Приключения великих уравнений

Карцев Владимир Петрович

История познания человеком электричества полна неожиданностей и драматизма. Среди «делавших» эту историю мы найдем людей разных профессий: физика, врача, переплетчика, столяра, государственного деятеля. Различны были их судьбы.

В книге читатель встретится с участниками первых кругосветных путешествий, узнает об электрических рыбах, об оживлении людей с помощью электричества… Первое и второе издания книги, вышли в издательстве «Знание» в 1970 и 1978 гг.

Книга рассчитана на массового читателя.

Тетрадь первая. ВРЕМЯ СОЗЕРЦАТЬ

Страх и любопытство пробуждались в наших далеких предках, встречавшихся с электричеством и магнетизмом, каждый раз скрывавшимися под новой, еще более таинственной маской. Но каждая маска была замечена, распознана зоркостью и памятью поколений. В это время электрические явления еще не изучаются — огни святого Эльма, молнии, притягивающиеся кольца и пушинки служат пока объектом пассивного, но пристального созерцания.

Жизнь среди молний

В начале прошлого века знаменитый французский физик, астроном, математик, естествоиспытатель, а также дипломат Доминик Франсуа Араго, сменивший в жизни своей множество постов, начиная с директора обсерватории и кончая членом временного французского послереволюционного правительства 1848 года, написал очень интересную книгу. Название ее, как отмечают многие, напоминает морское проклятие — «Гром и молния», да и содержание — в большей мере — проклятие небесам, насылающим на беззащитное население бесчисленные кары в виде громов и молний. Книга содержит несметное количество фактов, относящихся к разновидностям молний и громов, которых Араго насчитывает сотни — редкая наблюдательность. В книге интересны не только научные факты, но и картина общества того времени, которую Араго вольно или невольно дал.

На широко распространенный призыв Араго к очевидцам-французам сообщать ему о всех случаях грома и молнии он получил гору писем.

Вот что написала великому Араго романтически настроенная госпожа Эспер:

«Все это продолжалось около минуты. Зрелище было так прекрасно, что мне и в голову не пришла мысль об опасности или страхе. Я могла только восклицать:

— Ах, как это прекрасно!

Загадка в форме шара

В монастырь пришел донос от «попа Иванище» из села Новые Ерги. Было это в 1663 году: «…огнь на землю падал по многим дворам, и на путех, и по хоромам, аки кудели горя, и люди от него бегали, а он каташеся за ними, а никого не ожег, а потом поднялся вверх облак».

Сейчас мы имеем описания шаровой молнии куда более подробные, чем это, одно из первых в русской литературе. Но и теперь они носят романтическую, эмоциональную окраску. Может быть, долго нам придется ждать, когда шаровая молния будет запрятана, покорная, в электрический утюг.

Вот что писал вице-президент Академии наук СССР академик М. А. Лаврентьев в 1963 году, через 300 лет.

При систематизации молний Франсуа Араго впервые выделил шаровую молнию, до сих пор еще не понятую учеными, в качестве самостоятельного явления. Вот один из первых «портретов» шаровой молнии, при описании которой, по выражению известного французского астронома Камилла Фламмариона, «мы вступаем в мир чудес, более удивительных, чем те, о которых рассказывается в арабских сказках, более запутанных, чем Критский лабиринт, — мир громадный и фантастический». И действительно, первые описания шаровой молнии очень любопытны и при этом не всегда сходятся с описаниями более поздних исследователей.

Маленькие лоцманы с Бермудских островов

На базальтовых стенах и колоннах древнеегипетских храмов среди бесчисленных изображений ибисов, быков, воинов нет-нет да попадется изображение священной рыбы. Специалисты без труда определили — это нильский электрический сом, близкий родственник хорошо знакомого всем нам европейского сома. Видимо, мощный электрический удар, который получали древние египтяне при соприкосновении с этой рыбой, немало способствовал присвоению ей священного титула.

Электрические рыбы известны человечеству с древнейших времен. Еще Аристотель, гуляя со своими учениками по ухоженному парку, окружавшему Ликей, поведал им, что электрический скат, обитавший в Средиземном море, «заставляет цепенеть животных, которых он хочет поймать, побеждая их силой удара, живущего в его теле».

А древнеримский врач Скрибоний, говорят, небезуспешно излечивал подагру стареющих римских патрициев с помощью освежающего удара электрического угря.

Планомерные исследования электрического ската начались лишь в наше время, когда появилась записывающая импульсы рыб аппаратура. Исследования показали, что среди 300 известных видов электрических рыб лишь немногие дают сильные и редкие импульсы. Так, двухметровый электрический скат способен создать электрический импульс напряжением 50–60 вольт при силе тока до 50 ампер — вполне достаточный, чтобы парализовать рыбу чуть поменьше его самого. Электрические угри, живущие в Амазонке и некоторых других южноамериканских реках, способны развить разность потенциалов 500 вольт — напряжение, опасное для жизни человека.

Известный естествоиспытатель А. Гумбольдт, много путешествовавший в бассейне Амазонки, рассказывал о том, как индейцы охотятся на эту рыбу. Перед охотой они выпускают в водоем, где обитают угри, лошадей. Обессилевшие от множества разрядов угри становятся легкой добычей индейцев.

Звезды диоскуров

И еще одно электрическое явление заметили наши древние предки — огни святого Эльма, или звезды Диоскуров. Их называли по-разному: в Португалии — Корпо-Санто, в Англии — Кома-Санто, в странах, лежащих в бассейне Средиземного моря, — огни святого Николая или святой Клары. Но это уже позже. А раньше были добрые и злые звезды: добрые — звезды Кастора и Поллукса (Полидевка), по имени легендарных близнецов Диоскуров, и зловещая звезда святой Елены.

Первые упоминания об этих явлениях находим в «Комментариях Кесаря» — книге о войне африканской, где Юлий Цезарь писал, что «в одну из ночей железные острия копий пятого легиона казались огненными».

Римский философ Луций Анней Сенека две тысячи дет назад описал, как во время гроз сошедшие с неба Звезды, словно птицы, садятся на мачты кораблей на радость морякам — это считалось хорошим предзнаменованием. Но «добрыми» были только парные огни — звезды Кастора и Поллукса. Если загоралась только одна звезда — звезда Елены, — это считалось дурным предзнаменованием.

Тит Ливии писал, что из дротика, которым один из военачальников вооружил только что вступившего в ряды воинов сына, в течение двух с лишних часов исходил огонь, не сжигавший деревянных частей.

Плиний тоже неоднократно замечал звезды Диоскуров на копьях часовых.

Тетрадь вторая. ВРЕМЯ ИСКАТЬ

Маски кружились, кружились вокруг в диком хороводе, пока человек не остановил их: «Откройтесь!» И осталось только две маски: Электричество и Магнетизм, а все остальные были порождением их. Но чтобы разглядеть это, нужно было приблизиться. И протянуть уверенную руку.

Гильберт, придворный врач

Стратфорд на Эйвоне, наши дни, выставка «Шекспир и его время». Пестрые группки туристов, прилавки с сувенирами остаются позади. Вы машинально протягиваете контролеру свой билетик, делаете шаг по пластиковому полу сквозь алюминиевый короб ультрасовременной двери и оказываетесь в XVI веке. С темных, старательно закопченных сводов свисают масляные светильники. На стенах — заржавленные двуручные мечи и прорубленные от плеча до пояса кольчуги. Только что смолкли шумные схватки закованных в броню приверженцев Алой и Белой роз. В то смутное время в небольшом английском городке Стратфорде в семье Джона Шекспира рождается сын Вильям… Другому Вильяму, Гильберту, который прославится впоследствии как первый человек, посмотревший на электрические и магнитные явления с научных позиций, исполнилось тогда двадцать лет.

Детство его не отличалось, наверное, от детства Шекспира. В зале «Детство» человечки из папье-маше, замерев, перепрыгивают через палки, пляшут под свирель и играют в бабки.

На стенде — золотом строки из «Бесплодных усилий любви»:

Шекспир оканчивает обычную школу с латынью и греческим, преподносимыми учителем-«педантом» в ослепительно белых носках и глухой черной шляпе.

Новый и страшный опыт Мушенбрека

Гильберт открыл довольно много веществ, которые, как и янтарь, могут притягивать мелкие пылинки.

Испробуя эти вещества, десятипудовый любознательный бургомистр немецкого города Магдебурга Отто фон Герике изготовил странную машину: шар из серы, приводимый во вращение. Если шар при вращении придерживать ладонями, на нем скапливается электрический варяд. С помощью шара можно было делать много занятных экспериментов с наэлектризованными предметами. Один из опытов наиболее известен: Герике, пораженный, наблюдает пушинку, притягивающуюся к его носу, а затем отлетающую от него, затем снова притягивающуюся и т. д. Эксперимент забавен, но и чрезвычайно, принципиально важен: раньше считалось, что легкие тела могут только притягиваться наэлектризованными предметами, это даже считалось основным различием электрических и магнитных явлений — ведь известно, что магниты отталкиваются одноименными полюсами.

Другое интересное открытие — электрическая сила обнаружила способность распространяться по «льняной нитке на один локоть» (сравните это первое наблюдение с современными сверхмощными линиями передач!). Еще одно открытие — Герике слышал при разряде своих шаров слабый треск и иногда наблюдал слабое свечение.

Ему было в то время уже больше 60, знаменитому магдебургскому бургомистру. Родился он в семье дебургского патриция в 1602 году, за год до смерти Вильяма Гильберта. Учился в Лейпциге, потом в Вене занимался юриспруденцией. Потом отправился в Голландию, в Лейден, где увлекся физикой, математикой, фортификацией и другими точными науками. Потом — в Англию. Потом — во Францию. Вернулся на родину в 25 лет, женился, родил трех сыновей, был назначен охранителем и военачальником Магдебурга. Время было бурное, Магдебург переходил из рук в руки. Приходилось иной раз и улепетывать от противника, оставляя на разграбление дом, на верную смерть — слуг. Пришлось однажды и самому попасть в руки неприятеля, но… откупился, жизнь Отто фон Герике была оценена в 300 талеров.

Был он генерал-квартирмейстером, и строителем, и дипломатом. 44 лет избран бургомистром родного Магдебурга и на досуге занялся науками. Ему было около 50, когда он прославился своими «магдебургскими полушариями» (пустые полусферы, которые не могли растащить десять лошадей).

Eripit coelo fulmen scemprumgue turannis

[5]

Итак, шел 1747 год… По городам и селениям Европы и Нового Света разъезжали предприимчивые экспериментаторы, совершающие «электрические чудеса». Они воспламеняли спирт, убивали цыплят, вызывали странный свет в темноте.

Особенно кстати пришлись эти представления в Америке, где до тех пор основными развлечениями были распродажи да скачки. Колонисты валом валили на представления некоего доктора Спенсера, проделавшего долгий путь из Глазго до Бостона для того, чтобы показать американцам новые электрические опыты и немало заработать на этом.

Шел 1747 год… На лекцию по электричеству в Бостоне попал средних лет джентльмен, высокий, импозантный, прекрасно сложенный, окруженный друзьями и почитателями.

Завороженный, смотрел он на синие электрические искры, со смешанным чувством прикасался к оголенным кондукторам большой лейденской банки, жадно вдыхал пахнущий озоном воздух.

Этим человеком был Бенджамен Франклин. Трудно себе представить более выдающуюся и популярную личность своего времени. Он, пятнадцатый ребенок мелкого ремесленника, родился в 1706 году в Бостоне, жил 84 года и занимался физикой всего лишь семь лет — с 1747 по 1753 год.

Не путать с поэтом того же имени…

До нас дошло всего три его портрета, да и то выполненных «друг с друга». Как писал один ученый впоследствии, на всех трех портретах изображен отменно упитанный господин средних лет с двумя подбородками.

Господин облачен в роскошно расшитый золотом сюртук. Холеные, с припухлостями руки господина сложены очень элегантно, правый мизинец оттопырен с тем непременным изяществом, с каким положено было его оттопыривать в лучших домах Петербурга середины XVIII века. Господин держит гусиное перо, взор его устремлен вдаль: господии «мечтает мечту».

Официальный художник явно хотел подогнать оригинал под одному ему известный идеал процветающего, сытого и мечтательного придворного. Возможно, художник был вечно голоден, худ, плохо одет, а руки его были в красках. Поэтому и придал он модели столь «прекрасные», по его мнению, черты. (Пример одного такого художника нам известен — это живописец праздности французского двора, островов любви, роскошных дам и богато убранных кавалеров — Антуан Ватто, нищий и больной, материализовавший в полотнах свои мечты и представления о счастье.) Может быть, так было и с портретистом Ломоносова?

Во всяком случае только привычкой к портрету можно объяснить притупление чувства протеста против образа, столь не вяжущегося с нашим представлением о прямолинейном, простом и невероятно трудолюбивом человеке, вышедшем из самой гущи русского народа.

Обильно напудренный и тщательно завитой парик — едва ли не главный объект внимания художника — Ломоносов, по свидетельству его племянницы Матрены Евсеевны, использовал своеобразно: он им «утирался, когда принимался за шти». Руки его были грубы, по-медвежьи сильны, обожжены и съедены кислотой. Ходил он чаще всего в затрапезном лабораторном фартуке.