденсатора, можно узнать, какой электрический заряд скопился на его обкладках. Величина заряда в этом случае будет измеряться в электростатических единицах.
Но заряды могут и двигаться. Электрический ток — это как раз и есть движущиеся электрические заряды.
Осевшим на обкладках конденсатора зарядам можно дать возможность двигаться, если соединить обкладки проволокой. Конденсатор начнет разряжаться. Заряды побегут по проволоке — в ней возникнет электрический ток.
Измерив приборами разрядный ток, можно будет рассчитать, какой заряд прошел через проволоку при разряжении конденсатора. Величина прежде неподвижного заряда будет измерена в электромагнитных единицах.
Сердцевиной установки Столетова, созданной им для измерения величины одного и того же заряда, и вначале, когда он находится в покое, и потом, когда он движется, и был конденсатор.
Когда знакомишься с работой Столетова по определению коэфициента пропорциональности между электрическими единицами, припоминается известный рассказ о художнике Брюллове.
Поправляя однажды картину своего ученика, знаменитый художник только чуть-чуть прикоснулся к ней кистью. И безжизненная прежде картина от этого сразу ожила. В ответ на удивленный вопрос ученика, пораженного таким эффектом, Брюллов сказал: «Искусство начинается там, где начинается „чуть-чуть“».
Своей работой Столетов ярко показал, что слова Брюллова можно отнести и к искусству экспериментатора.
Между работой Столетова и работами его предшественников Вебера и Кольрауша было большое сходство.
Чтобы найти отношение между электростатическими и электромагнитными единицами, эти ученые также измеряли величину электрического заряда, вначале покоящегося, а потом двигающегося.
Сердцевиной созданной ими установки также был конденсатор, который они сначала заряжали, а потом разряжали.
Но было и различие между установкой, придуманной Столетовым, и установкой Вебера и Кольрауша, различие, обеспечившее опытам Столетова несравненное превосходство над опытами других ученых, пробовавших измерить коэфициент пропорциональности.
Вебер и Кольрауш пользовались конденсатором старого типа — лейденской банкой, стеклянным стаканом, оклеенным снаружи и внутри станиолем. Вычислить электрическую емкость лейденской банки со сколько-нибудь достаточной точностью было невозможно. Поэтому ученые «были вынуждены, — как писал Столетов, — измерять эту емкость обходным путем».
Погрешности, возникавшие при определении емкости, были одним из источников ошибок, вкрадывавшихся в результаты опытов.
Столетов же сконструировал конденсатор, емкость которого можно было рассчитывать точно.
Конденсатор состоял из двух расположенных один над другим металлических дисков, расстояние между которыми можно было изменять, действуя микрометрическими винтами. С помощью винтов и трех микроскопов, нацеленных с разных сторон на промежуток между дисками, их можно было устанавливать строго параллельно друг другу, точно соблюдая желаемую величину зазора. В целях достижения большей точности при измерении емкости конденсатора Столетов снабдил один из дисков охватывающим его охранным кольцом. Кольцо предотвращало появление искажений электрического поля на краях диска.
Зная диаметр дисков и величину зазора между ними, Столетов получил возможность с чрезвычайной точностью рассчитать емкость своего конденсатора.
По-другому решил Столетов вопрос об измерении разрядного тока. Измерить этот ток было делом непростым. Разряд конденсатора длится всего лишь мгновенья.
Чтобы измерить разрядный ток, Вебер, Кольрауш, а также Эйртон и Перри, начавшие свои исследования позже Столетова, применяли баллистический гальванометр.
По-иному действовал Столетов. Ученый нашел гениально простой, остроумный и изящный способ «остановить мгновенье», продлить разрядный ток.
Конденсатор, решил Столетов, надо многократно и очень часто то заряжать, то разряжать.
Частые импульсы тока, следующие подряд один за другим, будут сливаться в как бы непрерывно идущий по проводнику ток. Несложный прибор легко определит величину этого тока. Для многократного заряжения и разряжения конденсатора Столетов включил в свою установку сконструированный им вращающийся коммутатор. Этот коммутатор приводился в действие маленьким электрическим мотором. При вращении мотора коммутатор то присоединял конденсатор к электрической батарее, заставляя его заряжаться, то подключал его к проволоке.
Схема установки Столетова для определения скорости электромагнитных процессов.
При каждом обороте коммутатора конденсатор много раз заряжался и столько же раз разряжался. За секунду в проволоке возникало около ста импульсов тока.
Изобретенный Столетовым способ давал возможность значительно более точно измерять величину пробегавшего через проволоку заряда. Но преимущества этого способа перед другими одним этим не исчерпывались.
Установка Столетова не требовала применения большой батареи: Эйртону и Перри в их опытах требовалось 200 гальванических элементов, а Столетов обходился всего лишь одним-двумя элементами. Меньшее напряжение батареи, используемой Столетовым, давало ряд преимуществ. В этом случае «несовершенство изоляции менее вредит делу», — писал Столетов. Небольшое напряжение давало к тому же возможность делать зазор между охранным кольцом и диском необычайно узким. В установке Столетова этот зазор не превышал 1/8 миллиметра. Это также способствовало повышению точности измерений.
Из ряда преимуществ установки Столетова перед установками других исследователей складывалось превосходство метода, созданного русским ученым.
Способ Столетова позволял наиболее точно определить коэфициент пропорциональности между электростатическими и электромагнитными единицами.
Цель работы была необычайно заманчива. Ведь в те времена доказать тождественность коэфициента пропорциональности со скоростью света было единственной возможностью получить аргумент в пользу справедливости электромагнитной теории света.
Поэтому-то так упорно Столетов занимался опытами по определению этого коэфициента.
Он нашел для коэфициента величину, весьма близкую к скорости света в пустоте.
Большую победу одержал русский ученый! У физиков появились основания утверждать, что скорость распространения электромагнитных процессов равна скорости света, что правильно и свет считать электромагнитным явлением.
Первые сжатые результаты своих опытов Столетов сообщает в 1876 году, выступая на V съезде русских естествоиспытателей и врачей в Варшаве.
Более подробный доклад о своих опытах Столетов делает 26 декабря 1879 года на VI съезде русских естествоиспытателей и врачей в Петербурге.
В протоколе съезда записано: «Профессор A. Г. Столетов сообщает о своих опытах, имевших целью определить электромагнитную постоянную (v Максвелла), отношение магнитной единицы к электрической единице. Референт указывает на важное значение этой постоянной, которая… выражает собой скорость распространения электромагнитных дистурбаций в среде (воздухе) и, по всей вероятности, тождественна со скоростью световых волн для той же среды».
В конце протокола говорится: «Референт не считает, однако, своих измерений законченными. Он убежден, что такой снаряд (установка Столетова. — B. Б.) особенно при большом совершенстве выполнения может дать наиболее точное число для „v“».
В этой приписке весь Столетов-исследователь, необыкновенно тщательный и требовательный к себе.
Полученные им результаты он не считал достаточно точными, хотя они несравненно больше приближались к скорости света, чем все значения для «v», найденные другими исследователями. Продолжать опыты Столетов не смог из-за случайной поломки прибора.
Ведут в лаборатории свою научную работу и ученики Столетова. Готовит экспериментальную часть своей докторской диссертации, посвященной исследованию электрических колебаний, Н. Н. Шиллер.
П. А. Зилов, будущий профессор Варшавского университета, делает здесь свою первую научную работу. Он определил величину ома в ртутных единицах электрического сопротивления.
Столетов открывает двери своей лаборатории и для ученых, работающих в других высших учебных заведениях. Став преподавателем технического училища, П. А. Зилов опять пришел в лабораторию Столетова исследовать намагничение различных сред.
В лабораторию приезжают люди и из других городов. Из Киева, Одессы, Варшавы едут русские физики учиться мастерству исследования природы у знаменитого физика.
Одновременно с практическими занятиями в физической лаборатории Столетов попрежнему ведет курс математической физики.
Пример профессора, страстно любящего науку, отдающего ей все силы и время, его талантливые лекции, его работа в лаборатории — все это увлекает молодежь, возбуждает в ней горячее желание самим дальше двигать науку, успехи которой так способствуют техническому прогрессу.
Столетов неустанно собирает вокруг себя талантливых людей. Его кружок непрерывно увеличивается.
К работе кружка Столетов привлекает еще одного студента — степенного, солидного Евграфа Ивановича Брюсова (1841–1911).
Брюсов был только на два года моложе своего профессора. Лишь двадцати девяти лет удалось ему поступить в университет.
Судьба Брюсова была по тем временам необыкновенной. Он, сын бедного крестьянина, получил высшее образование.
Тернист был путь Брюсова к науке! Какая же настойчивость была у этого юноши, какая любовь к науке, что он сумел, несмотря на тысячи препон, преграждавших путь к знанию людям из низов, добиться поступления в университет!
Вот что рассказывал он о своем детстве:
«Когда мне было 5 лет, отец мой начал учить грамоте мою старшую сестру (она была пятью годами старше меня); я подсаживался к ним и старался не отставать от сестры, несмотря на протесты отца. Если же случалось, что меня изгоняли, то я подкарауливал удобный случай и выспрашивал у сестры, что она успела выучить. Наконец я был допущен в качестве вольнослушателя».
Учиться арифметике Брюсов начал лишь четырнадцати лет. Пораженный ученостью одного из своих товарищей, подсчитывавшего, сколько раз колесо телеги повернется на пути от Москвы до Петербурга, Брюсов выпросил у него книжку, из которой тот черпал эти и подобные им удивительные знания.
«Она оказалась, — писал Брюсов, — арифметикой Куминского (если не ошибаюсь), издания 1812 года. Я принялся за изучение этой хитрой науки, предоставленный собственным силам. Я расставался с книжкой только во время работы и сна. Скоро я догнал и даже опередил нашего сельского ученого.
С алгеброй было еще труднее. Таковую я купил на толкучке за 15 копеек. Но беда была в том, что в ней не было ни начала, ни конца. В особенности важен был последний, так как были оторваны чертежи (приложение алгебры к геометрии). Кроме того, в деревне никто даже не слыхал о существовании такой науки. Циркуль я себе устроил из спинки сломанного перочинного ножа. Карандаш и чернила с пером у меня были, линейку сделать нетрудно. После этого я приобрел геометрию Назарова (издание 1769 года), и что это была за геометрия.
Восемнадцати лет я добыл (напрокат, в деревне же, только не в нашей) физику. Имя автора позабыл, но тоже допотопное издание».
До двадцати двух лет Брюсов был рабочим на ткацкой фабрике. Самоучкой он готовился к выпускному гимназическому экзамену. Весной 1869 года он сдал его. Осенью того же года он поступил на математическое отделение физико-математического факультета Московского университета. В 1873 году окончил университет со степенью кандидата.
Этот-то необыкновенный студент и стал одним из деятельнейших участников столетовского кружка.
Столетов относился к Брюсову с особой заботливостью. По его рекомендации Брюсов уже в студенческие годы начинает помещать научно-популярные статьи в журнале «Природа». Гонорар от статей был весьма кстати вечно нуждавшемуся студенту. Вскоре после окончания Брюсовым университета Столетов делает его лаборантом в своей лаборатории. В этой должности Брюсов оставался тридцать пять лет — до самой своей смерти. Беспредельно преданный Столетову и лаборатории, Брюсов не старался искать другой, более выгодной должности. Хлопотливый, рачительный, он был неотделим от лаборатории.
«В течение 28-летней службы, — писал в 1904 году Умов, — через руки Е. И. Брюсова прошло много поколений молодых людей, пользуясь его разумным, всегда спокойным и терпеливым руководством не только в лаборатории, но и на семинарах, ведение которых поручалось ему с начала 1884 года профессорами физики. Целый ряд лиц, вышедших за эти 28 лет из стен Московского университета и занявших должности лаборантов, преподавателей в средних и высших учебных заведениях, с благодарностью вспоминает это руководство».
Участником кружка становится и еще один из будущих активнейших деятелей отечественной физики — Алексей Петрович Соколов, ставший вскоре другом и ближайшим сотрудником Столетова.
Соколов был видным ученым, но главным его трудом осталось превосходное руководство по занятиям в физическом практикуме. Эта книга, вышедшая первым изданием в 1909 году, неоднократно переиздавалась, дополняясь и совершенствуясь. Многие русские физики учились экспериментальному мастерству по Соколову.
После открытия Столетовым лаборатории его кружок стал собираться уже не на квартире руководителя, а в помещении лаборатории. Занятия кружка стали интереснее и содержательнее. Докладчики получали возможность иллюстрировать свои сообщения опытами. В кружке Столетова появились и математики Н. А. Шапошников, А. И. Ливенцов, И. С. Громека.
Новый ученый ломоносовского склада появился в России. Глубокий исследователь, энергичный организатор научной работы, воспитатель молодежи, борец за процветание отечественной науки.
Известность Столетова все возрастала. В 1873 году Столетов получил лестное приглашение от Медико-хирургической академии в Петербурге, в стенах которой некогда работал великий физик В. В. Петров. Академия предлагала ему место ординарного профессора физики, тогда как в университете он был лишь профессором экстраординарным. Академия открывала к тому же блестящие перспективы для научной работы.
Руководство физико-математического факультета обеспокоилось: как бы Столетов не принял заманчивого предложения.
12 сентября 1873 года декан факультета Ф. А. Бредихин созвал экстренное совещание, на котором поставил вопрос: «Об удержании экстраординарного профессора А. Г. Столетова».
Совещание решило немедленно ходатайствовать о присвоении Столетову звания ординарного профессора.
Ф. А. Бредихин писал совету университета: «экстраординарный профессор А. Г. Столетов преподает 7 лет и притом два предмета: математическую физику и физическую географию. Преподавание первого из этих предметов, имеющего большую важность в кругу математических наук, составляет редкость в России, и наш факультет обязан дорожить им».
17 октября 1873 года Столетов открытой баллотировкой был избран ординарным профессором.
Ценят Столетова и в Обществе любителей естествознания. 10 октября 1876 года общество избирает его своим непременным членом. «В звание непременного члена, — говорилось в уставе общества, — избираются лица, оказавшие услуги науке и обществу и участие коих в деятельности общества ему особенно желательно».
Члены общества делились на четыре группы: почетные члены и члены-основатели, непременные члены, члены действительные, члены-сотрудники. Получить звание непременного члена в этом обществе, объединявшем крупнейших ученых России, было очень почетно.
Достаточно сказать, что такие большие ученые, как Ф. А. Бредихин, К. А. Тимирязев, М. М. Ковалевский, изобретатели П. Н. Яблочков и В. Н. Чиколев, состояли в то время только действительными членами.
С уважением к Столетову относятся и за границей.
В 1874 году московского физика приглашают в Кембридж на торжественное открытие физической лаборатории Кембриджского университета.
Он едет за границу как представитель русской науки. Основатель физической лаборатории внимательно рассматривает все детали английских лабораторий. «Это здание, новооткрытые кафедры являются роскошным подарком университету», — пишет он в своей корреспонденции в одну из московских газет. Он описывает, как устроена магнитная комната и электрическая комната. Он описывает систему снабжения здания горячей водой, освещение аудиторий. В этих описаниях сквозит горечь за русскую науку, которая обречена на такое нищенское существование, что покупка гальванометра для лаборатории превращается в сложнейшую проблему.
В этой статье Столетова кроется горячий и страстный упрек самодержавию, глушащему русскую науку. По всей вероятности, подробно рассказывая об английской лаборатории, Столетов, знавший, как внимательно ловят самодержавие, дворянско-буржуазные круги все доносящееся из-за рубежа, старался подействовать хотя бы на их самолюбие. Он надеялся, что, может быть, копируя заграничные образцы, университетское начальство и министр народного просвещения будут хотя бы немного помогать созданной им лаборатории.
Столетов понимает, что его лаборатория все еще очень бедна.
В лаборатории тесно. Стремясь расширить ее, Столетов делает попытки занять под лабораторию весь второй этаж ректорского дома. 12 сентября 1873 года секретарь физико-математического факультета вносит в протокол «Предложение Столетова о присоединении к физической лаборатории того помещения, которое предназначалось для ботанического кабинета». Факультет определил ходатайствовать об этом в совете, но попытка не увенчалась успехом — только через одиннадцать лет Столетову удалось отвоевать под лабораторию всю бывшую ректорскую квартиру.
Много усилий он прилагает к тому, чтобы оснастить лабораторию новыми приборами.
Подобные задачи в тех условиях, когда самые малейшие расходы вызывали неодобрение начальства, требовали немалых хлопот. Современным физикам трудно представить себе ту обстановку, в которой приходилось работать Столетову. Советские физики имеют в своем распоряжении множество научно-исследовательских институтов, этих подлинных дворцов науки, в которых все приспособлено для того, чтобы наиболее эффективно можно было штурмовать природу.
Маленькая или большая лаборатория у Столетова, но она все же есть. Начало положено.
Это первая в России учебно-исследовательская физическая лаборатория.
Путь к созданию учебно-исследовательских лабораторий был открыт великим Ломоносовым.
«Скромная химическая лаборатория, — говорил академик С. И. Вавилов, — созданная Ломоносовым на Васильевском острове, означала, в сущности, начало нового этапа в изучении природы, новый шаг на пути создания научной основы для техники. Впервые вместо пассивных хранилищ приборов, редкостей и книг, каковыми были музеи, кабинеты и кунсткамеры, предоставлялись некоторые, хотя и очень ограниченные, условия для живой, активной деятельности исследователя.
Ломоносовская лаборатория — это прообраз научно-исследовательских институтов и лабораторий, в громадном числе выросших в Советском Союзе после Октябрьской революции и ставших столбовой дорогой новой, большой, советской науки».
Ломоносов вместе с Рихманом пытался создать и физическую лабораторию, стремясь превратить физический кабинет Академии наук в место творческой работы научного коллектива.
Замечательные начинания Ломоносова в организации новых форм научной работы были преданы забвению. Химическая лаборатория после его смерти была разрушена. Только в XIX веке снова начали возникать химические лаборатории. Физика стала на путь создания лабораторий значительно позднее. Еще долгое время после Ломоносова физики продолжали работать в домашних лабораториях и физических кабинетах.
Русские физики приложили немало усилий к тому, чтобы создать условия для исследовательской работы и воспитания кадров физиков. Один из лучших физических кабинетов своего времени создал в Петербурге при Медико-хирургической академии В. В. Петров. В нем Петров сделал свои замечательные исследования в области электричества.
Хороший физический кабинет создал профессор Московского университета П. И. Страхов. Кабинет этот почти весь погиб во время пожара Москвы в 1812 году.
Совершенствованию физических кабинетов Академии наук и Петербургского университета отдали много сил Ленц и Якоби. Ленц на свой риск открыл студентам доступ в физический кабинет Академии наук.
Преемник Ленца по Петербургскому университету Ф. Ф. Петрушевский (1828–1904) пошел еще дальше: используя приборы, находившиеся в физическом кабинете, он устроил для студентов лабораторный практикум по физике, правда очень небольшой.
Однако ни Петрову, ни Ленцу, ни Якоби, ни Петрушевскому не удалось создать физической лаборатории. Это удалось сделать только Столетову.
До Столетова первенство в развитии русской физики бесспорно принадлежало Петербургу. Но с появлением Столетова оно надолго перешло к Москве. Открытие московским физиком лаборатории ознаменовало начало нового, более высокого этапа в развитии русской физики.
Столетов коренным образом изменил преподавание физики в Московском университете. Из его учеников образовалась первая школа русских физиков, столетовская школа.
Школа Столетова не была школой в том смысле, как мы это теперь понимаем. Современная школа предусматривает узкую специализацию. Все участники ее, руководители и ученики, разрабатывают разные стороны одной и той же проблемы. Такую школу Столетов не создал. Да это и естественно! Столетову приходилось заботиться о развитии всех отраслей физики, он не мог и не имел права сосредоточиться на какой-то одной проблеме, это было бы неоправданной роскошью.
Нужно было готовить физиков, которые работали бы в области и термодинамики, и электромагнетизма, и акустики, и оптики, — ведь это была первая в России физическая школа. И хотя большинство работавших со Столетовым не продолжали непосредственно его исследований, все эти люди, тем не менее, имели полное право именоваться его учениками.
Большая эрудиция руководителя школы была источником, из которого черпали знания физики самых разнообразных специальностей. Уходя из лаборатории, разъезжаясь в разные концы нашей родины, они повсюду распространяли идеи своего учителя, продолжали его дело.
В середине семидесятых годов уезжает Колли. В Казанском университете он начинает создавать физическую лабораторию. В Киев, к старому другу Столетова Авенариусу, едет Шиллер. Вместе с Авенариусом он там основывает еще одну русскую физическую лабораторию. В Варшаву едет Зилов.
Но столетовский кружок не редеет. Все новые силы вливаются в него. Членом кружка становятся студенты Д. А. Гольдгаммер, В. А. Михельсон, Б. В. Станкевич. Все они впоследствии стали крупными физиками.
Почин Столетова подхватывают и те физики, которые не были его учениками. В Петербурге Федор Фомич Петрушевский, имя которого вошло навсегда в историю русской физики, как имя человека, оказавшего поддержку изобретателю радио Попову, также строит лабораторию. Столетов становится как бы центром, к которому тянутся отовсюду нити, становится вождем русских физиков.
Столетов заботливо готовил кадры ученых. Скольким русским людям Столетов открыл дверь в науку!
Вот относящееся к 1880 году письмо Столетова к декану физико-математического факультета А. Давидову — один из характерных документов, показывающих заботу ученого о молодых физиках. В этом письме идет печь о будущем профессоре Технического училища В. Щегляеве.
«Уезжая на-днях в заграничный отпуск, я не буду участвовать в окончательном факультетском заседании, а потому теперь же попрошу Вас внести в факультет следующее мое предложение.
Оканчивающий курс студент Матем. Отделения Владимир Щегляев прилежно и с успехом занимался в последнее время физикою и подал мне весьма хорошую диссертацию на степень кандидата. Он желал бы продолжать свои занятия и по окончании курса.
Поэтому, в случае успешного окончания Щегляевым всех экзаменов и удостоения его степени кандидата (в чем не сомневаюсь), я желал бы предложить г. Щегляева к оставлению при университете на два года, без содержания, для усовершенствования знаний по физике и приготовления к степени магистра».
«Когда его ученики отправлялись в заграничные лаборатории, то он и за границею, — вспоминал А. П. Соколов, — не оставлял своих учеников без попечений… Прежде всего молодые ученые снабжались рекомендательными письмами к Гельмгольцу, Кирхгофу или Кундту. Далее сношения с командированными поддерживались постоянною перепискою, и здесь заботы Ал. Гр. доходили иногда до мелочей, до советов, как дешевле и лучше устроиться в том или другом городе. Продолжая обнаруживать живой интерес к их работам за границей, он часто помогал своим советом, а иногда и более деятельно, заказывая на счет лаборатории аппараты, нужные для их работ. Отчеты, представляемые командированными, Ал. Гр. просматривал с особенным вниманием, указывал на их недостатки, а иногда и сам исправлял их и даже принимал на себя труд корректирования при напечатании».
Своих учеников Столетов любил строгой, взыскательной любовью. Чем лучше он относился к ним, тем большего от них требовал.
Случай, происшедший с докторской диссертацией одного из любимых учеников Столетова — Д. А. Гольдгаммера (1860–1922) — хорошо показывает; как строго судил руководитель школы работы своих воспитанников.
Докторская диссертация Гольдгаммера была написана им всего через год после магистерской, посвященной исследованию влияния магнитного поля на электропроводность металлов. Магистерскую диссертацию Столетов приветствовал как выдающийся вклад в науку.
Докторскую диссертацию Гольдгаммер посвятил частному случаю уже исследованного им вопроса.
Упрекнув своего ученика за то, что тот крайне сузил тему и ограничился исследованием электропроводности одного только никеля, и ставя ему в вину, что он, получив довольно тривиальные результаты, счел исследование завершенным, Столетов затем писал:
«Так легко было бы дать работе большую чистоту и законченность, так обязательно было это ввиду крайней узости темы! Между тем, диссертация, несмотря на значительный потраченный труд, производит впечатление неутешительное».
Сам всегда работавший вдохновенно, горячо и без тени ремесленничества и компилятивности, он, никогда не выбиравший легкие пути в науке, был особенно недоволен тем, что Гольдгаммер в докторской диссертации отступил от творческого отношения к науке.
«Видно, — пишет Столетов, — что автор торопился, что он сам охладел к избранной теме, что он не счел нужным подвергнуть свой труд окончательному пересмотру».
Так заботливо, внимательно и строго следил Столетов за научным ростом молодых физиков.
Много ученых прошло выучку в школе Столетова. Вот далеко не полный перечень его учеников: физики — Н. А. Умов, Н. Н. Шиллер, П. В. Преображенский, К. А. Фишер, Р. А. Колли, П. А. Зилов, Е. И. Брюсов, И. Ф. Усагин, А. П. Соколов, В. А. Михельсон, Д. А. Гольдгаммер, Б. В. Станкевич, В. А. Щегляев, В. К. Скржинский, Е. Т. Покровский, В. И. Ребиков, С. Н. Световидов, П. Н. Лебедев, Н. П. Кастерин, математики и механики — Н. Е. Жуковский, Н. А. Шапошников, А. И. Ливенцов, И. С. Громека.
Великий вклад сделала столетовская школа в науку. Не говоря уже о таких корифеях, как Жуковский, Умов, Лебедев, неизгладимый след в науке оставили и многие другие ученики Столетова.
Михельсон положил начало физической теории горения и своими исследованиями распределения энергии в спектре явился одним из провозвестников квантовой теории — гениального достижения новейшей физики.
Гольдгаммер, кроме упоминавшихся работ, дал исследования, посвященные разработке проблем электромагнитной теории света, квантовой теории и т. д.
Усагин был создателем замечательного электротехнического аппарата — трансформатора. Шиллер внес ценнейший вклад в обоснование термодинамики и создал закон, дающий возможность рассчитать упругость насыщенного пара.
Автор крупных исследований, Шиллер, к сожалению, впоследствии отошел от традиций передовой русской науки. В общественной жизни и в своем научном творчестве он стал выступать как идеалист, как реакционер.
Заметной фигурой в математической физике был Станкевич. Его работы по кинетической теории газов и теплоты — значительное явление в физике.
Соколов оставил ценные труды по исследованию радиоактивности.
В историю русской электротехники вошли имена Скржинского и Ребикова. Скржинский был одним из строителей первых русских электростанций, Ребиков известен как пионер устройства электрического освещения в Москве.
Кастерин провел ряд фундаментальных исследований, оказавших большое влияние на развитие акустики. Им были заложены основы теории акустических фильтров — приборов, которые широко использует практика.
Люди, взращенные Столетовым, вошли в историю русской науки и как воспитатели молодежи, как борцы за развитие отечественной науки.