Летопись электричества

Глава 3. ПРИДВОРНЫЙ ВРАЧ

СУЕТЛИВЫЙ ДЕНЬ придворной жизни давно закончился. Во дворце английской королевы Елизаветы уже были погашены огни. Все спали. Но в королевской библиотеке, несмотря на поздний час, сидел пожилой человек и торопливо рылся в старинных книгах. То был уважаемый всеми лейб-медик королевы Вильям Джильберт.

Джильберт родился в 1540 году в Кольчестере, небольшом городке на юго-востоке Англии. Медицине он обучался в Кембриджском университете. С 1573 года Джильберт поселился в Лондоне и вскоре приобрел там заслуженную славу очень хорошего врача. Слухи о Джильберте дошли до королевы Елизаветы, и она назначила его своим придворным врачом.

В дворцовой библиотеке Джильберт бывал неоднократно; книги были его лучшими друзьями. Он знал в совершенстве арабский и многие древние языки.

В эту ночь лейб-медик искал в книгах указания о способе лечения еще неизвестной ему болезни. Этим недугом внезапно заболел прибывший к королеве посол русского царя Иоанна Грозного. Королева Елизавета строго-настрого приказала Джильберту найти средство для излечения русского посла.

— Пусть, мол, знают все страны, что королева Елизавета обладает не только несметными богатствами, могущественным флотом, храбрым и многочисленным войском, но и самыми искусными медиками!

И вот лейб-медик добросовестно перерыл уже несколько десятков книг, но все бесполезно.

Разочарованно поставил он на место еще одну просмотренную книгу и при этом заметил в самом низу связанную ремнями пачку бумаг, покрытых густым слоем пыли. Джильберт вытащил пачку, взял из нее первый попавшийся манускрипт и поднес его ближе к свече.

То были арабские рукописи X века, посвященные врачебному искусству.

В одной из них он нашел описание и средство для лечения болезни, весьма сходной с той, которой был болен русский посол. Оставалось дождаться рассвета, пойти в дворцовую аптеку и приготовить нужные лекарства по указанному в рукописи рецепту.

Воспрянувший духом Джильберт решил познакомиться и с остальными неожиданно обнаруженными манускриптами.

«Книга милосердия» — так назывался следующий манускрипт, извлеченный Джильбертом из той же связки. Автором этой рукописи оказался величайший арабский химик Абу-Муза-Джабир, или Гебер, как принято его называть, живший в конце VIII века.

Одна из глав его рукописной «Книги милосердия» была посвящена описанию таинственных свойств магнитной руды.

Пробежав строки этой рукописи, Джильберт с волнением вспоминает свое детство…

Еще мальчиком он впервые увидел магнит в виде компасной стрелки. Тогда же он загорелся желанием узнать причину никем еще не объясненных удивительных свойств магнита, помогающего мореплавателям безошибочно находить правильный путь.

Лейб-медику живо представился давно минувший день его жизни, когда он с отцом пошел осматривать случайно зашедший в Кольчестер большой иностранный корабль.

— Смотри, Вильям! — сказал отец. — Вот эта стрелка одним своим концом всегда указывает на север, поэтому корабль легко находит нужную дорогу, плавая в безбрежном океане. Этот прибор называется компасом.

— А с ним никогда нельзя заблудиться?

— Везде и всюду, на суше и на море компас укажет дорогу.

— А что заставляет стрелку компаса обращаться одним своим концом всегда в одну сторону?

— Магнитная сила, Вильям.

— А что такое магнитная сила?

— Этого никто еще не знает.

— Отец, я непременно хочу узнать, что такое магнитная сила.

— В добрый час, Вильям! — улыбаясь, сказал отец.

И вот с тех пор Вильям всегда жадно стремился узнать что-нибудь о магнитной силе. Но нигде — ни в школе, ни в Кембриджском университете — об этом ничего не сообщалось.

Страсть ко всему, что было связано с проявлением магнитной силы, осталась у лейб-медика на всю жизнь.

Вот почему Джильберт с заметным волнением снова углубился в чтение найденной рукописи.

«У меня был кусок магнитной руды, поднимавший 100 диргемов[2] железа, — читал Джильберт в „Книге милосердия“ Гебера. — Я дал ему полежать некоторое время и поднес к нему другой кусок железа. Магнит его не поднял. Я подумал, что второй кусок железа тяжелее 100 диргемов, которые магнит прежде поднимал, и взвесил его. В нем оказалось всего 80 диргемов. Значит, сила магнита ослабела, хотя величина его осталась прежней».

«Странно, — подумал Джильберт. — Почему ослабела сила, притяжения магнита?»

Раздумывая об этом, Джильберт снова подошел к полкам. Ему бросилась в глаза небольшая книга в нарядном кожаном переплете — «Беседы о статических опытах Николая Кребса».

В этой книге Джильберт нашел смесь разумных утверждений с совсем неправдоподобными. Вот что, например, он прочел о магните:

«Притягательную силу магнита можно определить весами, равно как и силу алмаза, который, как уверяют, уничтожает притяжение первого».

Джильберту становилось ясно, что самые достоверные сведения о свойствах магнита он узнает только в том случае, если сам проделает опыты.

«Мои медицинские знания, — думал Джильберт, — приумножились только благодаря опыту. Нельзя доверяться явно устаревшим чужим мнениям. Правильно говорил когда-то великий ученый Леонардо да-Винчи: „Не слушай учения тех мыслителей, доводы которых не подтверждаются опытом“. Научные истины нужно искать не только в книгах, но и в самой природе».

За окном было уже довольно светло.

«Пора! — подумал Джильберт. — Надо поскорее приготовить лекарства и отправиться к больному».

Задув восковые свечи, он тихо вышел из библиотеки.

Русский посол регулярно принимал лекарства, данные ему лейб-медиком королевы, и быстро поправлялся.

В свободное от медицинских занятий время Джильберт продолжал собирать сведения о том, что было уже ранее известно о магнитах и их чудесной силе.

У Тита Лукреция Кара, поэта и философа древнего Рима, в шестой его книге поэмы «О природе вещей» лейб-медик прочел следующие строки:

«Скажу теперь, в силу какого закона природы происходит то, что обнаруживает камень, который греки зовут магнитом. Камню этому беспрестанно дивятся люди. Можно увидеть цепь, сложенную из железных колец, висящих от него. Можно видеть до пяти и более колец, качающихся под дыханием легкого ветра. Одно кольцо пристает снизу к другому. И все они держатся, связанные не чем иным, как силой камня, так далеко простирающего свое действие. Надо допустить, что из магнита вылетает множество невидимых частичек. Они, как бурный поток, разгоняют воздух, лежащий между камнем и железом. И вот, как только образуется пустота, частицы железа стремятся направиться в нее, и поэтому все кольцо движется к магниту. Не удивляйся, что магнит действует не на все тела. Одни, как золото, слишком косны весом своим, другие слишком пористы — таково дерево. Но железо занимает среднее место между ними, и потому оно подвержено притяжению магнита…»

Терпеливо просматривая старинные книги и рукописи, Джильберт установил, что магнитная руда была известна еще в глубокой древности. Существовало предание о том, что первым открыл эту руду греческий пастух Магнес. Он отыскивал на склоне горы заблудившихся ягнят и, спускаясь новой дорогой, заметил, что его подбитая железом обувь прилипает к земле.

Римский писатель Плиний рассказывает в своей «Естественной истории», что близ реки Инда стояли две горы, обладавшие чудесными свойствами. Одна из гор способна была притянуть к себе все железные части и гвозди, из приближавшихся к ней кораблей. И немало кораблей, развалившись по этой причине, потонули… Другая гора якобы отталкивала железо со страшной силой.

Все это похоже было скорее на сказку, чем на правду.

Магнитный камень был известен и в Китае. Здесь его называли «дзю-ши» или «ни-тши-ги» (это означает «любящий камень») за то, что он притягивает к себе железо, как нежная мать своих детей.

В Египте тоже знали магнитный камень. Греческий историк Плутарх утверждает, что египтяне знали о существовании притяжения и отталкивания между магнитами.

Свойство магнита указывать направление севера и юга уже знали в Китае и Египте за две тысячи лет до нашей эры.

Один китайский император обладал замечательными повозками, которые имели указатели юга. Эти указатели были скрыты в вытянутой вперед правой руке маленькой человеческой фигурки, свободно укрепленной на вертикальной оси и расположенной в передней части повозки. Человеческие фигурки изготовлялись из минерала нефрита, добываемого в Китае.

Несколько таких колесниц император подарил купцам из соседней дружественной страны. Благодаря установленным на колесницах фигуркам — этим первым компасам — путешественники, заблудившиеся в бескрайних степях, выбрались на правильную дорогу и благополучно возвратились домой. Об этом случае рассказывали в своих книгах китайские писатели, жившие во II веке до нашей эры.

Такие же колесницы имелись и в древнем Египте. Через несколько веков они появились и в Японии.

Еще позже китайцы стали помещать магнитную стрелку на деревянный круг, разрисованный фигурами птиц и животных. Это были первые компасы. Знаком севера служила крыса, знаком юга — лошадь, знаком востока — заяц, а запада — курица.

От китайцев компас перешел в Индию и Аравию. Арабский ученый и писатель Байлак в своем произведении, написанном в 1242 году, упоминает о замечательном камне, который помогал благополучному мореплаванию. Ночью и при туманах он неизменно указывал направление стран света. В бочку или большую чашку, наполненную водой, опускали чудесный камень, укрепленный на деревянной дощечке, и он тотчас же устанавливался в направлении с севера на юг.

В сочинении испанского путешественника каталонца Раймонда Лулла, написанном им в 1286 году, говорилось о том, что мореплаватели все больше пользуются измерительными инструментами, морскими картами и магнитной стрелкой.

Среди моряков Средиземного моря сохранилось почитание памяти итальянского лоцмана XIV века Флавио Джиоя из города Амальфи, близ Неаполя. Джиоя научил моряков Южной Италии пользоваться компасом, и поэтому его даже считали изобретателем компаса.

Известный португальский мореплаватель Васко-де-Гама в 1497 году вышел в плавание в Индию вокруг Африки. Обогнув мыс Доброй Надежды, на восточном берегу Африки он встретил мореплавателей, у которых были компасы в виде стрелки.

Но немало и вздорных поверий, связанных с магнитной силой, накопилось за тысячелетия. Греки и римляне утверждали, например, что магнит является целебным средством против меланхолии, худобы, ревматизма и лихорадки. Человек, носивший при себе кусочек магнитного камня, приобретал по их утверждениям дар необычайного красноречия и пользовался всеобщим и неизменным к себе расположением.

«Какие глупые басни!» подумал Джильберт по поводу этих суеверных представлений о магнитной силе.

В некоторых книгах говорилось, что магниты не только добываются из земли, но что их можно изготовлять, что они бывают не только естественными, но и искусственными.

И вот, запасшись куском магнитной руды, железными и стальными стержнями, Джильберт приступил к давно задуманным опытам.

Королева согласилась отпустить из казны небольшие средства на опыты лейб-медика по магнетизму. Ведь эта таинственная сила направляла корабли по правильному курсу, а королева Елизавета замышляла морские походы для приобретения новых земель.

«Может быть, — думала королева, — лейб-медик окажется и здесь полезным…»

Джильберту хотелось прежде всего попробовать изготовить большой искусственный магнит. Он решил натирать железный стержень магнитной рудой, вспомнив, что так изготовляли маленькие стрелки для компасов.

Опыт удался: натертый магнитной рудой стержень железа сам стал магнитом. Джильберт увидел, однако, что его искусственный магнит не обладает большой магнитной силой: нужно было совсем приблизить стержень к предмету, чтобы заметить притягивающее действие.

Во время этих опытов Джильберт установил, что наибольшая магнитная сила каждого стержневого магнита как бы сосредоточена на его концах — полюсах. Погружая магнит в железные опилки, лейб-медик видел, что к концам магнитного стержня прилипали большие кучки опилок, в то время как к средней части стержня опилки не приставали. Размышляя о том, почему это происходит, Джильберт вспомнил о другом своем опыте. Он брал два одинаковых, им же самим намагниченных стержня и, накладывая их один вдоль другого, наблюдал усиление или уничтожение магнитной силы, смотря по тому, какие концы приходились друг против друга.

Это подтверждало мнение Джильберта о том, что на разных концах одного и того же стержня сосредоточены разные виды магнетизма.

У одного конца каждого магнитного стержня имеется южный магнетизм, решил Джильберт, у другого — северный. Надо предположить, что в середине магнитного стержня сходятся оба разноименных магнетизма, и так как силы одинаковы и противоположны, они как бы уничтожаются. Поэтому в середине магнита никакое действие не проявляется.

Это все равно, как если бы ветер одновременно с двух противоположных сторон дул на парус, — шхуна осталась бы на месте.

«Впрочем, — несколько сомневаясь, подумал Джильберт, — шхуна останется на месте и в том случае, если вовсе не будет ветра… Может быть, посредине магнитного стержня вовсе нет магнитных сил? Как это проверить? Попробовать разломать стержень в середине?»

Когда Джильберт сделал это, он убедился в том, что его первое предположение о взаимоуничтожении магнитной силы оказалось справедливым. Каждая из двух половинок разломанного стержня вела себя как самостоятельный магнит. А в том месте, где раньше у целого стержня никакой силы не проявлялось, теперь обнаружились два разноименных полюса магнита.

Чтобы удостовериться в том, что этот результат не случайный, Джильберт переломил каждую из половинок снова на две части. Эти четыре магнита он еще раз разломил пополам и убедился в том, что каждый вновь полученный магнитик, как бы он ни был мал, всегда имеет два полюса.

Проделывая опыты, Джильберт натолкнулся на два важных факта.

Однажды один из намагниченных брусков выскользнул из рук Джильберта и упал на каменный пол. Когда лейб-медик поднял стержень и стал испытывать силу его притяжения, он был необычайно поражен: магнит вовсе перестал притягивать. Что с ним случилось?

Джильберт внимательно осмотрел поднятый с пола стержень, но не мог обнаружить в нем никаких внешних изменений.

«Может быть, мой магнит состоит из отдельных очень маленьких магнитиков? И вот от сильного удара маленькие магнитики в беспорядке рассыпались внутри магнита, и весь магнит потерял свои свойства?..»

Этот случай научил Джильберта более бережному обращению с магнитами.

Вскоре Джильберта заинтересовало другое явление: железные стержни и проволоки, долго хранившиеся в кладовой, каким-то неведомым образом сами собой приобретали свойства магнитов.

После долгих размышлений и наблюдений над стрелкой компаса Джильберт пришел к замечательному выводу:

«Очевидно, вся Земля — гигантский магнит! Полюсы земного шара — это полюсы магнита».

Если допустить, что это верно, то станет понятным, почему железные стержни намагничивались как бы сами собой. Стержень намагничен Землей так же, как намагничивается всякий находящийся вблизи магнита кусок железа или железный предмет. По той же причине каждая магнитная стрелка располагается так, что один конец ее направляется на север, а другой на юг.

Желая подтвердить свои предположения, Джильберт намагнитил стальной шар куском магнитной руды. Этот шарообразный магнит он назвал «тереллой», что означало — маленькая земля. Затем Джильберт взял легкую магнитную стрелку, укрепленную на горизонтальной оси, и стал обносить ею эту модель земного магнита.

И вот при помощи тереллы Джильберт показал, что магнитная стрелка отклоняется от своего горизонтального положения: один ее конец несколько наклоняется к земле. Наклонение стрелки уменьшается по направлению от полюсов к экватору; напротив, на магнитных полюсах Земли она становится вертикально.

Это наблюдение доставило Джильберту много минут радости, так как оно объяснило давно уже известное явление: магнитная стрелка, вращающаяся на горизонтальной оси, наклоняется одним концом к земле.

«Теперь, — подумал Джильберт, — можно будет легче определять местонахождение корабля при морском плавании!»

Однако, как было точно выяснено уже после Джильберта, только по величине наклонения нельзя найти широту места. Магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими полюсами; разные точки земного шара на одной и той же широте имеют неодинаковые наклонения; с течением времени наклонение в данном месте Земли изменяется — все это не дает возможности уверенно определять широту с помощью магнитной стрелки.

Но, придя к убеждению, что стержни намагничиваются магнетизмом Земли, Джильберт легко мог объяснить и причину ослабления магнитной силы в опыте, о котором было рассказано в арабском манускрипте. Либо магнит уронили и он размагнитился от удара, либо его размагнитила магнитная сила Земли, если он долго лежал в таком положении, что Земля вызывала на его концах образование полюсов, обратных тем, какие уже в нем были.

Прошло несколько лет. Джильберт все с тем же рвением продолжал опыты по магнетизму.

Лейб-медик установил, что силу естественного магнита можно увеличить, если обмотать его стальной лентой. Тогда сила притяжения на полюсах заметно увеличивается. Джрльберт объяснил это тем, что через железо и сталь магнит действует сильнее, чем через воздух. Он доказал, что путем ковки можно намагнитить полосу железа, расположив ее на наковальне в направлении с севера на юг.

Кроме того он научился проделывать с магнитами забавные опыты, вызвавшие удивление королевы и ее придворных.

Мысль об этих опытах возникла у Джильберта при чтении арабского манускрипта, в котором разноименные полюсы магнита назывались дружественными, а одноименные враждебными.

Джильберт клал маленькие магнитные стержни в игрушечные челноки и пускал их в узкое и длинное корытце. Если полюсы были разноименные, челноки стремились друг другу навстречу; при одинаковых полюсах челноки держались друг от друга на некотором расстоянии.

В одном из манускриптов Джильберт нашел описание опытов Фалеса Милетского над янтарем. Он решил определить, существуют ли другие вещества, которые, как и камень электр, способны притягивать легкие тела. Кроме того ему хотелось установить, в чем сходство или различие между силами притяжения магнита и янтарного камня.

Каждый день заметки Джильберта дополнялись все новыми записями. Он пробовал натирать десятки веществ. Сначала опыты были проделаны с теми веществами, какие были под рукой. Затем Джильберт через своего друга достал для опытов драгоценные камни из дворца королевы.

— Прошу тебя, Вильям, беречь их, как зеницу ока! — сказал лейб-медику его друг, выкладывая на стол исследователя крупные драгоценные камни, взятые в королевской кладовой.

— Англия не обеднеет, если несколько из них будут принесены в жертву науке! — шутил Джильберт, волнуя этими словами своего друга.

Он вставил в держатель — подобие пращи — крупный алмаз и стал натирать его шерстью.

— Ты испортишь камень, Вильям! — опасливо воскликнул друг лейб-медика.

— Не беспокойся! Камень останется в сохранности. Он даже станет чище, потеряв пыль кладовой…

Джильберт поднес натертый алмаз к подвешенной на нитке соломинке, и она тотчас же стала тянуться навстречу алмазу.

— Чудесно и непонятно! — Изумился друг лейб-медика.

— Это чудо знали греки более двух тысяч лет назад! Они уже тогда проделывали с янтарем подобные опыты, — ответил ему Джильберт.

При восторженном изумлении своего друга Джильберт наделял таким же удивительным свойством сапфир, рубин, опал, горный хрусталь и другие камни. Лейб-медик помещал на острие тонкие короткие палочки из различных веществ. Эти стрелки могли свободно вращаться, как стрелки компаса. Когда к таким палочкам Джильберт подносил наэлектризованное тело, палочки тотчас же поворачивались к нему.

— А теперь, — сказал Джильберт, — забери свои безделушки и оставь меня одного. Да проверь хорошенько, не оставил ли себе Джильберт на память несколько камней, — шутливо добавил он.

Друг лейб-медика торопливо собрал драгоценности и простился.

Оставшись один, Джильберт повторил опыты с веществами, которые не приобретали от трения притягательных свойств. Неспособными электризоваться оказались жемчуг, алебастр, мрамор, слоновая кость и металлы. Причина этого не была ясна Джильберту. Ему казалось, что металлы непременно должны обладать свойством электризации. Джильберт подолгу натирал металлические стержни. Они становились горячими, точно их нагревали на огне, но упорно не приобретали электрической силы.

Результаты всех тщательно проведенных опытов Джильберт записал в свою тетрадь.

«Древние и новые писатели, — писал Джильберт, — упоминают, что янтарь притягивает солому. То же делает и гагат, выкапываемый из земли в Англии, Германии и многих других странах. Однако не только эти два вещества притягивают мелкие тела, но и алмаз, сапфир, рубин, опал, аметист, берилл и горный хрусталь обнаруживают такие же свойства. Подобной притягательной силой обладает, по-видимому, также и стекло. Сера и смола также притягивают. Все эти вещества притягивают не только солому, но и все металлы, дерево, листья, камни, землю, даже воду и масло — словом, все, что только может быть воспринято нашими чувствами…»

Джильберт был убежден в том, что электрическая и магнитная силы различны по своей природе. Он подтверждал это таким рассуждением:

«Притягательная сила магнита постоянна. Она становится свойством тела. Электрическая же сила притяжения создается только при трении.

На магнит не действует вода, а электрическая сила уничтожается от влажности и зависит даже от погоды. При опрыскивании водой наэлектризованного тела электрическая сила исчезает.

Магнит притягивает немногие тела, а электрическая сила — почти все вещества.

Магнит поднимает даже довольно тяжелые тела, а электрическая сила притягивает только очень легкие предметы».

С этими внешними различиями, впервые установленными Джильбертом, долгое время считались все естествоиспытатели.

День за днем, месяц за месяцем Джильберт продолжал свои исследования. На эти опыты он тратил все те средства, которые получал от своей обширной медицинской практики. Результаты опытов и наблюдений Джильберт собрал в первой научной книге по магнетизму «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле».

Вот что написал Вильям Джильберт в предисловии к своей книге:

«…В сочинении нашем не содержится ничего, что не было бы испытано и многократно проделано… Читатель, помни! Мы высказали свои предположения о том, что лишь открыли долгими опытами».

Не все одинаково встретили эту книгу Джильберта, вышедшую в Лондоне в 1600 году.

Многие — даже философ Френсис Бэкон, призывавший прежде всего к опыту при установлении научных истин, — не поняли значения замечательных исследований Джильберта.

— Из доказательств, — говорил Бэкон, — наилучшее есть доказательство опытом. Но нынешние опыты бессмысленны. Экспериментаторы скитаются без пути, подвигаясь мало вперед. А если найдется серьезно отдающийся науке, то и он роется в одном каком-нибудь опыте, как Джильберт в магнетизме…

Френсис Бэкон, провозгласивший крылатый лозунг: «Знание — сила!», не понял значения трудов Джильберта…

Иначе встретил его труд великий Галилей. В одном из своих сочинений он так отозвался об этой книге:

«…Величайшей похвалы заслуживает Джильберт по мнению моему за то, что он произвел такое количество новых и точных наблюдений. И этим 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…»

Джильберт этих отзывов о своем труде уже не слышал. Он умер 30 ноября 1603 года и завещал все свои приборы Лондонскому обществу медиков, председателем которого он состоял до самой смерти. В 1670 году все это научное богатство погибло в пламени страшного городского пожара[4].

Но навсегда остался бессмертным труд Джильберта, которого все единодушно признали отцом науки о магнетизме и электричестве. Даже само слово «электричество» впервые употреблено было Джильбертом.

И лучше всех о бессмертии Джильберта сказал известный английский поэт и драматург Джон Драйден:

— Джильберт будет жить, пока магнит не перестанет притягивать!