Глава 1

Откуда приходят грозы?

Люди боялись грозы всегда. По непонятным причинам тучи вдруг закрывали солнце. Небо темнело. Налетали порывы холодного ветра. Начинался дождь… Все это можно было перетерпеть. Уже первобытные люди приметили, что за ненастьем, как правило, следует хорошая погода, а холод сменяется теплом. Но когда над головой вдруг с грохотом раскалывалось небо огненным зигзагом, тогда нервы сдавали. Опыт, накопленный поколениями, кричал об опасности. Старики из поколения в поколение передавали рассказ о том, как огненные стрелы раскалывали глыбы камней, расщепляли вековые деревья. Случалось, убивали животных, а то и людей. Небесный огонь зажигал страшные лесные пожары, ударял в кровлю жилища, поднятую чересчур высоко.

Куда спрятаться от грозы? Может быть, забиться под дерево и лежать тихо-тихо?.. Или бежать? Бежать быстро, еще быстрее, быстрей, пока не выскочит из груди сердце? Страшно зверю, страшно человеку перед лицом сил могучих, сил неведомых.

Так, наверное, и было в те далекие времена, когда природа оказывалась сильнее человека. У двуногого млекопитающего не было густого и теплого меха, не было быстрых ног, способных унести его от грозы. Что мог противопоставить человек своему страху? Только, разум, удивительную и необыкновенную способность усваивать и накапливать информацию, создавать из нее причудливые построения-модели, обобщать их и делать выводы. Короче — думать!

Не сразу научился этому человек. Иногда говорят, что уже в первобытные времена жили мудрецы, которые из чистой любознательности наблюдали феномены природы и задавались глубокомысленными вопросами: как устроен мир? Как и почему дует ветер? Кто насылает грозу, и что такое молния и гром? Не верьте этим рассказам.. В прадревние времена людям было не до этого. Забота о пище, о поддержании своего существования настолько занимала первобытного человека, что ни на что иное у него просто не оставалось ни времени, ни сил. А любознательность сводилась к простому ориентировочному рефлексу по И.П.Павлову. И должно было пройти немало времени, прежде чем этот рефлекс превратился в могучую силу, которая вот уже не одно тысячелетие не дает покоя человеку.

Кто-нибудь из читателей может подумать: «Стоит ли вспоминать то, что было когда-то и кануло в вечность?» Мне думается — стоит. И не только потому, что памятью жив человек. Но даже из чисто утилитарных соображений: чтобы лучше ориентироваться в окружающем мире.

Биологи считают ориентировочный рефлекс обязательным на любом уровне развития. Каждое существо, говорят они, должно хорошо ориентироваться в окружающей среде, иначе оно погибнет.

Академик Иван Петрович Павлов считал этот рефлекс безусловным. «Биологический смысл этого рефлекса огромен, — писал он. — Если бы у животного не было этой реакции, то жизнь его каждую минуту, можно сказать, висела бы на волоске. А у нас этот рефлекс идет чрезвычайно далеко, проявляясь наконец в виде той любознательности, которая создает науку, дающую и обещающую нам высочайшую, безграничную ориентировку в окружающем мире».

Вот, оказывается, куда уходят корни человеческой любознательности — во врожденную ответную реакцию организма на внешнее воздействие. И этот рефлекс требует полной ориентировки. Знание не терпит пустоты незнания. Когда человек встречается с непонятным, неведомым, то на самом первом этапе, при минимуме сведений, на помощь приходит спасительная гипотеза, а то и миф… Сколько же понадобилось любознательности, смелости и памяти, чтобы перейти от первобытного, страха к спокойному философскому наблюдению за грозным природным феноменом!

Коллекция случаев буйств и своеволий электрических разрядов весьма примечательна. Молнии расплавляли монеты в кошельках у ничего не подозревавших людей, незаметно снимали с них кольца и браслеты, срывали позолоту с карнизов, с кресел и дверных косяков. Иной раз молнии раздевали свои жертвы, срывали с ног башмаки и рвали их на мелкие кусочки. При этом оставляли людей живыми. Небесный огонь аккуратно сбривал, подобно лучшему цирюльнику, волосы на людях и сплавлял железные цепи.

18 августа 1769 года молния ударила в башню святого Назария в Брешии. Под башней находился подземный склад, содержащий миллион килограммов пороха, принадлежавшего Венецианской республике. Подброшенная взрывом башня упала на землю в виде каменного дождя. Часть города была превращена в развалины, погибло около 3000 человек…

А как страшно разрушали молнии морские суда… 3 августа 1852 года корабль «Моисей» был застигнут у Мальты страшной грозой. Около полуночи молния ударила в большую мачту, пробежала по ней и, спустившись в корпус корабля, расколола его на две части. Корабль затонул, вся команда и пассажиры погибли. Лишь капитан, ухватившись за кусок бревна и проплавав 17 часов в море, был спасен, словно для того чтобы поведать людям о разыгравшейся трагедии.

Скажите, а вы не боитесь грозы? Я знаю многих вполне почтенных людей, которые, мягко говоря, недолюбливают это природное явление. Некоторые даже с удовольствием бы заткнули уши и натянули на голову одеяло… А вы не боитесь? И правильно делаете. В общем-то, что в ней страшного, в грозе?

Давайте нарисуем в воображении знакомую картину этого явления, но так, чтобы мы с вами были его участниками. Скажем так: мы возвращаемся в конце лета домой из леса, куда уходили за грибами. Дождь еще не начался, но низкие, набухшие сыростью тучи обложили все небо. В лесу темно, как вечером. Душно… Вышли в поле — и здесь света не больше. Что делать? До дому вроде бы недалеко, да мокнуть неохота.

Пока мы топчемся на месте, раздумывая, не спрятаться ли под елку, в стог сена, налетают, первые порывы ветра — как залпы. Под их ударами поле словно море в бурю: волны бегут по хлебу, возникают водовороты, смерчи. Решайте скорее; может быть, действительно, переждем? Летние грозы скоротечны…

И тут как сверкнет! Все вокруг будто само загорается голубым призрачным светом. Уж и молнии-то нет, а в глазах все стоит и стоит ослепительный зигзаг.

Не знаю, как вы, а я всегда после вспышки начинаю считать: «И — раз, и — два, и — три…» Трах-та-ра-рах! Раздается примерно на тридцатой секунде счета. Гремит гром. Тридцать секунд от блеска молнии до прихода звука. Скорость распространения звуковых волн известна, нетрудно подсчитать: до эпицентра грозы — примерно 10 километров. Много это или мало? Обычно грозы распространяются со скоростью не больше сорока километров в час. Если так, то минут пятнадцать у нас в запасе есть. До дому успеем. Бежим!

Так и есть. Едва мы на порог, хлынул дождь. Косые струи полетели над землей, срывая листья с деревьев. Блеск молний и грохот слились воедино. Красиво? Очень! Только все же чуточку страшновато. Хотя чего бояться-то? Ведь мы в доме, снабженном надежным молниеотводом, а гроза — это всего-навсего атмосферное явление: между разноименными зарядами заряженных облаков или между облаком и землей возникают электрические разряды — искры, которые сопровождаются треском — громом. Вот и все. То же явление в принципе возникает, когда мы накоротко замыкаем контакты электрической батарейки. Только масштабы иные. Если вспомнить уроки физики в школе, то механика образования грозы становится в общем виде понятной. Помните, как говорил учитель:

— Сильные вертикальные токи воздуха, образование мощных кучевых облаков, дождь, град, возникновение объемного электрического заряда…

Если явление понятно, то оно и нестрашно. Это, пожалуй, главный постулат нашей темы. Попробуем его запомнить, потому что дальше эта мысль должна лежать подспудно в основе всех наших рассуждений. Правда, при этом не следует забывать, что для объяснения природного явления, для того, чтобы оно стало обычным и нестрашным, человечеству понадобился упорный труд многих поколений. Сначала происхождение молний объясняли, наверное, старейшины племени, потом жрецы, потом натурфилософы, естествоиспытатели, ученые… Понадобились сомнения и споры, многие опасные эксперименты и смерти… Да, да и смерти во имя жизни, во имя истины.

Как правило, грозы — местные атмосферные возмущения, занимающие не очень большую территорию. Статистика показывает, что диаметр площади грозы колеблется от половины километра и до десяти километров. В среднем же диаметр площади грозы около километра. Правда, порой грозы выстраиваются в линию одна за другой, образуя так называемую линию шквалов, длинный фронт областей, где дуют сильные ветры и разыгрываются бури, льют дожди и сверкают молнии, гремят громы…

Ежедневно на земле бывает до 45 тысяч гроз, при которых 8 миллионов раз сверкает молния. Это значит, что в воздушном океане нашей планеты происходит почти сто электрических разрядов в секунду. Грубо говоря, на земле идет непрерывная гроза. Особенно часты грозы в жарких климатических поясах. Хотя над пустыней Сахарой гром гремит не чаще одного раза в несколько лет.

Давайте посмотрим, как же начинается и какие стадии в своем развитии проходит обыкновенная гроза.

Причиной возникновения грозы может быть быстрое нагревание влажного приземного воздуха. Особенно быстро это происходит летом и над сушей. Плотность нагревающегося воздуха уменьшается, его частички поднимаются вверх, воздух охлаждается. Захваченный водяной пар конденсируется, собирается в капельки воды. Образуются мощные кучевые облака. При этом давление у земли понижается и воздух с периферии устремляется к центру. Возникает ветер…

Несмотря на наше многознайство, все причины возникновения гроз разного вида назвать трудно. Многих мы еще не знаем, хотя сами грозы и изучены, человечеством достаточно основательно.

Каждая гроза проходит несколько стадий развития. И каждая стадия сопровождается своими особыми явлениями.

Так, образованиями кучевых облаков заканчивается первая стадия развития. При этом воздух устремляется вверх, у земли давление понижается. Ветер пока слабый или даже стоит полное безветрие, которое постепенно заменяется ветрами, дующими с периферии к центру.

Вторая зрелая стадия грозы начинается дождем. Высоко в облаках, если бы удалось туда добраться, мы бы встретились с массой ледяных кристаллов, особенно много их в грозовых очагах. У поверхности земли и в нижних слоях атмосферы могут развиваться сильные вихри. Кучевые облака меняют свою форму. Они становятся похожи на высокие башни, между которыми блистают длинные искры молний, гремит гром. Воздух от земли устремляется вверх, и тут же рядом возникают нисходящие потоки. В общем — гроза!

Последняя, третья стадия называется стадией разрушения грозы. Наступает она, когда по всей области развиваются нисходящие потоки воздуха, которые и приводят к окончательному прекращению буйства. Больше нет поступления тепла и влаги от земли, проливной дождь уносит из облаков остатки накопленной энергии. И постепенно облака начинают таять. Ветры меняют свое направление и из сходящихся превращаются в расходящиеся. Гроза заканчивается.

Остается невыясненным вопрос: откуда берутся электрические заряды в атмосфере, те самые, что порождают во время грозы великолепные молнии?

Вы наверняка слышали об ультрафиолетовом и корпускулярном излучении Солнца. Ультрафиолет — это световые лучи, они короче самых коротких фиолетовых световых лучей, а корпускулами люди издавна называют частицы, изучаемые классической физикой. Так вот, проникая в верхние слои атмосферы, это излучение разбивает нейтральные молекулы воздуха на заряженные осколки — ионы, то есть ионизирует воздух. То же действие оказывают и космические лучи, а у поверхности земли свою долю в общее дело ионизации вносят радиоактивные элементы, содержащиеся в земной коре.

Еще в конце прошлого столетия среди ученых возникло убеждение, что в атмосфере Земли на высоте примерно 60 километров начинается ионизованная область — ионосфера, проводящий электричество слой, который, как скорлупой, охватывает планету. Приближенно можно рассматривать земную поверхность и ионосферный слой как обкладки конденсатора с разностью потенциалов около 300 тысяч вольт. В районах ясной погоды этот природный конденсатор непрерывно разряжается, ионы под действием электрических сил уходят к земле. А вот в районах грозовой деятельности картина получается совсем другая. В них мощные электрические токи текут снизу вверх, компенсируя «разряд» в районах ясной погоды.

Получается, что грозовые облака не что иное, как природные электрические генераторы, поддерживающие всю систему электрического хозяйства во всепланетной масштабе. Так работает электрическая машина Земли, Поверхность Земли всегда заряжена отрицательно, а в атмосфере удерживаются заряженные положительные частички, которые собираются в огромные облака, создавая объемные электрические заряды. В целом же для мирового пространства наша планета, по-видимому, электрически нейтральное небесное тело.

В свое время я окончил военное авиационное училище и летал на тяжелых машинах. До сих пор помню инструкцию для полетов во время грозы: «Летать на малых высотах, учитывая сильные восходящие потоки воздуха, но не забывать и о возможности существования нисходящих движений…» Исчерпывающая однозначность, не так ли?

Вообще-то, сильного повреждения даже прямой удар молнии металлическому фюзеляжу нанести не может. Это нам упорно втолковывали на теоретическом курсе. Однако инструкторы на этот счет придерживались другого мнения. И как-то однажды мне довелось…

Представьте себя на минутку в тесной кабине старого винтомоторного самолета, совершающего полет среди грозовых облаков «в условиях сильной турбулентности». Турбулентным обычно называют вихревое движение жидкости или газа. Машину бросает. Радиоприем прекратился. Приборы показывают все что угодно, кроме истинного положения дел. По бортовой связи командир произносит нечто нечленораздельное, но очень выразительное. Кругом тьма. И вдруг — ослепительная вспышка, после которой глаза вообще не видят приборной доски. Грохот и непременная воздушная яма.

Хорошо говорить: «летайте ниже»… А ниже — земля близко. Кинет — врежешься. Может быть, наоборот — выше подняться. Но там начинается обледенение. Покрытая льдом машина теряет управление. Короче говоря, мы старались выполнять такой пункт инструкции: «Встретил на пути грозовой фронт — обойди его!»

От Юпитера до Перуна и от Перуна до Ильи-пророка

Процесс познания человеком таинственных, а потому таких страшных явлений природы имеет долгую историю. Вначале, когда наблюдений и фактов накоплено было еще немного и они носили разрозненный характер, их приписывали сверхъестественным силам. Позже, когда за ними, за этими силами, встали персонифицированные фигуры богов, природные явления превратились просто в результат их волеизъявления.

Если на первом этапе развития общества, когда люди еще не отделяли своего существования от окружающей природы, они лишь поклонялись богам, заклинали огонь и воду, гром и молнию, то позже ситуация изменилась.

Уже в мировоззрении древних греков человек являлся венцом творения, и боги не только карали, но и помогали, предупреждали. Все, даже самые ничтожные, проявления человеческой жизни подчинялись богам и зависели от их расположения или нерасположения.

Всеми видами сношений с миром богов ведали жрецы. Одни из них гадали по внутренностям животных или по дыму жертвенников. Другие — по полету птиц, по молниям и грому. Хотя чем, казалось бы, одна молния может отличаться от другой?

Несколько лет тому назад в лабораториях кафедры родного института довелось мне участвовать в разработке мощных импульсных генераторов, предназначенных для получения больших искр — искусственных молний. Громоздкие и жутковатые даже внешне, — они должны были вырабатывать импульсы напряжения до пяти мегавольт. Это позволяло нам получать искры более пятнадцати метров длиной. Их грохот напоминал орудийную пальбу. Служили же эти «адские машины» для изучения грозоустойчивости различных сооружений; линий электропередач, высотных зданий, электрических подстанций. На макетах и моделях проектировались системы защиты, то есть мы как раз и занимались громоотводами. Тогда-то я и познакомился с классификацией молний, принятой среди специалистов. Она оказалась небогатой. Чаще всего в природе встречаются линейные молнии, похожие на опрокинутые кроной к земле ветвистые деревья. Еще их можно сравнить с реками, нарисованными на географических картах. Но бывает, что линейная молния развивается в виде длинной светящейся ленты или похожа на след стартовавшей ракеты. Еще реже развивается она скачками и выглядит огненным пунктиром на фоне сумрачного неба. Это так называемая четочная молния. И наконец, шаровая молния — не решенная до сей поры загадка природы…

Я не убежден, что приведенная классификация удовлетворила бы древних жрецов-гаруспиков. У них реестр выглядел куда внушительнее. Но и задачи у древних жрецов были посложнее, чем у нас, электриков.

Жрецы-гаруспики различали множество стрел Юпитера — по силе, яркости, цвету, по размерам и направлению полета. Все учитывалось при определении характера знамения. Оно могло быть общегосударственным, национальным, обращенным ко всему римскому народу, а могло быть семейным и даже индивидуальным. Все зависело от обстоятельств. По словам жрецов, молнии повелевали, требовали, просили, увещевали и советовали. Юпитер мог послать угрожающую громовую стрелу с грохотом и блеском, а мог послать и безмолвную, но убийственную.

Такое разнообразие делает честь наблюдательности предсказателей. Даже среди нас, всезнающих, обо всем наслышанных, я уверен, найдется немного людей, для которых тихая, безгромовая молния не явилась бы неожиданностью.

В особенно важных случаях для толкования сложных небесных знамений, особенно перед принятием ответственных решений, римляне приглашали гаруспиков из Этрурии. Этруски слыли большими специалистами в этой области и умели будто бы отличать вредоносные и коварные перуны от вспомогательных…

Боги, ответственные за грозы, были практически у всех народов. У славян молнии и гром являлись атрибутами Перуна, где главного, а где просто военного, дружинного бога. К сожалению, о славянской мифологии остались чрезвычайно скудные сведения, и восстановить ее, несмотря на все усилия целых поколений ученых, так и не удается. Что мы знаем о Перуне более или менее определенно? Это — повелитель молнии и грома, служивший для объяснения грозы. В глазах древнего человека весь мир, как и он сам, находился в состоянии непрерывной борьбы. Борьбой света и тьмы объяснялись смена дня и ночи, враждой тепла с холодом — смена времен года. Всю свою жизнь благодатное солнце воюет с ночным мраком, с темными тучами, с зимою и вообще с «тьмой косоглазой».

В июне, когда все вокруг, казалось бы, охвачено негой летнего блаженства, солнце вдруг поворачивает на зимний путь. Начинают укорачиваться дни, длиннее становятся ночи… Таков закон, которому подчиняется мир.

В ноябре зима уже «встает на ноги». Застывает в глубоком сне земля, воды прячутся под толстый покров льда, замирает жизнь. Но в декабре, когда победа зимы полная и несомненная, происходит новый солнцеворот — поворачивает светило на лето. Прибывает его сила, светлеет и удлиняется день. Зима напрягает все силы, лютует морозами. Однако неумолимо ведет наступление солнце. И вот уже весна на пороге, наступает время оживать миру, пора родить земле, населять леса зеленью листьев, а луга — травами. Пора будить спящее зерно в полях, нести жизнь во все уголки, в каждую норку, в поры земли. Гремят первые весенние грозы. То Перун гонит прочь злые силы, темные тучи, заслоняющие солнце. Бог-громовик бьет их своей палицей, разит огненными стрелами, топчет конями своей колесницы. И потом проливает на землю благодатный дождь, взывая к ее материнству.

В разных славянских племенах роль Перуна видоизменялась в соответствии с условиями жизни людей, но везде был он гонителем туч и подателем жизни. Позже, во времена Киевской Руси, Перун стал покровителем военной дружины, приобрел вполне определенные черты, обзавелся идолами. В эту пору он немолод. Серебряная голова, но ус злат.. В общем, это зрелый муж, сильный, могучий бог-громовержец, который по праву становится во главе пантеона славянских богов.

Но проходит и его время. Централизующемуся государству с единодержавным князем нужен единый бог. И после своего крещения велит киязь Владимир «кумиры испроврещи, овы исещи, а другия огневи предати. Перуна же повеле привязати коневи к хвосту и влещи с горы по Боричеву на Ручай, 12 мужа пристави тети жезльемь…». И далее в переводе: «Делалось это не потому, что дерево что-нибудь чувствует, но для поругания беса, который обманывал людей в этом образе, — чтобы принял он возмездие от людей. „Велик ты, господи, и чудны дела твои!“ Вчера еще был чтим людьми, а сегодня поругаем».

После долгого периода христианизации Руси пришел на смену богу-громовику пророк Илия, а по-простонародному — Илья-пророк, Илья-громовик. Как и почему произошло именно это объединение, сказать трудно. Поскольку современный читатель вряд ли знаком с житием библейского пророка, имеет смысл вкратце напомнить основные вехи его «легендарного» жизненного пути и произведенных чудес.

По ветхозаветным преданиям, Илия, что в переводе с древнееврейского означает «бог мой Яхве», был «фесвитянин из жителей галаадских». Нищенствующий аскет, грязный, обросший волосами и подпоясанный кожаным ремнем, скитался он во времена правления слабохарактерного царя Ахава по Израильскому царству, славя бога Яхве и утверждая его культ.

В ту пору женою Ахава была финикиянка Иезавель, дочь сидонского царя Ефваала. Высокомерная и жестокая, унаследовавшая от отца-братоубийцы деспотический характер, Иезавель презирала народ израильский и его религию, будучи фанатичной приверженкой богини любви и плодородия, богини-воительницы Астарты. Культу Яхве стало грозить полное забвение.

Видя такое нечестие, пророк Илия, босой, в грубом плаще из верблюжьей шерсти и с посохом в руках, явился, в Самарию к царскому дворцу, чтобы возвестить знамение: за прегрешения царя против истинного бога страну его посетит трехлетняя засуха и голод…

Несмотря на несолидный облик, Илия оказался неплохим синоптиком — его долгосрочный прогноз полностью оправдался. А когда минули три года, пророк предложил устроить испытание: кому — Яхве или Ваалу быть богом израильским. Условия испытания таковы: на горе Кармил жрецы Вааловы и он, Илия, сложат два жертвенника, на них возложат заколотых тельцов, но огня не возжигают. Пусть истинный бог даст ответ сам посредством огня".

Все 450 жрецов Вааловых пришли на гору и построили огромный жертвенник. Возложили на него жирного тельца и стали молить своего бога дать знамение. Однако, как они ни старались, «не было ни голоса, ни ответа на их призывы». Жертвенник оставался холодным и темным.

Илия сложил свой жертвенник всего из 12 камней. Возложил на него тельца и велел трижды полить и жертву и дрова водой, после чего воззвал к Яхве. И разверзлось небо, и огонь небесный в единый миг поглотил и жертву, и дрова, и камни, и даже воду… Пал пораженный народ ниц, и в один голос воскликнули все: «Яхве есть бог!»

Пользуясь благоприятной минутой, Илия приказал схватить лжепророков Вааловых числом до трехсот и заколол их у потока Киссон. Естественно, что после этой акции ему пришлось срочно бежать от гнева Иезавели.

Много еще чудес совершил Илия, много предсказал событий. И все предсказания сбылись. От этого популярность его в народе выросла необыкновенно. Скоро он уже странствовал не один, а с учеником и преемником Елисеем.

Но настало и его время. Однажды, когда они шли вдвоем по берегу Иордана-реки, расступились вдруг воды и явились "колесница огненная и кони огненные, и разлучили их обоих, и понесся Илия в вихре на небо, Елисей же смотрел и восклицал: «Отец мой, отец мой, колесница Израиля и конница его! И не видел его более». Лишь один знак в виде брошенной верхней одежды — милоти подал ему учитель как залог своих духовных сил.

В легендах Ветхого завета рассказывается, что именно Илия предсказал царю Ахаву после засухи большой дождь. И когда хлынул ливень, побежал в пляске перед царской колесницей, размахивая посохом.

Ильин день праздновали не только христиане, но даже мусульмане. Везде люди жгли в конце июля и в начале августа костры, готовили ритуальные кушанья. Христиане-католики 20 июля резали старых петухов, чтобы не накликали смерть на дом хозяина. Православные христиане то же самое делали 2 августа. Зажиточные мусульмане кололи ягненка и готовили пир…

У всех ильин день приходился на конец жатвы. Понятно, что в такое время ни ветер, ни дождь, ни гроза были ни к чему. И простодушные поселяне по-прежнему в Илье-громовике видели прежде всего покровителя жатвы. И в культе Ильи-пророка было гораздо больше языческих черт, чем христианских.

Ну а если все-таки случалась гроза? От удара молнии хранили за божницей головню с пожарища, причиненного небесным огнем. Если же все-таки молния зажигала дом, то тушить его полагалось молоком или квасом, поскольку от воды он, согласно поверью, разгорался еще сильнее. Может быть, не обошлось здесь и без влияния библейской легенды об Илие, поливающем свой жертвенник водой?

«Не ходи во грозу расхристанной, с растрепанными волосами и в подоткнутом платье, а всякую посуду опрокинь! — так учили опытные деревенские хозяйки молодух. — Потому, когда Илья-пророк огненными стрелами бесов гоняет, те мечутся по всей земле, ищут любого укрытия: залетают в печные трубы, в открытые окна и в чашки, если те стоят неопрокинутыми, забираются в любую щелку как в строении, так и в человеке…»

Вот оно, суеверие, выросшее на религиозной почве, объединившееся со старой верой и пустившее такие прочные корни в сознании человека.

"Суеверие — ошибочное, пустое, ложное, вздорное верование во что-либо; вера в чудесное, в сверхъестественное, в ворожбу, в гадания, в приметы, в знамения; вера в причину и последствие, где никакой причинной связи не видно…

Суемудрие-мудрость суетная, ложная, светская, лжеумствование…"

Как прекрасно и как исчерпывающе сказано. А ведь это Даль Владимир Иванович, выписка из его словаря, выпущенного более ста лет назад.

Заклятие Фавна

Пожалуй, рассказ о победе Ильи-пророка над жрецами Вааловыми — один из немногих мифологических эпизодов, когда молния помогала человеку. В подавляющем большинстве легенд и мифов небесный огонь выполнял, как правило, функцию карающую.

Не могло ли это обстоятельство натолкнуть людей на крамольную мысль о том, что просить помощи у богов во время грозы — дело ненадежное. А следом за тем неизбежно должны были возникнуть и мысли: нельзя ли как-нибудь самим защититься от небесного огня, от божьего гнева?

В истории культуры сохранились сведения о том, что египетские жрецы вроде бы умели оберегать свои храмы от поражения молнией. Правда, грозы в долине Нила — явление нечастое. Но вот еще факт, правда той же степени достоверности: иерусалимский храм, построенный во времена царя Соломона и расположенный в одном из грозовых районов Земли, за тысячу лет не испытал ни одного удара молнии. Что это — легенда, случайность, или иудеи знали секрет соседей-египтян?

В мифологии существует упоминание о том, что древнеримский языческий бог Фавн научил второго царя Рима Нуму Помпилия искусству отводить гнев Юпитера от храмовых кровель. Тоже легенда. Но что из себя вообще представляют легенды, и насколько им можно доверять?

В наши дни легендой называют любое предание, необыкновенную, может быть даже недостоверную, историю, связанную, как правило, с каким-либо конкретным местом.

Таким образом, легенда — это выдумка, вымысел, может быть даже специально придуманная байка. И все-таки… Рациональное человечество вряд ли стало бы тратить время и силы на выдумки просто так, на голом месте. Какой-то прецедент, какой-то факт, ну хоть фактик, хоть ничтожное событие, по-моему, должны лежать в основании любой легенды.

Мифология всегда служила для ответов на «проклятые вопросы». Служила и служит. Потому-то наш просвещенный XX век, увы, богат доморощенными мифами ничуть не менее пролетевших столетий. Каждое новое чудо требует сначала мифа. Вспомните странное поведение спутников Марса или световые вспышки на поверхности красной планеты. Вспомните земные загадки — снежный человек, лохнесекий змей и «Бермудский треугольник». Наконец, невероятные возможности восточной медицины, телепатия и телекинез…

Обнаруживая новое, человек прежде всего сталкивается с тайной, с загадкой. И когда наука на первых порах не может объяснить новый факт, на помощь приходит миф. Это как бы первая наметка, сшивающая края разошедшегося познания.

Дальше «загадка» проходит длинный путь освоения ее обществом. После стадии «мифологизации» она становится достоянием всевозможных спекуляций. Так называют знания или объяснения, которые не выводятся из опыта, а строятся умозрительно, в отрыве от практики. Само слово «спекуляция» происходит от латинского speculatio — высматривание. Спекулятивное знание характерно обилием гипотез на уровне любительских предположений, накручиванием наукообразной терминологии.

Потом наступает период, когда к загадке начинает проявляться практический интерес. Она приобретает социальное, общественное значение, и в ход идет тяжелая артиллерия подлинной науки.

Большая наука говорит свое слово, после которого явление либо переходит на страницы учебников, либо возвращается на уровень мифа и переходит в категорию не знания, но веры.

Любопытный феномен — почему одни идеи отбрасываются как беспочвенные предположения, тогда как другие сохраняются, хотя бы и на уровне суеверий?

Посудите сами: люди отказались от теории флогистона, от электрических и магнитных жидкостей, от представлений о мировом эфире, но сохранили веру в «философский камень» как панацею от всех болезней и средство сохранения молодости, в гороскопы, предсказывающие будущее, во встречу со «старшими братьями» из внеземных цивилизаций — некий трансформированный образ языческих богов. Я не говорю уж о куче суеверий более мелкого масштаба, как-то: вера в несчастливое число, черную кошку…

Мы с вами — занятнейшие существа. Материалистический взгляд на природу, на окружающий мир естествен для человека. Повседневный опыт учит нас, что «из ничего ничего не бывает» и что каждое наблюдаемое явление должно иметь естественные причины. Возьмите хотя бы сегодняшних верующих. Большинство в глубине души знает, я подчеркиваю — знает, что никакого бога нет и быть не может. И все-таки…:

Почему так живучи утверждения идеалистов, что сознание и мышление, психическое и духовное начала первичны, а материя и природа вторичны, производны, зависимы и обусловлены?

Может быть потому, что для исповедания последовательного материалистического мировоззрения нужно иметь немало мужества, хотя бы перед лицом неизбежного небытия — смерти, в отличие от идеализма, оставляющего хоть и призрачную, по надежду на бессмертие души, на последующее возрождение и тому подобные рекомбинации. Может быть потому, что идеализм — утешительнее сурового материализма, а вера — проще и легче познания? Вопрос этот не простой. Но каждый, однажды задумавшись, должен сам себе на пего ответить.

Как могло случиться, что один из подчиненных Юпитеру богов выдал его секреты людям, что это — второй Прометей? Миф повествует так: случилось это давно. Когда по истечении срока жизни на земле и тридцати семи лет правления Римом Ромул был взят на небо и стал богом Квирином — покровителем Вечного Города, отцы-сенаторы избрали нового царя. Им стал сабинянин Нума Помпилий, человек известный своим благочестием, справедливостью и великим знанием божественного и человеческого права. Много добрых дел совершил он для своего народа.

Однажды летней порой поразил Юпитер перуном один из римских храмов, жрецы которого забыли установленный ритуал и предавались нечестию. Занялся пожар. Ветер разнес искры и головни в разные стороны. А был древний Рим городом деревянным, поскольку еще шумели в окрестных землях и в рамой Кампании дремучие леса. Буря не успела уняться, как разыгравшийся огонь чуть не половину римлян оставил без крова.

Вот тогда-то и поклялся Нума, что добудет секрет, как отводить стрелы Юпитера, заклиная гнев громовержца. С помощью колдовства и чар узнал он, что один лишь бог лесов и полей козлоногий Фавн владеет этой тайной. В голове царя созрел коварный план: он послал птицеловов с приказом отловить всех дятлов в лесах под Римом. И в числе пойманных птиц попался в сети и отец Фавна бог Пик.

Дело в том, что благочестивый Пик отказался от любви распутной обольстительницы Цирцеи — волшебницы с острова Эя. Дочь Гелиоса и Персеиды, Цирцея владела тайнами волшебства и превращений. Ее роскошный дворец и леса острова населяли дивные животные, в которых она превращала своих возлюбленных, когда те ей надоедали. И никто, даже бессмертные боги, не могли снять ее чары.

Оскорбленная отказом Пика, она превратила его в дятла. И вот теперь он томился в клетке во дворце царя Нумы. Но может ли жить счастливо в неволе тот, кто рожден в просторах полей и лесов? Пик в образе дятла так тосковал по свободе, что стал линять и потерял половину перьев из своего хвоста. А вы представляете себе дятла без хвоста?..

Фавн, желая выполнить сыновний долг и освободить родителя, пришел во дворец к коварному царю-чародею и был тут же схвачен и пленен. При этом царь не покушался на честь пленных богов. Он оказывал им должные почести и приносил положенные жертвы. Ни в чем не было им стеснения, кроме свободы. Вернуть же ее Нума соглашался только в обмен на заветный секрет.

Что оставалось делать Фавну? Кудесник перехитрил простодушного бога. Пришлось учить царя ставить у дверей храмов высокие шесты, обитые медью. Их сверкающие вершины притягивали стрелы Юпитера, ибо сами имели сродство с огнем, и грозные молнии спокойно уходили по металлу в землю, не причиняя вреда строениям.

Долго сердился Юпитер на Фавна, пока богиня памяти Мнемозина не вытравила из человеческих голов знания, зачем им нужны дорогие шесты, окованные медью, перед зданиями дворцов и храмов. Да и здания римляне стали строить из камня, поскольку вырубили леса. Забывчивы люди — в том слабость смертных, а может быть, и сила…

Да, люди забывчивы, не станем спорить. Но если главные события мифологического повествования все-таки имели место, то просуществовали древние громоотводы недолго. Уже преемник Нумы — царь Тулл Гостиляй был убит во дворце молнией во время грозы. В легендах глухо говорится, что он-де нарушил какие-то обряды и проявил неблагочестие. Только вряд ли было все именно так. Скорее, сгнили шесты, и сломались громоотводы. Ведь молнии поражали людей благочестивых и даже занятых молитвами ничуть не реже, чем тех, кто относился к богам без особого почтения, и богохульников. Более того, статистика уверяет, что божьи храмы даже чаще подвергались ударам огненных стрел. И что больше всего жертв было среди звонарей на колокольнях.

Французский астроном Камилл Фламарион, собравший множество исторических сведений о бесчинствах небесного огня, доводит их хронологию до XVIII столетия.

«2 июля 1717 года молния поразила в церкви в Зайденберге, близ Циттау, во время богослужения 48 человек, которые были убиты или ранены», — пишет он в своей книге «Атмосфера». Вы обратили внимание: «…во время богослужения». Ну какое тут может быть неблагочестие? Дальше он продолжает скорбный список, рассказывая о поражении молнией людей, занятых благочестивыми делами в церквах и дома, прятавшихся от грозы в часовнях и звонивших в колокола на высоких колокольнях.

Немудрено, что параллельно со страхом перед гневом всевышнего существовало и сомнение в том, что удар молнии есть именно божья кара. А сомнение — это спусковой крючок лавины познания. А в то время как одни молились о ниспослании им защиты от грозного огня, другие были заняты наблюдениями отнюдь не благочестивого свойства. Сначала наблюдениями и размышлениями, а потом и опытами. Слава им — смельчакам!

 

Глава 2

Первые шаги

Однажды в древнем Милете к философу Фалесу пришла дочь и протянула отцу веретено, сделанное из драгоценного камня-электрона. Время от времени финикийские купцы привозили изделия из этого желтого и прозрачного, как первый летний мед, камня в греческие города, где и продавали за большие деньги. Фалес не был чересчур богат, но для единственной дочери денег не жалел.

Девушка рассказала, что каждый раз, когда роняла веретено на пол, а затем, желая очистить его от приставшего сора, терла пряжей, упрямое веретено еще сильнее притягивало к себе сор, нити и пыль. Отчего так?

Подивился мудрец феномену, но еще больше — наблюдательности дочери. Однако отвечать не торопился. Девушка уже давно скрылась в женской половине дома-гинекее, а философ все сидел, размышляя над ее вопросом. Он любил думать.

Финикийцы рассказывали, что возникает прозрачный электрон в водах холодных северных морей, где даже солнечные лучи сворачиваются от мороза. От них-то и рождает стылая вода желтый камень. Но о свойствах электрона притягивать к себе что-либо Фалес услышал впервые. Притягивать — создавать движение — суть свойство живого, одухотворенного… Он слышал, что таким странным свойством славятся черные камни из страны Магнезии. Люди уверяли, что по воле богов, питая склонность к железу, тянутся к нему эти камни с неодолимой силой… Но железо благородно, а почему льнет к сору электрон?

Солнце закатывается, и приходит время "кликнуть раба, чтобы тот принес светильник. Но философ не делает, этого. В наступившей темноте он обнаруживает, что, если потереть веретено из электрона рукой, — все оно покрывается крошечными голубыми искорками, которые вспыхивают и гаснут с легким треском, будто кто-то невидимый совсем рядом ступает осторожно по сухой выжженной солнцем траве…

Снова трет Фалес веретено дочери сухими ладонями и не может наглядеться и понять фантастическую картину. Сегодня он покажет это чудо ученикам и попробует порассуждать о его природе. Может быть, логика рассуждений приведет к истине. А пока нужно продумать основные постулаты, от которых отталкиваться в рассуждениях… «Только живое способно рождать движение. Не значит ли это, что электрон, как и камень-магнит, одушевлен?»

В ту пору среди софистов «тон» задавали орфики — последователи учения о душе, как о добром начале, как о частице божества, и о теле, как о «темнице души». Божественная сущность души была модным понятием и не сходила с языка любителей мудрости. Не отрицал ее существования и Фалес. Он рассуждал: «Не является ли поведение электрона-янтаря и магнита доказательством, что все в мире: камни, земля, наконец, сам мир — одушевлено? Пожалуй, эту — мысль, можно положить в основу сегодняшней беседы с учениками — „Душа размешана во всем мироздании“ и в доказательство привести притяжение сора электроном».

Размышляя и рассуждая о душе, о ее божественности, Фалес фактически выбрасывал из нее идеалистическую сущность и понимал душу лишь как источник движения, как силу. И это, несмотря на то, что никто из философов той поры, даже те, кто слыл атеистом, на самом деле богов не отрицали. Без них пока было еще не обойтись. Философы лишь старались найти и объяснить причины наблюдаемых явлений в мире исходя из свойств вещей и самого мира, а не из волеизъявления богов. Поэтому мы и называем их натурфилософами.

Любители порассуждать не расчленяли явления. Единым взглядом они старались охватить не отдельные детали, как это делает современная наука, а всю картину мира. При этом объединяли многие факты просто по сходству внешних проявлений. Почему притягивают магнит и электрон-янтарь? Почему этим же свойством обладают некоторые драгоценные камни?

Гай Плиний Старший, живший позже Фалеса, уже в начале нашей эры, писал в своей «Естественной истории»: «Эти камни (он имел в виду драгоценные камни своего времени: лихнис, тусклый карбункул, ионий и кархедоний. — А.Т.), будучи нагреты солнцем или трением пальцев, притягивают лоскутки бумаги и мякину». Как и большинство предшественников, Плиний был убежден в жизненной силе, исходящей от этих камней: «Кто не знает, что орлы и аисты не строят своих гнезд без размещения в них камней под названием лихнис для помощи и выживания птенцов и для отпугивания змей».

Чтобы проследить начало знакомства людей с магнитом, нам пришлось бы, наверное, углубиться в доисторические времена. Предки были весьма наблюдательны, и они не прошли мимо того явления, что время от времени на поверхности земли встречаются камня, притягивающие друг друга. Это было чудо. А всякое чудо привлекает внимание. Почему мертвый камень способен рождать движение? Почему магнит притягивает?

Над этим вопросом думали еще древние египтяне. Они называли магнитные камни костями бога Ра и считали их священными.

Не менее древние китайцы уже в VI веке до нашей эры знали о притяжении железа и железной руды кусками «чу-ши» — магнита. Позже они обратили внимание на способность «чу-ши» ориентироваться в пространстве и ошибочно приписывали это воздействию звезд. Китайцы же придумали прибор для гадания — железную пластину с нанесенными на ней знаками зодиака и «ложку», изготовленную из естественного магнита. Ловко управляя «магнитной ложкой», китайские маги предсказывали будущее. Существует предположение, что этот же прибор послужил прообразом для изготовления «указателя юга» — китайского компаса.

Вопрос о том, почему магнит притягивает, интересовал и брахманов Индии, которые называли его «тум-бака». Они по-разному толковали свойства магнита в многочисленных религиозно-философских школах.

Сегодня мы знаем более подробно о физических воззрениях и представлениях натурфилософов древней Эллады. Греки дали магниту много имен. В том числе им принадлежит и само название «магнит». Плиний уверял, что своим названием удивительный камень обязан волопасу Магнису, гвозди от сандалий которого и железный наконечник посоха прилипали к неведомым камням.

Однако Тит Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей» пишет, что слово «магнит» происходит от Магнезии — страны магнетов, где есть гора из камня, притягивающего железо.

Интересно, что русский путешественник В. Теплов, посетивший Магнезию (ныне провинция Манисса) в прошлом веке, подтвердил существование горы Сепил, на которой часто встречаются магнитные камни. Еще он писал, что гора эта знаменита частыми ударами в нее молний.

Любопытно, что тем же самым отличалась и гора Магнитная на Урале, почти целиком состоящая из железной руды — магнетита.

Пока людей на любой вопрос удовлетворял ответ «по божьей воле», особых неприятностей от загадки магнитного притяжения никто не испытывал. Но в том и заключалось величие и достоинство греческой мысли раннего периода, что она пыталась просто и конкретно ответить на все вопросы, обходясь без помощи сверхъестественных сил.

Древние греки не были безбожниками. Об этом говорят прекрасные мифы, созданные ими о богах и героях. Но относились они к своим небожителям довольно иронично. Вспомните комедии Аристофана. Такое свободомыслие дало ученым Эллады уникальную возможность установить границы между наукой и религией. Первые натурфилософы практически ничего не знали о количественной стороне фактов и явлений, которые они наблюдали, и все-таки упорно искала ответы на вопросы о внутреннем механизме феноменов, о том, что скрывается за внешней стороной наблюдаемого.

В одно яркое солнечное утро 334 года до нашей эры в Пирей — афинскую морскую гавань вошла длинная и черная от покрывавшей ее борта смолы триера. Так назывались тогда суда с тремя рядами весел по бортам, с косыми парусами на мачте.

Пока матросы убирали спасти, на берег в сопровождении рабов сошел единственный пассажир. Небольшого роста и не спортивного телосложения, он не привлек внимания портовых зевак. Тем более что новоприбывший был далеко не молод. Время расцвета — акме, для мужчин греки считали его равным сорока годам, для него уже миновало. Редкие волосы, колючий, пронзительный взгляд и тонкие губы, словно змеящиеся в насмешливой ухмылке, делали его облик даже неприятным. Правда, выступал он важно — в белой тоге с цветной каймой, значит, был человеком с достатком…

Примерно так можно представить себе приезд великого стагирита — древнегреческого философа Аристотеля — в Афины.

Оставленный своим царственным воспитанником — Александром Македонским, Аристотель вернулся в Афины богатым человеком. Здесь, неподалеку от гимнасии, посвященной Аполлону Ликейскому, философ купил землю и в парке, в просторных зданиях, организовал школу. Она так и стала называться Ликеем, или Лицеем, как привыкли произносить это название мы.

По вечерам Аристотель читал лекции для всех желающих. Он учил риторике, разбирал вопросы политики и этики, отвечал спрашивающим о феноменах природы. По утрам же, окруженный избранными учениками, прогуливался по дорожкам сада, вел дискуссии и пояснял наиболее запутанные вопросы логики и метафизики, внимательно наблюдая, чтобы его слова записывались на восковых табличках.

Рассказывают, что порой в полдень раздавался громкий стук в ворота. Рабы-привратники отворяли и впускали гонцов от бывшего ученика, ныне прославленного полководца Александра Македонского. Для афинян это был ненавистный победитель, враг. А для Аристотеля — ученик, воспитанник, которым он гордился. Что же привозили гонцы? Послания? Вряд ли. Никаких писем от Александра Македонского к философу той поры не сохранилось. Скорее — подарки. Именно благодаря им в Ликее Аристотель собрал великолепную библиотеку и создал настоящий музей. Невиданные камни, растения, шкуры животных и всевозможные диковинки из разных стран заполняли его комнаты. Пожалуй, большинством своих трудов по естественной истории Аристотель обязан именно этим подаркам. Не зря же он учил, что настоящий философ из капле должен видеть отражение мира.

Но главное — то, что присланные вещи будили мысль, воображение, рождали тысячи вопросов, на которые еще никто не смог дать ответа. В чем причина падения камня на землю? Почему дым от костра и искры стремятся вверх, летят от земли? В чем загадка притяжения «геркулесова камня», присланного Александром? Почему к магниту устремляется только железо, а натертый электрон-янтарь и согретые солнцем или огнем драгоценные камни притягивают любые другие легкие частицы?

Аристотель выдвинул понятие о внутренней целесообразности проявления и развития природы, о наличии у природы цели, а следовательно, и о жесткой предназначенности каждой вещи, каждого предмета и даже каждого живого существа. Только тогда наблюдаемый мир становился гармоничным и мог сохранять свою цельность. Он учил, что как деятельность человека содержит в себе некоторую определенную, существенную для него цель, так и все предметы природы в любом своем «стремлении» имеют некую высшую цель, заложенную в них изначально. При этом Аристотель считал, что именно эта внутренняя цель является причиной всех видов движения в природе — от нижних ступеней к самым верхним…

В мире Аристотеля каждая вещь должна была знать свое место. Сдвинутая, стронутая с него, она в естественном движении стремилась вернуться и занять его снова. Вот почему подброшенный камень падает вниз на землю, а огонь, имеющий свое обиталище в небе, мечет свои искры и дым вверх.

Птицы предназначены для того, чтобы летать, рыбы — чтобы плавать. Кошки — ловить мышей. Солнечный камень электрон — притягивать мелкие тельца, магнит — железо, а раб — повиноваться своему господину. Стройная и строгая, а главное, очень удобная концепция. Не правда ли?

Возникал неудобный вопрос: кем введена эта всемирная предназначенность? Тут материалистические позиции не выдерживали, и приходилось обращаться к всесильным богам. Слишком мало знаний было еще накоплено людьми.

Такая идеалистическая антропоморфизация природных явлений, приписывание природе определенных целей, перенос на нее сугубо человеческой способности к целеполаганию, получила название телеологии, от греческих слов «цель» и «учение», то есть учение о цели, о целесообразности. Позже это идеалистическое учение в самых разных вариантах поддерживалось и развивалось многими философами и даже учеными-естествоиспытателями, например сторонниками витализма и т.п.

Однако в наше время современные достижения науки позволяют дать строгое объяснение в рамках диалектических концепций причинности всех явлений материального и духовного мира, включая и те, которые раньше по недостатку знаний могли служить некоторым основанием для «телеологического подхода» к их толкованию.

Сегодня все попытки возродить телеологию, создать, ссылаясь, к примеру, на кибернетику или молекулярную биологию, так называемую «материалистическую телеологию» должны рассматриваться как реакционные, отбрасывающие нас назад и потому имеющие отрицательное значение для общего прогресса познания.

Сквозь тернии к звездам!

На страницах истории науки часто попадаются — удивительнейшие загадки и поразительные факты. Мы уже встречались с необъяснимым происхождением громоотводов у египетских и древнеримских храмов. Не менее загадочна история происхождения странного трактата о магните, вышедшего, вернее появившегося в рукописном виде в 1269 году.

Именно тогда, во время вынужденного бездействия при осаде итальянского городка Люцера, некий француз Пьер де Марикур написал прелюбопытнейшую книжку: «Послание о магните Пьера де Марикур, по прозванию Перегрина, к рыцарю Сигеру де Фукокур». Сказать определенно и достаточно точно, кем был Перегрин, трудно. А уж о рыцаре де Фукокур и вовсе ничего не известно. Тем не менее в трактате немало неожиданных сведений. Пьер де Марикур подробно излагает свойства магнитного камня и дает подробные указания, как находить у него полюса и как с его помощью намагничивать железную иглу компаса. Он пишет о «совокуплении» — притяжения разноименных полюсов и об отталкивании одноименных, о проникновении магнитных сил через стекло и воду. В отличие от древних воззрений китайцев и арабов, полагавших, что стрелка компаса притягивается Полярной звездой, Пьер де Марикур пишет: «…на самом деле она поворачивается к полюсу». Он утверждает, что «полюсы (естественных) магнитов получают силу от полюсов мира», то есть от земного магнита.

Вот только причину притяжения Южного и Северного полюсов объясняет он довольно туманно: «Южная часть притягивается той, которая имеет свойства и природу севера, хотя обе они имеют одну и ту же специфическую форму. Однако это не исключает некоторых свойств, существующих более полно в южной части. Но эти свойства северная часть имеет лишь в возможности, и потому они при этой возможности и проявляются».

В заключение в трактате описывается прибор, демонстрирующий якобы «вечное вращение колеса под влиянием магнита».

Как хотите, но, чтобы сделать такое описание, нужно быть хорошо знакомым со свойствами магнитов, и не понаслышке, а воочию. Чем мог заинтересовать магнит мыслителей средневековья? Прежде всего необычайностью своих свойств, взаимодействием с железом. А вот прочтите сводку сведений о магнитах, которые были накоплены да начала Возрождения и считались неопровержимыми.

1. Прием магнита внутрь «в малых дозах» продлевает молодость.

2. Если положить магнит под подушку, то он сбросит с постели прелюбодейку.

3. Днем магнит притягивает сильнее, чем ночью.

4. Магнит открывает любые замки и запоры,

5. Магнит является прекрасным слабительным.

6. Если потереть магнит чесноком или положить рядом с ним бриллианты, его сила исчезнет.

7. Стоит завернуть магнит в красную материю, как сила его увеличится. То же самое произойдет, если выкупать его в крови козла.

8. Магнит, который хранится в рассоле из рыбы прилипалы, может извлекать золото из самых глубоких колодцев.

9. Существуют магниты, которые притягивают серебро, алмазы, яшму, стекло, есть магниты мясные и магниты для дерева. В заволжских степях растет удивительное растение «баранец», которое притягивает к себе живых овец и пожирает их…

Перечень этих «наидостовернейших сведений» можно при желании продолжить.

Между тем в том же XII веке известнейший алхимик Гебер писал: «У меня был магнит, поднимающий 100 драхм железа. Я дал ему полежать некоторое время и поднес к нему другой кусок железа. Магнит его не поднял. В куске оказалось 80 драхм. Значит, сила магнита ослабла». То есть Гебер уже знал явление «старения» магнитов.

Чрезвычайно интересна догадка Аверроэса (Ибн Рушд). По его мнению, естественный магнит искажал ближайшее к нему пространство в соответствии со своей формой. Эти области искажали следующие за ними и так далее, пока они не достигали железа… Не кажется ли вам, что при желании в этих рассуждениях можно усмотреть намек на особую форму материи — магнитное поле?

И конечно, магнит был незаменим для всякого рода гаданий. Вряд ли что-нибудь еще могло так воздействовать на жителя средневековья, как самостоятельное движение или волеизъявление куска магнита. Из обломков естественных магнитов получались превосходные амулеты, которым знахари и прочие шарлатаны придавали самые невероятные свойства. А люди верили…

«Per aspera ad astra!» («Сквозь тернии к звездам!») — любили говорить древние. Мы себе подчас даже не представляем, как трудно было первым ученым пробиться к свету истины сквозь нагромождения привычек, суеверий, обычаев и ложной практики, накопленной обществом. Можно привести в качестве примеров немало трагических фигур, загубленных судеб…

В 1600 году из-под печатного пресса вышел обширный труд Уильяма Гильберта — лейб-медика" королевы Англии Елизаветы. Назывался он «О магните, магнитных телах и о великом магните — Земле». Манускрипт в шести книгах написан прекрасным латинским языком. Вам, может быть, не очень понятно, почему лейб-медик занимается исследованиями магнита? Попробую объяснить.

О магните с незапамятных времен ходили невероятные легенды. В медицине XVI века, в химии и в ятрохимии, как называли тогда фармакологию, изучающую действие лекарств на организм человека, магнит занимал почетное место, которого он не уступил столетие спустя и позже. Но всегда его применению сопутствовала какая-то чертовщинка, мистика. Причина, по-видимому, лежит в загадочности свойств магнита притягивать к себе железо без видимых глазом усилий, без зримых передатчиков силы. Магнит был необходимой принадлежностью астрологов всех времен. Те приписывали его действие звездам.

Еще древнеримский врач I века нашей эры Диоскорид Педаний прописывал носить магнит от меланхолии и для улучшения настроения. Другой философ и врач Марцелл в IV веке нашей эры рекомендовал надевать магнитное ожерелье при головной боли.

Знахари уверяли, что магнит возвращает молодость, красоту и здоровье. Об этом писал Гебер, или Джабир ибн Хайян, потому что именно так звучало его арабское имя на пороге VIII и IX веков. И лишь позже латинисты переделали его в Гебера.

Великий Авиценна (Ибн Сина) — Абу Али Хусейн ибн Абдаллах — в XI веке лечил магнитом селезенку, а Альберт Фон Больштедт — алхимик XIII века — считал, что ношение кольца с магнитом на левой руке избавляет человека от ночных кошмаров. Не потому ли, много лет спустя, уже в просвещенных XVII и XVIII столетиях достопочтенный сэр Исаак Ньютон, весьма неравнодушный к тайнам алхимических превращений, носил перстень с сильнейшим магнитом. Его магнитный камень притягивал к себе груз, превышающий его вес в 50 раз.

Много писал о целебных свойствах магнита и Другой арабский врач — знаменитый Аверроэс, настоящее имя которого звучало слишком сложно для европейского уха — Абул-Валид Мухаммед, ибн Ахмед. Он жил в ХII веке в Кордове и, как все средневековые врачи" утверждал, что толченый магнит с водой — прекрасное слабительное.

После работ Агриппы Неттесгеймского, Парацельса, других врачей и специалистов по различным вопросам магии магнит стали широко использовать в качестве лечебного средства против нервных болезней.

Все это Гильберт, разумеется, знал. В его арсенале находились и методы лечения знаменитого Парацельса, который отдавал должное магниту… В общем — понятно. Королеве исполнилось семьдесят. И ее волновала проблема сохранения если не молодости, то здоровья, залогом чего, как известно, является прежде всего исправное функционирование августейшего желудка.

Отдадим Гильберту должное. После многолетних опытов и исследований он осмелился, несмотря на авторитеты, утверждать, что прием толченого магнитного камня внутрь «вызывает мучительные боли во внутренностях, чесотку рта и языка, ослабление и сухотку членов…». Правда, он не протестовал против того, что девушкам тот же магнит «возвращает красоту лица и здоровье… поскольку сильно сушит и стягивает, не причиняя вреда».

Некоторое противоречие имеется, конечно. Ну а представьте на минутку себя на месте лейб-медика. Многие годы вы занимаетесь опытами с магнитом и уверяете королеву, что ищете способ сохранить ее драгоценное для подданных здоровье. И за это получаете приличное вознаграждение. Но затем выпускаете в свет ученый труд, из которого ясно, что лекарства, коими вы пользовали своих пациентов, могут лишь ухудшать их самочувствие. После такого откровения карьера лейб-медика могла прийти к концу… Гильберт был умен и не понимать этого не мог.

Представим себе, что королева и двор — в Виндзоре, в красивейшем месте графства Беркс. От центра Лондона примерно километров двадцать. Здесь, на правом берегу Темзы, еще в XI веке Вильгельм Завоеватель построил замок. Потом его много раз перестраивали, украшали, имв конце концов он стал любимым местом жительства английских королей.

В Виндзоре всегда весело: охота, театральные представления, торжественные приемы. Правда, возраст королевы уже не тот, не та прыть… Сегодня она предпочитает тихие развлечения. И потому на вечер назначена демонстрация чудес доктора Гильберта с магнитами. А вот и он сам: слегка лысоват, высок, лет шестидесяти. Бритый подбородок выдает в нем человека, не принадлежащего к придворной аристократии. Одет скромно: в черном атласном камзоле с испанским воротником и в плаще. Висячие усы не позволяют заподозрить в нем священника. Он переставляет различные предметы на столе, приготовленном для показа опытов. Все ждут королеву.

— Ваше величество! — Гильберт говорит мягко, приятным голосом, как и подобает врачу. — Я собираюсь, если будет на то божья воля, не умаляя заслуг тех, кто говорил о том до меня, изложить здесь перед вами открытую мною с помощью многих трудных и дорогостоящих экспериментов истину, которая противоречит мнению многих других философов, даже самых древних… Почему магнитная стрелка, применяемая на кораблях вашего доблестного флота, одержавшего беспримерную победу над Великой Армадой, всегда показывает одно направление? Почему? — Он поднимает над головой шар. — Этот шар, выточенный с немалыми расходами из магнитного камня, я назвал тереллой. Что означает маленькая земля — «земелька». Я подношу к ней магнитную стрелку, и вы видите? Джентльмены все видят, как один конец стрелки притягивается к одному полюсу тереллы, а другой — к другому. Не так ли ведут себя и стрелки компасов, установленных на кораблях флота ее величества? И не значит ли это, что и вся наша Земля является одним «большим магнитом»?

Гильберт водит железной стрелкой по поверхности тереллы.

— Взгляните, ваше величество, на разных удалениях от полюсов стрелка по-разному наклоняется к горизонту. Это открыл верный подданный вашего величества Роберт Норман — строитель компасов, доказав тем самым, что точка притяжения магнита находится не на небе… — он слегка поклонился в сторону лорда адмиралтейства: зачем важивать себе врагов при дворе? — а на земле.

Вперед протиснулись два адмирала. В те времена умели достаточно точно определять по высоте светил, на какой широте находится судно в открытом море, но никто не знал, как определять долготу.

Наши моряки верят, что стрелку притягивают, огромные железные горы, которые скрыты во льдах на севере. Мореплаватели рассказывают, что эти ужасные горы притягивают неосторожно приблизившиеся корабли и вытягивают из них гвозди, так что те разваливаются, обрекая на гибель команду…

Гильберт терпеливо напоминает об арабских сказках, повествующих о подобных же случаях, и добавляет:

— Взгляните, как ведет себя стрелка возле тереллы. Ее наклонение уменьшается к экватору, тогда как на магнитных полюсах она стремится встать торчком. Нет, джентльмены, все дело в том, что наша Земля, как и терелла, — магнит…

Гильберт кладет маленькие магнитные стерженьки в легкие кораблики и пускает их плавать в корыто с водой. Всплескивают руками дамы, наблюдая, как устремляются под действием притяжения разноименных полюсов друг к другу легкие суденышки и как расходятся они, стоит повернуть магнитики навстречу друг другу одноименными концами. Присутствующие в восторге.

Наконец королева зевнула. Ученая беседа утомила ее и давно наскучила остальным. Лишь Бэкон, казалось, был готов слушать до бесконечности, но его глаза так часто загорались блеском сдерживаемого возражения, что Гильберт старался не смотреть в его сторону. Он тоже устал. Не доверяя слугам, после ухода придворных он собрал свои приборы и ушел почти незамеченным.

«Из доказательств наилучшее есть доказательство опытом, — напишет Бэкон спустя несколько лет и тут же добавит: — Однако нынешние опыты бессмысленны. Экспериментаторы скитаются без пути, мало продвигаясь вперед, а если найдется серьезно отдающийся науке, то и он роется в каком-нибудь опыте, как Гильберт в магнетизме». Странное высказывание для того, кто во главу всей новой науки требовал поставить экспериментальный метод. Но Бэкон — противоречивая натура, и трудно сказать, насколько принципиальные побуждения двигали им в оценках трудов современников.

Зато совсем иначе звучит отзыв Галилея, жившего в то же время: «Величайшей похвалы заслуживает Гильберт… за то, что он произвел такое количество новых и точных наблюдений. И тем посрамлены пустые и лживые авторы, которые пишут не только о том, чего сами не знают, но и передают все, что пришло им от невежд и глупцов».

К сожалению, сам Гильберт об этой блестящей оценке уже узнать не мог. В марте 1603 года умерла королева, а несколько месяцев спустя и ее врач.

Все свое имущество Гильберт завещал Лондонскому обществу медиков. Однако большой пожар уничтожил приборы. И остались лишь сочинение «О магните…» да имя на обложке. Но много ли нового узнали мы о магнетизме и магните за промчавшиеся столетия?

Сегодня магнетизм широко применяется в науке и технике. Явления магнетизма важной составляющей вошли в основу нашей цивилизации.

Ну а почему Земля — магнит? Как возникает магнитное поле, и что является его носителем? Какое влияние оказывает магнитное поле на жизнь?

Увы, главные свой тайны «черный камень из страны магнетов» по-прежнему хранит в неприкосновенности.

А что же Гильберт? Сохранилась ли должная память о нем в наш перегруженный информацией век? Какой памятник мы, потомки, поставили великому создателю науки о магнетизме, подарившему нам еще и термин «электричество»?

В память о нем единица напряженности магнитного поля в международной системе единиц «СИ» называется сегодня «гильберт». И прав английский поэт Джон Драйден, написавший, что «Гильберт будет жить, пока магнит не перестанет притягивать».

Магнитное притяжение. XX век

Что мы понимаем под магнетизмом в наши дни? Прежде всего — это совокупность явлений, обусловленных магнитным воздействием, которое передается и осуществляется с помощью магнитного поля.

Честно говоря, я бы не стал утверждать категорически, что приведенная выше формулировка дает полную ясность человеку, ну скажем… чисто гуманитарного образования. Что такое — магнитное поле? И вообще, в чем заключается механизм взаимодействия? Помните: земля притягивает подброшенный камень, магнит притягивает железо, электрон-янтарь притягивает сор.

Mы часто употребляем слова, не очень задумываюсь над их внутренним смыслом. Возьмем хотя бы слово «взаимодействие». Два сотрудника заняты одним делом — они взаимодействуют. Два собеседника беседуют. И это — взаимодействие. На спортивной площадке две команды играют в волейбол: игроки одной команды, взаимодействуя друг с другом, не дают упасть мячу на землю.

Не значит ли это, что взаимодействие — совместное действие отдельных частей, объединенных этим взаимодействием в систему? А почему бы и нет? Прекратился разговор, вы разошлись, распалась система из двух собеседников. Закончилась игра в мяч — нет. больше команд, нет игровой системы.

Всякое действие предполагает обмен силами. А что является переносчиком этих сил? В разговоре — слова. В игре — мяч. А в окружающей природе?

Пожалуй, самым первым видом взаимодействия, на которое обратил внимание человек, было взаимодействие тяготеющих масс — гравитация, или тяготение. Ведь это оно обеспечивает всем предметам на Земле их вес, а подброшенному камню — возвращение к поверхности. Оно же определит движение спутников вокруг планет, планет — вокруг звезд, а потом и самих звезд и даже галактик…

Следующим по старшинству шло электромагнитное взаимодействие. Электромагнитные силы по своему действию оказались похожими на гравитационные. Они также проявляются на большие расстояния и ослабевают постепенно, обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Изучая их проявление, ученые создали стройную теорию электромагнитного поля, во многом похожую на классическую механику. И вопрос о том, что же является переносчиком сил, ученых сначала особенно не беспокоил.

Но в начале XX века возникла квантовая теория Макса Планка и теория фотоэффекта, предложенная Альбертом Эйнштейном, и они заставили физиков посмотреть — на явления под иным углом зрения. Оказалось, что для электромагнитных сил переносчиками являются фотоны, световые частицы, — или кванты.

Представьте себя с приятелем в паре. Условие вашего совместного существования — взаимодействия — постоянный обмен мячом, как в баскетболе — задерживать его у себя нельзя, но и бросить на произвол судьбы вы не имеете права. Чем мяч легче и меньше, тем дальше вы можете отойти, друг от друга, перебрасываясь им, тем больше у вас свободы. А если, это не мяч, а чугунное ядро от старинной пушки?

А, теперь, разделим, электромагнитное взаимодействие, на два — электрическое и магнитное. При электрическом носителями сил являются элементарные, маленькие, заряды-электроны. А при магнитном взаимодействии?

Давайте подойдем к вопросу с другой стороны. Сегодня мы знаем, что все вещества в той или иной степени обладают магнитными свойствами. Одна меньше, другие больше. Магнитные поля существуют у многих космических тел и играют важную роль в фундаментальных, астрофизических и космогонических явлениях. Магнитные моменты есть и у электронов, протонов и нейтронов, из которых построены атомы. Но как же они взаимодействуют, чем обмениваются?

Магнитные свойства многих, веществ мы знаем и с успехом применяем в электро — и радиотехнике, в автоматике и вычислительной технике, в телемеханике, в морской и космической, навигации, в геофизических методах разведки полезных ископаемых, наконец, для контроля качества металлических изделий, но… как же все-таки притягивает один постоянный магнит другой? Как взаимодействуют их магнитные поля?

В 1931 году замечательный английский, физик Поль Адриен Морис Дирак опубликовал статью, в котой наряду с фундаментальным квантом электричества — электроном, обладающим единичным, электрическим зарядом, ввел и фундаментальный квант магнетизма — частицу, обладающую, единичным магнитным зарядом, магнитный полюс. Он тут же получил название монополя. Дирака, или просто — монополя.

С электричеством, все было в порядке. Электрон был открыт еще в 1897 году английским физиком Джозефом Джоном Томсоном. Развитие теории электрона, способствовало созданию теории относительности. Из нее выросла физика XX века — квантовая теория взаимодействия.

А зачем нам магнитный монополь? Неужели только для того, чтобы наглядно понять магнитное взаимодействие? Конечно, нет! Мы бы сконструировали из них источники невиданных энергий, создали бы микрогенераторы и микродвигатели, построили бы ускорители в сто раз более мощные, чем существующие сегодня, для разгона заряженных частиц. Мы бы осчастливили медиков и биологов, мы бы… Да что там говорить! Разве мог кто-нибудь в 1897 году сказать, к чему приведет открытие крошечного электрона! Так и сегодня — трудно даже перечислить, что могло бы дать нам получение магнитного монополя!

Первый эксперимент был поставлен в том же году, когда вышла статья Дирака. Ученые пытались найти монополь опытным путем. Однако их постигла неудача. Следующая попытка была совершена в начале сороковых годов. Снова неудача! 1951 год — тот же нулевой результат при поиске монополей в потоках космических лучей. Затем исследовали метеориты. Опять ничего! Начиная с 1959 года — поиски на самых мощных ускорителях мира, в глубинах Тихого океана…

Нет, нет и нет!

В 1975 году, — во второй половине августа, почти все газеты и многие журналы мира опубликовали сообщение о том, что группа американских физиков под руководством Прайса нашла следы неизвестной частицы, которая, может быть, могла бы претендовать на роль магнитного монополя… Большинство ученых отнеслось к этому сообщению скептически. А поскольку результат эксперимента не повторился, то открытия магнитного монополя пока, увы, не состоялось.

Существует мнение, что монополи слишком тяжелы, чтобы их можно было бы открыть на современном ускорителе. Теоретики предполагают, что значение массы монополя может быть более трех тысяч масс протона. А на такие частицы нашим земным ускорителям еще долго не будет хватать энергии.

А может быть, никаких магнитных монополей в природе не существует? Но тогда непонятной становится причина, почему их нет. В чём заключается принцип запрета на их существование?

Вот вам и простой древний магнит! Он еще далеко, не раскрыл своих тайн человеку. И кто знает, когда это произойдет…

 

Глава 3

Чудо магнитного притяжения

Простая вещь компас, а все-таки поведение стрелки, всегда упорно тянущейся к Северному полюсу, производит впечатление чуда. Альберт Эйнштейн писал об этом в своей «Творческой биографии»: «Чудо такого рода я испытал ребенком 4, или 5 лет, когда мой отец показал мне компас. То, что эта стрелка ведет себя так определенно, никак не подходило к тому роду явлений, которые могли найти себе место в моем неосознанном мире понятий (действие через прикосновение). Я помню еще и сейчас — или мне кажется, что помню) — что этот случай произвел на меня глубокое и длительное впечатление. За вещами должно быть еще что-то, глубоко скрытое…»

Кто изобрел компас — неизвестно. Разные народы приписывают себе эту честь. Говорили, что в древние времена у китайцев уже существовали повозки, снабженные «указателем юга», прибором, который не давал заблудиться странникам. Может быть, это и были первые компасы?

В Европе этот прибор появился в XII веке. Во всяком случае, о нем есть упоминания в хрониках, относящихся примерно к этому времени. Но знали тогда о свойствах магнита мало. И применяли компасы редко. Ориентировались в основном ло солнцу или ночью по Полярной звезде (если иметь в виду мореплавателей нашего Северного полушария). Было это не слишком удобно. Во-первых, требовалась ясная погода, во-вторых — неподвижная палуба. Впрочем, и нужда пока была невелика. Эпоха Великих путешествий еще не наступила.

Все переменилось, когда наступил XV век. На корабле Колумба компас уже был. Матросы и офицеры верили ему безусловно. И именно по его указаниям Адмирал Моря-Океана направлял небольшую эскадру на запад.

Но как только из виду скрылись берега последнего из известных в то время островов, обстановка на судах Колумба стала накаляться. Матросы, набранные из портовых тюрем насильно, и их более профессиональные коллеги волновались, а сказать попросту — трусили. Это не должно нас с вами удивлять. Ведь на то, чтобы отправиться в XV веке в неизвестное «Море Мрака», именно так назывался Атлантический океан, требовалось мужества наверняка не меньше, чем для полета на космическом корабле на Луну, Там и техника обладала меньшей надежностью, и жизнь была не так комфортна, как на борту пилотируемых космических кораблей. Да и знаем мы о нашем естественном спутнике куда больше, чем знали во времена Колумба о Мировом океане. Зато рассказов о всяких ужасах и о поджидающих там чудовищах было предостаточно. Сегодня, отправляясь в заатмосферный полет, космонавты ни на минуту не теряют связи с Землей. Нужно ли говорить, что во времена Колумба радио не существовало. Единственная отрада, единственная вещь, обещающая возможность возвратиться, — был компас. Немудрено, что, когда адмирал подходил к рулевому и взглядывал на стрелку, плавающую в котелке на куске пробки, за ним следила не одна пара глаз…

Через несколько дней плавания Колумб почувствовал что-то неладное. Моряки давно знали о том, что стрелка в принципе указывает не совсем точно на север. Угол ошибки (склонение), был постоянен при каботажных плаваниях, всем известен и на него спокойно вводили поправку, сверяя показания компаса с точным направлением на путеводную Полярную звезду. Но стал Великий Адмирал примечать, что угол склонения почему-то постепенно уменьшается. Вот уже стрелка точно направилась на Полярную звезду и даже собирается перейти на другую сторону… Это катастрофа! Матросы зароптали, требуя немедленно повернуть обратно. Назревал бунт.

И тогда во время ночной вахты Колумб тайком от всех повернул шкалу компаса — картушку так, чтобы вернуть привычное склонение, а угол преднамеренной ошибки записал шифром в журнал.

Наутро он вызвал на флагман, преданных ему офицеров, зарядил пистолеты и вышел со свитой на бак, где объявил команде, что в этой части моря Полярная звезда кажется смещенной со своего обычного места, а компас, конечно, показывает правильное направление. После посещения Индии, куда сейчас плывут они разбогатеют и по верному компасу счастливо возвратятся в родную Кастилию.

И что вы думаете? Матросы поверили своему адмиралу. Другой надежды у них не было. Кроме того, очень уж внушительно выглядели пистолеты за поясом у Колумба. А весь экипаж знал, что он отлично стрелял. Да и поверить в то, что звезда сошла со своего места, было куда легче, чем разувериться, в компасе. Так Колумб, открыл сначала магнитное склонение, а уж потом — Америку.

Мы с вами со школьных лет знаем, что географические и магнитные полюса Земли не совпадают. В Северном полушарии расстояние между ними — больше полутора тысяч километров, И находится Северный магнитный полюс где-то в океане, между Гренландией и Северо-Американским материком.

Интересно, что Гильберт, который ввел само понятие магнитного полюса Земли, считал его точно совпадающим с географическим.. А склонение приписывал тому обстоятельству, что океаны окружены материками, в состав которых входят магнитные породы разной намагниченности. При этом лейб-врач английской королевы не очень-то и ошибался, придавая природным магнитным материалам такое большое значение. Они действительна создают локальные аномалии магнитного поля, причем часто значительные. Например, в некоторых местах Курской магнитной аномалии угол магнитного склонения меняется от плюс 180° до минус 180°. И величина магнитного поля намного превосходит обычную.

Однако еще неожиданнее звучит сравнительно недавнее открытие геофизиков: оказалось, что магнитные полюса нашей планеты — довольно непоседливые точки на ее поверхности. Например, 570 миллионов лет тому назад магнитный полюс Северного полушария находился почти на экваторе. А если углубиться еще дальше, в геологическую историю Земли, то можно отыскать периоды, когда оба магнитных полюса вообще менялись местами. Именно в связи с подвижностью полюсов точные магнитные карты в наше время приходится обновлять каждые пять — десять лет.

Надо сказать, что упрямое стремление намагниченной стрелки занимать всегда одно и то же положение в прошлом производило впечатление на всех несведущих людей. На Востоке при помощи намагниченного куска железа было распространено гадание. Впрочем, не менее популярно оно и сейчас.

Несколько лет назад с группой коллег-литераторов мне довелось побывать в Японии. Это была интересная поездка, заполненная незабываемыми встречами с деятелями культуры и науки, знакомством с техническими и научными достижениями японцев. Но мне бы хотелось рассказать лишь об одном, в общем-то незначительном, эпизоде, имеющем, как мне кажется, прямое отношение к теме книги.

Вечерами, когда в 14-миллионном Токио солнце скрывается за крышами небоскребов, а на зданиях офисов и универмагов загораются первые рекламы, лихорадочный ритм жизни столицы спадает. Некоторое время мимо вас по тротуару еще проносятся запоздалые служащие. Но уже все чаще возле подземных переходов можно видеть пожилых японцев, сменивших европейские костюмы на темные кимоно, а жаркие ботинки — на свободные гета. Они уже — не спешат… Вот встретились двое знакомых: согнувшись под прямым углом, долго обмениваются любезностями среди обтекающей их толпы. Никто не возмущается, это ведь так понятно: вечером на Гинзе встретились люди, давно не видевшие друг друга. Они желают один другому счастья…

К десяти толпа на широких, тротуарах сильно редеет, и сквозь нее становятся видны у стен сгорбленные фигуры за крохотными столиками, освещенными переносными лампочками от карманных фонариков. Это гадальщики — астрологи и хироманты, непременный атрибут японских городов, да и не только японских. Сообщите им дату своего рождения, протяните ладонь, и за 500 иен они вам расскажут все, что было, что будет и чем сердце успокоится.

Когда-то, работая над книгой по истории астрономии, я занимался различными гороскопами, так то должно быть понятно мое любопытство, при встрече с этими символами на улицах современного города. А не изменился ли восточный зодиак с тех далеких времен? И как по нему гадают сегодня?

К сожалению, по-японски я знал только одно слово «аригато»спасибо", а мой школьный английский оставлял желать лучшего, Правда, я говорил немного по-немецки. В один из вечеров, я наткнулся на гадальщика-астролога, вполне прилично изъясняющегося на немецком языке. «Позолотив ручку», я сел за легкий столик возле нагретой дневным солнцем стены какого-то универмага.

Он был очень серьезен, этот пророк в белых мятых джинсах и такой же мятой рубашке, в больших очках и с неожиданно юной физиономией. Он внимательно, выслушал и записал на бумажке год, месяц и число моего появления на свет. Раскрыл папку, в которой лежали таблицы. Достал микрокалькулятор и углубился в расчеты. Потом на свет появилась дощечка из металлизированной пластмассы с начертанными на ней линиями, клетками и знаками восточного зодиака. Следом за дощечкой предсказатель извлек из сумки маленький ковшик, выточенный из черного камня. Он поставил на дощечку ковшик, и тот сразу, как живой, повернулся на круглом своем донце в определенную сторону. «Э! — подумал я. — Да это ведь старый знакомый, магнит…» Я вынул из кармана ключ и приложил, по очереди к ковшику и к доске. Тот и другой предмет притягивали. Мой астролог улыбнулся. Наверное, подумал, что недоверчивый иностранец хочет проверить качество его «оккультной техники».

Затем он честно исписал два тоненьких листка какими-то расчетами и иероглифами, прежде чем поднял на меня глаза и стал прорицать…

Электрическая лампочка над складным столом и гороскоп за 500 иен. Микрокалькулятор и магнитный ковшик тысячелетней давности на службе оккультного бизнеса. И бессмысленные предсказания, для того чтобы заработать деньги для продолжения учебы — астролог оказался студентом.

В поисках выхода из замкнутого круга социальных противоречий люди капиталистического мира бегут в потусторонний мир «просвещенного богомыслия», пытаясь поставить на службу ему не только наукообразные толкования, но и природные феномены вкупе с современной техникой.

В чем же причина магнетизма нашей планеты? Этот вопрос с давних пор не давал покоя ученым. И каждый раз, когда знания о внутреннем строении Земли пополнялись новыми открытиями, предположениями и гипотезами, их тут же примеряли к решению «геомагнитной загадки». Когда геофизики остановились на предположении, что земное ядро все-таки состоит из тяжелых металлов или окислов металлов, находящихся в жидком состоянии, снова воскресла гипотеза: не намагничивается ли земной шар электрическими токами, которые текут в его жидком металлическом ядре? Американский физик Эльзассер считал, что природа «устроила» идеальные условия для возникновения электродвижущей силы в земном ядре. Температура там в зависимости от глубины может быть разной. Различны могут быть и контакты между металлами. Вот вам и причина для возникновения термотоков, которые возникают именно при контактах разнородных металлов, находящихся при различных температурах. В конце концов, струи расплавленного металла и токи в них должны создать могучие потоки, охватывающие земную ось, и породить мощное магнитное поле. Но как раз на этом этапе рассуждения в стройную гипотезу вмешались скептики. Они предлагали подтвердить выводы расчетами. Для этого следовало в точности знать движение жидкой оболочки ядра, его состав и сопротивление. В общем, гипотеза Эльзассера носила лишь качественный характер, не поддаваясь никаким расчетам. Правда, зря она не пропала. Новый подход к решению проблемы предложил советский физик Я.И. Френкель, К тому времени почти все геофизики соглашались с тем, что внешняя оболочка ядра, так же как и само ядро, обладает отличной электропроводимостью. Поэтому движение жидкости внешнего слоя и не совпадающее с ним вращение внутренней части ядра должны напоминать движение проводника в магнитном поле, как это происходит в обыкновенной динамо-машине.

В чем же принцип работы электрического генератора? Прежде всего любой генератор состоит из двух главных частей — неподвижного статора и подвижного ротора. Магниты статора создают начальное магнитное поле. Когда витки провода, намотанного на ротор, пересекают силовые линии магнитного поля, в проводе появляется небольшой электрический ток. Он создает свое магнитное поле, которое усиливает поле статора. А усилившееся поле в свою очередь увеличивает ток ротора. С каждым оборотом, как лавина, скатывающаяся с горы, магнитное поле генератора нарастает, пока не достигнет своего заданного и заранее рассчитанного инженерами значения. С этого момента генератор включается в нормальный режим.

А не так ли работает и ядро Земли? Ведь слабое изначальное магнитное поле наша планета может себе создать хотя бы за счет вращения. А дальше это поле уже усиливается по принципу динамо-машины.

Это предположение получило название «динамотеории» и в дальнейшем разрабатывалось и уточнялось многими исследователями. Сегодня, пожалуй, можно сказать, что"динамотеория"не единственно возможная гипотеза, но по уровню современных знаний о внутреннем строении Земли она вполне удачна.

В наши дни геомагнитные исследования приобрели новый размах. За последние десять — пятнадцать лет ученые накопили столько сведений, сколько не могли собрать за все прошедшее время. И есть основания надеяться, что ответ па вопрос: «Почему Земля магнит?» — теперь уже не за горами.

Почему «на пазорях метка дурит»

Поздней осенью 1984 года мне выпала интересная командировка в Якутию. Цель ее — познакомиться с добычей алмазов и золота в этом северном регионе нашей страны., Сначала самолетом до Якутска, потом еще и еще самолетом на самый северный горно-обогатительный комбинат объединения «Якутзолото», в поселок Кулар, один из центров добычи трудного заполярного золота.

Самолет прилетел в девятом часу. Середина октября, а здесь, вблизи от Ледовитого океана, минус 30°. Скользя по непривычному еще для нас снегу аэродрома, в Ленинграде было плюс 17°, мы подошли к краю летного поля, где нас ждал заместитель директора «Куларзолото», старожил Заполярья с неожиданно знойными именем и фамилией — Вреж Хачикович Аветесян. Да, да, все именно так: выпускник горного института, он приехал в Заполярье с юга. Думал, ненадолго, да вот остался. Север так просто не отпускает.

Мы подошли в «уазику», влезли в теплый от работающей печки салон, наполненный шорохом, и треском бесконечных разрядов от включенной рации. Напрасно Аветесян надрывался, выкрикивая какие-то поручения. Чтобы посочувствовать, я предположил:

— Техника барахлит?

— Нет, с техникой порядок. Природа барахлит. Магнитная буря. Когда сполохи играют, беда со связью.

Я ахнул:

— Какое сияние, где? Никогда в жизни не видел полярного сияния, о котором столько слышал, столько читал…

— Да вон оно висит, — махнул рукой Аветесян.

И тогда я тоже увидел. Сначала сквозь лобовое стекло. Потом попросил остановиться, выбрался наружу, и во всей красе предстала передо мной длинная зеленоватая вуаль, крупными складками висевшая в ночном небе. Прозрачная, словно сотканная из тюлевого полотна, она спокойно пропускала свет звезд, слабо фосфоресцируя на черном фоне. Под нею по обе стороны от зимника уходила к горизонту заснеженная тундра. Бескрайнее небо с яркими звездами придавило безмолвный мир, ограничило. И поперек над всем величественным безмолвием медленно колыхался длинный световой занавес, будто поднятый вверх перед началом предстоящего действа.

До сей поры, мне кажется, я не видел в жизни ничего более впечатляющего. А ведь, судя по спокойствию наших спутников, местных старожилов, по их рассказам, по описаниям путешественников, это было одно из самых заурядных полярных сияний. Что же представляли собой выдающиеся? Вот, например, как описывает Фритьоф Нансен зрелище, свидетелем которого он оказался в ночь под рождество 1895 года. Тогда, покинув вмерзший в лед корабль, он вдвоем со своим спутником Иогансеном брел, не очень представляя, где находится. И все же у ученого достало сил и мужества на исключительное по силе и выразительности описание, сделанное в путевом дневнике. Нансен писал: «Погода почти тихая, и такой приятный лунный свет; невольно настраиваешься на торжественный лад. Это покой тысячелетний. После полудня было редкостное северное сияние. Когда я вышел в 6 часов, яркая светло-желтая дуга перекинута была над южным краем неба. Долгое время она оставалась спокойной, почти не изменяясь. Затем началось сильное свечение у ее верхнего края, за черным гребнем горы с минуту продолжалось пылание; затем вдруг свечение распространилось вдоль дуги на запад, к зениту ото всей ленты метнулись лучи, и не успел я опомниться, как вся южная часть неба, от дуги до зенита, была объята желтым пламенем. Оно сверкало и горело, кружилось, словно в вихре ветра (движение происходило по солнцу), лучи летали взад и вперед, то красные и красно-фиолетовые, то желтые, зеленые и ослепительно белые; то у основания лучи были красные, а наверху желтые и зеленые, то наоборот. Выше и выше поднималось пламя; вот оно достигло и северной стороны зенита — на мгновение в нем образовалась великолепная корона; потом все обратилось в одну крутящуюся огненную массу; это был точно водоворот огня, красного, желтого и зеленого, — глаз ослепляло это зрелище. Оно походило на сильный электрический разряд. Затем сияние перешло на северную часть неба, где оставалось долго, хотя уже не было такое блестящее…»

Прекрасное, глубоко эмоциональное описание. Но такое сияние удается природе сотворить, к счастью, не так часто. Я говорю «к счастью», потому что за ним стоит сильнейшее возмущение магнитного поля Земли, настоящая магнитная буря, сбивающая с толку компасы и нарушающая радиосвязь. Ту самую радиосвязь, без которой вообще невозможно освоение высоких широт.

Для нас, жителей северных мест, полярные сияния не столь редкие явления. Они часто бывают и над Ленинградом, лишь наше нелюбопытство да блеск уличных фонарей мешают горожанам насладиться роскошным зрелищем.

Полярные сияния знакомы людям с давних времен. В Новгородской летописи (Архивной) под датой 23 сентября 1552 года описывается полярное сияние без всяких намеков на чудесное его происхождение: «Столб восхожаху, из них же сияние, аки солнечные лучи, и явись на небеси пламя колебашеся, яко вода морская симо и овамо на много час, и от пламени того бысть светло, аки от лучи». И не только в северных районах видели люди в прошедшне годы полярное сияние. Конечно, чем южнее или чем ближе к экватору велись наблюдения, тем реже удавалось видеть это явление и тем больше чудесного вкладывали в него наблюдавшие,

12 января 1589 года вспыхнуло небо бесшумным пожаром над Парижем. Страшное, невиданное явление поразило французов. В стране и так было неспокойно. А тут… Парижане вспомнили майское восстание, вошедшее в историю под названием «Дня баррикад». Король бежал из столицы, и город оказался в руках Парижской лиги. Гизы предали восставших, по приказу короля Генрих Гиз был убит в Блуа. А потом, когда к Парижу подошли войска короля Генриха III, доминиканский монах Жак Клеман, подосланный Католической лигой, заколол последнего Валуа кинжалом. Все эти события недавних дней увидели прорицатели на охваченном сполохами небе. Одни различали среди огня отряды конницы, готовой квнуться в битву, другие видели вооруженных рыцарей, третьи — поверженных вниз головами рыб — символы христианства…

В Северной Европе к полярным сияниям относились спокойнее. «На пазорях матка дурит», — говорили русские поморы, тесно связывая беспокойное поведение компасной стрелки со сполохами. Пазорями называли они сияния, маткой — компас. Не по причине ли частых магнитных возмущений в этих краях устанавливали поморы на побережье Студеного моря кресты из тяжелых бревен? Поперечины этих навигационных знаков указывали точно на магнитный полюс… Потом кресты по указанию царскому срубили и сожгли. Это было время, когда после Столбовского мира в 1617 году со Швецией пришлось России уступить северному соседу Ингрию и Карелию, то есть отказаться от побережья Финского залива. И чтобы «однолично в Сибирь, в Мангазею немецкие люди водяным путем и сухими дорогами ходу не проискали», срубили те кресты. Остались о них лишь воспоминания.

А вот что рассказывает летчик-космонавт Г. М. Гречко, наблюдавший полярное сияние с борта космического корабля: «Тысячи прожекторов выстроились в такие извилистые линии над Америкой и били вверх… У Земли — были зеленого цвета. Сквозь них проходили и выше уходили — красного цвета. Тысячи их там переливались огнями. Внизу — города, вокруг — бьют вот эти прожекторы на высоту 400-500 километров, и мы сквозь эти завесы проходили. Фантастическое совершенно зрелище. За два с половиной месяца полета мы такого еще не видели и вряд ли увидим».

Что же из себя представляют полярные сияния? Знакомые людям с древности, эти явления только в наши дни получили правильное и достаточно полное объяснение. Но для того, чтобы к нему прийти, понадобилась долгая кропотливая работа многих выдающихся ученых. В ней было много гипотез, частью ошибочных, частью неполных. Были и откровенные заблуждения. Лишь после длительного процесса исследований истина победила.

Геомагнетизм. XX век

Гильберт был уверен, что вся Земля состоит из магнитного камня. Так ли это? Можно составить длинный перечень гипотез, предложенных для выяснения земного магнетизма. Причем ученые разбирали этот вопрос, не зная по сути дела ответа на главное: почему магнит — магнит?

Гипотезы о происхождении земного магнетизма грубо можно разделить на две части: первая связана е космическим влиянием, вторая — чисто земная. Значительно позже, уже в наше время, богатое компромиссами, появилась третья группа гипотез, согласно которым геомагнетизм и магнетизм вообще есть универсальное св0йство:материи, находящейся в движений.

В современной космогонии отсчет времени жизни космогонической гипотезы с участием электромагнитных сил ведется обычно от 1912 года. Именно тогда известный астроном К. Биркеланд попытался серьезно ввести в механизм образования Солнечной системы эти силы. Поскольку первоначальная туманность должна была во что бы то ни стало состоять из смеси заряженных частиц, Солнце вполне могло сыграть роль «сепаратора» и распределить бестолково летающий вокруг него рой частиц по слоям или кольцам.

Правда, тогда все планеты по своему составу, должны резко отличаться не только друг от друга, но и от оставшихся обломков, залетающих к нам на Землю в виде метеоритов. Между тем метеориты, падающие на Землю, почему-то имеют очень сходный с нею состав… Нет, похоже, что-то в гипотезе Биркеланда оказалось недодуманным.

После окончания второй мировой войны шведский астрофизик Ханнес Альфвен развил предположения, высказанные Биркеландом в начале века. Он предста вил, что туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных частиц, а Солнце обладало сильным магнитным полем. Под действием излучения Солнца и собственных столкновений атомы ионизировались. При этом ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращающийся момент, передавая его газовому облаку.

Правда, и в этом случае атомы более легких элементов ионизировались бы вблизи Солнца, а атомы тяжелых элементов — дальше. Следовательно, и ближайшие к Солнцу планеты должны бы Состоять из наилегчайших элементов, то есть из водорода и гелия, а более отдаленные — содержать железо и никель… Увы, астрономические наблюдения настойчиво говорят об обратном!

Электромагнитные силы должны были играть важную роль в формировании планетной системы, но какую? И вот английский астроном Фред Хойл разрабатывает новый вариант гипотезы…

Сначала, как и полагалось, в недрах огромной туманности, изначально обладавшей магнитным полем, зародилось Солнце. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, похожей на диск. Этот диск постепенно разгонялся, забирая движение у центрального светила. Солнце постепенно притормаживалось. Момент количества движения перешел в основном к диску, в котором образовались позже планеты.

Хойл считал, что момент от Солнца передавался не всем частицам туманности одинаково, а в основном газообразным, которые легче превращались в ионы. В своей работе ученый так и пишет: «Приобретая момент количества движения, планетное вещество удалялось от солнечного сгущения. Нелетучие вещества конденсировались и отставали от движущегося наружу газа. Именно с этим процессом связан тот факт, что планеты земной группы: 1. Имеют малые массы. 2. Почти полностью состоят из нелетучих веществ. 3. Находятся во внутренней части системы».

Подобный механизм, по мнению Хойла, создавал условия для существования возле Солнца некой каменно-железной зоны, которая в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера переходила в область, где, напротив, преобладали вода и аммиак, а дальше… Дальше планеты должны были состоять из веществ еще более легких, чем составные части Юпитера и Сатурна. И вот тут-то получался «прокол», ибо плотность вещества Урана и Нептуна снова растет!

Нет, что и говорить, желание привлечь к образованию Солнечной системы электрические и магнитные силы вполне похвально, но доводы пока не очень убедительны. Следует признать, что даже частичное привлечение электрических и магнитных сил в качестве созидающих при образовании солнечного семейства надежд не оправдало. Здесь еще предстоит работать.

Нельзя не обратить внимания на то, что мы как бы кружим и кружим вокруг этой проблемы, уходим от нее в межпланетное пространство, изучаем магнитные свойства звезд… А причину возникновения магнитного поля собственной Земли так и не знаем.

После работ Эрстеда и Ампера, связавших магнитное поле с электрическим током, исследователи стали искать электрический ток в теле Земли. Кое-кто из исследователей-экспериментаторов. пытался закапывать металлические пластины глубоко в землю и соединять их друг с другом проволокой через гальванометр. При этом бывало, что прибор даже показывал ток. Но какой? Он был ничтожен по величине, и каждыми раз менялся по направлению. Да и непонятно было, отчего ток возникает. Электрический ток — это упорядоченное движение зарядов. Но что способствует накапливанию зарядов в недрах Земли?

Может быть, стоит предположить, что земной шар заряжают молнии? Но и тут расчеты показывали, что грозы не в состоянии поддержать магнитное поле Земли, Его источник следовало искать в недрах, и только в недрах.

В начале XX столетия возникла идея о самонамагничивании Земли. Именно тогда из опытов английского ученого Эрнста Резерфорда стало известно новое строение атомов. Электроны, как волчки, крутились вокруг своих осей и облетали атомное ядро, подобно планетам солнечной системы.

Сразу возникло несколько интересных гипотез, которые основывались на предположении о жидком состоянии земного ядра, состоящего из вещества, хорошо проводящего электрический ток. В таком случае в массе расплавленного металла неизбежны течения, а следовательно, разделение токов, которые должны были намагничивать Землю,

Но для победы этих взглядов не хватало единого мнения геологов и геофизиков в вопросе о состоянии земного ядра. Многие считали его твердым. Конечно, вот если бы сравнить Землю с другими планетами… Но «год спутника» еще не наступил.

Профессор Кембриджского университета и член Лондонского королевского общества Артур Шустер высказал как-то идею: не является ли магнетизм просто свойством всякого вращающегося тела? За разработку этой гипотезы взялся выдающийся русский физик-экспериментатор Петр Николаевич Лебедев, работавший в Московском университете. Он придумал остроумный опыт, изобрел и построил чувствительные приборы, но… результат был нулевым. Тем не менее в статье, описывающей поставленный эксперимент, Лебедев высказал достаточно оптимистические надежды на будущее.

Ученые задумались: а что, если попробовать проделать такой эксперимент — взять металлический стержень и начать его быстро вращать вокруг оси? Согласно законам механики все волчки-электроны немедленно повернутся своими осями в одну сторону, и стержень должен оказаться намагниченным.

В 1919 году американский физик Сэмуел Барнетт поставил описанный опыт и простым вращением нагмагнитил железный стержень! Казалось, все доказано. Разве это не подходящая модель для Земли? С ее-то запасами магнитных металлов внутри?

Увы, и эта модель не выдержала проверки. Зная скорость вращения планеты и распределение в ней магнитных материалов, геофизики сосчитали, что поле должно быть в десять миллиардов раз меньше имеющегося. Опять неудача!

В 1947 году основательно подзабытая гипотеза о самонамагничивании всплывает вновь. Профессор Манчестерского университета Патрик Мейнард Стюарт Блэкетт, член Лондонского королевского общества, многих других академий наук, в том числе иностранный член АН СССР и лауреат Нобелевской премии, высказывает предположение, что появление магнитного поля вокруг вращающегося тела — закон природы. Он даже выводит теоретическую формулу, позволяющую рассчитать зависимость магнитного поля от вращения тела. И решает поставить эксперимент…

На свободном пространстве в приличном удалении от источников посторонних магнитных полей возводится экспериментальное здание. Строго говоря — это был сарай, собранный без применения железных гвоздей и деталей. Ночью с известными предосторожностями и под охраной к сараю привезли двадцатикилограммовый металлический цилиндр, тускло отсвечивающий желтым цветом. Золото! Да, он был из чистого золота, поскольку это заведомо немагнитный материал.

Блэкетт рассуждал так: двигаясь вместе с Землей, цилиндр из немагнитного металла должен приобрести свое магнитное поле, если… если его предположение верно. Увы, чувствительнейший магнитометр ожидаемого эффекта не показал. Может быть, стоило заставить цилиндр вращаться? Но на Земле наступил космический век, и астрофизики получили новые возможности для проверки старых гипотез.

Космические аппараты совершили настоящую революцию в таких представлениях. Оказалось, что Солнце — источник постоянной межпланетной плазмы, получившей название солнечного ветра. И когда эта плазма взаимодействует с магнитным полем Земли (и других планет), то в околопланетном пространстве возникают своеобразные магнитные полости, которые назвала магнитосферами.

Сегодня мы знаем, что все небесные тела Солнечной системы обладают магнитными свойствами. Одни имеют собственные дипольные поля плюс к магнитным полям потоков солнечного ветра, другие собственных магнитных полей не имеют, но поток солнечной плазмы создает около них локальные магнитные поля, которые можно приближенно, считать наведенными магнитосферами.

Советские автоматические станции опустились на Луну. Если принять на вооружение гипотезу жидкого металлического ядра, то у Луны, у которой такого ядра быть не могло, не должно быть и собственного магниного поля… Так оно и оказалось, наши автоматы это подтвердили. А тем временем стала накапливаться данные и о магнитных полях других планет. Ученые обнаружили, что за время своей жизни наша Земли не раз меняла полярность своего магнитного поля.

Так почему же Земля все-таки магнит? Вопрос не праздный. Магнитное поле нашей планеты отклоняет в полярные области потоки заряженных частиц, образует радиационные поля. Знать это нужно для безопасности космических полетов. Магнитное поле участвует в наземной и космической радиосвязи и радионавигации. Наконец, между состоянием магнитного поля и климатом тоже существует какая-то, пока еще непонятная связь. Так что вопросы о происхождении земного магнетизма, его эволюции и тенденциях людям небезразличны.

Сегодня есть на этот счет несколько гипотез, и какая из них окажется истинной, покажет будущее. Мы стоим на самом пороге вековой тайны. Но кому удастся этот.порог перешагнуть?

 

Глава 4

Притяжение электрическое, сиречь электризация

Ученые и любители, изучавшие магнитное притяжение, естественно, не могли пройти мимо притяжения электрического. И здесь начало увлечения опытами относится к XVII веку.

Уильям Гильберт экспериментировал не только с магнитами, но и с телами электризующимися, то есть приобретающими способность притягивать от трения. Его очень интересовал вопрос: как зависит эта способность от природы тел? Ученый даже сконструировал прибор для измерения силы электризации. Приближая к одному концу стрелки своего электроскопа наэлектризованный предмет, Гильберт наблюдал ее поворот и определял таким образом силу притяжения.

При этом он разделял все тела на два класса — «электрики» и «неэлектрики». К электрикам, то есть к электризующимся телам, оказались отнесенными янтарь, ялмаз, смола, стекло, канифоль, прочие диэлектрики. К классу же «неэлектриков» принадлежали все металлы. Это было понятно. Потому что, натирая их, Гильберт должен был держать металлические предметы в руке и таким образом давал возможность уходить полученным зарядам в землю.

Опыты врача английской королевы по электризации тел особого значения для нарождавшейся науки об электричестве не имели. Более интересны экспериментальные исследования электричества, которыми занимался магдебургский бургомистр Отто Герике, известный нам по школьному курсу физики своими «пневматическими опытами». Работы Герике имеют непосредственное отношение к нашей теме, поэтому остановимся на них более подробно.

В середине XVII столетия обстановка в Германии была удручающей. В раздробленной на многочисленные княжества стране догорали руины Тридцатилетней войны. Войска под разными флагами одинаково вытаптывали поля, грабили и разоряли крестьян, сжигали и разрушали города. Мародеры шведско-французских войск ничем не отличались от своих коллег, поддерживавших имперско-испанские притязания Габсбургов. А население вело непрерывную и ожесточенную партизанскую войну как с теми, так и с другими… Наконец, в 1648 году был заключен Вестфальский договор о мире. Люди смогли вернуться в разрушенные жилища, приступить к их восстановлению. Нужно было пахать и сеять. Жизнь продолжалась…

В старинном торговом городе на Эльбе — Магдебурге у жителей были те же заботы. Город сильно пострадал во время войны. После долгой осады ландскнехты Габсбургов захватили его и полностью разграбили. Они перебили почти все население, а постройки сожгли. Можно сказать, что в мае 1631 года Магдебург был почти полностью разрушен. Грудой руин предстал он перед глазами двадцативосьмилетнего инженера Отто Герике, сына пивовара, когда он вместе с немногими уцелевшими воротился на пепелище.

И тут, как нигде в другом месте и в других обстоятельствах, пригодились образование и профессия молодого инженера. Он взялся за дело. Под его руководством прокладывались новые улицы, возводились мосты. Постепенно, как сказочная птица Феникс, восстал из пепла Магдебург.

Но в город вновь вошли имперские войска и стали на постой. Легко ли горожанам содержать прожорливый гарнизон? И «отцы города» решают послать ко двору молодого Герике, чтобы он уговорил курфюрста отозвать войска и заменить их своими — из горожан…

Сложная миссия увенчалась успехом. И, уверовав в дипломатические способности сына пивовара, горожане избирают его бургомистром. Их не остановило даже то обстоятельство, что Герике много времени отдавал физическим опытам. В конце концов, у всех свои недостатки. Увлечения молодого бургомистра немало помогали Магдебургу. Знатные особы приезжали посмотреть на физические чудеса, которые с большим размахом демонстрировал Герике. А он, в свою очередь, добивался все новых и новых льгот для города.

Некоторые ученые презрительно относились к опытам пивовара. Они говорили, что для Герике внешний эффект важнее результата и уж конечно важнее проникновения в подлинную суть явления. Трудно с этим согласиться.

Познакомившись с описанием свойств янтаря электризоваться, а также узнав, что силою притяжения начинают обладать серные шарики, если их потерять, Герике заказывает стеклодуву большой стеклянный шар величиной с детскую голову. Внутрь он велит налить расплавленную серу, и, когда та застывает, разбивает стекло. Теперь у него в руках большой серный шар, на котором от трения должно собраться больше таинственного электричества, чем на маленьких шариках предшествующих экспериментаторов.

Он насаживает шар на железную ось с рукояткой, укрепляет на станине и с помощником натирает его ладонями. Действительно, после натирания серный шар начинает притягивать пушинки и другие легкие тельца. Причем некоторые из них, пристав к поверхности шара, вращаются с ним вместе наподобие предметов, вращающихся вместе с Землей. Это наблюдение ему еще пригодится.

Продолжая опыты, он заметил, что электризация распространяется по льняной нитке на расстояние в локоть. А сам шар, будучи хорошо натерт, светится, в темноте синеватыми искорками, которые потрескивают, когда гаснут.

Все больше результатов накапливает Герике, тщательно записывая то, что делает. Хорошо бы, конечно, сесть за стол, обдумать все и описать в книге, в кото рой будет только правда. Да вот заботы о городе не оставляют свободного времени.

Постепенно Герике начинает томиться своими обязанностями. Ему хочется больше времени отдавать любимому, делу. Как-то на рейхстаге в Регенсбурге он демонстрировал опыты самому императору и собравшимся курфюрстам. Удостоился похвалы. За научные заслуги император пожаловал ему дворянство, и Герике не без удовольствия прибавил к своей фамилии частицу «фон». Но одновременно какой-то проходимец описал все его приборы и опыты, издав книгу без должного упоминания имени автора экспериментов…

Когда из-под печатного пресса вышла в свет его собственная книга, ему уже исполнилось 70 лет. И все равно Отто фон Герике был счастлив. Он ушел наконец со своего поста бургомистра. Два года спустя в Магдебурге начинается чума, и Герике уезжает из родного города в Гамбург к сыну. Там и умирает он в возрасте 84 лет.

Опыты, описанные фон Герике, стали широко известны, и их повторяли в разных странах. Сила электрического притяжении, свечение искры — все это было ново и загадочно.

В XVII веке, как и ранее, одной из загадок, волновавших просвещенные умы, была проблема происхождения Земли. Нет, теперь уже не одной Земли, а целой Солнечной системы. После работ Коперника, Галилея, Кеплера, наконец, после труда великого Ньютона силы притяжения вошли в обиход науки. Но как, пользуясь только притяжением, сформировать планетную систему? Как заставить материю не слипаться в единый ком, а разделиться на небесные тела?

Нет, одного притяжения здесь было недостаточно. Нужно было изыскать силы отталкивания! И Герике, толстый магдебургский бургомистр, увидел их во взаимодействии наэлектризованных тел. Он так и написал об этом в своем труде. И не его-вина, что люди долгое время не обращали должного внимания на это предположение. Успехи «астрономии тяготения» затмили все иные подходы к теме. Казалось, что законы Ньютона и Кеплера дают поистине безграничные возможности астрономам-вычислителям. И они действительно блестяще справлялись со всеми задачами, которые ставило перед ними время… Вот. только как быть с космогонией? Этой науке для создания строгой, стройной картины образования Солнечной системы по-прежнему недоставало сил отталкивания. И со временем специалисты вновь, уже серьезно вооруженные, обратились к предложениям фон Герике.

По сути дела серный шар на рукоятке в руках магдебургского бургомистра был первой электрической машиной, электростатическим генератором, как сказали бы сегодня. Однако это его изобретение не было подхвачено современниками. Довольно долгое время в каждой стране экспериментаторы сами изобретали и строили электрические машины, как это было, например, в Лондонском королевском обществе.

Отворяется дверь, ведущая во внутренние помещения Грешем-колледжа, и два оператора вносят какой-то станок, похожий на ножное точило. Такая же станина, большое колесо с ручкой, а наверху вместо точильного камня прилажен стеклянный шар, из которого выкачан воздух. Следом за установкой появляется и ее изобретатель, Фрэнсис Гауксби, — демонстратор, подготавливающий опыты для очередных заседаний.

Задергиваются шторы на окнах. В сумрачном помещении становится совсем темно. Один из операторов вращает ручку машины, а Гауксби прижимает ладони к шару… И — о чудо! Натертый шар начинает светиться. Точь в точь как когда-то светились барометрические трубки, заполненные ртутью, при встряхивании. Сколько тогда было споров о природе свечения! Но разве его опыты не доказательство того, что свет есть результат электризации, а не какого-то там светящегося «меркуриального фосфора» в духе алхимиков прошлых веков?

Опыт на этом не кончается. Остановив вращение, экспериментатор подносит к погасшему и темному шару руку. И тотчас же большая, едва ли не в дюйм величиной, голубая искра с треском выскакивает из наэлектризованного прибора и ощутимо клюет поднесенный палец.

Значит, электричество рождает не только силу притяжения, но и искры… Интересно бы узнать: холодные они или горячие? Ученые джентльмены по очереди подносят пальцы к вновь и вновь электризуемому щару и вскрикивают, ощутив укол. Все это чудесно и непонятно. Правда, кто-то вспоминает, что несколько лет тому назад некий доктор Уолл, натерев, янтарь, также извлек из него искру, предположив, что ее свет и треск представляют собой в некотором роде молнию и гром. Но природа атмосферных явлений была в то время совершенно неизвестна людям. Многие продолжали считать молнию вспышкой воспламеняющихся серных паров, накапливающихся в атмосфере. И блестящая догадка Уолла осталась незамеченной. Сам Гауксби подобно своим предшественникам полагал, что заряженные тела являются источниками некоего «эффлувиума» — истечения, переходящего с наэлектризованных тел на ненаэлектризованные. Оттого-то, дескать, последние и светятся вблизи наэлектризованных тел. Иногда вместо своей машины со стеклянным шаром Гауксби применял для электризации длинные стеклянные трубки,

Ньютон не оставался равнодушным к демонстрациям электрических явлений. Как и другие члены общества, он с любопытством смотрел на манипулирование хранителя приборов, снисходительно восхищался результатами, но не больше. Главные работы великого физика были уже позади, его больше интересовали вопросы истории, хронологии и… религии. Да и ни у кого из присутствовавших должного энтузиазма не было. Опыты Гауксби не производили такого впечатления, как когда-то, скажем, «пневматические» эксперименты Герике или Бойля и Гуна. Внимание к чуть заметным проявлениям электричества со стороны ученого мира XVIII столетия было весьма недостаточным. После смерти Гауксби эти работы в Лондонском обществе и вовсе захирели.

В середине XVIII столетия экспериментальные исследования новой, неведомой электрической силы перемещаются во Францию.

В Париже в ту пору жил католический священник по имени Жан Антуан Нолле (1700-1770). Принадлежал он к ордену иезуитов, был хорошо образован, начитан и увлекался физикой. Аббат Нолле — именно под таким именем вошел он в историю науки — являлся профессором физики, читал лекции в разных аудиториях, сопровождая их эффектными опытами, не пропускал заседаний Парижской академии, был знаком и переписывался буквально со всеми более или менее известными естествоиспытателями. Его короткую фиолетовую сутану с небольшим воротником хорошо знали в научных кружках. И все-таки настоящим ученым аббат не был. Популяризатором — да, прилежным и добросовестным информатором, увлеченным любителем, кем угодно из околонаучной публики, но не профессиональным ученым, хотя его заслуги перед наукой достаточно велики,

В те годы беззаботная жизнь французских аббатов в качестве приживалов побуждала многих молодых людей, особенно младших сыновей из дворянских фамилий, не имевших надежд на наследство, посвящать себя духовному званию. Орден, в который они вступали, помогал им устроиться домашними учителями, духовниками или просто друзьями-нахлебниками в знатные и богатые дома. При этом они должны были, естественно, чем-то быть всегда интересны своим патронам. И тут каждый выбирал себе амплуа в соответствии со вкусами хозяев и своими пристрастиями: большинство выбирало сплетни, кое-кто литературу, а иногда и науку.

Иезуиты, считая одной из главных своих задач воспитание и обучение юношества, открыто поощряли занятия наукой членов ордена, среди которых было немало серьезных ученых.

В конце тридцатых годов аббат Нолле часто бывал в доме директора Парижского ботанического сада Шарля Франсуа Дюфе, члена Парижской Академии, человека страстно увлеченного опытами с электрической материей. Он добывал таинственную силу, натирая стеклянную трубку суконной тряпочкой, и накапливал электричество в различных изолированных телах.

Однажды, когда Нолле посетил своего друга, тот показал ему петли из шелковых шнурков, свисавшие с потолочной балки в его лаборатории. Они придавали комнате мрачноватый оттенок помещения парижского прево… Однако это не смущало экспериментатора. Он залез в петли и расположился в них так, чтобы ни рукавом, ни полой камзола не коснуться пола. Затем предложил Нолле с помощью той же стеклянной трубки зарядить его электричеством. И когда после этого он захотел взять в руку небольшую стеклянную палочку, которую ему протянул аббат, из пальцев Дюфе выскочила вдруг большая голубая искра, которая с явно расслышанным треском кольнула обоих исследователей. Можно понять тот ужас, с которым позже аббат Нолле рассказывал об этом всему Парижу.

В том же году Дюфе опубликовал подробное сообщение об изучении электрических искр и голубоватого свечения, которое окружало электризуемые тела. «Возможно, — писал он, — что в конце концов удается найти средство для получения электричества в больших масштабах и, следовательно, усилить мощь электрического огня, который во многих из этих опытов представляется (если можно сопоставлять нечто маленькое с чем-то очень большим) как бы одной природы с громом и молнией».

И это было едва ли не первым в истории науки опубликованным высказыванием об электрической природе молнии.

Начиная примерно с середины XVIII века опыты с электричеством, получаемым от трения, стали любимыми развлечениями образованных людей. Изумительные и совершенно непонятные свойства электризуемых тел не только притягивать к себе пушинки и соломинки, но и светиться, рождать искры, сопровождаемые треском, который отдаленно напоминал гром, — все это приводило людей в подлинный восторг. Но как научиться добывать большие порции электричества?

После Герике и Гауксби электрические машины, основанные на добывании чудесной силы путем трения, долгое время оставались слабосильными установками. Им еще предстояло пройти длинный путь развития, прежде чем они стали настоящими физическими приборами, пригодными для научной деятельности ученых. И исследователи электричества наверняка бы еще долгое время топтались на месте, если бы не одно случайное изобретение. Речь идет о так называемой лейденской банке.

Шел XVIII век. Соборный настоятель небольшого померанского городка, некто Эвальд Георг фон Клейст, потихоньку от прихожан занимался электрическими опытами. Не то чтобы он боялся преследований. Нет, слава богу, в XVIII столетии ученых уже не обвиняли в колдовстве и не жгли на кострах. И не потому, разумеется, что отцы церкви стали более мягкосердечными. Время изменилось, изменилось и общественное мнение. Теперь многие представители монашеских орденов занимались наукой, да и пастыри божьи… Но вводить стадо господне во искушение не стоило. И потому пастор фон Клейст результатов своих исследований не публиковал и за эксперименты принимался лишь после ухода экономки, тщательно занавесив окна.

Электрическая машина отца настоятеля была чрезвычайно слабой. И искры, которые он извлекал из нее, никакого впечатления при свете не производили. Тут поневоле задумаешься: а нельзя ли накопить эту силу?

Однажды, в счастливые часы занятий электрическими исследованиями, фон Клейст решил попробовать зарядить электричеством гвоздь. Ну а почему бы нет? Скорее всего, именно этот предмет попался ему под руку. Он вставил железный стержень в бутылочку из-под микстуры — отца настоятеля мучил кашель — и поднес к кондуктору машины. Несколько оборотов стеклянного шара, и электричество должно было родиться и перейти на гвоздь. Далее его следовало вынуть из бутылочки. Клейст взялся за головку гвоздя и тут же получил весьма ощутимый электрический удар. Но откуда? Его машина неспособна была давать и десятой доли таких зарядов. Он решил повторить опыт. Ах эта немецкая дотошность! Отец настоятель записывал мельчайшие подробности каждого опыта. Еще и еще… Каждый раз накопившаяся сила исправно и довольно чувствительно щелкает настоятеля собора по пальцу. А что будет, если налить в склянку спирт или ртуть? Удары усиливаются!

Некоторое время спустя, убедившись, что он, священник из города Каммина, открыл тщетно отыскиваемый способ накапливания электричества, Эвальд Георг фон Клейст описал результат своих опытов и послал письмо в Данциг тамошнему протодиакону. Отец протодиакон физикой не увлекался, но был хорошо знаком с бургомистром Даниелем Гралатом организатором общества естествоиспытателей в Данциге. Общество жаждало деятельности, и потому новинка фон Клейста пришлась как нельзя более кстати.

Бургомистр Гралат начал с того, что взял бутыль большего размера с большим гвоздем и научился заряжать эту систему, используя в качестве обкладки вместо собственной руки фольгу. Это было тоже открытием. Потом он составил из бутылей с электричеством батарею и… бедные члены общества! Именно они первыми испытывали на себе результат увлечений своего председателя.

…Строго говоря, как ученый, Питер ван Мушенбрук не был звездой первой величины. Но в Лейденском университете были прекрасная физическая лаборатория, давние традиции и слава серьезного учебного заведения. Лучи этой славы, привлекали учеников, которые давали доход профессору Мушенбруку, тем более что герр профессор умел красно и значительно говорить, надувал щеки и тряс париком, рассказывая о своих несравненных опытах… Умение подать себя и в науке дело не последнее. Двести же с лишним лет назад находилось немало простаков, называвших ловкого интерпретатора не иначе, как «великий Мушенбрук».

Однажды некий Кунеус, сынок богатого лейденского горожанина, желавший поразвлечься, решил наполнить электрической материей банку с водой. По воззрениям того времени — мысль вовсе не такая уж и абсурдная. Вода — жидкость, и электрическая материя обладает свойствами жидкости. Кунеус налил в банку воду, взял в руку и опустил туда металлический стержень, соединенный с кондуктором электрической машины, затем стал крутить ручку. Некоторое время спустя он решил стержень вынуть…

Кунеус рассказывал позже, что, коснувшись стержня, испытал ни с чем не сравнимое потрясение. Отдадим должное профессору Мушенбруку, который тут же решил проверить открытие ученика на себе. Сильный электрический удар поверг его в большое изумление. "Испытать его еще раз я не согласился бы даже ради французской «короны», — именно так заявил он, рассказывая об эффекте.

Одним из первых о лейденском эксперименте узнал аббат Нолле. Именно о лейденском, а не об изобретении зарядной банки в стране «грубых тевтонцев». Нолле не только усовершенствовал лейденскую банку, он составил из нескольких целую батарею и получил сильные, стреляющие искры.

В Версале в присутствии короля и придворных Нолле выстраивает 180 мушкетеров кольцом. Велит им взяться за руки, а крайним предлагает прикоснуться к электродам лейденской банки, заряженной от электрической машины. «Было очень курьезно видеть, — пишет очевидец, — разнообразие жестов и слышать вскрик, исторгаемый неожиданностью у большей части получающих удар». А король веселился… Еще больший интерес появился в его глазах, когда почтенный аббат поставил рядом с невинной банкой клетку с беззаботно порхающим воробьем. Вот подсоединены контакты. Банка заряжена. Наступил момент, когда птичка слишком близко приблизилась к предательским контактам.

Проскочила голубая искра, раздался треск, и несчастная пичуга упала на пол клетки бездыханной.

— Браво! — сказал Людовик XV и поднялся с кресла.

— Браво! — повторили придворные, спеша уйти вместе с королем от этого ученого служителя бога, только что продемонстрировавшего им, что электричество может не только развлекать…

Благодаря популяризаторской деятельности Нолле опыты со столь простым и доступным прибором, как лейденская банка, получили широкое распространение. Их повторяли в аристократических салонах и в ярмарочных балаганах. Голубыми искрами, извлеченными из пальцев наэлектризованного добровольца, поджигали спирт и порох, убивали мышей и цыплят. В одном из парижских монастырей 700 благочестивых братьев во Христе, взявшись за руки, образовали живую цепь. И все, как один, высоко подпрыгнули и возопили от страха, когда крайние монахи разрядили через себя батарею невзрачных банок, наполненных таинственной электрической жидкостью.

Опыты повторяли в Англии и Италии, в России и Германии. В газетах писали о чудесных исцелениях паралича благодаря электрическим ударам.

Семь «электрических лет» Бенджамина Франклина

Несколько лет тому назад, когда отношения между США и СССР еще не были столь сильно «заморожены» американской администрацией, мне довелось побывать в составе писательской группы в ряде городов Соединенных Штатов.

Мы прилетели в Нью-Йорк, а улетали через три недели из Вашингтона. Однако речь пойдет о городе, находящемся между американским «мегаполисом» и столицей, — о Филадельфии. Расположен город в штате Пенсильвания, на берегу небольшой и очень грязной речки Скулкилл, впадающей в не менее грязную реку Делавер, и сейчас представляет собой мощный промышленный и экономический центр США: машиностроение, нефтепереработка и химическая промышленность, федеральный резервный банк, Академия естественных наук, Пенсильванский университет, Институт Франклина…

На этом имени давайте остановимся, поскольку ради него и предпринята наша экскурсия.

Итак, Филадельфия. Начнем с городской ратуши. Когда-то это было внушительное здание, возвышавшееся среди маленьких домиков и коттеджей. На башне бронзовая фигура Вильяма Пенна, основавшего город в 1683 году. Почти рядом — Дом независимости. Здесь в июле 1775 года была провозглашена независимость страны от Великобритании. Коренные филадельфийцы — их, правда, осталось не так-то много — гордятся своей историей, своими знаменитыми согражданами.

Американцы — мастера по части разного рода выдумок. Нам рассказывали, что несколько лет назад, 17 января 1975 года, перед ратушей собралась довольно внушительная толпа. Это было удивительно, потому что день ничем не выделялся из чреды прочих, да и время позднее — на темном январском небе уже зажглись яркие звезды. В ратушу пропускали по специальным билетам только приглашенных.

Когда все собрались, четверо кондитеров внесли в зал на вытянутых руках огромный юбилейный торт, уставленный свечами. Не пытайтесь сосчитать — их было более двухсот пятидесяти. Для одной человеческой жизни явно многовато. Юбилейный торт водрузили на стол заседаний. К нему подошел какой-то человек, протянул провода и подключил торт к сложной электронной схеме с фотоэлементами, усилительными каскадами, сервомотором, соединенным с оптическим устройством и с реле. Вот включен ток. Разноголосая толпа затихла. Сервомотор повернул оптическое устройство, и оно нацелило небольшой телескоп на какую-то звезду…

Но, пожалуй, пришло время сделать несколько пояснений. Начнем со свечей — их 269! Телескоп повернут и нацелен на звезду, удаленную от нашей Солнечной системы на расстояние в 269 световых лет. А что, если отнять от даты торжества — 1975 года — 269 лет? В результате получается 1706 год, да еще 17 января. Что это за дата? День и год рождения Бенджамина Франклина.

Но вот движение поворотной системы окончилось. В объективе — избранная звезда. И луч ее света, родившийся одновременно с Франклином и только-только добежавший до нашей земли, попадает на фотоэлемент. В нем он превращается в электрический сигнал, который усиливается и заставляет сработать реле. Щелкает выключатель, и на огромном торте одновременно вспыхивают свечи. Гремит музыка. Инженеры, ученые, техники, прибывшие на торжество, отдают дань великому гражданину. На мраморном бюсте горят слова: «Eripuit coelio fulmen sceptrique tyrannis» («Он отнял молнию у небес и власть у тиранов»).

…Франклину шел сорок первый год, когда случайно, в компании с приятелями, он забрел в своем родном городе Бостоне на популярную лекцию по электричеству, которую читал приезжий лектор доктор Спенс. Лекция, как стояло в афише, сопровождалась наисовременнейшими опытами — «Чудеса грядущего века!». На лекцию так на лекцию, все равно других развлечений в Бостоне не сыщешь.

Веселый здоровяк Бен Франклин последним протиснулся в дверь, втайне рассчитывая посмеяться над ученым доктором и его опытами. И… был сначала очарован, а потом и покорен слабенькими электрическими искорками, которые доктор Спенс извлекал при помощи электрической машины, заряжающей уже повидавшую виды лейденскую банку. А когда Франклин, несмотря на силу и рост, присел от неожиданности, испытав «электрический удар», общество надолго потеряло его как перспективного и выдающегося деятеля, всецело отдававшегося политической деятельности.

Бенджамин Франклин родился в семье ремесленника, переселившегося на американские берега из Англии, где вместе с семьей подвергался религиозным преследованиям. Папаша Франклин перевез все свое многочисленное семейство на маленький запустелый островок в Бостонской гавани и сначала занялся красильным производством, а потом выделкой свечей и мыла.

В доме было 17 детей. Бен — младший. И хотя к его отрочеству многие братья и сестры стали вполне самостоятельными людьми, мальчик смог проучиться в школе всего год — учение в английских колониях Нового Света стоило дорого. Но и за это время он наловчился читать по слогам и считать. В десять лет Бен начал помогать отцу, а потом поступил в типографию старшего брата, обязавшись за науку и обучение отработать по контракту 8 лет бесплатно.

Представьте себе — в 10 лет за станком. В ту пору одними из немногих удовольствий мальчугана являлись чтение набираемых в типографии книжек, редкие игры со сверстниками да запуск воздушных змеев над холмистой поверхностью полуострова в глубине Массачусетской бухты. Именно там располагался город Бостон. Когда-то индейцы назвали этот полуостров Шау-мут, что в переводе означало «Живые ключи». Здесь, среди болот, холмов и оврагов, отделявших реку от берега моря, выросли первые дома Бостона. Когда Бену исполнилось 17 лет, он переехал в Филадельфию.

Три года спустя Франклин основал собственную типографию и занялся политической деятельностью. Более того, объединив приятелей, среди которых были печатники, землемер, стекольщик, сапожник и столяр, создал клуб «Джунта», в котором каждую пятницу проводились собрания. Члены «Джунты» читали и слушали доклады и устраивали дискуссии по проблемам политики и морали.

Местные аристократы с презрением именовали их «клубом кожаных фартуков». Но Франклин не зря называл свой кружок «клубом взаиморазвития». Каждый его член старался блеснуть живым наблюдением, оригинальной мыслью. Глубина суждения ставилась выше ссылок на авторитеты, хотя все члены общества высоко ценили книгу. Согласно уставу, количество членов «Джунты» не должно было превышать 12 человек. В отличие от масонских лож в «Джунте» царила обстановка подлинного равенства. Это был настоящий клуб молодых рабочих, объединенных «чистым духом поиска истины», так говорил об этом сам Франклин.

В 1729 году он стал издавать в Филадельфии «Пенсильванскую газету», которая скоро стала самой распространенной в Северной Америке. Два года спустя Франклин открывает первую Публичную библиотеку, а в 1743 году — Американское философское общество. Членами его были уже люди науки. Однако «Джунта» не погибла. Клуб превратился в Американское общество для развития и распространения полезного знания. Потом оно слилось с медицинским обществом и в конце концов объединилось с Американским философским обществом.

Поглядев «потрясающие» опыты доктора Спенса, Франклин, в ту пору уже политический деятель, дипломат и богач, немедленно купил, хорошо поторговавшись, все оборудование экспериментатора и увез к себе в Филадельфию. Здесь он научился обращаться с злектрической машиной и лейденскими банками и обнаружил, что, если на заряженном кондукторе электрической машины укрепить заостренный металлический прут, электричество с кондуктора стекает постепенно, без искр и треска. Практический ум американца тут же увидел возможности применения этого эффекта. Если молния во время грозы — та же электрическая искра, то не удастся ли с помощью заостренного металлического шеста разрядить облака и свести опасные заряды на землю?

Семь «электрических лет» пробежали в жизни Франклина. Что такое семь лет? Но Франклин успел сделать столько, на что другому понадобилось бы семьдесят семь…

Прежде всего следовало убедиться в том, что небесное электричество и земное, из обыкновенной электрической машины или накопленное путем трения стеклянной трубочки на лейденской байке, — одно и то же.

Наука не оторвала Франклина от общественной деятельности. С 1737 по 1753 год он — почтмейстер Филадельфии, а с 1753 года — и всех 13 североамериканских колоний Англии, он фактически создал регулярное почтовое сообщение в Северной Америке. Франклин участвует в созыве первого конгресса представителей колоний в г. Олбани и едет в Лондон, где разоблачает злоупотребления английских чиновников и борется против рабства негров. И все это одновременно с занятиями наукой. Ничто, чему он научился, что узнал, не лежало у него мертвым грузом. Он все использовал. Даже память о детских увлечениях — о запуске воздушных змеев. Потихоньку от жены Франклин соорудил из ее шелкового платка большой воздушный змей, приделал к нему металлическое острие из проволоки и, выбрав ветреный день, когда грозовые тучи низко стлались над землей штата Пенсильвания, приступил к опыту. Он запустил змей высоко, под самые облака, насколько хватило бечевки. К концу ее привязал металлический ключ, а к ключу — шелковую ленту, поскольку уже знал, что шелк электричество не проводит. За шелковую ленту он и держался.

Скоро веревка намокла. И когда вдалеке блеснула первая молния, Франклин поднес к ключу лейденскую банку. Длинная голубая искра «клюнула» металлический шарик центрального электрода. Франклин тут же проверил заряд электроскопом. Листочки прибора послуш но разошлись. Блеск! Он действительно свел электричество с неба. И эта таинственная субстанция ничем не отличалась от той, что добывалась простым трением, ..

«Прекрасно! — ликовал ученый, — Больше я не позволю тебе убивать людей, сжигать дома и корабли. Мы настроим заостренных шестов, которые сведут все молнии на землю!» И Франклин начинает широкую кампанию за повсеместную установку громоотводов.

Он всегда трудился увлеченно! Весело смеялся, когда свидетели его опасных опытов вздрагивали от треска сиренево-розовых искр. Он не только работал весело, но и весело отдыхал… «Ввиду того, что наступает жаркая погода, когда электрические опыты доставляют мало удовольствия, мы думаем покончить с ними на этот сезон, завершив все довольно веселым пикником… — писал он в Англию, где у него после дипломатических поездок осталось немало друзей. — На берегах реки Скулкилл искра, переданная с одного берега на другой без какого-либо проводника, кроме воды, зажжет одновременно на обоих берегах спиртовки… Индейка к нашему столу будет умерщвлена электрическим ударом и зажарена на электрическом вертеле огнем, зажженным наэлектризованной банкой. Мы выпьем за здоровье всех известных физиков… из наэлектризованных бокалов под салют орудий, стреляющих ог электрических батарей…»

Не этот ли стиль пытались возродить почитатели ученого, собравшиеся на праздник в Филадельфию спустя более двух столетий после смерти Франклина?

Впрочем, Франклин писал в Англию не только развлекательные письма. Он сообщал в Лондонское королевское общество о всех результатах своих исследований, и его письма с удовлетворением зачитывались на заседаниях. Скоро эти письма, написанные прекрасным слогом, были изданы отдельной книгой «Опыты и наблюдения над электричеством, проделанные в Филадельфии в Америке Бенджамином Франклином». Их перевели на французский и немецкий языки, и скоро с ними познакомился весь ученый мир Европы.

Весть об открытии Франклином воздушного, или атмосферного, электричества разнеслась по всем странам. Опыты американца повторяли ученые и любители. Это была настоящая сенсация, и она никого не оставляла равнодушным. Не нужно забывать, что в описываемое время прослойка просвещенной интеллигенции незначительна. Не только среди простого народа, но и в кругах буржуазии и дворянства по-прежнему была широко распространена вера в знамения и чудеса, в существование привидений и бесовского наваждения, в колдунов и ведьм.

Молния в небе, молния-разрушительница, причина пожаров и несчастий была хорошо знакома людям независимо от континента, страны или исповедуемой религии. Для всех она — грозное и страшное явление, связанное с высшими силами. И потому низведение молнии на землю, влияние человека на нее не могло не производить сенсации.

Вполне естественно, что в России, взбудораженной эпохой Петра I, любая новость попадала на благодатную почву. Еще Петр I издал декрет о присылке столицу всевозможных диковинок. С жадностью и восторгом неофита искал он повсеместно все неожиданное, как природное, так и рукотворное. И это устремление к новому не могло исчезнуть сразу после смерти царя.

Об опытах Франклина в России узнали впервые из статьи, переведенной из кельнской газеты и помещенной в «Санкт-Петербургских ведомостях» 1752 года. Вот что там было написано:

"Никто бы не чаял, чтоб из Америки надлежало ожидать новых наставлений об электрической силе, а однако учинены там наиважнейшия изобретения. В Филадельфии, в Северной Америке, господин Вениамин Франклин столь далеко отважился, что хочет вытягивать из атмосферы тот страшный огонь, который часто целыя земли погубляет. А именно делал он опыты, для изведания, не одинакова ли материя молнии и электрической силы, и действие догадку его так подтвердило, что от громовых ударов следующим образом охранить себя можно: на вершинах строений или кораблей надлежит утвердить железныя востроконечныя прутья перпендикулярно поставленныя; вышиною от 10 до 12 футов и для охранения от ржи позолоченные; а от нижнего конца прутьев спустить проволоку к подошве строения наземь или от мачтового каната на кораблях.

Как чинили сей опыт в марлийском саду железным прутом, вышиною в 40 футов поставленным, и на электризованном теле утвержденном, во время грому, который шел через то место, где был прут, то бывшия при том персоны вытянули такия искры и движении, которыя подобны тем, кои производятся обыкновенною электрическою силою.

В Париже 18 мая из утвержденного 99 футов вышиною и в виноградном саду поставленного прута вытягивали многая искры через полчаса и более в то самое время, как густая туча над тем местом. Сии искры совершенно походили на исходящий из фузеи огонь и причиняли такой же стук и такую же опасность. Другими опытами тоже подтверждено явилось, что с помощью востроконечных прутов у громовых туч огонь отнять можно".

И это в то время, когда споры о природе молнии и громоотводе не утихали еще даже на родине Франклина. Ученый первым установил на своем доме изолированный железный шест, соединил его проводником с землею и даже включил в цепь звонок, чтобы молния сама предупреждала хозяина дома о своем появлении.

Год спустя в одном из своих писем он изложил подробно теорию громоотвода, предлагая заострять верхний конец металлического шеста, поскольку заметил, что с острия электричество стекает постепенно, без внезапных разрядов. В Америке громоотводы распространились довольно быстро. В самой Филадельфии скоро уже все крупные здания были снабжены защитными устройствами. Лишь французское посольство, в силу предубеждения перед новшествами, отказалось от установки громоотвода. И вот — ирония судьбы. В 1782 году именно в это здание ударила молния, и оно сгорело.

Во Франции опытами с атмосферным электричеством занимались многие исследователи. Однако, когда один из жителей Омера установил на крыше своего дома громоотвод, его соседи усмотрели в этом прямой вызов небу и заставили муниципалитет вынести постановление о снятии богопротивного прибора. Владелец дома затеял тяжбу с городскими властями. Он поручил ведение дела молодому юристу из Арраса, небезызвестному Максимильену Робеспьеру, в будущем — деятелю Великой французской революции. И тот выиграл процесс, обретя при этом значительную популярность среди горожан.

Во всем мире шли ожесточенные споры по поводу громоотводов. В Англии на конец металлического шеста предлагали надевать шар, чтобы сделать притянутую молнию безвредной. В Германии кое-кто полагал, что громоотвод вызывает засуху, а в Америке с церковных амвонов раздавались уверения в том, что землетрясения, сотрясающие земли Нового Света, имеют своими причинами неблагочестие прихожан, выражавшееся также в установке громоотводов на крышах своих домов.

Молния. XX век

Здесь, пожалуй, стоило бы еще раз вернуться к механизму образования и развития молнии с современных позиций. При этом один из главных вопросов: откуда и как образуется электрический заряд в облаке?

Наблюдения показывают, что облака состоят из мириад крошечных капелек воды. Частицы воды в облаке непрерывно движутся, сталкиваются. Одни сливаются в капли, другие, наоборот, разбрызгиваются сильными порывами ветра. Поднимаясь наверх, они замерзают и превращаются в кристаллики льда, которые еще разламываются, сталкиваясь друг с другом.

В исследовательских лабораториях не раз ставили опыты, показывавшие, что при отрыве от капли воды мелких частичек или при ее замерзании капля приобретает электрический заряд. Не исключено, что именно такой процесс ведет к накапливанию электричества в облаке. В верхней его части — положительного, в нижней — отрицательного. Однако существуют и другие предположения ученых о механизме электризации.

Так или иначе, но наша «облачная машина» накопила заряды. И разность потенциалов между облаком и землей или между отдельными частями облака достигла критической величины…

Видели ли вы, как весной из большой лужи талой воды рождается ручеек? Извиваясь среди бугорков нерастаявшего снега и нагромождений льдин, он прокладывает себе дорогу по извилистому пути наименьшего сопротивления. Примерно так же начинается и «пробой» — движение лавины электронов в воздухе, когда напряженность электрического поля переваливает за критическую величину. Только процесс этот, разумеется, идет значительно быстрее. Электроны разгоняются полем, приобретают большие скорости. Сталкиваясь с атомами воздуха, они разбивают их, ионизируют. Воздух в узком канале из обычного состояния изолятора превращается в плазму — в отличный проводник. Всего сотую долю секунды нужно, чтобы первый импульс — лидер молнии скачками добрался бы от облака до поверхности земли. И вот тут-то и начинается бурное соединение отрицательных зарядов, скопившихся в канале, который проложил лидер, с положительными зарядами, наведенными на земле, на кроне дерева или на высоких строениях. Теперь уже от земли вверх по проложенному пути бьет гигантское пламя основного разряда, достигая в своем движении скоростей в десятки тысяч километров в секунду.

За первым импульсом в принципе может следовать второй, третий… Бывает, что их насчитывается по нескольку десятков. Но чаще — два, три, не больше. При этом продолжительность каждого импульса — сотые доли секунды, глазу не заметить. Столь же кратковременны и промежутки между ними. Поэтому молния, несмотря на свою прерывистость, представляется наблюдателю единым длинным разрядом.

А почему молнии сопровождаются громом? Процесс этот довольно любопытен. Двигаясь в канале молнии, лавины заряженных частиц в считанные доли секунды сильно разогревают воздух, превращая его в плазму, и он рывком расширяется. Это расширение подобно удару, который порождает звуковые волны. Их-то мы и слышим. Естественно, чем больше электричества пройдет через разрядный канал, чем резче будет этот удар, тем громче звучит голос молнии.

Бывают ли «тихие молнии»? Оказывается, бывают, хотя мне и не довелось встречать. Но о том писал уже Лукреций в шестой книге своей замечательной поэмы «О природе вещей», о бесшумных молниях рассказывал французский физик XVIII-XIX веков Доминик Франсуа Араго, много занимавшийся исследованием электрических явлений.

Сегодня существует предположение, что без грома развиваются те молнии, которые начинаются и спадают постепенно. Представьте себе раскаленную плазму в канале разряда молнии, которая давит на стенки канала, но они не раздуваются бесконечно, поскольку отдельные линии тока в канале вследствие одинаковости их направления сильно притягиваются друг к другу. Наступившее равновесие тех и других сил поддерживает канал. И если ток в нем нарастает и спадает постепенно, это равновесие практически не нарушается. Другое дело, когда ток обрывается вдруг, рывком. Канал под действием внешнего давления «схлолывается», и тут уж жди грома.

Наблюдательный читатель сразу же задаст следующий вопрос: «Почему от маленькой искры мы слышим одиночный треск, а от длинной молнии он доносится раскатами?»

Попробуйте сами ответить на него. Нетерпеливым я подскажу, тем более что ответ заключен в самом вопросе. Какова длина средней молнии? Несколько километров. А скорость звука? 330 метров в секунду при обычных условиях. Вот и доносится до нас гром от разных участков молнии неодновременно. Отсюда — раскаты. Продолжительность грома зависит от многих причин — от извилистости пути молнии, отражения от облаков или стены падающего дождя, от земли и строений на ней… Звук ведь довольно хорошо отражается. Используя это его свойство, в Японии вдоль шоссе с интенсивным движением в районах населенных пунктов, где дома близко подходят к обочине, ставят звукоотражающие стены. И не так-то уж они высоки — метра три. При этом, понятно, на самом шоссе децибеллы растут, а жителям спокойнее. Нам рассказывал наш гид, что сейчас муниципалитеты, по чьим землям должны проходить автострады, не дают разрешения на прокладку дороги, если строительная фирма не обязуется закрыть их в согласованных пределах противошумовыми заслонами.

Сегодня ученые научились получать сверхвысокие напряжения, но в механике образования молнии еще много белых пятен. Судите сами: чтобы получить в лаборатории искусственную молнию, нам приходилось поднимать напряженность поля чуть ли не до 3 миллионов вольт на метр. В облаках же при измерениях того же параметра с самолетов получать больше 200 — 300 тысяч вольт на метр никогда не удавалось. А молнии там все-таки возникают — и какие!

Определенно прав тот англичанин, который сказал как-то, что, когда ученые начинают слишком много о себе воображать, природа подкрадывается к ним сзади и дает хо-орошенького пинка!

Молнии бывают и без всякой грозы. Вулканологи, изучавшие извержения, много раз отмечали страшные электрические разряды в облаках вулканического пепла. А несколько лет тому назад мир был взволнован сообщениями о катастрофических взрывах на японских супертанкерах. Самое необычное заключалось в том, что суда взрывались уже пустыми, во время промывки колоссальных танков сильной струей воды.

Одно из объяснений гласит, что при промывке образовывались облака нефтеводяной пыли, частицы которой несли электрические заряды. Тут достаточно было одной крохотной искорки…

Сколько тайн хранит история науки, история техники! Возьмите те же громоотводы. Считается, что изобрел их Франклин. А как же римляне? Кроме того, некоторые историки утверждают, что то же самое делали и египтяне еще задолго до римлян. Похоже, что свысока относиться к предкам определенно не стоит.

Ловцы молний. XX век

В конце первой четверти XX столетия перед учеными во весь рост встала проблема получения высоких и сверхвысоких напряжений. Физикам нужны были сильные электрические поля, для того чтобы быстрее разгонять заряженные частицы и бомбардировать мишени. Во всех странах развивалась работа по изучению строения атома. Электростатические генераторы поднимали напряжение до миллиона вольт. Но этого было мало. Вот если бы удалось заставить работать молнию… В 1928 году трое молодых ученых — Браш, Ланж и Урбан — решили реализовать эту идею.

На горе Дженеросо в Швейцарии, где атмосфера всегда щедро насыщена электричеством, физики подняли на мачтах на высоту примерно около 80 метров металлическую сетку. Это устройство собирало из туч столько электричества, что его потенциал поднимался до 10 миллионов вольт. Очевидцы рассказывали, что опыты производили страшное впечатление и требовали от ученых большого мужества. Иногда напряжение на сетке достигало максимума, воздушный промежуток с оглушительным треском пробивала длинная, более четырех метров, искра. За одну сотую секунды — именно такое время длился разряд, сила тока достигала десятков тысяч ампер!

Браш, Ланж и Урбан пытались полученным напряжением ускорять протоны. Опыты длились до 1933 года, пока в один из грозовых дней Курт Урбан на крошечную долю секунды не потерял бдительность. Может быть, он слишком привык к постоянной опасности, пригляделся к огненным змеям. Однако новая сила — электричество не допускает небрежности. И молодой человек заплатил за нее жизнью. После этого работы на горе Дженеросо были свернуты. Они оказались слишком опасными и… недостаточно эффективными. Физики научились в лабораториях строить ускорители, разгоняющие заряженные частицы до миллиардов электрон-вольт.

Однако опыты по притягиванию молний, по сведению небесного огня с неба на землю не прекратились. Чтобы изучить природу электрического разряда, нужно было во что бы то ни стало познакомиться с ним поближе. И вот в середине нашего столетия швейцарский профессор Карл Бергер, изучив районы страны, где чаще всего бывают грозы, построил на горе Сан-Сальваторе, в окрестностях Лугано, стальную башню на высоте 915 метров над уровнем моря. Способ оказался весьма эффективным. Ловец молний принимал до сотни ударов атмосферного электричества в год, замерил их силу и составил альбом фотографий с помощью высокоскоростной аппаратуры. Бергер, пожалуй, первым сумел запечатлеть отдельные фазы рождающегося разряда.

Сейчас такие лаборатории имеются во многих странах. Жизнь исследователей в них наполнена ожиданием и беспокойством. Нередко среди ночи тревожные сигналы системы оповещения поднимают их с постелей. Приборы извещают, что напряженность электрического поля в воздухе достигла критической величины и нужно ожидать грозы. В такие ночи все сотрудники уже не помышляют о сне.

Вот стрелки приборов подошли к красной черте. Руководитель эксперимента нажимает кнопку на пульте. И тотчас в некотором удалении от здания лаборатории раздается громкое шипение: примерно метровая ракета срывается с направляющих и, разматывая за собой тонкий провод, уходит в вышину. Едва красно-желтая реактивная струя успевает подняться всего на несколько сот метров, как окрестности озаряются мертвенным светом: молния обрушивается с неба и бьет в стартовые направляющие — эксперимент удался.

Ловцы молний разделяют свою «добычу» на «нисходящие» и «восходящие» молнии, в зависимости от их направления. Короткие по времени считаются «ясными» и «холодными», а «горячие» живут в тысячу раз дольше и, являются главными причинами пожаров.

При напряжении около 100 миллионов вольт сила тока в молнии может достигать 100 тысяч ампер. Для наглядности напомню, что в электрической лампочке мощностью в 100 ватт сила тока не превышает и половины ампера.

Во время разряда воздух в молниевом канале разогревается до 30 тысяч градусов — это примерно в пять раз больше, чем температура солнечной поверхности; Раскаленная среда резко, как взрыв, расширяется и вызывает ударную волну. Гремит гром.

Людей всегда удивляло то обстоятельство, что пораженные небесным огнем часто оказывались без одежды. В чем тут причина? —

Объяснение нашли сравнительно недавно: когда разряд проходит по поверхности тела, жертвы, влага кожного покрова и пот моментально испаряются. Резкое повышение давления паров срывает одежду и обувь с пострадавшего.

По подсчетам статистиков, случаи поражения молнией за последние годы становятся все реже. Однако в 1977 году удар молнии повредил атомный реактор в Стейде. В 1981 году в японский танкер «Хакуйо Мару» (тоннаж 102 тысячи тонн) после освобождения его от сырой нефти ударила молния. Она воспламенила газовоздушную смесь, оставшуюся в танках судна, и в результате от танкера осталась груда пережженной стали.

Громоотводы и стальная арматура железобетонных конструкций надежно предохраняют от грозового разряда людей, находящихся в помещениях современных зданий. Поэтому в городах гроза практически безопасна.

В наше время одна из задач исследователей — защита чувствительной электроники от атмосферных разрядов. Даже отдаленные разряды способны помешать, внести сбой в работу электронных систем.

Хорошая гроза расходует энергию, равную примерно энергии взрыва атомной бомбы. Мимо такой бесцельной траты энергии люди, конечно, не могли пройти. Однако, несмотря на то что первые предложения по использованию этой энергии относятся еще к прошлому столетию, результаты по их реализации пока невелики.

 

Глава 5

Господа профессоры Санкт-Петербургской Академии наук

По мосткам, проложенным вдоль низкого и топкого берега Васильевского острова, душным июльским днем лета 1753 года идут двое. Один высок и дороден. Телосложения крепкого, можно сказать, богатырского. Шагает широко, размашисто, под ноги не глядит. Попадет каблук башмака в щель промеж досок — выдернет, не поморщась. Вроде как не замечает он ни жары-духоты летней предгрозовой, ни пыли, ни неровностей пути. Темные круги обозначились в подмышках на голубом академическом кафтане с отворотами. Время от времени утирает он широким обшлагом пот, стекающий из-под напудренного парика, но хода не замедляет.

Другой ростом поменьше и в кости тоньше, а потому кажется рядом с товарищем комплекции субтильной. Однако, ежели приглядеться, то и он мужчина крепкий и в самой поре, лет сорока. Поспешая за рослым спутником своим, идет аккуратно, выбирает, куда ступить, чтобы пыль от хлопающих досок не садилась на белые чулки и панталоны. Одновременно успевает и оглядеться вокруг, оценить и удержать в памяти все увиденное. Плывет по Неве плот. «Две дюжины бревен в ряду, — отметит он про себя и посчитает: — На две гонки мужиков трое, что есть немного, а стало быть, хорошо работают, не ленятся». Приметит посредине плота груз, прикрытый рогожей, враз уразумеет: «Должно, чугун в Адмиралтейство от Литейного сплавляют». Жара ему не помеха, даже лоб не блестит. Оглядев небосвод, край которого медленно затягивают облака, наливающиеся свинцовой тяжестью, он тут же отмечает вслух: «Es ist warm, aber ich glaube, das nach Mittag ein Qewitter sein wird…».

И хотя мысли его товарища далеки от окружающего, тот откликается: «Vielleicht, meinetwegen»[Возможно, пусть будет… (Нем.) — и переходит на русский язык: «На Илью до обеда всегда лето, а с обеда — осень. — Он смотрит на небо. — Тучи от норда идут. Грому нарочитаго ожидать можно. Надобно машину грозовую наладить успеть, дабы опыты и обсервации чинить непомешно. Есть ли новинки в сем деле за то время, что был я в Усть-Рудицах?»

Переходит ка русскую речь и его приметливый товарищ: «Сего июля осьмнадцатого числа имел я паки случай примечать електрическую силу громовых туч. Опыты чинились при некоторых господах профессорах и членах академических… — Он говорит с трудом, книжно, как пишет. Так обычно говорят иноземцы, знакомые с языком не по живому общению с людьми, а через книжную ученость. — Гром не близко, однако ж, после первого удара шелковая нить указателя от железной линейки нарочито далеко отскочила, и материя електрическая с шумом из конца линейки в светлыя искры рассыпалась… — Он забегает чуть вперед, чтобы посмотреть, производит ли его рассказ должное впечатление на собеседника. И, убедившись, что тот слушает с интересом, продолжает: — У некоторых, державших линейку, великое потрясение по всей руке и иным членам произошло. А шум исходящей материи слышали даже те, кто стоял нарочито далеко…»

Именно такой представляется мне сегодня сцена возвращения двух профессоров Санкт-Петербургской Академии — Михаилы Васильевича Ломоносова и Георга Вильгельма Рихмана после заседания Конференции домой в июле 1753 года. Таким представляется и их диалог…

Опыты, чинимые с электрической силой, поражали воображение Ломоносова. Околдованный еще в Марбурге в студенческие годы зрелищем, как под ладонями университетского экспериментатора вертящийся стеклянный шар накапливает таинственную материю, которая стреляет голубыми искрами, он всеми силами содействовал постановке тех опытов в Петербурге. Рад был, что и друг его, любезный профессор Рихман, тою же материей заинтересован. Добивался для Рихмана отведения «каморы електрической» в строгановском доме, хлопотал о приборах и бегал повсечасно глядеть, то ли делает профессор, да все ли ладно получается… У себя в доме, к ужасу супруги Лизаветы Андреевны и домочадцев своих, соорудил он «громовую махину», с коею чинил опыты, пугавшие всю округу.

В 1744 году по собственному почину буйный Академии наук адъюнкт Михаила Ломоносов приступил к наблюдению за грозами. В рабочем журнале он отметил 17 гроз за лето. Более всего прогремело их в июле. И почти каждый раз тучи собирались пополудни, часу около третьего или четвертого.

В начале 1745 года императрица Елизавета со всем двором после долгого пребывания в Москве и Киеве вернулась, наконец, в столицу. Жизнь оживилась. В кабинет ее императорского величества вызван был советник Шумахер, где ему объявили приказ: «…коим образом ея императорское величество указать, изволила, профессором Рихманом сделанный в Академии електрические эксперименты чинить ему, профессору, при дворе, дабы ея императорское величество собственною высочайшею особою действие онаго эксперимента видеть изволила».

Ну чем у нас не Версаль?

Между тем Ломоносов продолжал:

— Понеже из проволоки во время грому подлинные електрические искры происходят, — он говорил как бы сам с собой, не глядя на шагавшего рядом с ним Рихмана, — посему заключаю я, что к тем опытам с м-шенбруковыми и клействовыми склянками никакой електрической махины не надобно. Гром совершенно вместо нея служить может. От сих искр должен также спирт винный, а также нефть, порох и протчее загораться.

Рихман молчал. Не то чтобы его мнение было принципиально несогласно с ломоносовским, но он сначала хотел сам в том удостовериться. Сказывались различие темпераментов и разный подход к проблеме.

— Экой ты, Михаила Васильевич, строптивец. Истинно «ломай нос». Сие все в испытаниях нуждается. Есть ли в искрах громовых достаточно силы и теплоты для зажигания…

Ломоносов шагал, сжавши губы узкой полосой и выставив вперед круглый подбородок. Обманчиво-мягкое лицо его отвердело. Oy и смолоду-то был упрям. И не раз случалось, что когда кто-либо начинал ему перечить, становился несдержан. Однако Рихмана он любил. Уважал за знания, за упорство. Были они почти одногодками, но Рихман определено был профессором раньше. И Ломоносов никогда не забывал, как в начале учения ему, приехавшему из Москвы студенту Славяно-греко-латинской академии, готовящемуся к отъезду в Германию, именно Георг Рихман давал первые уроки немецкого языка…

С основанием Академии наук в России, в Санкт-Петербурге, возникла чуждая русскому обществу колония иностранцев, которые мало соприкасались с той средой, в которую оказались внедрены. Они не были торговцами, не являлись лекарями, мастеровыми, ремесленниками, то есть теми, чей труд был понятен, привычен для русских людей и чье пребывание в стране не вызывало недоумения. В Академию наук большинство специалистов приглашалось не для решения конкретных проблем, а с единой целью — привить в России европейскую образованность. Но для этого мало было набрать хороших и знающих людей. Нужно было сначала, как говорил в свое время Василий Никитич Татищев, «приуготовить землю, на которую сеять». А этому мало помогали реформы, не решали вопрос повинности. Все они — от указов об основании новых школ и расширении старого «книжного почитания» до запрета жениться дворянским детям без минимума образованности — касались внешней, поверхностной жизни государства. Чтобы просвещение вошло в плоть и кровь народные, нужны были свои Коперники и Галилеи, Бэконы, Декарты, Лейбницы. Они должны были не просто усвоить основы новых начал, не просто понять их, но впитать их органически, «переварить» и переосмыслить. И тогда на «приуготовленной земле», на своей национальной основе, развивать дальше новое мировоззрение, понятное широкому кругу соотечественников. Развивать его в русле мировой науки.

Приезжие иноземцы в большинстве своем честно занимались задачами практического изучения России. Но ни цели, поставленные перед ними, ни методы, ни результаты их работы, описанные латынью, на немецком или на французском языках, не были понятны большинству русских. Даже первые переводы этих работ оказывались столь же темными, как и оригиналы. В русском языке того времени отсутствовала терминология, тождественная европейской. Не существовало самого научно-логического строя, способного излагать отвлеченные понятия и естественнонаучные истины. Русские риторы понаторели в спорах богословских, в борьбе против остатков язычества на широких просторах державы, но естественнонаучный язык выработан не был. И потому первые переводы, пытавшиеся передать смысл иноземной учености, были совершенно невразумительны. «Прочный корень науки мог быть положен только, когда ее содержание было принято не на веру, не из подражания, не под давлением чужого авторитета, а самостоятельно продумано и усвоено умом, способным к независимому исследованию, и вошло в его собственную природу. В первый раз это сделано было Ломоносовым, и в этом была его великая заслуга, залог обширного влияния в течение XVIII века и историческое значение в русской литературе».

Можно выдумать порох, открыть планету, вывести новую математическую формулу или изобрести целый математический аппарат и тем самым снискать благодарность человечества. Но только редкие гении способны научить людей думать по-иному, по-новому, способны изменить их представления об окружающем мире, создать новое мировоззрение.

Так и для одного из идущих по набережной — для Георга Вильгельма Рихмана, академика и профессоpa no кафедре теоретической и практической физики Санкт-Петербургской Академии наук, — изучение громовой силы явилось главной задачей, важной самой по себе. Для второго же академика и тоже профессора, только по кафедре химии, Михаилы Васильевича Ломоносова, этот вопрос был одним из примеров единства материального мира. Это был один из камней фундамента нового мировоззрения, которое он вырабатывал и которое должно было прийти к его соотечественникам на смену все еще не изжитой средневековой и церковной схоластике.

Оба с утра присутствовали в заседании Конференции и теперь поспешали домой к обеду, а также в надежде удостовериться в прежних своих обсервациях над электрической силою. Рихман должен был показать сущность опытов своих граверу — мастеру Соколову, поскольку тому было поручено изобразить их на виньетке к предстоящей речи, имеющей быть напечатанной в академической типографии. Господа профессоры дошли до угла Второй линии, на котором обычно прощались, ибо один из них, а именно Ломоносов, жил неподалеку. Дом Рихмана стоял на углу Пятой линии и Большого проспекта. Православные обходили это строение с высокими шестами на крыше, принимавшими гром. От шестов с железными прутьями шли а сени цепи к электрическому указателю, придуманному и сооруженному хозяином.

Однако тучи в этот день были невелики и изрядного грому не обещали.

На крыше ломоносовского дома проволока шла от железного штыря к калитке, а оттуда в сени. Это и была «громовая машина». К ней и спешил Михаил Васильевич. Он остановился в сенях поглядеть на электрический указатель Рихмана. Оба ученых полагали, что сей снаряд позволит им вести непрерывные наблюдения, примечая изменения электрической силы не только во время грозы. Но пока нить висела вдоль железной линейки, не подавая никаких признаков жизни.

В доме собирали на стол, и Лизавета Андреевна окликнула мужа, выговаривая ему за задержку. Он же все ждал и дождался: нить дрогнула, поднялась, а из проволоки без всякого грому посыпались искры.

— Komm mal her… Быстрее, быстрее! Идите сюда и смотрите, какого цвета эти искры, — закричал Ломоносов. Цвет искр был одним из предметов спора с Рихманом. И Ломоносову нужны были свидетели.

Домочадцы, призванные хозяином, робко жались у стенки, подальше от громовой машины, а Лизавета Андреевна — его супруга, которая, несмотря на годы, прожитые в России, с русским языком была в больших неладах, все просила:

— Довольно, Михаил, с меня хватит. Мне страшно. Пойдем обедать, щи остынут.

В этот момент грянуло почти что над головой. Искры брызнули разноцветным каскадом, и все, толкаясь, побежали из сеней. Переждав немного, пошел за обеденный стол и Михаил Васильевич. Но не успел он выхлебать и тарелки щей, как входная дверь распахнулась и в горницу весь в слезах ввалился человек из дворни Рихмана. Утирая глаза, он выговорил:

— Профессора громом зашибло…

Машина для примечания электрической силы была у Рихмана учреждена в шкафу, что стоял в сенях у окошка. Состояла она из железного прута в палец толщиной и длиной в один фут. Нижний конец оного спущен был в хрустальный стакан, отчасти наполненный медными опилками. К сему пруту с кровли дома проведена была сквозь сени проволока железная под потолком. Свидетели происшедшего рассказывали: сначала «указатель електрической» ничего не показывал, и господин профессор рассудил, что гром еще нарочито далеко отстоит. Тогда он позвал гравировального мастера Соколова, сказавши ему, что пока-де опасности никакой нет и тот все как надо может приметить, дабы в точности на виньетке изобразить.

Вскоре после того увидел Соколов, как из прута без всякого прикосновения вышел синеватый огненный клуб с кулак величиной и господину профессору прямо в лоб потрафил. А тот, не издавши и малого голосу, упал назад. В самый момент тот последовал удар такой, будто из малой пушки выпалено было, отчего и оный мастер упал на землю и почувствовал на спине у себя некоторые удары, от которых после усмотрено, что произошли оне от изорванной проволоки, которая у него на кафтане с плеч до фалд знатныя горелыя полосы оставила. Комната наполнилась густым дымом, и Соколов подумал, что молния зажгла дом.

Оттого, поднявшись в беспамятстве, выбежал он на улицу и объявил о сем стоящему недалеко пикету…

Когда жена Рихмана, услышавши столь сильный удар, прибежала в сени, то увидела, что господин профессор без всякого дыхания навзничь лежит на сундуке у стены. Тотчас кликнула она людей и стали его тереть, чтобы «отведать», не оживет ли. Пришел лекарь минут через десять. Старался пустить ему кровь из руки. Однако крови вышло мало, одна капелька, хотя жила, как было усмотрено позже, действительно отворена была. Господин профессор Краценштейн несколько раз, как то делают обыкновенно с задушившимися людьми, зажал господину Рихману ноздри, — дул ему в грудь, но все напрасно.

«Мне, — писал Ломоносов Шувалову, — и минувшая в близости моя смерть, и его бледное тело, и бывшее с ним согласие и дружба, и плач его жены, детей в дому столь были чувствительны, что я великому множеству народа сошедшегося не мог ни на что дать слова или ответа, смотря на того лицо, с которым я за час сидел в Конференции и рассуждал о нашем будущем публичном акте… Между тем умер господин Рихман прекрасною смертию, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет: но бедная его вдова, теща, сын пяти лет, который добрую показывал надежду, и две дочери, одна двух лет, другая около года, как об нем, так и о своем крайнем несчастии плачут. Того ради, Ваше превосходительство, как истинный наук любитель и покровитель, будьте им милостивый помощник, чтоб бедная вдова лучшего профессора до смерти своей пропитание имела, и сына своего маленького Рихмана могла воспитать, чтобы он такой же наук любитель был, как его отец. Ему жалованья было 860 рублей. Милостивый государь! Исходатайствуй бедной вдове его или детям до смерти. За такое благодеяние Господь Бог Вас наградит, и я буду почитать больше, нежели за свое».

Смерть Рихмана потрясла всех. Несколько дней спустя Шумахер сделал представление президенту Академии даже об отмене торжественного акта, на котором Михаил Васильевич должен был читать доклад об электрических силах, и тот согласился. Пришлось Ломоносову снова и снова писать к своему покровителю Ивану Шувалову. В конце концов приготовленный им мемуар Шумахер отправил для прочтения почетным членам Академии, жившим за границей, и просил именем президента сообщить о своем мнении. Коварный недруг ожидал неблагоприятных отзывов. Но вот пришел ответ Эйлера из Берлина: «Сочинение господина Ломоносова об этом предмете я прочел с величайшим удовольствием. Объяснения, данные им относительно столь внезапного возникновения стужи, и происхождения последней от верхних слоев воздуха в атмосфере, я считаю совершенно основательными. Недавно я сделал подобные же выводы из учения о равновесии атмосферы. Прочие догадки столь же остроумны, сколько и вероподобны и выказывают в господине авторе счастливое дарование к распространению истинного познания естествоведения, чему образцы, впрочем, и прежде он представил в своих сочинениях. Ныне таковые умы весьма редки, так как большая, часть остаются только при опытах, почему и не желают пускаться в рассуждения, другие же впадают в такие нелепые толки, что они в противоречии всем началам здравого естествоведения…».

Ломоносов раньше других увидел в развитии — новой для человечества области знаний — в электричестве — «великую надежду к благополучию человеческому». И в этом еще раз сказалось гениальное предвидение великого русского ученого.

Во времена Ломоносова засилье церкви, широко бытующие суеверия чрезвычайно осложняли работу ученых в России.

После смерти Рихмана церковь потребовала немедленного запрещения «богопротивных опытов», уверяя, что Рихмана постигла «божья кара». И это мнение находило поддержку и сочувствие не только в конфессиональных кругах.

Ломоносов заранее предполагал возможность такого исхода. И в письме к Шувалову сделал такую приписку: «…чтобы сей случай не был протолкован противу приращения наук, всепокорнейше прошу миловать науки…»

С речами и статьями, доказывавшими, что смерть Рихмана отнюдь не «божеское наказание», а результат неосторожности, выступали ученые в разных странах, поскольку реакция несомненно ухватилась за столь неожиданный «подарок судьбы».

Много сил отдал Михаил Васильевич Ломоносов для продолжения начатых в России работ. Он неустанно искал способы безопасного наблюдения за «електрической громовой силой», написал сочинение «Слово о явлениях воздушных, от електрической силы происходящих». Наконец, по его настоянию Академия наук объявила международный конкурс на лучшую теорию электричества…

Загадка шаровой молнии. XX век

Вернемся еще раз к свидетельству гравировального мастера Соколова, который своими глазами видел, как «из прута без всякого прикосновения вышел синеватый огненный клуб с кулак величиною и господину профессору в лоб потрафил, А тот, не издавши и малого голосу, упал назад».

Рихман был убит шаровой молнией — довольно редкой разновидностью электрического разряда, до сей поры являющегося тайной для науки.

Что это такое? Советский энциклопедический словарь определяет ее так: «Шаровая молния, редко встречающаяся форма молнии, представляющая собой светящееся шарообразное или грушевидное тело диаметром 10-20 сантиметров и больше, образующееся обычно вслед за ударом линейной молнии. Существует от 1 секунды до нескольких минут».

Не знаю, как покажется вам, но по мне — информации в этой справке «негусто». Может быть, попробовать прочитать в том же словаре статью «Молния»? Откроем страницу 832: «Молния, гигантский электрический искровой разряд между облаками или между облаками и земной поверхностью, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды. Молния сопровождается громом».

В обоих определениях не очень много общего. Это и понятно. С тех пор как люди перестали видеть в явлениях природы «гнев божий», о шаровой молнии написано много заметок, статей, книг, и все равно никто из ученых не знает, как она образуется и почему существует,

Вот характеристика этого удивительного явления, составленная по огромному количеству наблюдений;

1. Внутренняя энергоемкость — от 0, 1 до 4 кВт*ч;

2. Время существования — от нескольких секунд до 4 мин;

3. Масса — от 0, 5 до 50 г;

4. Плотность — от 0, 0013 до 0, 015 г/см3.

Какая точность!

Одним из первых ученых, вполне сознательно описавшим шаровую молнию, был Доминик Франсуа Араго. Правда, и он больше спрашивал, чем объяснял: «Как и где образуются эти скопления весомой материи, сильно пропитанные веществом молний? Какова их природа? По этому поводу в науке существует пробел, который необходимо заполнить».

Эти слова он писал в середине прошлого века в книге «Гром и молния». В 1885 году ее перевели и издали у нас в Петербурге.

Араго был уверен, что шаровая молния — это шар с гремучими газами (соединением азота с кислородом), насквозь пропитанный «веществом молнии». Такой шар, по мнению ученого, возникал в грозовых облаках, заряжался наподобие конденсатора электричеством разных знаков и падал на землю. Изолятором в таком конденсаторе мог служить сухой, уплотненный электрическими силами слой воздуха между заряженными оболочками.

В случае «пробоя» изоляции искра поджигала гремучие газы, и шар взрывался. Если же «пробоя» не происходило, электрическая энергия могла тихо «стечь» с шара, и он так же тихо исчезал.

К сожалению, в гипотезе Араго ни слова не говорилось о «молниевой материи», игравшей не последнюю роль в жизни шаровой молнии.

Потом было еще много предположений о природе этого загадочного явления. Одни авторы считали, что шаровая молния несет в себе весь запас имеющейся энергии. Другие предполагали, что источник ее находится вне шаровой молнии.

Может возникнуть вопрос: если положение дел настолько неопределенно, то как могли составить ту конкретную характеристику, которую я привел? Ведь там даны и масса, и плотность, будто шаровую молнию взвесили и пощупали, есть даже энергоемкость. Как ее определили?

В 1936 году в редакцию английской газеты «Дейли мейл» пришло письмо от читателя из графства Херфордшир. Вот что он писал:

"Сэр! Во время грозы я видел большой раскаленный шар, спустившийся с неба. Он ударил в наш дом, перерезал телефонные провода, зажег оконную раму и затем исчез в кадке с водой, стоявшей под окном.

У. Моррис. Дорстоун, Херфорд".

Вода кипела затем в течение нескольких минут, но когда она достаточно остыла, чтобы можно было поискать шар, я ничего не смог обнаружить в бочке.

Королевский астроном, которого попросили прокомментировать это письмо, сообщил: "По-видимому, то, что видел ваш корреспондент, представляет собой очень редкое явление, известное под названием… «шаровой молнии».

Сообщение вызвало интерес среди ученых, и они подсчитали примерную энергию, затраченную на кипячение воды в кадушке. Получилось от одного до 3 киловатт-часов. Это, в свою очередь, позволило оценить удельную энергоемкость шаровой молнии как минимум в 100 киловатт-часов.

Аналогичное явление наблюдал у нас в Закарпатье, близ города Перечина, С.С. Мах. «В августе 1962 года, — писал он, — около 11-12 часов вечера в корыто с водой для скота упала шаровая молния размером с теннисный мяч: она светилась цветами радуги в течение около 10 секунд. Вода из корыта полностью выкипела, на дне лежали сварившиеся лягушки. Размер корыта 0, 3x2, 5 метра. Глубина слоя воды — 15 см. В двух других корытах также были обнаружены сварившиеся лягушки».

В этом случае описываемая шаровая молния должна была иметь значительно большую удельную энергоемкость. Ведь масса выкипевшей воды — почти 100 килограммов.

Из чего же должна состоять шаровая молния, чтобы произвести такое действие? Это наверняка не «горючее вещество», потому что тогда оно должно обладать фантастической эффективностью. Напомню, что даже такое «идеальное горючее», как газ ацетилен, имеет энергоемкость во много-много раз меньшую.

Ученые выдвигали множество гипотез о природе шаровой молнии. И каждую из них время и новые факты низводили с пьедестала.

Интересны представления о шаровой молнии, развитые советским физиком Я. И. Френкелем в 1940 году.

«Яков Ильич Френкель был человеком, которого про сто оскорбляло существование непонятных физических явлений… Широко эрудированный физик, он обладал удивительной способностью сопоставлять весьма отдаленные области знания и в то же время легко, отвлекаться от досадных мелочей, часто заслоняющих основные черты явления».

Он считал шаровую молнию вихрем из смеси твердых частиц дыма и пыли с химически активными газообразными продуктами, которые образуются в результате удара обычной молнии. Такой вихрь из раскаленных частиц ярко светится. А циркуляция ионов в нем приводит к возникновению сильного магнитного поля, которое стягивает весь клубок в шар и способствует сохранению его формы.

И действительно, многочисленные наблюдатели отмечают «любовь» шаровых молний к печным трубам и дымоходам. Есть даже свидетельства появления огненных шаров зимой, во время метелей и снегопадов. Не значит ли это, что для существования шаровой молнии необходимы твердые частицы дыма и сажи, пыли и снежинок?

После взрыва-разряда шаровой молнии в воздухе остается дымок с острым запахом.

По расчетам Я.И. Френкеля, энергоемкость шаровой молнии как максимум — 0, 03 кВт-ч, то есть на три с лишним порядка меньше той, что дают подсчеты англичан.

Нет, похоже, что теория, основывающаяся на энергии горения газов, для объяснения природы шаровой молнии не годится. Тогда вернулись к гипотезе чисто электрической природы этого явления. И такое предположение рассматривалось учеными. В 1960 году появилась статья Е. Хилла. В ней он сравнивал шаровую молнию с миниатюрным грозовым облаком, электрические заряды в котором разделены ударом обычной линейной молнии. В небольшом объеме собираются сгустки электрических зарядов различных знаков. Представим себе шаровую молнию, состоящую, как матрешка, из вложенных друг в друга разноименно заряженных слоев. У нас получится сферический многослойный конденсатор, энергоемкость которого оказывается очень незначительной, в тысячу раз меньше рассчитанной Френкелем. Между тем по разрушениям взрыв шаровой молнии приравнивается к взрыву «от сотен граммов до 20 кг тринитротолуола (тола)». Это весьма солидный заряд взрывчатки. Понятно, что такие свойства молнии не могли не привлечь к ней внимания тех, кто занят разработкой нового оружия. И в декабре 1960 года в американском журнале «Радиоэлектронике» появилась сенсационная статья — «Шаровая молния против ракет».

«Шаровая молния, то есть сгустки плазмы — вещества, находящегося в сильно наэлектризованном состоянии, в котором электронные оболочки атомов сильно разрушаются, может быть использована, по мнению американских физиков, для борьбы против ракет…».

Дальше шло популярное объяснение оригинальной гипотезы выдающегося советского физика П. Л. Капицы, выдвинутой им в 1955 году. Он писал: «Если в природе не существует источников энергии, еще нам неизвестных, то на основании закона сохранения энергии приходится принять, что во время свечения шаровой молнии непрерывно подводится энергия, и мы вынуждены искать этот источник энергии вне объема шаровой молнии».

Итак, гипотез много, а загадка остается неразгаданной.

Нет на свете ничего практичнее хорошей теории

В затемненном покое крутится на токарном станке укрепленный стеклянный шар. Нога в грубом черном башмаке и белом чулке упруго нажимает на педаль. Большие ладони скользят по гладкой стеклянной поверхности. Из шара вытянут насосом воздух. И вот разреженное пространство внутри стеклянного шара начинает светиться… «Что видимое сияние в месте, лишенном воздуха, произведено быть может, в том мы искусством уверены…» — запишет позже экспериментатор в тетради. И добавит: «Возбужденная электрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые в мгновение ока исчезают, и в то же время новые на их места вскакивают, так что беспрерывное блистание быть кажется В северном сиянии всполохи или лучи… вид подобный имеют…» Это писал Михаил Васильевич Ломоносов. Немало времени провел он в «електрической каморе» — в физической лаборатории, где стояли академические приборы.

Долгое время существовало предположение, что полярные сияния происходят, в самой атмосфере. Но однажды в Петербурге, «учинив сравнение с ними» высоты зари, вывел он, что «вышина верхнего края дуги около 420 верст» (примерно 450 км). А это означало, что полярные сияния происходят выше воздушного слоя.

Сегодня специалисты установили, что нижняя граница полярных сияний находится примерно в сотне километров от поверхности Земли и простирается вверх на 100-200 километров, а может подниматься и до 400, 600, а то и до 1000 километров над Землей.

В 1751 году на заседании Конференции Академии наук Михаил Васильевич говорил об электрической природе наблюдаемого явления. Интересно отметить, что Франклин пришел к той же мысли почти одновременно с Ломоносовым. А епископ Бергена Э. Понтопидан, занимавшийся в то же время вопросами натурфилософии, очень образно сравнил Землю с вращающимся стеклянным шаром электрической машины. При этом электрические заряды такой машины он уподоблял вспышкам полярных сияний. Такой вывод в то время был далеко не очевидным. И предположения шведского физика и астронома А. Цельсия о том, что полярные сияния это не что иное, как отблески снегов, лежащих на горных вершинах, казались современникам значительно более убедительными.

Ломоносов был очень приметливым человеком. Но основные его воспоминания о полярных сияниях основывались на детских и отроческих впечатлениях, пока он «жил до возраста в таких местах, где северные сияния часто случаются». И теперь, объявляя сходство их с электрическими разрядами, он считал, что «електрическая сила, рождающая северное сияние», обязана своим существованием тому же трению, только не ладоней о стекло, как в лаборатории, а воздушных потоков друг о друга. Для объяснения полярных сияний это было неверно, но какие далеко идущие аналогии можно вывести из этого предположения, рассматривая, в частности, современный механизм образования грозы.

«Нет ничего практичнее хорошей теории», — говорим мы сегодня, в конце XX столетия. Двести лет тому назад теория с практикой были связаны не столь тесно. В науке об электричестве еще не были открыты даже основополагающие законы, не существовали те основные понятия, которыми мы пользуемся теперь. Хорошая теория электричества была крайне нужна, чтобы от гипотез о механизме электрических явлений перейти наконец к прогрессивной ньютоновской программе — к нахождению механической, силы, измеряющей взаимодействие между наэлектризованными телами.

Потому и возникло предложение Петербургской Академии — «сыскать подлинную електрической силы причину и составить точную ея теорию».

В ту пору, как писал француз Лемонье в статье «Электричество», помещенной в знаменитой «Энциклопедии», издававшейся Д. Дидро, «мнения физиков относительно причины электричества расходятся: все они, впрочем, согласны в том, что существует электрическая материя, которая более или менее собирается вокруг наэлектризованных тел и которая вызывает своими движениями наблюдаемые нами электрические явления, но каждый из них по-разному объясняет причины и направления этих различных движений».

Во Франция теорию Франклина о существовании электрической жидкости, «электрической субстанции», обходили молчанием. Не одобряли ее и в России. Ломоносов и Рихман были противниками ныотонианских сил, предпочитая взгляды Декарта о существовании вихрей во всемирном эфире. По этой причине не соглашались они и с Франклшювой теорией.

К 1756 году, когда окончился срок конкурса, в Академию поступило довольно много работ. Лучшей была признана присланная из Берлина и подписанная именем Иоганна Эйлера, сына великого математика. Сам Леонард Эйлер права участвовать в конкурсе не имел, поскольку являлся членом Собрания Петербургской Академии. Однако, после того как результаты конкурса были объявлены и работа получила премию, Эйлер признался в обмане — ученые записки принадлежали ему. Свои рассуждения Эйлер строил на предположении, что сверхтонкая материя, создающая электрические силы, есть не что иное, как светоносный эфир. И все известные исследователям электрические явления относил за счет «нарушений равновесия в эфире», сгущения его или разряжения вблизи электризуемых тел. Таким образом, он обходился без введения «специальной электрической материи» Франклина.

Несмотря на то что теория Эйлера исходила из картезианских воззрений, отрицавших «электрические материи», и основывалась на явлениях в эфире, Ломоносов, по-видимому, не был удовлетворен ею полностью. В том же 1756 году он написал диссертацию «Теория электричества, разработанная математическим способом», которая осталась неопубликованной., В ней Михаил Васильевич писал: «Электрические явления — притяжение, отталкивание, свет и огонь — состоят в движении. Движение не может быть возбуждено без другого движущегося тела». Электризация, по гипотезе Ломоносова, обусловливалась вращательным движением частиц внутри вещества и в окружающем пространстве.

Обе теории были принципиально новыми, потому что сводили причину электрических явлений не к свойствам мифической жидкости, а к специфическим формам движения эфира, признанного реально существующим наукой того периода. Теории Эйлера и Ломоносова носили чисто электростатический характер. Отрицая движение электрической жидкости — электрического тока, они приводили к неправильному представлению о грозозащите и об устройстве громоотводов.

По мнению Ломоносова, надежным громоотводом могли служить изолированные «электрические стрелы», которые, должны были отводить в землю не электрический заряд, а «електрическую силу». Потому и устанавливать их он предлагал не на крышах зданий, а на пустырях, подальше от строений, «дабы ударяющая молния больше на них, нежели на головах человеческих и на храминах (т.е. на зданиях — А.Т.) силы свои изнуряла».

В принципе незаземленный громоотвод тоже способствовал разряду и отводил молнию в землю через окружающий воздух. Но при заземлении этот процесс, конечно, происходил несравненно спокойнее.

Второй надежный способ грозозащиты Михаил Васильевич видел в «потрясении воздуха», в том, чтобы «разбивать громовые тучи колокольным звоном». «Того ради кажется, — говорил он, — что не токмо колокольным звоном, но и чисто пушечной пальбою во время грозы воздух трясти не бесполезно, дабы он великим дрожанием привел в смятение електрическую силу и оную умалил».

Таким образом, более глубокие концепции электричества в принципиальном отношении у Эйлера и Ломоносова на практике приводили к неправильному конструированию громоотводов.

Идеи Франклина в России получили дальнейшее развитие в работе Эпинуса, вышедшей в 1759 году в Санкт-Петербурге. Тридцатитрехлетний профессор астрономии Берлинской Академии наук и астроном Берлинской обсерватории Франц Ульрих Теодор Эпинус всего два года назад переселился в Россию, приняв предложение войти в члены Петербургской Академии.

В первые же годы жизни в Петербурге Эпинус развивает бурную деятельность. Он пишет работу о возвращении комет, о способах «поправления морского компаса и магнитных стрелок», об «умножении силы в натуральных магнитах». И наконец — большое сочинение «Опыт математической теории электричества и магнетизма», изданное отдельной книжкой. Эта работа изобиловала математическими выражениями, все они носили формально-описательный характер и нужны были, по выражению самого автора, лишь для того, «чтобы избежать излишней пространности обычной речи». Никаких расчетов по этим «формулам» делать было нельзя. Однако профессор Эпинус высказал немало замечательных мыслей, характеризующих не только его научную эрудицию, но и подлинный дар научного предвидения. Так, он отмечает, что неизвестный никому вид закона электростатического и магнитостатического воздействия представляется ему похожим по форме на закон тяготения. «Я охотно утверждал бы, — писал он, — что величины изменяются обратно пропорционально квадратам расстояний… В пользу такой зависимости, по-видимому, говорит аналогия с другими явлениями природы».

Пройдет 26 лет, и в 1785 году французский физик и военный инженер Шарль Огюстен Кулон установит основной закон электростатики, подтвердив предвидения Эпинуса. А три года спустя тот же Кулон распространит свой закон и на взаимодействие точечных магнитных полюсов, заложив тем самым основы электро — и магнитостатики.

В уже упоминавшейся выше работе Эпинус использует представление о «сгущении» электрической жидкости, приближаясь тем самым к понятию электрического потенциала. И даже приходит к понятию электроемкости, предвосхитив тем самым английского физика и химика Генри Кавендиша, строго сформулировавшего это понятие 10-12 лет спустя.

В работе Эпинуса есть и другие интересные предвидения, реализованные позже учеными.

Франц Ульрих Теодор Эпинус, физик, член Петербургской Академии наук с 1756 года, родился в 1724 году в городе Ростоке в семье пастора. В том же городе поступил в университет, откуда уходил в Иену, по обычаю буршей, меняющих университеты. Однако, в конце концов, снова вернулся в Росток, где и получил степень доктора медицины.

После окончания учебы Эпинус некоторое время работал приват-доцентом в том же университете, преподавал астрономию и физику. Но вскоре переехал в Берлин, где получил должность профессора астрономии при Академии наук. Одновременно он выполнял обязанности астронома при обсерватории.

В Берлине Эпинус познакомился с молодым, только что окончившим Ростокский университет Иоганном Карлом Вильке.

В то время многие физики были увлечены загадкой удивительных кристаллов, привезенных голландскими купцами в начале столетия с острова Цейлон. Назвали этот камень турмалином, или турмалем. Он бывал разного цвета, и его прозрачные кристаллы ценились наравне с индийскими рубинами и другими драгоценными камня ми. Но физиков привлекало то обстоятельство, что стоило нагреть турмалин на огне, как он тут же начинал притягивать к себе и отталкивать частички золы. Его даже прозвали за это «зольным камнем».

Знахари и «специалисты» черной и белой магии платили за кристаллы турмалина бешеные деньги. Надетый на шею или на палец при восходе солнца турмалин обещал своему владельцу счастье на целый день. Особенно хорошо помогал он в осенние дни. Впрочем, по данным современных ювелирных фирм, турмалин может принести счастье своему владельцу и в феврале, и в мае, и в августе…

В 1717 году удивительные свойства турмалина рассматривались на заседании Парижской Академии. Поскольку его притягивающая сила была признана магнитной, то минерал получил название «цейлонского магнита».

Молодой шведский врач Каролус Линнеус, в будущем знаменитый естествоиспытатель и почетный член многих академий Карл Линней, одним из первых стал сомневаться в магнитной природе силы турмалина. Линнеус читал лекции по минералогии и пробирному искусству, занимался медицинской практикой и еще находил время для обдумывания и подготовки своей «Системы природы».

Линней предположил, что сила притяжения турмалина при его нагревании имеет электрическую природу. И хотя у ученого не было доказательств, он назвал минерал «Lapis electnctis».

После серии опытов Эпинусу и Вильке удалось доказать, что при неравномерном нагревании турмалина на его противоположных сторонах возникают электрические заряды. По сути дела было открыто новое природное явление — еще одно проявление электрических сил, показывающее их связь с теплотой. Результаты опытов Эпинус опубликовал в мемуарах Берлинской Академии. Они обратили на себя внимание ученого мира. И в том же году молодой профессор получил не только лестное, но и выгодное приглашение — переехать в Россию, занять должность профессора физики Петербургской Академии наук.

На новом месте Эпинус проявляет завидную энергию и работоспособность. Он пишет популярные статьи, которые помещаются в академических изданиях. Пишет и ту замечательную работу, с которой мы начали зна комство с ним, — «Опыт математической теории электричества и магнетизма».

Во введении автор рассказывает, как открытый им пироэлектрический эффект в турмалине натолкнул его на мысль о глубоком сходстве электрических и магнитных явлений. Ведь до этого только магнит имел всегда два полюса, а теперь и нагретый турмалин оказался обладателем дипольного эффекта. Вот только почему? В чем причина обнаруженного явления? Однако Эпинус отказывается даже от обсуждения сил притяжения и отталкивания. При этом он ссылается на Ньютона, который также не занимался, по его мнению, выяснением причин всемирного притяжения. Правда, при этом автор трактата, чтобы избежать обвинений в эпигонстве, подчеркивает: «Я отнюдь не считаю их, как поступают некоторые неосторожные последователи великого Ньютона, силами внутренне присущими телам, и я не одобряю учения, которое постулирует действие на расстоянии. Действительно, я считаю несомненной аксиомой предположение, по которому тело не может производить никакого действия там, где его нет». Значит, силы притяжения и отталкивания, действующие на расстоянии, в его работе — лишь условное допущение. По мысли Эпинуса — это универсальное свойство электрических зарядов, точно так.же, как всемирное притяжение — универсальное свойство масс в механике Ньютона. А за субстанцию, обладающую свойствами электрического притяжения и отталкивания, Эпинус принимает некую единую электрическую жидкость, предложенную Франклином в своей теории.

Частицы электрической жидкости отталкиваются друг от друга, но притягиваются обычной материей. Они свободно проникают через поры одних тел и с трудом преодолевают другие. Первые, как мы можем легко понять, являются проводниками электричества, вторые — изоляторами. И все электрические явления, известные современной науке, Эпинус делит на два рода. К одному относит все, что связано с переходом электрической жидкости от одного тела к другому. Примером могут являться искры, возникающие при электризации тел. К другому — притяжение и отталкивание.

По аналогии с гипотезами, высказанными в теории электричества, Эпинус строит и теорию магнетизма. Он предполагает существование магнитной жидкости, частицы которой взаимно отталкиваются. Точно также делятся и тела: одни проявляют индифферентность, безразличие, к частицам магнитной жидкости (они являются аналогами диэлектриков), другие притягивают ее частицы (они являются проводниками).

Правда, закон Ньютона утверждал, что все тела природы связаны друг с другом силами притяжения, а если принять теорию единой электрической жидкости, то она приводила к тому, что материальные частицы должны отталкиваться друг от друга. Это обстоятельство немало смущало Эпинуса и его соратников. Позже ученый выдвинул предположение, что закон Ньютона применим к телам, содержащим естественное количество электрической жидкости. Это позволило обойти затруднения в формальном смысле, но убедительности теории не прибавило. И потому многие выдающиеся физики отказались принять франклиновскую унитарную теорию. Высоко оценивая труды Эпинуса за то, что в них дана приближенная математическая теория взаимодействия электрических и магнитных тел, исследователи все же вернулись к идее электрических жидкостей. Интересно, что и для этого случая вычисления Эпинуса оставались справедливыми.

До появления работы Эпинуса физики были уверены, что взаимодействие электризованных тел с неэлектризованными вполне возможно. Эпинус же утверждал, что лишь после того, как заряд одного тела вызовет появление заряда на другом, они приходят во взаимодействие. Это было, совершенно новым представлением, которое впоследствии пришлось весьма кстати, когда были открыты явления электрической и магнитной индукции и поляризации тел.

Интересно и утверждение петербургского профессора о том, что электрическая материя существует только в телах и отсутствует в пространстве, где действуют электрические силы. Здесь Эпинус довольно близко подходит к понятию электрического и магнитного поля, которое возникло и получило развитие в физике следующего столетия.

Работы Эпинуса сразу же стали широко известны и оказали большое влияние на взгляды физиков того времени, на развитие науки об электричестве. На его труды ссылались Кэвендиш и Кулон, о его теории писали Гауи и французские академики Лаплас, Кузен и Ле-жандр, а также Вольта и Фарадей…

Условия работы в академии были трудные. Одряхлевшего Шумахера заменил, по меткому выражению Ломоносова, «зять его, и имения, и дел, и чуть не Академии наследник» Тауберт — серая посредственность с угодливым характером. Этот академический советник держал себя всегда благопристойно и с достоинством, обладал в высшей степени умением вкрадываться в милость к знатным и пользоваться их расположением. Вместе с тем это был мелкий честолюбец и великим интриган… Другими членами канцелярии были назначены академики Ломоносов и Штелин. Ломоносов и Тауберт уже много лет питали друг к другу враждебные чувства. Понятно, что такое назначение не могло служить дальнейшему успеху работы канцелярии, да и всей Академии в целом.

К сожалению, Эпинус недолго занимался чисто научной деятельностью. Обласканный Таубертом, он полностью перешел на его сторону, стал в оппозицию Ломоносову и другим ученым, занявшись интригами и «искательством».

К 1758 году относится и его первый конфликт с Ломоносовым по поводу изобретенной тем «ночезрительной трубы». Вот как пишет о том сам Михаил Васильевич: «Подал советник Ломоносов в профессорское собрание проект о делании трубы, коею бы яснее видеть можно было в сумерках, и представил давно сделанный тому опыт. Физики профессор, что ныне коллежский советник, Эпинус делал на то объекции, почитая сие невозможным делом. Ломоносов немного после того спустя получил от камергера Шувалова присланную трубу того же сродства, и он представлял в доказательство своей справедливости. Однако профессор Эпинус не токмо слушать не хотел, но и против Ломоносова употреблял грубыя слова и вдруг вместо дружбы прежней стал оказывать неприятельские поступки. Все ясно уразумели, что то есть Таубертов промысел по шумахеровскому примеру, который ученые между профессорами споры, кои бы могли дружелюбно кончиться, употреблял в свою пользу, портя их дружбу. Все ясно оказалось тем, что Эпинус не токмо с Ломоносовым, но и с другими профессорами, ему приятелями, перестал дружиться, вступил в Таубертову компанию и, вместо прежнего прилежания, отдался в гуляние…»

В 1765 году Эпинус по желанию вступившей на престол Екатерины II принял на себя заботу о воспитаиии великого князя Павла Петровича. И с тех пор уже занимался только административной и государственной деятельностью.

Участвуя в придворных интригах, Эпинус забросил свои академические занятия, хотя и продолжал занимать должность. Как и большинство иностранцев, работавших в России, заботился главным образом о собственном благополучии. И это ему вполне удалось. Лишь в 1798 году в возрасте 74 лет он покинул русскую службу и перебрался в Дерпт (ныне Тарту), где через четыре года и умер.

Трибоэлектричество и постоянные магниты. XX век

В наши дни электростатические машины типа той, что демонстрировал почтенный куратор опытов Лондонского королевского общества мистер Фрэнсис Гауксби-старший, кажутся чем-то родственным деревянной сохе или каменному топору, хотя и сохранились еще в физических кабинетах некоторых школ. Здесь они позволяют получать электрические заряды, накапливать их на добрых старых лейденских банках и проводить опыты. Но не только на радость ребятишкам служит «чистое» электричество, получаемое при помощи трени.

В начале XX века перед физиками встал вопрос: как получать интенсивные пучки атомных частиц, обладающих большой скоростью, для бомбардировки атомного ядра? Для этого следовало прежде всего научиться создавать сильное электрическое поле. Тогда заряженные частицы, испускаемые каким-нибудь источником, попав в такое поле, начинают ускоренно двигаться по его направлению. Чем больше разность потенциалов в начале и в конце пути частиц, тем большую скорость, а следовательно, и энергию они приобретут.

Во всех физических лабораториях мира началось соревнование за получение сверхвысоких напряжений. Для любителей точных цифр могу сказать, что обычная динамо-машина дает напряжение примерно до тысячи вольт. Приняв меры, можно повысить его до 20 тысяч вольт. Индукционные катушки позволяют поднять напряжение до 100 тысяч вольт при небольшой мощности. Наконец, импульсные генераторы, держащие батареи конденсаторов, которые заряжаются постоянным током, дают возможность приблизиться к миллиону вольт.

В 1929 году американский физик Роберт Ван-де-Грааф из Принстонского университета предложил сначала принцип, а потом и новую конструкцию высоковольтного электрического генератора. Бесконечная движущаяся лента переносила заряд от источника внутрь большого полого металлического шара — кондуктора, установленного на изолированной колонне. Генераторы Ван-де-Граафа способны были накапливать до 5 миллионов вольт, при этом они оказались просты по устройству и обеспечивали высокое постоянство полученного напряжения.

Прошло более полувека, но и сегодня электростатические генераторы участвуют в экспериментах. Правда, самостоятельно — редко, чаще в сочетании с синхротронами они разгоняют частицы до энергий в миллиарды электрон-вольт!

В энергетике будущего, скорее всего, значительная доля электроэнергии будет вырабатываться безмашинным способом, например на магнитогидродинамических установках. Главная часть в них — магнитная система. Правда, участвуют в этом не постоянные магниты, о которых шла речь в этой главе, а потому отложим разговор о МГД-генераторах.

Первые естественные магниты вытачивали из кусков магнитного железняка. Уже в средние века кузнецы заметили, что если ковать железо, расположив его на наковальне по направлению строго с севера на юг, то после обработки оно оказывается намагниченным. Позже стали изготавливать искусственные магниты из мягкого железа, натирая его магнитным железняком. Кованую полосу железа натирали, начиная от середины к концам. Один конец — северным полюсом магнита, другой — южным. Примерно тогда же обнаружили, что если ту же железную полосу натирать одним магнитным полюсом, то после намагничивания оба конца железной полосы будут иметь одноименные полюса, но в середине ее окажется полюс противоположный.

Люди заметили, что не все сорта стали одинаково хорошо подвержены намагничиванию. Еще в конце прошлого столетия выяснилось, что даже ничтожная добавка вольфрама и кобальта в несколько раз улучшает магнитные свойства искусственных магнитов. А к середине нашего столетия металлурги получили сплав «альнико», в который входили алюминий, никель и кобальт с другими добавками. Магниты из «альнико» поднимали вес, в 500 раз превышающий их собственную массу. В нашей стране разработан сплав «магнико». Созданные на основе этого магниты, полученные методом спекания порошка «магнико», могут поднимать груз в 5000 раз больше собственного веса. А так называемые оксиднобариевые магниты — еще сильнее,

Магниты и магнитные материалы очень широко применяются в современной науке и технике. Они работают в насосах, перекачивающих жидкие металлы, в бесчисленном количестве приборов. Читатели хорошо знакомы с магнитными головками магнитофонов, с запоминающими устройствами в вычислительной технике, в небольших двигателях и генераторах, в электросчетчиках, микрофонах, в головках звукоснимателей и в акустических системах, наконец, в обыкновенных электрогитарах…

Но почему же все-таки магнит притягивает? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно электричество связать с магнитным полем и перейти от них, существующих порознь, к электромагнетизму.