«Я не чувствую себя в Петербурге чужим, я нахожусь даже в какой-то степени как бы дома, так как, во-первых, по своему облику Петербург и Берлин имеют много общего, а во-вторых, я получаю внутреннее удовлетворение от здешнего великолепного окружения», – так описывал свои впечатления от переезда Борис Семёнович своему брату Карлу. Помимо невероятной красоты архитектуры, окружавшей ученого теперь, радовали его и новые знакомства, например с Е. И. Парротом и Э. Х. Ленцом – первым заведующим физической лабораторией академии наук и его последователем. Говоря о своих коллегах, Якоби не мог сдержать восторга, в очередном письме к брату он пишет: «Ты видишь, что здесь не так плохо, как стараются обрисовать эти иностранные газеты. Эти статьи содержат частью искаженные, частью совершенно неверные факты и изобилуют самой подлой ложью. Они исходят частью от тех, которые поддерживают устаревшие и вместе с тем в высшей степени гибельные воззрения остзейских провинций, частью от тех, которые не имеют ни способности, ни стремлений к научной деятельности, а, наоборот, охотно хотели бы блистать административными должностями… Мне было бы жаль, если бы вы беспокоились, как бы меня не посадили на кол; уверяю вас, что я здесь чувствую себя очень хорошо. Но предостерегаю вас одновременно: остерегайтесь, как бы русские также и в научном отношении не превзошли вас, и ни в коем случае не думайте, что вы можете почивать на ваших немецких лаврах и что они не будут у вас отняты. Здесь имеются необычайно сильные элементы и имеет место разносторонняя деятельность».
Э. Х. Ленц станет верным другом и соратником Бориса Семёновича. Как говорилось ранее, прежде чем познакомиться лично, ученые вели переписку в течение нескольких лет. По прибытии же Якоби в Петербург Ленц обрадовался возможности провести совместными усилиями некоторые опыты. Однако Борис Семёнович был связан обещанием сократить теоретические исследования в пользу практических. Ученого это не остановило: 22 октября 1837 года Якоби провел сравнительное испытание старой модели электродвигателя и двух новых, получил разрешение комиссии на изготовление двигателя больших размеров и мощности (способного приводить в движение лодку) и, наконец, смог посвятить себя исследованиям электромагнитов совместно с Ленцом. Результаты этих исследований были доложены учеными 6 июля 1838 года комиссии. А 13 сентября впервые в истории в плавание отправилось судно, движимое электрической энергией. Скорость движения лодки составляла всего 0,7 м/с, но впечатление, которое произвело испытание на очевидцев, было невероятным. Несмотря на это, комиссия вывела и множество недостатков конструкции: прежде всего беспокоило то обстоятельство, что против ожиданий одна из наиболее мощных батарей позволила развить мощность всего в четверть лошадиной силы.
26 ноября 1838 года состоялось заседание комиссии, подведение итогов многодневных испытаний, на котором были сформулированы результаты достигнутого:
«Обозревая все доныне совершенные труды комиссии, можно подвести их под следующие три главы статьи:
1) Комиссия разрешила главный заданный ей вопрос касательно возможности употребления электромагнетизма как двигательной силы тем, что при неблагоприятных в прочем обстоятельствах удалось привести в движение этой силой довольно значительной величины восьмивесельный бот.
2) Ученые труды комиссии привели к таким важным и решительным выводам, которые не только могут быть положены в основание будущих практических работ, но и подвинули существенно прежние наши познания о магнетизме и электричестве, расширив, устроив и утвердив умозрение (касательно) сих сил природы.
3) Употребляемые комиссией и вновь придуманные по этому случаю гальванические батареи особого устройства, соединяя в себе дотоле не достигнутые в этих приборах свойства, а именно большую силу и постоянство действия, и дешевизну содержания, представили науке и промышленности новое орудие, годное для многоразличных технических целей и ученых исследований».
А в годовом отчете комиссии мы читаем: «Хотя главное внимание комиссии и было устремлено на практическую сторону открытия, но она, как уже следует из утвержденного состава ее, должна была иметь в предмете и ученую сторону, тем более что действовала на почве, вовсе не возделанной до того времени. Этою-то ученою стороною предмета, которая и должна послужить впредь основанием всякому практическому приспособлению нового движителя, занимались со взаимной ревностью г. профессор Якоби и г. академик Ленц, и комиссия поставляет себе в удовольствие засвидетельствовать, что исследования их более и существеннее послужили к объяснению количественных отношений электромагнетизма, нежели другие какие-либо опыты новейшего времени».
Несмотря на двойственность результатов работы Якоби над электромагнитным двигателем, правительство продолжало финансирование его работы, особенно после шумихи, которую навел С. А. Бурачек, корабельный инженер, вокруг изобретения, заявив, что в ближайшее время по Неве поплывут флотилии электроходов.
Борис Семёнович в это время старался упростить манипуляцию батареей и удешевить ее эксплуатацию – уменьшить батарею в размерах больше не представлялось возможным. Начались опыты в области химии совместно с Г. И. Гессом, известным термохимиком. Однако результат оказался крайне неожиданным: Якоби ждало открытие, благодаря которому он навсегда войдет в историю физики, – гальванопластика, некоторые явления которой он уже наблюдал ранее.
Проводя опыты с гальваническими элементами (химическими источниками электрического тока), ученый следил за процессом наращивания медного слоя на электроде и пришел к выводу, что существует практическая возможность осуществления технологии гальванического способа получения металлических копий. В описании разработанного им метода, которое Якоби составил для академии наук, ученый писал: «Я не сомневаюсь, что если бы заняться этим делом, было бы возможно производить по этому способу рельефные медные доски для тиснения, подобно тому, как печатают гравюры на дереве; тут была бы еще и та выгода, что самые штемпельные доски возможно воспроизводить в неограниченном количестве, для чего потребовалась бы только одна гравированная модель». 4 октября 1838 года – в этот день Борис Семёнович впервые официально заявил о своем изобретении и именно эту дату считают днем рождения гальванопластики. Чуть позже Якоби дополнил свои исследования технологией снятия гальванических копий с предметов, изготовленных из любого непроводящего ток материала благодаря покрытию их медным порошком или графитом.
Открытие Бориса Семёновича было оценено по достоинству, его имя стало известным в ученых кругах, а академики П. Н. Фусс, М. В. Остроградский и Э. Х. Ленц даже выдвинули его кандидатуру в члены-корреспонденты Петербургской академии наук. 21 декабря 1838 года произошло избрание и Якоби официально стал членом академии, а не просто частным лицом.
Теоретические исследования, начатые совместно с Ленцом, продолжались. Ученые работали над выяснением условий, от которых зависела сила электромагнита. Началось и новое сотрудничество: 21 июня 1839 года Якоби написал письмо к М. Фарадею, в котором подробно изложил результаты своих научных исследований и приложил пластинку, полученную им способом гальванопластики. В нем сообщалось, что гальваническая батарея, ранее служившая только для лабораторных целей, – это новый практически удобный источник энергии. Фарадей же отправил полученное письмо в Philosophical Magazine, где оно было напечатано под названием «О способе производства копий с награвированных пластинок при помощи электролиза, о применении электромагнетизма в качестве движущей силы в навигации и об электромагнитных токах». Вот что писал Якоби:
«Несколько времени тому назад, работая над электромагнитными явлениями, я нашел благодаря счастливому случаю, что при помощи вольтаического действия можно получить рельефную копию с награвированной медной пластины и что с полученной рельефной копии можно получить новую обратную копию тем же самым процессом. При помощи этого вольтаического способа можно воспроизвести самые деликатные и даже микроскопические штрихи, и полученные копии настолько идентичны с оригиналом, что самое тщательное рассмотрение не может обнаружить никакой разницы. Я посылаю вам отдельным пакетом два образца таких пластин, которые, я надеюсь, вы примете благосклонно. Рельефная пластина является копией оригинала, награвированного при помощи резца; вторая пластина представляет собою копию рельефной пластины и, следовательно, вполне идентична с оригиналом». «Благодаря этому способу все деликатные штрихи, которые являются главным достоинством и красотой таких произведений и которые обычно пропадают при отливке, могут быть сохранены; отливка же не в состоянии передать все детали в их чистоте. Художники будут чрезвычайно благодарны гальванизму, который открыл перед ними новую дорогу».
Фарадей очень заинтересовался работой Якоби и даже позаботился о том, чтобы письмо было переведено на английский язык. До этого ученые уже общались, но не напрямую: в своей статье «О гальванической искре» Якоби привел несколько поправок к выводам Фарадея, подтвержденных собственными опытами. Фарадей ответил так: «Это прекрасная статья, и хотя я не проверил этих опытов, но описание их приводит меня к убеждению, что я, вероятно, ошибся», – и далее: «Пластинки, которые вы мне прислали, не только весьма приятны и лестны для меня, они прекрасны сами по себе в теоретическом и практическом отношениях. Все, кто бы их здесь ни видел, восхищались ими».
Так же прокомментировал изобретение и Г. Х. Эрстед, написавший Якоби: «Я не могу упустить этого случая, чтобы не заявить вам, как высоко я ценю прочие ваши гальванические работы. Сочетание экспериментальной и математической основательности в этих исследованиях создает твердую почву для дальнейших открытий. Только такими трудами будет проложен путь к наивыгоднейшей конструкции электромагнитного двигателя».
Центральной задачей в исследованиях Бориса Семёновича теперь стало совершенствование гальванического элемента, а значит, ученый уходил в область электрохимии. Результат не застал себя ждать: так, ученый вывел, что «через замену медных пластин платиновыми при равном объеме батареи сила ее может увеличиться до 16 раз». Однако данное открытие стало испытанием для министра финансов Канкрина: чтобы произвести испытания электрохода с новым видом батареи, требовалось не менее пуда (16,3 килограмма) платины! Однако и в этом случае надежды министра, которые он возлагал на разработки Якоби, преобладали: Канкрин разрешил отпустить платину, но… при условии, что после испытаний ее, в неизменном количестве, вернут.
8 августа 1839 года проходило испытание улучшенного двигателя, установленного на той же лодке, что и год назад. Интересно, как освещалось это событие в печати: «Человек до шестидесяти ученых, литераторов и любителей наук (в том числе несколько высших сановников) собрались на Петровском Острове, на даче полковника горных инженеров П. Г. Соболевского, чтобы быть свидетелями новых опытов над применением электромагнетической силы к судоходству. Катер с двенадцатью человеками, движимый электромагнетической силой (в 3/4 силы лошади), ходил несколько часов против течения при сильном противном ветре. Этот опыт в области науки то же, что открытие письмен. Нет еще эпопеи, но мысль уже выражена. Что бы ни было впоследствии, важный шаг уже сделан и России принадлежит слава применения теории к практике».
Сам Борис Семёнович считал, что работа с гальваническим элементом закончена, а возможности его исчерпаны. Однако на испытаниях присутствовал министр просвещения Уваров, на которого они произвели огромное впечатление. Министр требовал развивать исследования, и единственным возможным вариантом оказалось предложение академика П. Н. Фусса увеличить число машин на том же судне, пока не будет достигнута необходимая скорость. Таким образом, финансирование работы Якоби продолжалось.
Наконец упорный труд Якоби стал приносить ему признание: ученый, так долго находившийся в тени своего брата Карла, обрел свое имя не только в российской, но и всемирной науке. А ведь прошло всего два года с приезда ученого в Петербург! Бориса Семёновича ждали все новые почести: 22 ноября 1839 года П. Н. Фусс, Е. И. Паррот, М. В. Остроградский и Г. И. Гесс выдвинули его кандидатуру к утверждению в первой степени действительного академического звания, а уже неделю спустя состоялось его избрание.
Кроме того, в декабре 1839 года Борис Семёнович получил Демидовскую премию за свой труд «Гальванопластика как способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов с помощью гальванизма» в размере 5000 рублей – все эти деньги были использованы им исключительно для научных исследований. Ранее, чтобы подать заявку на получение премии, Якоби оформил патент на свое изобретение – заявку на десятилетнюю привилегию. Однако ею ученый так и не воспользовался. В то время как все интересовавшиеся наукой люди во главе с графом Уваровым продолжали свято верить в возможность флотилии электроходов, описанной Бурачеком исключительно для привлечения внимания к работе над электромагнитным двигателем, министр финансов Е. Ф. Канкрин вновь показал себя как рассудительного и практичного человека. Перед министром стояла задача проведения финансовой реформы, замена обесценившихся ассигнаций кредитными билетами. Егор Францевич понял, что, если использовать гальванопластический метод Якоби для изготовления кредитных билетов, это обеспечит единообразие их воспроизведения и снизит угрозу их подделки. Кроме того, изготовление клише для их печати станет намного дешевле. 15 марта 1840 года Николай I распорядился приобрести в государственную собственность изобретение гальванопластики за 25 000 рублей. Таким образом, министр финансов оправдал на практике свою веру в то, что работа Б. С. Якоби принесет пользу не только науке, но и государству. Однако даже после приобретения права на использование гальванопластики Канкрин продолжал настаивать на продолжении исследований в этой области и в первую очередь на поиске способов практического применения данного открытия. Экспедиция заготовления государственных бумаг Министерства финансов (ЭЗГБ) по указанию министра организовала первую производственную гальванопластическую мастерскую для размножения стереотипов. Мастерская обеспечила Канкрину изготовление депозитных билетов с помощью метода Якоби, однако об участии самого ученого не осталось никаких сведений – технология печати новых денежных знаков была окружена тайной. Кроме того, в мастерской разрабатывался метод гальванического меднения, золочения, серебрения, а впоследствии и платинирования, железнения, никелирования, т. е. выделялось еще одно направление технологии, которое Якоби назвал гальваностегией. С этого момента совокупность гальванопластики и гальваностегии стала называться гальванотехникой.
Фабрика герцога Лейхтенбергского стала вторым после ЭЗГБ крупным предприятием, сыгравшим значительную роль в развитии гальванотехники. Сам М. Лейхтенбергский изучал метод гальванопластики под руководством непосредственно Б. С. Якоби, а в 1840 году даже выпустил благодаря посредничеству своего наставника записку «Некоторые новые эксперименты по гальванопластике». Обладая большими возможностями, герцог создал собственную лабораторию, в которой, помимо уже известных технологий, стал использовать метод гальванографии, разработанный за рубежом и державшийся там в секрете. Новая технология чрезвычайно интересовала Якоби и совместно с герцогом ими была раскрыта ее основа. Этот способ позволял создавать металлические пластинки, подобные резаной для гравюры поверхности, набивать их краской и печатать. Благодаря труду и заинтересованности Лейхтенбергского его лаборатория стала известным и уважаемым предприятием гальванопластических работ, регулярно получающим все новые и новые заказы. В 1844 году на ее основе было создано «С.-Петербургское гальванопластическое и художественной бронзы заведение», среди работ которого были гальваническое золочение медных листов для кровли храма Христа Спасителя, украшение Большого театра и т. д.
Храм Христа Спасителя. 1903 г.
Интересен и другой эпизод распространения метода гальванопластики. Сын известного ученого Ф. И. Шуберта Ф. Ф. Шуберт обладал огромной коллекцией русских монет и решил заняться разработкой их каталога. Однако чтобы качественно воспроизвести их изображения в печатном издании, нумизмату понадобилась помощь создателя гальванопластики. Борис Семёнович гальванопластическим способом разработал клише и даже изготовил копии для наиболее ценной монеты из коллекции – одна из этих копий по сей день хранится в отделе нумизматики Государственного Эрмитажа и носит название «шубертовская плата».
Возвращаясь к работе Якоби «Гальванопластика, или Способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов с помощью гальванизма», стоит отметить, что вскоре эта книга была издана на немецком и английском языках, однако в предисловии автор особо подчеркнул: «Гальванопластика исключительно принадлежит России; здесь она получила свое начало и свое образование».
Особенно интересным моментом данного труда является то, что по всем непонятным вопросам Якоби просит читателей обращаться непосредственно к нему: «Я сам буду показывать вам снаряды и объяснять их действие еще подробнее и познакомлю вас со всеми ручными приемами, которые невозможно изложить на бумаге с надлежащей ясностью, и вообще буду стараться помогать вам словом и делом, дабы вы с большей удобностью и легкостью могли сами заняться производством этого нового технического искусства и от применения его получить существенную». После выхода книги А. Гумбольдт написал Якоби: «Для меня большая радость, многоуважаемый коллега, выразить вам… мою искреннюю благодарность за ваше любезное письмо и ваш великолепный подарок – описание гальванопластики. Это сочинение обладает достоинством полнейшей ясности и благороднейшей простоты изложения. Круг технических применений вашего прекрасного разумно осмысленного открытия расширился в громадной степени. Даже те, которые, по-видимому, сомневались в его общепрактической применимости, сознали свое заблуждение и отдают полную справедливость гальванопластическому процессу. Но подобное открытие важно не только тем, что оно непосредственно производит, оно является живительным началом, средством распространения научных сведений в том классе народа, куда они до сих пор не проникали; оно побуждает во всех слоях общества чувство почтения к тем лицам, которые в поисках за истинным обретают общеполезное; оно поучает, что в познании заключается могущество».
Впоследствии, в 1858 году, когда отмечалось 50-тилетие гальванопластики, русское техническое общество сочло необходимым заявить: «В истории образованности открытие гальванопластики должно быть приравнено по своему значению к открытию книгопечатания».
17 декабря 1842 года Николай I санкционировал прекращение действия Комиссии, учрежденной для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби. Причиной тому стала убежденность самого Бориса Семёновича в бессмысленности дальнейших исследований в области практического применения электромагнитного двигателя. Двумя годами ранее он получил приглашение выступить на съезде Британской ассоциации содействия науки в Глазго с докладом, в основу которого он включил сообщения «О законах электромагнитов» и «О притяжении электромагнитов», подготовленные совместно с Э. Х. Ленцом. На выступлении ученый заявил: «Развивая свои чисто теоретические изыскания, я неминуемо должен был натолкнуться на вопрос о практическом применении электромагнетизма. К сожалению, я не могу распространяться здесь ни об опытах, которые развернуты мною в большом масштабе, ни о машинах и приборах, конструированием которых я сейчас занят». К этому он добавил, что «решил все свои силы посвятить выявлению законов, управляющих работой этих замечательных машин». Кроме того, Якоби выдалась возможность убедиться, что исследования в этой области, проводимые за границей, также не пошли дальше того этапа, на котором остановился он, а в чем-то даже отстали от его открытий. Вернувшись в Россию, он доложил о своих наблюдениях еще действующей на тот момент комиссии, после чего ее председатель И. Ф. Крузенштерн в своем докладе написал: «Господин Якоби во время своего путешествия по Англии и Германии имел, согласно изустному его донесению, неоднократно случаи убедиться в том, какую важность и высокое значение в обеих странах и в Америке придают практической стороне электромагнетизма и сколь большие усилия, поддерживаемые значительными денежными пожертвованиями и обширными техническими средствами, употребляют там для достижения цели. Но вместе с тем он убедился и в том, что сколь ни велики в чужих краях успехи по этой части, они, однако, уступают достигнутым у нас еще в 1839 году результатам». Однако дальнейших результатов исследований Якоби не последовало: в 1841 году было проведено испытание новых трех двигателей, питаемых в 4 раза более мощной батареей, но их действие осталось на том же уровне, какой был достигнут ранее с одним двигателем. 22 декабря 1841 года министру просвещения Уварову было доложено, что комиссия «считает свои действия на первый случай конченными, не лишая себя, впрочем, надежды возобновить их, ежели будут сделаны открытия, могущие послужить к усовершенствованию приложения электромагнетизма к движению судов». 7 января Якоби выступил с докладом в академии наук «О моих работах по электромагнетизму в 1841 году», в котором подвел черту под своей четырехлетней работой в этой области.
Завершение работы над электродвигателем дало Борису Семёновичу больше времени и возможностей для развития метода гальванопластики, который становился все востребованнее. Так, в 1842 году Е. Ф. Канкрин распорядился о создании гальванопластического класса при Рисовальной школе, в который были набраны серебряных, золотых и бронзовых дел мастера. Учебным руководством стала книга Якоби о гальванопластике, а сам ученый выступал в роли лектора. Во главе же класса по рекомендации Бориса Семёновича был поставлен Ф. К. Вернер, которого создатель гальванопластики ранее обучил своему методу. Кроме того, в программу обучения входило и ознакомление с техникой гальваностегии. В качестве пособия Вернер выпустил «Руководство по гальваническому золочению и серебрению».
Таким образом, изобретение гальванопластики стало для Якоби одним из главных достижений в научной деятельности, благодаря которому он прославился как выдающийся ученый. Однако немало было тех, кто желал присвоить это открытие себе. Безусловно, эти попытки нечестных псевдоученых задевали Бориса Семёновича, но хуже всего было предательство одного из его учеников: в 1838 году Якоби пригласил ремесленника И. Гамбургера помочь ему в гальванопластических опытах. Новый работник сразу же проявил любознательность и усердие, поэтому Борис Семёнович с радостью взялся за его обучение основным гальванопластическим приемам. Гамбургер же в это время познакомился с Ф. П. Толстым, известным скульптором. Представился он Толстому в качестве создателя гальванопластики, которой придумал собственное название – гамбургеротипия. В мастерской Якоби нечестный ученик позаимствовал гальванопластические копии барельефов Толстого, затем начал выполнять его заказы гальванопластических работ, а позже и вовсе стал обучать его данному методу. Борису Семёновичу же Гамбургер принес два свинцовых слепка с последних барельефов, выполненных Толстым, которому, конечно же, ничего об этом не сказал. Пока продолжался весь этот обман, ученый мир ждал открытия Пулковской обсерватории, на котором 27 сентября 1839 года присутствовал и Николай I, пожелавший заодно ознакомиться с образцами гальванопластических изделий. Якоби готовился к демонстрации заранее, и как назло основой для гальванопластических копий выбрал те самые слепки барельефов Толстого. Скульптор, узнав об этом, пришел в ярость, будучи уверенным, что, помимо использования его работ без разрешения, Якоби еще и выдает себя не за того, кем является, ведь создатель гальванопластики Гамбургер! О. И. Севенковский, поддержавший Толстого, даже выпустил пасквиль, направленный против Бориса Семёновича. Однако поскольку весь этот эпизод хоть и косвенно, но затрагивал Николая I, то и Сенковский, и Гамбургер были вызваны в Цензурный комитет, после чего последнему пришлось публично отречься от своих претензий на изобретение гальванопластики и ограничиться упоминанием некоторых усовершенствований, внесенных им в данный метод.
Как видим, не все было гладко в развитии метода гальванопластики, но Якоби упорно продолжал трудиться в этом направлении. Вместе с тем на повестку дня вновь вышла проблема транспорта и связи в России. Особенно бросалось в глаза отставание нашей страны в вопросах развития семафорной связи по сравнению с другими странами. «Нельзя объяснить такое запоздание иначе, как неумелостью и невежеством», – так писали об этом за рубежом. В попытках нагнать упущенное был создан Комитет устройства телеграфической линии, который, однако, просуществовав пять лет, так и не принес никаких практических решений проблемы. Возродилась идея прокладки линии электромагнитного телеграфа Шиллинга между Петергофом и Кронштадтом (напомним, ранее линия не была проложена из-за смерти ученого). Разумеется, вновь стало упоминаться имя Б. С. Якоби, как преемника П. Л. Шиллинга и продолжателя его электротехнической деятельности. В декабре 1838 года вышло «Высочайшее повеление поместить в Петропавловскую крепость мастерскую для секретного приготовления гальванических проводников», а это означало, что научная деятельность Бориса Семёновича обрела еще одно направление.