Рассказы об электричестве

Ответить на этот вопрос, наверное, так же трудно, как сказать, с чего начинается великая река. Тысячи ручейков должны слиться вместе, чтобы образовался могучий поток, несущий свои воды к морю.

Наука — важнейшая сфера деятельности человека. Результатом ее должны стать объективные знания об окружающей действительности. Объективные, то есть не зависящие от наших с вами чувств, от желаний и вкусов, от ситуации, от временно сложившейся обстановки в обществе. Научные знания заключают в себе такие человеческие представления, «которые не зависят от субъекта, не зависят ни от человека, ни от человечества»[1].

Скорее всего, сначала в систему знаний входили навыки и умения. Одни люди лучше других отыскивали съедобные коренья и разводили огонь. Другие умели строить хижины, плести корзины, изготавливать копья, дротики, обжигать гончарные изделия.

Земледелие в обширных наносных долинах крупных рек, где возникли первые поселения, побудило людей к объединению и совместному труду. Рыть каналы и строить дамбы для того, чтобы бороться с наводнениями и засухами, можно было лишь совместно, коллективным трудом. А необходимость распределять воду между земледельцами образовала основы социального порядка.

Для закрепления установленных правил и для придания им незыблемого авторитета служили мифы. Они играли чрезвычайно важную роль в общественной жизни древнейших народов, отражая достигнутый уровень развития как в практической технике, так и в общественной организации. Мифы объясняли, как был добыт огонь, как произошли ремесла, как возникли определенные обычаи и обряды; мифы закрепляли правила общежития и первые социальные институты. Они отвечали на вечные вопросы о происхождении светил и Вселенной, о рождении человека и появлении на Земле животных, растений и рыб. Долго и многообразно изменяясь, мифы породили, с одной стороны, основы религиозных воззрений, а с другой — первые научные теории.

Нагляднее всего это представлено в достижениях античной цивилизации, поскольку «в многообразных формах греческой философии уже имеются в зародыше, в процессе возникновения, почти все позднейшие типы мировоззрений. Поэтому и теоретическое естествознание, если оно хочет проследить историю возникновения и развития своих теперешних общих положений, вынуждено возвращаться к грекам»[2].

Наука об электричестве как самостоятельная отрасль естествознания родилась в XVII веке. Но первый интерес к электричеству проявили греческие мыслители, они же сделали первые шаги в исследовании непонятных явлений, составивших основу будущей науки об электричестве. С них и начнем рассказ.

В древнем Милете

Рассказывают, что однажды к древнегреческому философу Фалесу, жившему в городе Милете, пришла дочь и протянула ему веретено, сделанное из драгоценного камня — электрона. Финикийские купцы изредка привозили изделия из этого желтого, прозрачного, как первый лесной мед, камня в греческие города. Здесь они продавали их за большие деньги. Фалес не был чересчур богат, но для любимой дочери денег не жалел.

Девушка рассказала, что не раз, уронив веретено на пол и стараясь очистить его от приставшего сора, терла его пряжей. Но при этом упрямое веретено только сильнее притягивало к себе пылинки и нити. Отчего это так?..

Подивился мудрец феномену, но еще больше порадовался наблюдательности дочки. Однако отвечать ей не торопился. Девушка уже давно скрылась в женской половине дома — гинекее, а Фалес все сидел, размышляя над ее вопросом. Финикийцы уверяли, что рождается прозрачный электрон в холодных водах северных морей, где даже солнечные лучи, застывая, сворачиваются в узел. В них-то и берет свое начало желтый, прозрачный камень. Об этом философ слыхал и раньше, а вот о свойстве привлекать к себе мелкие тельца, создавать движение он узнал впервые. Бывалые люди говорили, что странным свойством притягивать к себе железо славятся черные камни из страны Магнезии, населенной магнетами. Люди уверяли, что, питая склонность к железу, тянутся по воле богов черные камни к нему. Но железо благородно, а в магните скрыта живая душа. Почему же электрон питает любовь к простому сору? Всем известно, что только живое способно рождать движение. Не значит ли это, что одушевлен и электрон?

Солнце закатилось, пришло время кликнуть раба, чтобы тот принес светильник. Но философ не сделал этого. В наступившей темноте он обнаружил, что если потереть электрон рукой, он весь покрывается крошечными голубыми искорками. Они вспыхивают и гаснут с легким треском.

Снова и снова трет Фалес веретено сухими ладонями и глядит, не может наглядеться. Сегодня он покажет это чудо ученикам и попробует порассуждать о нем. Может быть, логика рассуждения приведет его к истине…

Под покровом ночи сходятся ученики к дому мудреца. Собираться днем опасно. Славному торговому городу-государству Милету слишком часто приходится браться за оружие. То лидийские цари, то персы подступают к его стенам. В середине VI века до нашей эры город надолго попал под власть персов. На этот раз завоеватели не разграбили и не разрушили его, как обычно: сумели тираны милетские подарками и лестью сохранить свои привилегии, вошли в дружбу не только с персами, но и с лидийцами. Кончились разорительные походы, и никогда еще город не был столь богат. Его торговые суда во всех направлениях бороздят Средиземное море. По берегам Понта Эвксинского (так называли в то время греки Черное море) и по берегам Мраморного моря раскинулись многочисленные милетские колонии и торговые фактории. Но чем богаче тираны, тем страшнее им кажущиеся повсюду заговоры.

Да и не в одних тиранах дело. Учить мудрости — неблагодарное занятие. Сильные мира сего не любят чересчур умных. А Фалес и учен и умен.

И потому собирать учеников он предпочитает по ночам. Может быть, и у древних греков была пословица «береженого боги берегут»? А боги, по глубокому убеждению мудреца, были везде. «Все наполнено богами, — учил он, — все одушевлено ими, и прежде всего основа и начало сущего — вода…»

Сегодня он должен был попытаться объяснить ученикам и понять сам два чуда: притяжение электроном легких телец, которое заметила дочь, и искры холодного и голубого огня, которые появлялись на солнечном камне при натирании его. Почему именно в магнит и электрон вдохнули боги бессмертную Душу?..

В годы, когда жил Фалес главный тон среди софистов — учителей мудрости задавали орфики, последователи учения о душе как о частице божества; тело же они воспринимали как «темницу души». И потому божественная сущность души была у всех на языке. Фалес не отрицал ее существования. Более того, он считал одушевленным весь мир — воду, камни и землю. «Душа, — говорил он, — размещена во всем мироздании». А нельзя ли доказательством этого считать притяжение железа магнитом, а легкого сора — натертым электроном, янтарем по-нашему.

В своем учении Фалес понимал душу как источник движения, как силу, не признавая за нею мистического начала.

Но кем же был этот удивительный философ, основоположник наиболее ранней греческой философии, которая начала демифологизацию науки о мире, изгнав из нее богов и заменив их единым, изнутри присущим миру источником его жизни — водой?

В книге Диогена Лаэртского «О жизни, учениях и изречениях знаменитых философов» сказано: «Итак, Фалес (по согласному утверждению и Геродота, и Дурида, и Демокрита) был сын Эксамия из Клеобулины из рода Фелидов, а род этот финикийский, знатнейший среди потомков Кадма и Агенора. Он был одним из семи мудрецов, что подтверждает и Платон; и когда при афинском архонте Дамасии эти семеро получили именование мудрецов, он получил такое имя первым».

Когда мы говорим о том, что Фалес и другие греческие философы изгоняли из мира богов, вовсе не значит, что они были атеистами в нашем представлении. Никто из них, строго говоря, богов не отрицал. Греческие философы лишь пытались искать причины происходящего в самом мире, в его природе, а не в волеизъявлении высших сил. Потому они и называются натурфилософами.

Древнегреческие натурфилософы стремились истолковать всю природу целиком, сразу. Они желали проникнуть в заповедные тайны первоначал и первопричин всего сущего, старались охватить единым взглядом не отдельные детали, как это делает современная наука, а всю картину мира сразу. При этом они объединяли явления по сходству внешних проявлений, например таких, как притяжение одних предметов и тел другими. И здесь в один ряд попадали притяжение и магнита, и Земли, и электрона-янтаря и притяжение… бабочки цветком… Задавая себе вопросы, отвечая на них, ошибаясь, философы учились рассуждать, учились мыслить, познавать. Ведь всякое познание начинается с сопоставления и объединения внешних качеств, с рассуждений о причинах тех или иных особенностей…

«Око Эллады»

«Оком Эллады» называли древние греки Афины — центр культурной и политической жизни всей страны. Давайте перенесемся мысленно в яркое солнечное утро 334 года до нашей эры, когда в Пирей — афинскую морскую гавань только что вошла длинная и черная от покрывающей ее смолы триера. Так назывались суда с тремя рядами весел по борту и косым парусом на единственной мачте. Пока матросы убирали снасти, на берег, сопровождаемый рабами, сошел пассажир. Небольшого роста, скорее тщедушный, он даже не привлек внимания портовых зевак. Тем более что новоприбывший и не молод. Время расцвета — акмé, — которое, как считали древние греки, наступает у мужчины в сорок лет, для него давно миновало. Редкие волосы и колючий, пронзительный взгляд делают его облик даже неприятным, особенно когда небогатая растительность на лице открывает его тонкие губы, вечно змеящиеся в насмешливой улыбке. Правда, выступает он важно и одет в белую тогу с синей каймой; это значит — человек с достатком…

Примерно так мог выглядеть великий древнегреческий философ Аристотель, когда после битвы при Херонее, решившей судьбу Греции, вернулся в Афины.

Здесь, неподалеку от гимнасии, посвященной Аполлону Ликейскому, философ купил землю и в парке, среди деревьев и цветов, в нескольких зданиях организовал школу. Позже она стала называться Ликеем. По вечерам Аристотель читал лекции для всех желающих. Он учил риторике, разбирал вопросы политики и этики, отвечал на вопросы о феноменах природы. По утрам, окруженный избранными учениками, он прогуливался по дорожкам своего сада, вел дискуссии и пояснял наиболее запутанные вопросы логики и метафизики.

Рассказывают, что порой в полдень раздавался стук в ворота. Рабы-привратники впускали гонцов от прославленного полководца Александра Македонского. Для афинян это был враг, а для Аристотеля — ученик, воспитанник, которым он гордился. Что же привозили гонцы? Послания? Вряд ли. Никаких писем от полководца к философу не сохранилось. Скорее — подарки. Именно благодаря им в Ликее Аристотель собрал великолепную библиотеку и настоящий музей. Невиданные растения, шкуры животных и просто диковинки из разных стран заполнили его комнаты. Откровенно говоря, большинством своих трудов по естественной истории Аристотель в немалой степени обязан этим коллекциям. Не зря он учил, что настоящий философ и в капле должен уметь видеть отражение целого мира.

Но чего стоят все эти диковинки, если в движении обыкновенного камня больше тайн, чем во всех экспонатах. Бросьте камень вверх, бросьте вбок. В любом случае он упадет на землю. А почему? В чем причина падения? Какая сила притягивает вообще все тела к земле?.. Да и одна ли земля притягивает? Вот, например, среди диковинок геркулесов камень. Платон уверял, что поэт Еврипид дал камню название «магнит». То ли по провинции Магнезии, населенной магнетами (геркулесовы камни в изобилии встречались там), то ли по имени пастуха-волопаса Магниса. Говорят, он первым заметил, что гвозди сандалий и железный наконечник пастушеского посоха прилипают к этим камням. Но не в том суть. Почему магнит притягивает к себе именно железо, и только железо, а прозрачный солнечный камень, драгоценный электрон, будучи натерт, привлекает к себе любые легкие частицы?.. Почему, почему, почему???

Первые натурфилософы хотели сразу проникнуть в суть первопричин. А между тем причина притяжения и его механизм и в наши дни представляют для ученых определенного рода загадку, даже с позиций квантовой теории, призванной объяснить, как иногда кажется, необъяснимое. Древние философы, желая охватить единым взглядом всю картину мира, строили, естественно, упрощенную модель. А чтобы скрепить ее, вводили различные допущения.

Так, одним из допущений сначала у Платона, а потом и у Аристотеля была идея о целесообразности. Платон учил о сознательной, целенаправленной душе мира. Аристотель выдвинул понятие о целесообразности природы. Другим допущением явились идеи о наличии у природы цели, а значит, и о жесткой предназначенности каждой вещи, каждого предмета и даже живого существа. Только так мир Платона и Аристотеля становился гармоничным, только так он мог сохранить свою целостность.

В мире Аристотеля каждая вещь должна была знать свое место. Сдвинутая с него, она в естественном движении стремилась вернуться и занять его снова. Вот почему камень, подброшенный в воздух, стремился вернуться к породившей его земле, а огонь, имеющий обиталище в небе, мечет свои искры вверх. Все имеет свое место, свое предназначение. Камням — лежать на месте, пару — подниматься вверх к облакам, дождю — падать вниз, чтобы соединиться с водами. А к чему предназначены птицы? Конечно, чтобы летать. Рыбы — чтобы плавать… Кошки — ловить мышей. Мыши… Так же и солнечный камень электрон, предназначен притягивать мелкие тельца, а магнит — железо…

Все взаимодействия вещей в мире выводил Аристотель из цели, из конечных причин, из того, к чему они предназначены…

Кем предназначены?.. Тут его материалистические позиции не выдерживали. Слишком мало еще люди накопили знаний. И в исходную точку бытия приходилось вводить богов как первопричину всего. Без них было пока не обойтись.

А как быть со странным свойством магнита, свойством притягивать железо? Какое предназначение может управлять этим явлением? Какую силу нужно положить в основу такого притяжения?

«Сила магнита передается от железа к железу подобно тому, как вдохновение музы передается через поэта его рассказчику и слушателю» — так говорил Платон. Аристотель во многом не соглашался с учителем, но другого объяснения не было и у него. Подобно древним философам, Великий Стагирит (как называли Аристотеля, уроженца Стагира) вынужден был считать магнит и янтарь предметами одушевленными. В скрытой душе их и заключалась якобы притягательная «любовная сила».

Двенадцать лет учил Аристотель в афинском Ликее, писал ученые труды и собирал коллекции. Александр воевал. Неожиданно пришло известие о смерти Александра. Молодой полководец, вернувшись из тяжелого индийского похода в Вавилон, заболел и умер. Афины возликовали.

Полные ненависти к покорившей их Македонии, ко всему, что было связано с именем Александра, афиняне обвинили Аристотеля в «нечестии». Такое же обвинение в свое время было предъявлено Сократу — и тому пришлось выпить яд. Скорее всего, аналогичная судьба ждала и Аристотеля. Но если Сократ отказался покинуть город, то Аристотель поступил благоразумнее. Он передал школу своему ученику Теофрасту и, заявив: «Я не хочу допустить, чтобы афиняне совершили новое преступление против философии», бежал в Халкиду на Эвбее, где было его имение, полученное еще от матери.

Правда, уже в следующем году философ умер. Одни биографы утверждали, что от болезни желудка, другие намекали на отравление.

Философы из садов

«Золотом севера» называли жители Средиземноморья загадочный солнечный камень — электрон. И это было правильно. Потому что ни одна из стран, лежащих в благодатном теплом климате, не могла похвастаться собственным янтарем. Оттого так и ценили его в древнем мире, считая порой дороже золота… «За самую маленькую фигурку, изготовленную из него, платят римляне больше, чем за живого здорового человека».

Об этом писал римский историк Плиний и добавлял, что это-де «распутство, которое заслуживает многократного порицания».

Впрочем, Пифей — житель древней Массалии, расположенной на месте современного Марселя, — вернувшийся из далекого путешествия на север, утверждал, что электрон — янтарь — это просто смола, окаменевшая от долгого хранения в земле. Каждую весну на низкие песчаные берега острова Абалус, где обитает дикое племя германцев, волны моря выбрасывают множество разноцветных обломков «солнечного камня». Местные жители собирают его и жгут в своих очагах вместо дров. Пифею не верили.

Плиний писал, что однажды из Рима в отдаленные северные провинции был послан всадник с заданием привезти янтарь для украшения гладиаторских игр императора Нерона. Кем был этот путешественник и куда он ездил, неизвестно. Но в Рим он вернулся с таким грузом «северного золота», какого никогда раньше не видели жители средиземноморской Ойкумены.

Нерон направо и налево дарил драгоценные зерна. Янтарь был в украшениях, янтарем усыпали сетки, ограждавшие зрителей от арены. Янтарь кидали на носилки, на которых уносили раненых и убитых гладиаторов с арены. Но дорога к родине янтаря так и осталась неизвестной.

Со стороны и из нашего далека, когда прошедшие столетия спрессованы до объема нескольких страниц учебника, античный мир может показаться золотым веком просвещения. Он до краев наполнен благородными философами в белых тогах, рассуждающими о судьбах и устройстве мира. Таким он кажется. Но попробуйте расставить имена на карте, где расстояния заменят столетия. И вы почувствуете то же, что человек, резко поднявшийся во весь рост: только что перед самым лицом была стена душистых трав и тяжелых колосьев, но, оказывается, вы на краю пустыни с редкими ростками чудом проросшей горстки семян…

На деле рабовладельческий мир — мир бесконечных войн и узаконенного бесправия. Время беспросветной глупости и злобы обывателей, силы нелепых обычаев, закона сильных и суда толпы. Великие идеи высказывались одиночками, изредка рождавшимися и жившими большей частью «вопреки». Как правило, они влачили горькую долю непонятых и осмеянных, а то и поруганных современниками. Нет пророка в своем отечестве. И они не находили себе нигде места. В течение всей жизни скитались по провинциальным полисам, вечно враждующим между собой, вечно занятым своими ничтожными проблемами.

Стало ли лучше, когда на смену Греции пришел Рим? Римляне освоили греческую культуру и пересадили ее на почву Италии. К сожалению, произошло это слишком поздно. Во-первых, сама цивилизация свободных городов-государств клонилась к упадку. Во-вторых, приняв внешнюю, парадную сторону греческой цивилизации, высшие классы римского общества в глубине души презирали своих учителей. В этом — всё: если нет у учителя авторитета, ученики не воспримут от него ни знаний, ни морали. Плохой учитель для общества страшнее, нежели отсутствие учителя вообще.

В дальнейшем пальма первенства во всех отношениях перешла от Греции к Риму и начался период упадка знаний, в течение которого людям было, пожалуй, недосуг помнить о таких мелких вопросах, как причины притяжения магнита и элёктрона-янтаря.

Может быть, и не стоило бы дальше говорить о тех ничтожных познаниях и нелепых на современный взгляд гипотезах, которые высказывались по интересующему нас вопросу за весь период, предшествующий началу подлинной науки, связанной с именами Гильберта и Галилея, Ньютона, Франклина и Ломоносова… Может быть, если бы не последний всплеск эллинской образованности в эпоху начавшегося упадка, если бы не поэма Тита Лукреция Кара «О природе вещей»…

Блеск и нищета Рима

О жизни Лукреция не сохранилось почти никаких сведений. Известно лишь, что был он уроженцем Рима, жил в первой половине I века до нашей эры, в трудное время обострения всех классовых противоречий своей эпохи. На время жизни Лукреция падают такие периоды, как кровавая диктатура реакционного лидера римских аристократов Луция Корнелия Суллы и борьбы Суллы с Марием и Корнелием Цинной. В том же веке — восстание рабов под предводительством Спартака, потерпевшее жестокое поражение, борьба с морскими пиратами, бесконечные внешние войны, заговор и восстание Луция Сергия Катилины и, наконец, возвышение честолюбивого Гнея Помпея, жестокого Марка Лициния Красса и вначале тонкого дипломата, а потом удачливого полководца и в конце концов главы государства-императора Гая Юлия Цезаря. Бурное время.

Существует предположение, что Лукреций получил философское образование в самой процветающей в то время в Италии неаполитанской эпикурейской школе. Закончив ее, он начал писать философскую поэму «О природе вещей». В ней Лукреций систематически изложил весь античный материализм и особенно подробно атомистическое учение в трактовке Эпикура. Скорее всего, при жизни поэма не была закончена. Отредактировал ее и опубликовал некто Квинт — брат честолюбивого оратора Марка Туллия Цицерона.

В поэме Лукреция значительное место отводится объяснению свойств магнитов. Но не только это заставляет меня обратиться к ее бессмертным строкам. Поэма Лукреция имеет самостоятельную ценность как литературное и философское произведение. Глубоко оптимистичный, материалистический характер ее впоследствии давал силы многим поколениям философов и ученых в самые трудные моменты гонений и собственных разочарований. И мне кажется, что знать, хотя бы в общих чертах, пути развития античной философии, и в том числе произведение Лукреция, обязательно для человека, желающего считаться интеллигентным.

Существует много разных переводов поэмы «О природе вещей» на русский язык. У меня в руках оказалась книга, изданная в знаменательном 1945 году и приуроченная к редкому юбилею — 2000-летию со дня смерти автора. Перевод с латинского текста и его редакция принадлежат Ф. А. Петровскому. И пусть вас не пугает объемистый отрывок, приведенный ниже. Прочтите его. И тогда, если вы не читали поэму раньше, вам, может быть, захочется познакомиться с нею целиком.

Прекрасное объяснение, не правда ли? Написать эти строки, когда мир рушился и в идеологии происходили те же перемены, что и во внешней и внутренней политике, — вот истинное эпикурейство!..

Но почему же, несмотря на все достижения эллинизма, перед человечеством не открылась широкая столбовая дорога к вершинам прогресса и мудрости, а настали «темные века» упадка цивилизации? На такой вопрос, пожалуй, коротко и однозначно не ответишь. Единственное предположение, возникающее у человека, знакомящегося с историей культуры, — это неизбежная цикличность развития. Исторический опыт показывает, что любая древняя цивилизация представляла собой некую систему. В процессе развития в ней накапливались неизживаемые противоречия.

Количество накопленных противоречий воздействовало на структуры системы, изменяло ее качество, снижало жизнестойкость и в конце концов приводило к гибели.

В этом отношении государства и цивилизации похожи на людей: они рождаются, проходят трудный детский период развития. Выжившие мужают, достигают расцвета и старятся. А потом умирают, и на смену им приходят другие государства и другие цивилизации, начинающие свой путь на ином витке спирали, но также со своими трудностями и ошибками начального периода.

Уже к III веку нашей эры классическая цивилизация была окончательно обречена. Большая часть достигнутых знаний оказалась утраченной. Интерес к объяснению феноменов исчез. Однако мысль в своем развитии остановиться не может.

Вы никогда не задумывались, что такое любознательность? Что это за чувство, которое гонит и гонит человека вперед, не давая покоя, заставляет доискиваться до причины наблюдаемых явлений, выяснять то, что кажется непонятным?

Очень интересно отвечают на этот вопрос биологи. «Каждое существо, — говорят они, — должно ориентироваться в окружающей среде, иначе оно погибнет». Академик И. П. Павлов назвал такое стремление к ориентировочной деятельности «ориентировочным рефлексом», или «рефлексом „Что такое?“», и считал его рефлексом безусловным, то есть врожденным и передающимся по наследству. «Биологический смысл этого рефлекса огромен, — писал он в одной из своих работ. — Если бы у животных 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».

Любого нормального человека обычно интересует все новое, неожиданное, необычное. При встрече с неизвестным в организме, по мнению биологов, возникает как бы своеобразное напряжение, которое обычно и называют любопытством или любознательностью. Это напряжение выводит организм из равновесия, создает состояние дискомфортности.

Что же призвано удовлетворить возникшую потребность, чем можно снять это напряжение? Ответ очевиден: конечно, познанием! Ну а если опыта мало, накопленных знаний и того меньше, если утеряны методы исследования, потерян интерес к знанию, — что тогда должно помочь людям ориентироваться в созданном ими для себя узком и маленьком мирке? Еще изначально, чтобы сориентироваться в бесконечно враждебном им мире, первобытные люди искали сходство между природными явлениями — стихиями и своими поступками. Приписывали стихиям человеческие характеры. А провалы, зияющие пустоты между отдельными островками знаний заполняли мифами. Так недостаток знания приводил человека к вере в сверхъестественное, подталкивал к созданию богов. Мифы, заполняя пробелы в существовавших знаниях, помогали в создании цельной более или менее картины мироздания.

С деградацией, а потом и с исчезновением натурфилософии мысль обратилась к религии и мистицизму. Постепенно философский мистицизм, который существовал и разрабатывался параллельно наукам и в пифагорейской школе, и в школе Платона, и в дальнейших философских школах, слился с мистицизмом «спасительных» религий. В рабовладельческом обществе при абсолютно безнадежном положении большей части населения возникновение таких религий, обещающих чудесное избавление от тягот бытия, вполне понятно. Главная же особенность этих религий заключалась в том, что знание заменялось вдохновением и в качестве высшего источника истины полагалось откровение, для достижения которого требовался не разум, а вера.

Из всех религий, существовавших в ту пору на территории Римской империи, наиболее преуспевало христианство. Оно наиболее отчетливо говорило о грядущей гибели ненавистного государства высших классов, объявляло богатство, роскошь, а вместе с ними искусство, философию и науку ступенями на пути в ад.

Ярким цветом расцвели на обломках классической культуры мистицизм, абсурдность и упадок — как результат социального и экономического распада рабовладельческих государств. Этим состоянием общей экономической разрухи воспользовались варвары-завоеватели. Они вторглись в пределы Римской империи, завершив уничтожение достижений культуры, покоившихся на широкой материальной организации. Опустели и лишились надзора дороги, мосты, оросительные каналы и акведуки. Строения пришли в упадок и в большинстве своем исчезли. Ум немногих сохранившихся ученых искал пищи в толковании священного писания, а сами ученые искали убежища у церкви или шли чиновниками на службу королям варваров.

Возникает вопрос: почему европейская наука так легко и быстро сдала свои позиции? Английский физик Дж. Бернал писал: «Мы склонны настолько преувеличивать интеллектуальные и художественные достижения греков, что трудно даже осознать, что их знания и искусство гораздо больше влияли на внешнюю сторону, чем на практические и материальные факторы жизни. Красоты греческих городов, храмов, статуй и ваз, совершенство их логики, математики и философии скрывают от нас тот факт, что образ жизни большинства населения цивилизованных стран к моменту падения Римской империи в основном был таким же, что и 2000 лет назад, в период гибели древней цивилизации бронзового века. Сельское хозяйство, продовольствие, одежда, дома не были заметно усовершенствованы. Исключая небольшое улучшение в технике сооружений оросительной сети и дорог, введения новых стилей в монументальной архитектуре и планировании городов, греческая наука находила небольшое применение. Это неудивительно, ибо наука развивалась богатыми гражданами в первую очередь не для целей практического ее применения, которое они презирали… Греческая математика, изысканная, пользующаяся исчерпывающим методом, могла применяться лишь для немногих практических целей из-за отсутствия как экспериментальной физики, так и точной механики. Основным плодом величественной греческой астрономии, не считая астрологических предсказаний, был хороший календарь и несколько маловажных карт. Великая колыбель практической астрономии — искусство мореплавания — из-за отсутствия судов и нежелания плавать по неизведанному океану почти не развивалась.

Другие науки были едва ли чем-то большим, чем довольно хорошо систематизированными каталогами общих наблюдений кузнецов, поваров, земледельцев, рыбаков и врачей… Там, куда вторгалась наука, она порождала наивные или мистические теории, в основе которых лежали элементы природы или тела, путавшие и извращавшие познание природы… Техника в противоположность науке сохранилась в лучшем виде и меньше потеряла».

Не нужно, однако, думать, что в период раннего средневековья упадок цивилизации поразил весь мир. Даже в Римской империи сохранились нетронутыми такие большие города, как Александрия, Антиохия и Константинополь. А за пределами территории подвластной римским императорам цивилизация не только продолжала развиваться, но, например, Китай при династиях Вэй (386–549) и Тан (618–906) переживал подъем как в культурной, так и в экономической жизни. В Средней Азии в то же время процветало Хорезмское царство. Великие периоды были в эти века в Персии и Индии, в огромной империи Сасанидов, раскинувшейся в III–VII веках на Ближнем и Среднем Востоке.

Так, скорее всего, из Китая пришел в Европу компас. От арабов средневековые врачи узнали, что магнит уменьшает головную боль, успокаивает ноющие раны. Еще в глубокой древности эскулапы прописывали своим пациентам носить магнитные браслеты, магнитные нагрудники и магнитные накладки на ноги, шею и даже на голову. С Востока на Запад перекочевало такое важное изобретение, как хомут лошади, заменивший грудной ремень, стягивавший дыхательное горло животного. Хомут перенес главную часть давления на плечи и позволил в пять раз увеличить нагрузку лошади. Китай подарил Европе кормовой руль на морские корабли, а Персия — ветряную мельницу. Китайский способ превращения вращательного движения в возвратно-поступательное позволили соорудить механический молот, а коленчатый рычаг — перейти обратно от возвратно-поступательного движения к вращательному.

В 1269 году в Западной Европе появилась едва ли не первая самостоятельная научная работа Петра Перегрина из Марикура. Называлась она «Письма о магните».

Но должно было пройти еще триста с лишним лет, прежде чем англичане Норман и Гильберт подхватили эту эстафету.

Свистит ветер в вантах. Гудят барабанным гулом темно-красные паруса с намалеванными на них осьмиконечными крестами. С волны на волну переваливается тяжелый груженый галеас, принадлежащий только что основанной Ост-Индской компании. На высоком мостике капитан. Время от времени он сверяет курс по прибору, спрятанному в тяжелый ящик из мореного дуба. Там на дне, в закрытом сосуде, плавает на куске легкой коры крохотная железная стрелка. Где бы ни скитался корабль, как бы ни трепали его жестокие штормы, черный конец стрелки упрямо тянется к путеводной Полярной звезде…

Астрологи уверяют, что там, в небе, на конце хвоста Малой Медведицы, находится магнитный камень. К нему-то и тянутся все магниты Земли…

Трудно сказать сегодня, кто первым придумал использовать магнит для указания верного пути в открытом океане. Может быть, китайцы, а может быть, финикийцы. В Европу «указатель пути» попал довольно поздно. Правда, уже в XI веке он был подробно описан в одном из манускриптов. А в XV веке, отправляясь на поиски Индии в «океан мрака», магнитным указателем пользовался Колумб…

Если заглянуть в вахтенный журнал нашего галеаса да разобрать каракули рук, не привычных к тонкому гусиному перу, можно установить, что корабль, о котором идет речь, направляется в королевство Английское, в славный торговый город Лондон. И что на дворе начало XVII века, а точнее, 1601 год, месяц февраль, а день 25-й…

Не попробовать ли и нам на время представить себя на борту этой тяжелой и малоповоротливой парусно-гребной посудины? Что, если отважиться вместе с представителями «Общества торговых предпринимателей» ступить на английскую землю? Мы попадем в царствование королевы Елизаветы, во времена Шекспира, Гарвея и Гильберта — трех первых Вильямов, принесших славу своему государству… Мы попадем в начало деятельности Френсиса Бэкона — великого философа, перевернувшего мировоззрение целой эпохи…

Итак, мы на галеасе. Это довольно старый корабль испанской постройки. Не исключено, что он был отбит и захвачен англичанами во время разгрома «Великой армады». Ведь со времени поражения колоссального испанского флота в 1588 году прошло всего тринадцать лет. Под нашими ногами палуба — пятьдесят метров в длину, — не так мало для XVII века, не правда ли? Сотня гребцов-галерников. Смотрите, кое-кто из них прикован к своим скамьям цепями — очевидно, каторжники. И над всем этим — три мачты с мощным парусным оснащением.

Да, вон еще пушки на батарейных палубах. А на шканцах виднеются кирасы солдат. — Зачем вооружение? Ведь мы на мирном торговом судне!

Все правильно. Аркебузиры и пушки — просто меры предосторожности. Прибрежные воды всюду кишат пиратами.

Продолжительная война с Испанией, несмотря на победы, опустошила сундуки подданных ее величества. Королеве и парламенту нечем даже заплатить жалованье солдатам и матросам. Обнищавшие, изголодавшиеся ветераны сбиваются в ватаги. Одни уходят под флагом «веселого Роджера» в морские просторы, другие становятся «зелеными братьями» в королевских лесах.

Деньги! Всем в Англии нужны деньги! Самостоятельным крестьянам-йоменам, чтобы поправить разрушенное хозяйство, бесчисленным ремесленникам-мастерам — для восстановления запустелых мастерских. Деньги нужны помещикам-землевладельцам, графам, лордам. Нужны самой королеве. А где их взять? Поговаривают, будто лорды и даже королева снаряжают каперские суда, которые грабят испанцев, переправляющих золото из Нового Света в Европу. Иначе за что получил «железный пират» Френсис Дрейк титул баронета из рук королевы вместо «пенькового галстука»?..

Все больше становится тех, кто в поисках счастья покидает берега «доброй старой Англии». Другой морской бродяга, Уолтер Рэли, (ныне как и Дрейк, тоже сэр) отвез в 1585 году первых поселенцев-колонистов на берега Северной Америки. На острове Роанок основали английское поселение, названное в честь незамужней королевы Виргинией («вирго» — по-латински «дева»). Потом туда плавали и другие корабли…

Нет, нет, историческое время, в которое мы с вами попали, очень интересное. И я уверен, что нас ждут прелюбопытнейшие встречи.

Но вот, слава всевышнему, и берег! Корабль входит в устье Темзы. Пользуясь приливом, капитан направляет судно вверх по реке в Лондон. Наши спутники начинают готовиться к высадке. Последуем и мы их примеру…

Прежде всего переоденемся. Лучше всего подойдет застегнутый доверху черный камзол с высокими оплечьями и длинными рукавами. Он, правда, зачем-то толсто подбит ватой и туго-на-туго простеган. А вот и такие же толстые, словно сшитые из ватного одеяла, короткие подушкообразные панталоны. Зачем все это? В Англии в феврале вовсе не так уж холодно. Кроме того, в этом одеянии буквально не повернуться… Что?.. Еще надо надевать высокий накрахмаленный воротник, который режет шею, и толстый суконный плащ?.. Ну и мода!

Впрочем, кое-что в ней может оказаться полезным. Туго наваченный камзол и панталоны предохраняют от кинжала наемного убийцы. А в плаще запутывается шпага противника при уличной ссоре… Кстати о шпагах. К началу XVII века их вместо поясной портупеи стали носить на широких перевязях через плечо. Это и удобнее и легче. Только надо следить, чтобы шпага не была чересчур длинной, а стоячий воротник слишком высоким. По указу королевы в стране введена должность особых надсмотрщиков. Они обламывают концы чрезмерно длинных шпаг и обрезают воротники. Но предварительно налагают на модников и драчунов штраф…

Наш корабль медленно поднимается вверх по реке. Зеленые холмы уступают место строениям. Потянулись доки. Скоро город.

Смотрите, за городской чертой на зеленом лугу стоит высокое деревянное здание с башенкой. Что-то знакомое в его облике, правда? Ба, да это же знаменитый лондонский театр «Глобус»! Вон и вывеска видна. В это время в нем играет труппа великого трагика Бербиджа. На своих плащах актеры носят герб покровителя театра лорда-камергера. И в их числе состоит поэт и драматург Вильям Шекспир. Актер, правда, он неважный. Но уже несколько лет, как его трагедии развлекают и толпу, и знатную публику. Жаль, нет у нас времени с ним познакомиться. Может быть, удалось бы, наконец, разрешить загадку творчества Шекспира: сам он писал свои пьесы или под его именем скрывался кто-то из вельмож елизаветинской эпохи? И в наши дни, в двадцатом веке, нет-нет да вспыхнет вновь дискуссия на эту тему. Но у нас другая задача. И потому — вперед!

Неповоротливое судно уже у причала, и мы выходим в город. Не удивляйтесь узким улицам с канавами для нечистот. Мы с вами в Лондоне начала XVII века. Осторожно! Прижмитесь спиной к стене. Из-за поворота вылетели верховые. Они скачут, не разбирая дороги. Не посторонись мы вовремя — кому-нибудь пришлось бы заглянуть в эти открытые и днем и ночью двери. Это больница святого Варфоломея. Совсем недавно здесь начал работать молодой хирург Вильям Гарвей, вернувшийся на родину после окончания Падуанского университета. Там он получил диплом и степень доктора медицины. Впрочем, чтобы иметь врачебную практику в Англии, ему нужен еще один диплом — местный… Интересно, что в XX веке, почти три столетия спустя, этот обычай свято сохраняется английскими врачами. Так они оберегают корпорацию от иностранцев и сохраняют свои доходы.

Гарвей пока никому не известен. Но пройдет совсем немного лет, и имя его прославится. Он откроет тайну кровообращения и станет одним из основоположников научной физиологии.

Может быть, попытаться у него узнать, как и где найти его знаменитого тезку и коллегу — лейб-медикуса английской королевы Вильяма Гильберта? Правильнее его, конечно, называть сэром Уильямом Джилбертом Колчестерским — так называют его англичане. Но остановимся на том, что привычнее…

О! Оказывается, доктор Гильберт в Виндзоре. Он сопровождает королеву и сегодня должен показывать магнитные опыты ее величеству. Вы спросите, какое отношение придворный врач имеет к магниту? Самое непосредственное! Год назад, в 1600 году, из-под печатного пресса вышел его обширный труд «О магните, магнитных телах и о великом магните — Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов». Шесть книг, написанных на прекрасном латинском языке. Сэр Вильям чрезвычайно учен!..

Вам не совсем понятно, почему лейб-медик занимается исследованиями магнита? Сейчас попробую объяснить.

Дело в том, что о магните с незапамятных времен ходили самые невероятные слухи. Знахари шептали, что магнит возвращает молодость, красоту и здоровье. Об этом писал даже сам великий Гебер — алхимик и врач, живший на грани VIII и IX веков. Был он арабом, и его настоящее имя звучало как Джабир Ибн-Хайян, латинисты переделали его в Гебера.

Писал о магните и другой арабский ученый — знаменитый Аверроэс, настоящее имя которого тоже звучало непривычно для европейского уха — Абуль-Валид Мухаммед Ибн-Ахмед Ибн-Мухаммед Ибн-Рошд. Он жил в XII веке в Кордове и Севилье и, как все средневековые лекари, уверял, что толченый магнитный камень с водой — прекрасное слабительное.

Обо всем этом Гильберт знал. А поскольку семидесятилетнюю королеву не могла не волновать проблема сохранения молодости и красоты, залогом чего является, как известно, исправное функционирование желудка, то ее придворный врач просто обязан был изучать свойства магнита.

Отдадим Гильберту должное. После многолетних опытов он осмелится, несмотря на авторитеты, утверждать, что прием толченого магнитного камня внутрь «вызывает мучительные боли во внутренностях, чесотку рта и языка, ослабление и сухотку членов». Правда, при этом и он соглашался с тем, что все же магнит «возвращает красоту и здоровье девушкам, страдающим бледностью и дурным цветом лица, так как он сильно сушит и стягивает, не причиняя вреда».

Вы скажете: «Он же противоречит самому себе!» Правильно, но его последнее утверждение могло быть и данью авторитетам, и маленькой ложью во спасение. Представьте на минутку себя на месте королевы. Многие годы ваш лейб-медик занимается какими-то опытами, уверяя, что ищет способ сохранить ваше августейшее здоровье. И за это вы платите ему приличное вознаграждение. Затем, много лет спустя, он выпускает в свет ученый труд, из которого становится ясно, что лекарства, коими он вас пользовал, на деле могут только ухудшать самочувствие… Боюсь, что после этого лейб-медику не поздоровилось бы… Гильберт был умен и не понимать этого, конечно, не мог.

Ну, а теперь, уяснив себе состояние дел и познакомившись заочно с нашим героем, отправимся в Виндзор…

Вечер в Виндзоре

Виндзор — красивейшее место в графстве 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. И в конце концов Виндзор сделался любимым местом жительства английских королей.

Лошади еще не успели притомиться, когда за поворотом дороги показались деревья парка…

В Виндзоре всегда весело: охоты, театральные представления, торжественные приемы. Правда, возраст Елизаветы уже не тот… Сегодня она предпочитает тихие развлечения. Днем в нижнем дворе, в капелле святого Георгия, происходит церемония посвящения в рыцари ордена Подвязки. А вечером решено на очередном журфиксе устроить демонстрацию чудес доктора Гильберта.

Мы не станем объяснять, как нам удалось попасть в небольшое общество, которое собралось после захода солнца в покоях королевы. Главное — мы в числе приглашенных и никого не удивляет наше присутствие. С большинством кавалеров и дам мы незнакомы, но кое-кого узнаём. Вот, например, главное, как нам кажется, действующее лицо: высокий шестидесятилетний джентльмен. Он слегка лысоват. Бритый подбородок выдает в нем человека, не принадлежащего к придворной аристократии. Одет он скромно: в черном атласном камзоле с испанским воротником и в наброшенном плаще. Висячие усы не позволяют заподозрить в нем и священника.

Это доктор Вильям Гильберт. Он переставляет различные предметы на столе, приготовленном для опытов. Все ждут королеву…

А вот среди гостей и еще знакомое лицо: высокий лоб, внимательные глаза, горящие внутренним беспокойством. Человеку немного за сорок. По сравнению с остальными он молод. Пышные кружева подпирают аккуратную бородку. Пожалуй, костюм и облик выдают его некоторое тщеславие, а манера держаться — честолюбие. Но есть в нем одновременно и что-то виноватое. Это Френсис Бэкон — младший сын лорда-хранителя печати и всего-навсего солиситор — стряпчий лондонского суда. Странно, что он оказался здесь. Канцлер казначейства да и влиятельный лорд Бурлей — муж его тетки — не жалуют молодого Бэкона. Один считает его опасным оппозиционером, другой — просто «мечтателем». Сюда, на ученый вечер, он, скорее всего, приглашен как философ.

Елизавета вошла и тихо опустилась в приготовленное кресло у камина. Вечером особенно заметно, как она немолода. Кажется, что веснушки и темные пятна с возрастом расплылись и создали общий нездоровый фон и без того не слишком красивого ее лица. Прическа из рыжеватых, густо выбеленных сединой волос, перевитых жемчугом, поредела. Голова ее все еще высоко поднята. Но не заслуга ли это высокого воротника? И не тяжелое ли платье, расшитое золотом, не дает согнуться стану этой пожилой и усталой женщины?

Впрочем, глаза у королевы зорки и блестят любопытством. Она машет платком, давая знак начинать.

— 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, всегда показывает одно направление?.. Почему?

Гильберт обводит взглядом собравшихся. Здесь самые мудрые люди королевства: тонкие политики, дипломаты, военачальники и флотоводцы. Что-то они ответят?

— Позвольте, сэр Вильям… — Слово берет седобородый лорд адмиралтейства. — Какая же это загадка? Всем морякам известно, что намагниченное железо направляется к северу, поскольку ему сообщается сила полярных звезд, подобно тому как за солнцем поворачивают свои головки цветы…

Придворные одобрительно кивают головами. Говорящий прав — кто не знает, что в небе имеется большой магнитный камень?..

Лейб-медик берет со стола каменный шар, выточенный из магнетита.

— Ваше величество! Я не намереваюсь прибегать к голым и утомительным умозаключениям или измышлениям. Мои аргументы, как вы легко можете видеть, основаны только на опыте, разуме и демонстрации. 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 второй — к другому?.. Не так ли ведут себя и стрелки компасов, установленных на кораблях флота ее величества? И не значит ли это, что вся наша Земля является неким большим магнитом?..

Придворные переговариваются: «Сэру Вильяму не откажешь в проницательности и ловкости в доказательствах». А Гильберт продолжает:

— Век мудрого правления вашего величества даровал человечеству неисчислимые богатства: открыт Новый Свет, изобретено книгопечатание, телескоп, компас. Эти открытия стали источниками нового могущества, открыли новые горизонты, но в то же время предложили человеческому гению и новые задачи. Как решить их? Здесь может помочь только опыт…

— Доктор Гильберт совершенно прав, когда говорит об опыте!

Чей это голос? Придворные и даже сама королева повернули головы. Реплика принадлежала Бэкону. Почувствовав всеобщее внимание, он продолжал:

— Опыт есть основа науки. Но какой опыт?.. Разве количество бессистемно проделанных экспериментов приводит к пополнению копилки знаний? Надо не просто увеличивать количество опытов, а создать новый метод. И тогда, опираясь на него, выработать правила для произведения опытов. Только тогда они приведут к изобретению нового. А изобретение — высшая цель науки. Экспериментирование же наугад только вводит в заблуждение, а не просвещает людей…

Гильберт казался спокойным, хотя руки его и задрожали.

— Если ваше величество позволит мне продолжать, то, возможно, я своими опытами сумею ответить сэру Френсису.

Придворные перешептывались.

Лорд-канцлер, наклонившись к королеве, шептал ей что-то на ухо. Глаза Елизаветы блестели. Она обожала споры, которые не затрагивали интересов королевы и государства.

— Продолжайте, сэр Вильям!

Гильберт стал водить магнитной стрелкой по поверхности тереллы.

— Взгляните, ваше величество, на разных удалениях от полюсов стрелка по-разному наклоняется, изменяя свое горизонтальное положение. Это обстоятельство было замечено еще двадцать лет назад верным подданным вашего величества, мореходом и строителем компасов Робертом Норманом. Он открыл наклонение магнитной стрелки к горизонту и тем самым доказал, что точка притяжения для нее находится не на небе… — Гильберт слегка поклонился в сторону лорда адмиралтейства: зачем наживать себе врагов при дворе! — …а на земле.

Его слова заставляют протиснуться вперед двух адмиралов. Их интересует: нельзя ли использовать способность магнитной стрелки не только для указания направления север — юг, но и для определения местонахождения корабля в открытом море?

— Наши моряки верят, что магнитную стрелку притягивают громадные железные горы, которые находятся на севере. Мореплаватели рассказывают, что эти ужасные горы притягивают даже неосторожно приблизившиеся корабли. Они вытягивают из них гвозди, и суда разваливаются, обрекая на гибель команду…

Гильберт терпелив. Он улыбается и напоминает об арабских сказках «Тысяча и одна ночь», где приводится подобный рассказ.

— Посмотрите, как ведет себя стрелка возле тереллы. Ее наклонение уменьшается к экватору, и, напротив, на магнитных полюсах стрелка изо всех сил стремится встать вертикально. Все дело в том, джентльмены, что наша Земля суть огромный магнит.

Затем Гильберт кладет небольшие магнитные стерженьки в легкие кораблики и пускает их плавать в узкое корыто с водой. Всплескивают руками дамы, наблюдая, как устремляются друг к другу суденышки со стерженьками, повернутыми друг к другу разноименными полюсами. И как расходятся те, на которых стержни смотрят друг на друга одинаковыми концами. Присутствующие в восторге.

Вот уж поистине сокрушающий ответ этому выскочке Бэкону… Действительно, победа была очевидной. Королева улыбается. А Гильберт продолжает:

— Если ваше величество соблаговолит согласиться с выводом, что Земля — магнит, то остается сделать один шаг до допущения, что и другие небесные тела, в особенности Луна и Солнце, наделены также магнитными силами. А коль скоро так, то не причина ли приливов и отливов, не причина ли движения небесных тел заключается в магнетизме?..

Вряд ли кто-нибудь из присутствовавших мог понять всю глубину высказанного Гильбертом предположения. Один лишь Бэкон готовился вновь возразить. И он непременно сделал бы это, потому что Гильберт поддерживал учение польского астронома Николая Коперника, а Бэкон движение Земли отрицал. Но в это время кто-то больно наступил ему на ногу, и молодой стряпчий увидел рядом побелевшие от гнева глаза дяди…

Лорд-канцлер снял с пальца кольцо с крупным бриллиантом.

— Прошу вас, сэр Вильям, проверьте, не пропадет ли сила вашего магнита, если положить рядом этот камень? Ведь, кажется, есть мнение, что бриллианты уничтожают притяжение?..

— Милорд, — отвечает врач, — боюсь, что одного камня, даже с вашей руки, недостаточно, чтобы проверить это утверждение. А у меня таких драгоценностей нет…

Взгляды присутствующих обратились к королеве. Поколебавшись, Елизавета приказала принести несколько крупных камней из сокровищницы. Такая игра ей нравилась. Во-первых, королеве всегда доставляло удовольствие любоваться блеском своих бриллиантов. Во-вторых, она была женщиной. И это лишняя возможность похвастаться. А в-третьих… В-третьих, было, конечно, забавно посмотреть, не уничтожат ли драгоценные камни силу магнита.

Гильберт обложил магнит семнадцатью крупными алмазами и поднес к нему другой магнит. Раздался щелчок. Оба стержня слиплись. Присутствующие захлопали в ладоши.

— Ваше величество может убедиться, что и это мнение древних оказывается ложным… Однако силой притяжения обладает не один магнит. Древние и новые писатели упоминают, что желтый электрон-янтарь, будучи натерт, притягивает солому и прочие легкие тельца. Я же обнаружил, что не только это вещество обладает притяжением. Взгляните…

Гильберт укрепил в держателе из темного дерева один из бриллиантов королевы и стал натирать его полой плаща.

— Сэр Вильям, мы надеемся, что после этого опыта камень не исчезнет и не испортится? — беспокоится одна из присутствующих дам.

— Случись так, это было бы великим открытием. И ее величество, как истинная покровительница наук, я уверен, ни секунды не пожалела бы о такой потере. Корона Англии не обеднеет от такой жертвы.

Придворные изумляются ловкости, с которой лейб-медик парирует обращенные к нему слова. А королева подумала, что ее врач не зря упоминает о том, что научные искания стоят денег. Вдруг они и впрямь пригодятся на флоте. Пожалуй, придется выделить ему средства на проведение опытов… Только немного.

А Гильберт тем временем уже подносит к натертому алмазу соломинку, наколотую на зубочистку. И все видят, как под влиянием неизвестной силы соломинка тянется к камню…

— Точно так же притягивают легкие тела сапфир и рубин, опал, аметист, берилл и горный хрусталь. Даже простое стекло и непрозрачные сера и смола обладают подобной же притягательной силой.

Долго продолжаются опыты. Гильберт забавляет присутствующих тем, что незаметно, водя магнитом под листом пергамента, поворачивает брошенные на его поверхность железные ключи и шпоры. Он заставляет танцевать обрывки бумаги, поднося к ним натертую стеклянную палочку, и фигурку, выточенную из прозрачного янтаря-электрона.

— Многие тела после натирания принимают силу электрона — электризуются, — продолжает свои объяснения лейб-медик, — многие, но не все… Сколько бы мы ни терли благородный жемчуг и слоновую кость, прекрасный паросский мрамор и алебастр, они не приобретают электрической силы притяжения. Не электризуются и металлы…

— Но тогда природа магнитной силы и силы электрической должна быть различна? — Это восклицание непроизвольно вырвалось из уст Бэкона, вызвав снова ропот неудовольствия.

Гильберт задумался, но лишь для того, чтобы поточнее сформулировать ответ. Все эти вопросы тысячу раз продуманы им в тиши кабинета и за лабораторным столом.

— Сэр Френсис прав. Об этом я уже сказал в своей книге. Слишком много различий между проявлениями магнетизма и электричества, чтобы считать их природу единой. Магнитная сила постоянна. Она — свойство, присущее телу, в духе великого Аристотеля. Притяжение же электрической силой создается лишь трением. Кроме того, магнит притягивает только железо, но его сила не боится ни воды, ни огня. Электрическая же сила притягивает многие вещи, но она капризна и зависит от погоды, уничтожаясь при влажности… В чем причина электрического притяжения? Некоторые философы считают, что трением изгоняется из тел тончайшая жидкость, служащая для их связи. Она-то и вызывает электрическое притяжение, подобно тому как воздух заставляет стремиться к центру Земли все тела, когда их лишают опоры…

Королева зевнула. Ученая беседа наскучила всем. Один лишь Бэкон, казалось, готов был слушать до бесконечности. Но его глаза так часто загорались блеском сдерживаемого возражения, что Гильберт старался не смотреть в его сторону. Он устал. Не доверяя слугам, Гильберт сам собирает приборы и откланивается почти незамеченным.

Поспешим вслед за ним и мы. Тем более что придворные вновь увлеклись дворцовыми сплетнями, разговорами о лошадях, о собаках для травли лисиц…

«Из доказательств наилучшее — есть доказательство опытом», — напишет Бэкон несколько лет спустя. 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 одном каком-нибудь опыте, как Гильберт в магнетизме».

Странное высказывание для того, кто во главу угла всей новой науки требовал поставить экспериментальный метод. Впрочем, сегодня нам трудно сказать, насколько принципиальные побуждения двигали непоследовательным Бэконом в оценке трудов лейб-медика Елизаветы.

Зато совсем иначе звучит отзыв другого современника Гильберта, итальянского ученого Галилео Галилея: «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».

Жаль, что сам Гильберт не узнал об этой блестящей оценке. В марте 1603 года умерла королева, а несколько месяцев спустя и ее врач. В анналах истории осталось, что перед смертью Гильберт завещал все свое имущество Лондонскому обществу медиков. Однако пожар уничтожил приборы. Осталось лишь сочинение «О магните…» да имя на обложке.

Много это или мало? Научные труды быстро стареют. На достижения первооткрывателей наслаиваются работы последователей, и те скоро начинают казаться невероятной архаикой. Впрочем, перелистаем желтые листы шести книг, переплетенных в телячью кожу. Попробуем пробиться через старинную латынь и выпишем свойства магнита, сформулированные Гильбертом:

«1. Магнит в различных своих частях обладает различной притягательной силой; на полюсах эта сила наибольшая.

2. Магнит всегда имеет два полюса: северный и южный, кои весьма различны по своим свойствам.

3. Разноименные полюсы магнитов притягиваются, одноименные отталкиваются.

4. Земной шар есть большой магнит.

5. Получить магнит с одним полюсом невозможно.

6. Магнит, подвешенный на нитке, располагается всегда в пространстве таким образом, что один его конец указывает на север, а другой — на юг».

Что же, с тех пор прошло много лет. Магнетизм веществ широко применяется в науке и технике. Без знания законов магнетизма были бы невозможны ни энергетика, ни радиотехника, морская и космическая навигация, приборостроение, автоматика и телемеханика, ЭВМ… Этот список можно продолжить до бесконечности, поскольку явления магнетизма важной составляющей частью вошли в саму основу нашей цивилизации.

А много ли, положа руку на сердце, новых важных свойств магнита мы узнали со времени Гильберта? Увы! Черный камень из страны магнетов по-прежнему хранит главные свои тайны в неприкосновенности.

А Гильберт? Сохранилась ли память о нем среди суеты и обилия новой информации нашего перегруженного века? Какой памятник мы — потомки — поставили великому создателю науки о магнетизме, человеку, подарившему нам в дополнение к магнетизму еще и термин «электричество»?

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

Почему земля — магнит?

Гильберт был уверен, что Земля состоит из магнитного камня. И ей присущи шесть свойств, сформулированных им. Для последующих веков этого объяснения стало мало. Можно составить длинный список гипотез, предложенных позже для пояснения сути наблюдаемого явления. Ученые разбирали причины земного магнетизма, не зная, по сути дела, ответа на вопрос: почему магнит — магнит?

Высказанные предположения можно разделить на две группы: первая — геомагнетизм имеет космическое происхождение; вторая — геомагнетизм — явление чисто земного характера. Потом, правда, появится еще и третья группа гипотез, согласно которым геомагнетизм вообще есть универсальное свойство материи, находящейся в движении. Но об этом чуть позже…

Когда ученые подсчитали, каким должно быть магнитное поле Земли, если оно создается полем Солнца и даже всей Галактики, то получили ничтожную величину. Поле Земли сильнее. Гипотезу космического происхождения геомагнетизма пришлось оставить. После космоса естественно было искать причину во внутреннем строении самой Земли. Возникло несколько интересных гипотез, которые основывались на предположении о жидком состоянии земного ядра, состоящего из хорошо проводящего материала, скорее всего — из железа. В массе такого ядра неизбежны течения, разделение и движение зарядов, а следовательно, должны были возникать электрические токи, которые могли намагничивать Землю. Одним из авторов подобной гипотезы был известный советский физик Я. И. Френкель, много сделавший в области теории магнитных явлений. Но для признания гипотез второй группы не хватало единого мнения о состоянии земного ядра. Многие считали его твердым.

В конце XIX века, изучая форму короны Солнца, астрофизики начали подозревать наличие у светила магнитного поля и недоумевали: откуда оно могло взяться? Профессор Кембриджского университета и член Лондонского королевского общества Артур Шустер высказал вскользь идею: а не является ли магнетизм универсальным свойством всякого вращающегося тела?

За разработку этой любопытной гипотезы взялся русский физик-экспериментатор Петр Николаевич Лебедев, работавший в Московском университете. Он придумал весьма остроумный эксперимент: заставить вращаться металлическое кольцо и посмотреть, не станет ли оно при этом магнитным.

Кольцо в опыте Лебедева крутилось со скоростью 35 000 оборотов в минуту. Рядом стоял магнитометр, превосходящий по чувствительности все приборы мира… Петр Николаевич предполагал, что под влиянием центробежной силы отрицательные заряды-электроны в атомах несколько сместятся. В результате поверхность тела получит некоторый отрицательный заряд, что и должно вызвать появление магнитного поля… Увы, магнитометр поля не обнаружил. Тем не менее в статье, описывающей указанный эксперимент, русский ученый высказал весьма оптимистические надежды…

И вот 1947 год — год возрождения забытой гипотезы. Профессор Манчестерского университета Патрик Мейнард Стюарт Блэкетт, член Лондонского королевского общества, высказывает предположение, что появление магнитного поля вокруг вращающегося тела — закон природы. Более того, опираясь на известные данные о скорости вращения Земли, Солнца и белого карлика — звезды Е-78 из созвездия Девы, Блэкетт дает формулу, позволяющую рассчитать зависимость магнитного поля от вращения тела. В нее вошли такие мировые константы, как скорость света и гравитационная постоянная, что весьма соблазняло ученых и наводило на мысль: а не путь ли это к единой теории поля, над которой безрезультатно бьются вот уже много лет теоретики во главе с Эйнштейном?

Далее Блэкетт сам решает проверить правильность своих предположений. И вот «в чистом поле», то есть подальше от возможных источников посторонних магнитных полей, которыми полны города, и промышленные предприятия, возводится «экспериментальное здание». Строго говоря, сарай, построенный без железных деталей. Чувствительность магнитометра, установленного в сарае, позволяет заметить изменение магнитного поля в десятимиллиардную долю гаусса — ничтожную величину. Наконец, ночью с известными предосторожностями привозят двадцатикилограммовый цилиндр из чистого золота. Золото — заведомо немагнитный металл. Цилиндр устанавливается в том же сарае. Блэкетт не собирается его крутить, считая, что достаточно и того, что вращается Земля… Если формула, составленная им, справедлива, магнитометр отметит появление магнитного поля у золотого цилиндра. Если же не отметит, то…

Нет! Смысл статьи, опубликованной ученым после эксперимента, сводился именно к этому короткому отрицанию. Нет! Хитроумно задуманный и тонко поставленный эксперимент опроверг гипотезу.

Правда, может, стоило бы все-таки заставить цилиндр вращаться?.. Вспомним физику: при движении электрического заряда у него появляется магнитное поле. Но обнаружить его, двигаясь вместе с зарядом, невозможно. А ведь Блэкетт с магнитометром двигались вокруг земной оси одновременно с цилиндром. Нет ли здесь чего-нибудь похожего на случай с движущимся зарядом?..

Кажется, Блэкетт собирался поставить второй опыт с вращающимся цилиндром. Но, по его же словам, после первой неудачи охладел к самой идее. На Земле наступал космический век. Он принес новые результаты и поставил многие «старые» вопросы по-новому…

Советские автоматические станции опустились на Луну. При небольшом удельном весе и небольшой общей массе у Луны жидкого металлического ядра быть не может. Значит, если верна гипотеза Френкеля и других, у нее не должно быть магнитного поля… Так и оказалось. Наши автоматы на Луне это подтвердили. Но почему тогда и у Венеры межпланетные автоматические станции не сумели найти магнитного поля? Ведь Венера, по идее, должна быть сходна своим строением с Землей: массы близкие, плотности — тоже, значит, и жидкое ядро быть должно. Правда, Венера, в отличие от нашей планеты, летит по своей орбите вокруг Солнца, еле поворачиваясь вокруг своей оси.

Не льет ли это воду на мельницу гипотезы Блэкетта? Тем более что и Юпитер вроде бы подтверждает это…

Но тут и на Земле были обнаружены новые интересные факты. В пятидесятых годах нашего века ученые окончательно установили, что многие горные породы во время их образования намагничивались. При этом направление их намагниченности естественно совпадало с направлением геомагнитного поля. Раз возникнув, намагниченность во многих случаях с тех пор не менялась. Не значит ли это, что, определив ее для горных пород различного возраста, мы сумеем определить и всю историю магнитного поля нашей планеты?..

А что? Никаких видимых противоречий в высказанном предположении нет. Правда, дело это, конечно, не простое. Однако ученые — народ трудолюбивый. Они отработали вполне убедительную методику восстановления магнитного поля Земли для прошедших геологических эпох. Потом собрали образцы из разных мест земного шара. Исследовали их. Обработали и обобщили результаты и…

В 1963–1968 годах магнитологи А. Кокс, Р. Доэлл и Г. Далримпл опубликовали серию работ. В них они сопоставили намагниченность 240 образцов, взятых из различных районов земного шара, возраст которых был точно определен. Результаты их исследований оказались поразительными. Получалось, что за истекшие последние четыре с половиной миллиона лет жизни нашей Земли (срок весьма скромный), планета четырежды (!) меняла полярность своего магнитного поля на противоположную. Недопустимое легкомыслие для солидного космического тела… Может быть, в исследования ученых вкралась ошибка? Ведь изменения геомагнитного поля не могут пройти бесследно для жизни всей планеты. Слишком многое оказывается с ним связано…

Потрясающее открытие было подтверждено и работами специально оборудованного судна «Гломар Челленджер», пробурившего в океанском дне множество скважин и добывшего из них колонки керна. В них тоже были обнаружены слои с нормальной и обратной намагниченностью. При этом обращение полярности происходило не скачками, в результате какого-то катаклизма, а постепенно. В течение нескольких тысячелетий геомагнитное поле убывало, а потом снова нарастало, но уже с противоположным знаком. Такие периоды бывали в истории Земли и в более древние времена. А как сейчас?

Приближенно мы и сегодня можем рассматривать геомагнитное поле, как и во времена Гильберта, в виде поля небольшого линейного магнита («магнитной палочки»), спрятанного в центре Земли. Магнит этот наклонен примерно на 11° относительно оси вращения планеты. Само же поле как бы состоит из двух частей: большей — от «магнитной палочки» и меньшей, зависящей, возможно, от намагниченности горных пород. Измерения за последние сто пятьдесят лет показывают, что большая часть геомагнитного поля — дипольная — убывает. И довольно быстро — примерно на 5 % за столетие. Экстраполируя результаты, можно прийти к выводу, что через 2000 лет магнитное поле нашей планеты снова «опрокинется». Выходит, мы живем в эпоху обращения полярности…

А ведь это оно, магнитное поле Земли, отклоняет в полярные области потоки заряженных частиц, которые выбрасывает из своих недр Солнце. Оно же образует радиационные пояса вокруг планеты, знание свойств которых так важно для обеспечения безопасности космонавтов. Магнитное поле участвует в работе космической и наземной радиосвязи, радионавигации. Наконец, между состоянием магнитного поля Земли и климатом, как утверждают некоторые ученые, существует весьма существенная зависимость.

Что же произойдет, когда оно уменьшится до минимума, а затем станет даже обратного знака?..

Нет, человеку далеко не безразлично состояние и эволюция всей магнитосферы Земли. Весьма насущные проблемы требуют от геофизиков детального знания как количественных характеристик магнитного поля Земли, так и тенденций его изменения. И здесь предстоит еще большая работа.

Ну, а почему же все-таки Земля — магнит? Ведь именно так мы поставили вопрос в заголовке раздела. Вопрос не легкий. Сегодня наиболее правдоподобным ответом на него может быть, пожалуй, одна из последних гипотез. Я имею в виду гипотезу о динамомеханизме в жидком земном ядре.

По современным представлениям Земля — довольно сложная система. Это вращающийся толстостенный шар, стенки которого состоят из вещества мантии, а внутренняя полость заполнена хорошо проводящей электрический ток жидкостью, в самом центре которой плавает твердое ядро.

При вращении планеты внешний слой ее жидкого пласта может несколько отставать от вращения коры и мантии, порождая внутри проводящей жидкости течения…

А теперь закройте на минутку глаза и представьте себе: в слабом магнитном поле, созданном геомагнитными материалами, вращается замкнутый контур из хорошего проводника… Да ведь это не что иное, как генератор — динамо. Отставая от общего вращения, проводящий слой пересекает силовые магнитные линии слабого изначального магнитного поля, и в нем возбуждается электрический ток. Но этот электрический ток обладает собственным магнитным полем, которое складывается с начальным и усиливает его. Большее магнитное поле порождает и более сильный электрический ток… Получается обычный генератор с самовозбуждением.

Самое интересное, что эта гипотеза позволяет объяснить и периодическую смену полярности геомагнитного поля. Для этого электромагнитные процессы в земном ядре нужно смоделировать и представить в виде работы двух взаимодействующих дисковых динамо, в которых ток одного подпитывает магнитное поле другого и наоборот.

Основания для такой аналогии есть; уравнения, описывающие механизм движения в жидком слое земного ядра, схожи с уравнениями для цепочек взаимодействующих динамо.

Магнитное поле такой системы периодически меняет свою полярность. Так что с математической точки зрения способность геомагнитного поля к «самоопрокидыванию» перестает быть загадочной. Вот только узнать бы точно, как устроено ядро Земли…

Вы упрекнете в том, что мы слишком отклонились от выбранного маршрута путешествия в прошлое и невольно перешли к понятиям современности? Но ведь и мы живем не в XVII веке и вооружены знаниями своего времени. Задача автора, рассказывающего об истории науки, восстановить картину прошедших эпох, чтобы стал понятнее главный вопрос — как дошли люди до появления тех чудес, что нас окружают сегодня.

Следующая остановка в нашем путешествии сквозь время и пространство приходится на середину XVII столетия. Город Магдебург. Не успев приехать, мы сразу понимаем, что время для посещения выбрано не лучшим образом. На территории Германии, раздробленной на бесчисленные княжества, догорает Тридцатилетняя война — первый, но, к сожалению, не последний общеевропейский конфликт. Разделившись на два лагеря, государства пытаются доказать свои права диктовать волю «всему христианскому миру». В едином блоке с испано-австрийскими Габсбургами, поддерживая императора, (сначала Матвея, а потом подряд двух Фердинандов), выступало папство, польско-литовское государство и католические князья Германии. В антигабсбургскую коалицию в разное время, кроме немецких протестантских князей, заинтересованных в сохранении своих земель и независимости, вступили Чехия и Дания, Голландия, Швеция, Россия, Англия и, наконец, Франция. Но основные бои разворачивались в центре Европы, где владетельные немецкие князья не могли договориться между собой. В результате в последний период войны, охватывающий 1635–1648 годы, и союзники, и противники одинаково вытаптывали нивы, разоряли города. Мародеры шведско-французских войск ничем не отличались от мародеров имперско-испанских. Население разграбленных княжеств вело непрерывную и ожесточенную партизанскую войну с теми и с другими.

Но военный перевес явно склонялся в сторону Франции и Швеции. Возникла даже перспектива раздела Германии между этими странами, когда в 1648 году был заключен Вестфальский мир.

Магдебург особенно пострадал в войне. После долгой осады ландскнехты Габсбургов захватили штурмом и разграбили город. Они перебили почти все население, а потом сожгли Магдебург дотла. Но подошли войска шведского короля, и наемники отступили. Вместе со шведами возвратились на родное пепелище успевшие уехать именитые горожане, среди которых был и молодой сын местного пивовара Отто Герике. Страшная картина открылась их глазам. Но люди редко предаются отчаянию подолгу. Оставшимся в живых предстояло немало работы: нужно было прокладывать улицы среди руин, возводить новые мосты. Вот когда пригодилось образование сына пивовара. Не напрасно он столько лет изучал правоведение, математику и механику в Голландии и в германских университетах, а потом служил инженером в шведских войсках. Герике с жаром принимается за работу.

Профессия инженера довольно древняя. Сначала так называли тех, кто управлял военными машинами, потом добавили к ним саперов, подрывников. В XVI веке в Голландии появились первые гражданские инженеры — специалисты по строительству дорог и мостов.

Постепенно, как сказочная птица Феникс из пепла, встает на берегу Эльбы новый Магдебург. Но положение города непрочно. Войска то одной, то другой воюющей стороны располагаются в нем на постой. А после заключения мира саксонский курфюрст вообще прислал в него постоянный гарнизон Нелегко горожанам содержать прожорливых солдат. И вот возникает мысль: а не послать ли молодого пивовара-инженера ко двору? Пусть попробует уговорить курфюрста отозвать гарнизон и разрешить заменить его городской милицией. Не зря же Герике, кроме механики, учился еще и правоведению?..

Сложная миссия увенчалась успехом. И город избирает удачливого дипломата бургомистром. Магдебуржцев не остановило даже то, что Герике одновременно со своими многочисленными обязанностями увлекался физическими экспериментами. Он вытягивал воздух насосом из плоской бутыли, и она лопалась со страшным звоном. Он велел отковать два медных полушария, снабдил их краном, сложил и тоже откачал воздух. Полушария так слиплись, что и шесть впряженных лошадей не могли оторвать половинки друг от друга. Но стоило открыть кран и впустить туда воздух, как они сами собой свободно распались… Чудеса! Конечно, лучше бы он только варил пиво, как-то солиднее для бургомистра. Но поскольку научные занятия не мешали городским делам и доходам богатеев, горожане смотрели на чудачества Герике снисходительно. А когда, показав кое-что из своих «кунштюков» при дворе курфюрста, Герике добился и новых льгот для Магдебурга, люди стали даже им гордиться. Молва разнесла не только быль, но и небылицы об ученом бургомистре по всей Германии. Знатные особы специально стали приезжать в Магдебург, чтобы поглядеть на знаменитый барометр, установленный Герике возле своего дома, познакомиться с физическими приборами, изобретенными им, а заодно и отведать пива. Профессия пивоваров была в роду Герике наследственной.

Должность бургомистра и частые поездки ко двору отвлекают Герике от любимых занятий. Но, как истинный немец, он тщательно записывает результаты всех опытов, надеясь, что когда-нибудь аккуратность сослужит ему добрую службу.

Был ли Отто Герике ученым? Вряд ли. Скорее — изобретателем. Это не менее достойная категория людей, снедаемых неутолимым зудом любознательности в сочетании с желанием все испробовать, все сделать своими руками. Сегодня мы бы назвали его физиком-экспериментатором. Некоторые биографы высказывали предположение, что для Герике внешний эффект был важнее проникновения в суть наблюдаемого явления. И потому тихие, неэффектные опыты с магнитами и электрической силой, добываемой трением, его не увлекали… Вряд ли это справедливо. Познакомившись с трактатом Гильберта, он задумал повторить описанные опыты, но при этом поставить их с размахом. Так, чтобы даже самые заядлые скептики уверовали в силу науки и… в мастерство самого Герике.

Но дабы слабые проявления электрической силы были заметны, нужно научиться добывать большее количество электричества, чем это делал Гильберт, натирая зерна янтаря и серные шарики, насаженные на палочки.

И вот толстяк бургомистр спешит к мастеру-стеклодуву. О, он задумал хитрую штуку! Пусть сначала мастер выдует ему большой стеклянный пузырь, величиной не меньше чем с детскую голову. В этот пузырь он велит налить расплавленную серу. А когда та охладится и застынет, стекло можно разбить. У него в руках останется большой шар из серы, на котором от трения соберется, конечно же, больше электричества, чем добывал врач английской королевы…

Для середины XVII века это была довольно сложная технологическая задача — изготовление большого шара из серы. Сложная и дорогая. Но немецкие мастера славились своим умением.

Прошло время, и шар отлит, освобожден от стеклянной оболочки, отшлифован и даже насажен на железную ось с рукояткой, чтобы удобнее было его укреплять на станине. Получилась первая в истории науки и техники электрическая машина… Ах, если бы он знал, что нет никакой надобности в сере, что стеклянный шар, натертый сухой ладонью, электризуется так же, как и сделанный из серы! Но Герике этого не знал. Он лишь повторял опыты, уже описанные великими авторитетами, и старался подметить то, чего те не заметили.

Герике с восторгом наблюдает, как танцуют пушинки над натертым шаром, не рискуя опуститься. А те, что все-таки опускаются, отскакивают от шара прочь. Экспериментатор снимает шар со станины и преследует пушинку, заставляя ее лететь в желаемом направлении. Он управляет ее полетом… «Э! — говорит он себе. — Похоже, что наэлектризованное тело не только притягивает, но и отталкивает легкие тельца. В чем же здесь причина?» У Гильберта о причинах ни слова. Иезуит Афанасий Кирхер наполнил свой труд о магните баснями, вроде того что магнит не любит чеснока и увеличивает свою силу, ежели его обернуть красной тряпкой или окунуть в горячую кровь козла… В 1639 году вышла еще одна книга — итальянского монаха-естествоиспытателя Никколо Кабео. В ней немало рассуждений о причине притяжения как магнита, так и наэлектризованных тел: «Из натираемого тела начинается истечение невидимой жидкости, коя расталкивает прилегающий к телу воздух и производит в нем завихрения. Вихри эти и увлекают притягиваемые легкие тельца». Ну что же, путаное, конечно, но все-таки объяснение. А вот как быть с отталкиванием?

Герике заметил, что стоит дотронуться до оттолкнувшейся от шара пушинки, как она снова устремляется к шару. А коснувшись его поверхности, уносится прочь… В один из теплых солнечных дней такая пушинка стала преследовать нос самого экспериментатора, и, как он ни отворачивался, она коснулась его и тут же полетела снова к шару. Чудеса!

Пожалуй, до него никто с электрическим отталкиванием не проделал столько опытов. Во всяком случае, ни в одной из книг об этом не написано. Может быть, это его открытие?!

Кроме того, он обнаружил, что электрическая сила распространяется по льняной нитке на расстояние целого локтя от серного шара. А сам шар, будучи хорошо натерт, светится в темноте слабым синеватым светом и, испуская крохотные искры, тихо потрескивает…

Бургомистр привязывает на длинную нитку легкий шарик из бузины к потолку и подносит к нему натертый серный шар. Куда бы он ни повернулся, маленький шарик всюду следует за большим, оборотясь к нему строго одной своей стороной. «Уж не так ли и Луна управляется силами, истекающими из Земли? — думает бургомистр. — Может быть, электрические и магнитные силы помогут объяснить строение космоса?»

Эта весьма живучая идея была высказана, как вы, наверное, помните, еще Гильбертом. Не отрицал и Галилей связи между суточным вращением Земли с ее столь наглядными магнитными силами. Задачу выяснить гармонию мира и построить «архитектуру Вселенной» ставил перед собой астроном Иоганн Кеплер. Самые главные задачи века!

Гильберт родился через год после смерти Коперника. Иоганн Кеплер родился через 28 лет после смерти польского астронома. Галилео Галилей был на шесть лет младше Кеплера, а Отто фон Герике родился, когда тридцатилетний Кеплер, переехав к Тихо Браге, на должность ассистента, только-только потерял своего патрона.

Система мира — главное, что волновало и интересовало всех естествоиспытателей, астрономов, философов. Какие силы объединяют небесные тела, в чем причина непревзойденной мировой гармонии? В той или, иной форме этот вопрос был, есть и будет одним из основных в человеческом познании всех времен. При этом смысл его мало меняется от количества сложных и архисложных теорий, облеченных в непроницаемые для непосвященных математические одежды.

Конечно, сесть бы ему за стол, обдумать все, описать результаты опытов в книге, в которой не будет ни грана выдумки, а только то, что он видел и испытал сам… Но где там! Проклятая служба не оставляет ни минутки свободного времени.

Как-то на рейхстаге в Регенсбурге он демонстрировал свои опыты и машины перед самим императором и собравшимися курфюрстами. Удостоился похвалы. А потом некто по имени Каспар Шотт описал все его приборы и опыты да и издал в виде книги… Спасибо, что упомянул имя Герике, а не себе присвоил славу экспериментатора. Между тем его собственное сочинение подвигается вперед трудно. Никогда он не думал, что писание требует столько времени и усилий. Наконец в 1663 году он отдает рукопись амстердамскому издателю. Теперь остается только ждать.

Незаметно бежит время. Он уже не безвестный экспериментатор и не безродный пивовар. За научные заслуги император возвел его в дворянское достоинство. Вот только годы не ждут…

Ему уже семьдесят, а его книга, прекрасное правдивое описание опытов с великолепными рисунками, которые так дорого ему стоили, все еще не может увидеть света.

Лишь в 1672 году вышла книга из-под пресса типографии. Герике был счастлив. Его не расстроило даже то, что в качестве гонорара пришлось довольствоваться семьюдесятью пятью экземплярами первого тиснения да обещанием книгоиздателя прислать еще двенадцать со второго, коли оно будет. Жаль вот только, много времени прошло и мало его осталось. Сколько лет у него украли неблагодарные городские дела и политика!

Устал он на посту бургомистра. А в отставку все не увольняют. Наконец просьба удовлетворена. Можно будет заняться любезными сердцу экспериментами. Наконец-то горожане стали чаще видеть громоздкую фигуру своего «десятипудового бургомистра» (именно такое прозвище дали ему насмешники) в окнах домашнего кабинета. Да только продолжалось это недолго.

Через два года после его отставки в Магдебурге началась чума. Новые власти все делают не так, а его не слушают. Старик!.. Обидевшись, он покидает родной город и уезжает к единственному оставшемуся сыну в Гамбург. А там вскоре и умирает в возрасте 84 лет.

Книга Отто фон Герике быстро разлетелась по европейским странам и побудила многих естествоиспытателей повторить и проверить описанные опыты. И это было прекрасно, потому что, проверяя, ученые невольно изменяли условия эксперимента и получали новые результаты, накапливали новые факты.

В Италии опыты с электрическим притяжением и отталкиванием вели члены Академии дель Чименто. В Англии Роберт Бойль, опытный экспериментатор, нашел, что все тела обнаруживают большую электрическую силу, если их перед натиранием чисто вытереть и согреть… Не оттого ли теплым солнечным днем даже нос почтенного магдебургского бургомистра принял такое живое участие в игре с пушинкой?..

Однако славу Бойля составляли его пневматические эксперименты. И он не мог не проверить, как ведут себя наэлектризованные тела в пустоте. Оказалось, что электрическая сила не зависит от наличия воздуха. Но что же она тогда собой представляет?..

А тут пришло новое сообщение. На этот раз из Франции. Некто Пикар, изготовляя трубку для барометра, заполнил ее ртутью и перевернул, чтобы в запаянном конце осталась торичеллиева пустота. Вечером, случайно встряхнув прибор, он обнаружил слабое свечение ртути. «Живое серебро» светилось, будто фосфор, когда экспериментатор встряхнул трубку. В чем тут было дело?..

Опыт этот породил много споров. Одни считали, что в ртути присутствует особый «меркуриальный фосфор». Другие осторожно говорили, что причиной свечения может быть электризация стеклянных стенок трубки при встряхивании ртути. Тогда к единому мнению не пришли. Нужны были дальнейшие эксперименты, исследования.

Как возникла солнечная система?

Вы никогда не задумывались над этим вопросом? Правда, кое-кому может показаться, что вроде бы не место в книжке, посвященной электричеству, говорить о космогонии. Но это только на первый взгляд. Главное проявление электрических и магнитных сил — в притягивании и отталкивании. А разве это не те воздействия, которые нужны для того, чтобы собрать вместе пыль и обломки вещества, летающие в космосе, закрутить их в огромную карусель, разделить на части и сформировать из главного кома звезду, а из комков поменьше — планеты?

Нет, нет, не отмахивайтесь от такой идеи.

Несколько лет тому назад в издательстве «Молодая гвардия» вышла моя книжка «Занимательно о космогонии», в которой я рассказывал о различных гипотезах, созданных людьми, чтобы объяснить происхождение планет, звезд и галактик. Я получил довольно много писем от читателей, в которых было немало своих гипотез, составленных на разных уровнях знакомства с наукой. В большинстве своем они интересны тем, что их авторы думали о больших проблемах, возводя фундамент собственного мировоззрения.

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 представил, что туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных частиц, а вот 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 вращательный момент, передавая его газовому облаку.

Правда, и в этом случае атомы более легких элементов должны были ионизироваться 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 в себе 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. Момент количества движения переходил в основном к диску, в нем образовались планеты. Солнце же постепенно притормаживалось.

Хойл считал, что момент от Солнца передавался не всем частицам туманности одинаково, а в основном газообразным, которые легче превращаются 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 каменножелезной 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. Пока следует признать, что даже частичное привлечение электрических и магнитных сил в качестве созидающих при образовании солнечного семейства надежд не оправдало. Здесь еще предстоит работать, работать…

На площади Пикадилли в Лондоне, перед Барлингтон-Хаузом, в наши дни всегда полно машин. Однако современные автомобили не портят вида этого старого здания с тремя разномастными этажами и балюстрадой на крыше. Более того, скопление транспортных средств даже как-то подчеркивает значимость строения. Не ищите на нем вывеску или табличку. Любой лондонец и так вам скажет, что здесь помещается Королевское общество. Это его современное помещение.

Лондонское королевское общество для развития естественных наук было основано в 1660 году. Это одно из старейших научных учреждений мира, насчитывающее в своих списках немало славных имен. Избираются в общество, как правило, подданные Великобритании или Ирландии, и не больше двадцати пяти человек в год. Кроме них, могут быть добавлены три или четыре иностранных члена. И уж тут, можете быть уверены, англичане сто раз взвесят, прежде чем предложат эту честь иностранцу, хотя в наши дни общество и насчитывает около шестисот членов.

Совсем не то было в годы, в которые нам предстоит отправиться, чтобы познакомиться с некоторыми английскими работами по электричеству. В начале XVIII века здание, в котором собирались «F.R.S.» (Fellows of Royal Society — члены Королевского общества), было другим. Заседания происходили в старом, уже тогда порядочно обветшавшем Грешем-колледже, завещанном науке богатым лондонским коммерсантом Томасом Грешемом еще при королеве Елизавете. Туда мы и пойдем…

Потертые каменные ступени вводят нас в дом довольно мрачного вида. Еще более угрюмое впечатление производит зал заседаний — большая комната с высокими стрельчатыми окнами. Посередине — длинный стол, накрытый грубым сукном. Вокруг стола — стулья, а за ним у стен — простые деревянные скамьи, на которых размещались джентльмены в шляпах и плащах, это и были «F.R.S.». А шляпы в ту пору джентльмены снимали лишь в церкви и перед королем. Стулья пока пусты. Они предназначены для важных титулованных гостей и для докладчика. За столом, спиной к пылающему камину, сидит председатель собрания — президент общества, рядом с ним — непременный секретарь.

В помещении лютый холод. Председательствующий, как и остальные, закутан в толстый теплый плащ. Впрочем, даже в таком виде мы не можем не узнать его — сэр Исаак Ньютон!..

Да, с 1703 года, после смерти коллеги, помощника и одновременно непримиримого врага, куратора-попечителя и организатора опытов Роберта Гука, Ньютон согласился возглавить общество. Несмотря на полное отсутствие каких-либо способностей к руководству, его почти четверть века ежегодно переизбирали на этот пост, и он председательствовал на собраниях, восседая на мешке, набитом по традиции овечьей шерстью. Великому ученому вовсе не обязательно было быть тогда и великим организатором.

Надо признать, что со смертью Гука оборвалась и блестящая пора выдающихся совместных опытов в Лондонском королевском обществе. Кабинет с великолепной коллекцией приборов, инструментов пришел в упадок. Джон Бернал в книге «Наука в истории общества» цитирует впечатления посетителя, побывавшего в Грешем-колледже в 1710 году. Коллекция инструментов «не только была сколько-нибудь аккуратно прибрана, но, наоборот, покрыта пылью, грязью и копотью, и многие инструменты были сломаны и окончательно испорчены. Стоит только попросить тот или иной инструмент, как оператор, обслуживающий посетителей, обычно отвечает: „Его украл какой-то негодяй“ — или, показывая его обломки, заявляет: „Он испорчен или сломан“; и так они заботятся об имуществе».

Правда, определенным прогрессом явился переезд общества в 1710 году, по настоянию Ньютона, в новый дом на Флит-стрит, но это, так сказать, успех в административно-хозяйственном плане.

Причина упадка в научном отношении заключалась в том, что начало XVIII столетия вообще характеризуется как период затишья в английской науке. Иссякли стимулы для усилий поставить науку на службу ремеслу. Предприимчивые купцы-дворяне, открывавшие в XVII столетии новые земли, уступили свое место более богатым, но менее любознательным спекулянтам новыми землями. А для спекуляций знания законов природы были необязательны. В упадке же экспериментального искусства среди членов Королевского общества сказалась и многолетняя личная неприязнь Ньютоца к Гуку. Но тем интереснее отметить немногочисленные эксперименты, которые все же ставились на его заседаниях…

Вот 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, Френсис Гауксби — демонстратор, подготавливающий опыты для очередных заседаний. После смерти Гука он занял его место, вступив в должность одновременно с новым президентом.

Операторы задергивают шторы на окнах. В сумрачном помещении становится совсем темно. Затем один из операторов начинает вращать ручку машины, а Гауксби прижимает ладони к шару… И, о чудо! Натертый шар начинает светиться. Точь в точь как светились барометрические трубки при встряхивании заполняющей их ртути.

Разве это не ответ на вопрос о природе свечения? Разве это не решающее доказательство того, что свет есть результат электризации, а не какого-то там «меркуриального фосфора» в духе алхимиков прошлых веков? Но опыт на этом не кончается. Остановив вращение, экспериментатор подносит к погасшему и темному шару руку. И тотчас же большая, едва ли не в дюйм (около 2,5 см) 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 шару 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 «F.R.S.», он с любопытством смотрел на манипуляции хранителя приборов, снисходительно восхищался результатами, но не больше. Главные работы Великого Физика были уже позади, и его больше интересовали вопросы истории, хронологии и… религии. Нет, должного энтузиазма не было. Опыты Гауксби не производили такого впечатления, как когда-то, скажем, эксперименты Бойля и Гука или Герике. И внимание к чуть заметным проявлениям электричества со стороны ученого мира XVIII столетия было недостаточным. А после смерти Гауксби эти работы в Лондонском обществе и вовсе захирели.

Хорошие и дурные проводники сэра Стефена Грея

Мы знакомимся с сэром Стефеном Греем году в 1729-м. Почтенному джентльмену за шестьдесят. Он учен, любознателен, довольно богат, член Лондонского королевского общества… Впрочем, нет. Заветный титул «F.R.S.» он получит лишь через три года, незадолго до своей смерти. Мало сохранилось о нем сведений в истории. Говорили, что был он будто сначала оптиком. Но шлифование линз в XVII веке было общим увлечением людей, желавших прослыть не чуждыми просвещения.

В описываемое время Грей пытался выяснить: изменяется ли характер электризации стеклянной трубки от того, закрыта она пробкой или нет? Он заткнул с обоих концов длинную стеклянную трубку пробками и принялся натирать стекло.

Вроде бы характер электризации оставался прежним. Но вот что удивительно: контрольные клочки бумажек притягивались не только стеклом, но и пробками. Значит, электричество перешло на пробки. Ну, а если воткнуть в пробку сосновую щепочку?.. Прекрасно, и по ней распространяется таинственная материя. А если заменить щепочку проволокой подлиннее? Прекрасно, просто превосходно… Маленький шарик из слоновой кости, насаженный на конец проволоки, воткнутой в пробку, отменно шевелил легкие контрольные обрывки бумаги. «Интересно, — подумал экспериментатор, — на какое же расстояние вообще способна распространяться электрическая сила?..»

Внизу постучали. «Это Уилер! Как нельзя кстати!» Грей вышел на балкон. Действительно, внизу стоял его старый друг, священник Гранвилль Уилер, почтенный член Лондонского королевского общества.

Грей, свесившись вниз, объяснил суть задуманного эксперимента. Он заменил проволоку длинной бечевкой с тем же шариком на конце. Натер стеклянную трубку и опустил конец бечевки с балкона вниз. Уилер проверил наличие электризации — шарик притягивал сухие бумажные обрывки. Значит, электричество есть!

— Но ведь тут не меньше двадцати футов! — воскликнул пораженный священник. — Давайте еще удлиним веревку. Я попробую привязать конец с шариком другой бечевкой к крыше противоположного дома…

Дело сделано. Но сколько ни натирал Грей стеклянную трубочку, шарик никаких признаков электризации не проявлял. Куда же девалось электричество? «Может быть, оно по толстой веревке перебралось на крышу? — предположил Уилер. — Не заменить ли нам поддерживающую веревку тонкой нитью?»

Грей послал слугу, и тот заменил бечевку шелковинкой. Снова опыт и прекрасный результат налицо: шарик наэлектризован! В увлечении почтенные джентльмены не замечали, как бежит время. Они все увеличивали и увеличивали свою «линию передачи», и электрическая сила послушно бежала по веревке дальше и дальше. Правда, когда одна из шелковых нитей оборвалась и они заменили ее медной проволокой, зацепленной за водосточный желоб, опыт опять не удался.

— Не кажется ли вам, Уилер, что в деле проведения электричества суть не в тонкости удерживающей нити, а в ее материале?..

Это был интересный вывод, и оба друга вполне его оценили. Значит, разные вещества должны по-разному проводить электричество. Одни лучше, другие хуже…

Все последующие дни были заполнены опытами. Грей обнаружил, что не только шелк, но и волосы, смола, стекло и другие материалы не пропускают через себя электрическую силу. И это позволяло использовать их для сохранения электричества. Он сажал собаку на смоляную подставку и заряжал ее натертой стеклянной трубкой. И все время, пока животное не сходило с подставки, оно сохраняло в своем теле сообщенное электричество. Он позвал мальчика-грума и за шиллинг уговорил его лечь на приготовленные волосяные петли, подвешенные к потолку. Потом он сообщил ему электрическую силу, и мальчик пальцем стал притягивать с пола пушинки и обрывки бумаги.

А однажды Грей убедился, что электризация тел возможна и без прямого касания, стоит поднести к телу заряженную стеклянную трубку. Об этом писали некоторые естествоиспытатели, но им мало кто верил.

«Интересно, а где хранится в теле запасенное электричество?» Такая мысль пришла ему в голову после множества проделанных экспериментов. И тогда он придумал и поставил эксперимент, сделавший честь его исследовательскому таланту. Он заказал два одинаковых по размерам куба из сухого соснового дерева. Один сплошной, другой полый. Подвесил их на шелковых нитях и прикрепил к боковине каждого по листочку фольги. Затем, натерев стеклянную трубку, поставил ее между кубами точно посредине, правильно ожидая, что оба тела при этом через наведение (или, как мы говорим сегодня, индукцию) наэлектризуются одной силой. И что количество электричества в них, показанное отклонением листочков фольги, позволит судить о распределении таинственной материи.

Листочки отклонились одинаково. Значит, оба куба восприняли одинаковое количество электричества. Но поскольку один из них, сколоченный из дощечек, был полым, то следовало сделать вывод, что распределяется электричество только по поверхности кубов. Прекрасный опыт, и блистательный результат!

Гильберт, а за ним и Герике делили все тела на электрические, то есть те, которые при натирании приобретают способность притягивать, и неэлектрические (в основном это были металлы) — не приобретавшие при натирании способности притягивать легкий сухой мусор. А вот Грей обнаружил, что трением можно наэлектризовать в принципе любые тела. Только в одних, например в смоле, янтаре, стекле, электрическая сила сохраняется долго, а из других (например, из металлов) она тут же уходит, стоит к этим телам прикоснуться. Однако, если металлический предмет обособить, лишить связи с землей, иначе говоря, если его изолировать, то и в нем можно возбудить трением электрическую силу. В двух палочках, стеклянной и металлической, Грею удалось почти тридцать дней сохранять электрическую силу, подвесив их к потолку на шелковинках. Но коли так, то классификация, предложенная Гильбертом, неверна. И все тела следовало бы делить просто на хорошие и плохие проводники, а не на электрические и неэлектрические тела вообще.

Попросив у Уилера железный ключ, Грей намагнитил его и показал, что, наэлектризованный, он притягивает к себе легкие предметы ничуть не меньше и не больше, как если бы и не был намагничен вовсе. Это говорило о том, что магнитные явления не мешают электрическим, равно как и наоборот…

Впрочем, выводы пусть делают другие. Потому что тут сразу же возникал вопрос, от которого стремились уйти и Грей, и Уилер: что же является таинственным носителем этих новых сил, названных Гильбертом электрическими? Ответом могла быть только гипотеза…

Результаты своих опытов Грей аккуратно публиковал в журнале, издаваемом обществом. Он никогда не спешил с выводами и не создавал никаких гипотез. После смерти Ньютона англичане, ошеломленные тем, что среди них жил такой гений, следовали заветам сэра Исаака иной раз излишне буквально. Может быть, именно поэтому Стефен Грей скромно описывал в своих сообщениях результаты опытов и не пытался их объяснять, хотя целый ряд из них противоречил утверждениям великих авторитетов…

Однако может ли ученый, исследователь наблюдать и изучать, скажем, некое явление, не задумываясь над его сутью? Вряд ли…

Каждый исследователь обязательно создает для себя, так сказать, рабочую модель — упрощенное представление изучаемого процесса. По-видимому, и у Грея было смутное представление об электричестве как о чем-то, «что пронизывает все наэлектризованное тело и наполняет все поры этого тела».

Такой взгляд не был новостью для английской науки. Еще в начале XVIII столетия, когда Гауксби проводил свои опыты, наблюдая истечение какой-то светящейся эманации с острия сильно наэлектризованного тела, Ньютон, видевший эти эксперименты, не раз уходил с заседаний общества в глубокой задумчивости. Сэр Исаак был признанным лидером сторонников «действия сил на расстоянии» в пустом мировом пространстве, но под влиянием опытов Гауксби он снова и снова возвращался к гипотезе эфира, заполняющего Вселенную.

Впрочем, и Гауксби, и Грей отлично понимали, что, прежде чем говорить о сущности электричества, следует накопить о нем как можно больше сведений.

— Грей был прекрасным, необыкновенно остроумным экспериментатором, — говорил Уилер на заседании общества, посвященном памяти скончавшегося друга. — И нам остается только пожалеть, что идея начать исследования в этой области пришла к нему так поздно.

О «стеклянном» и «смоляном» электричестве

Расстояние от Лондона до Парижа невелико, и известия Королевского общества быстро достигали берегов Сены. И здесь, несмотря на ревнивое неприятие французами всего английского, идеи Ньютона и достижения британских физиков внимательно изучались. Пожалуй, можно сказать, что эти идеи одним из первых естествоиспытателей на континенте воспринял Шарль Франсуа де Систерне Дюфé — директор Парижского ботанического сада. А когда в лондонском журнале Дюфе прочел сообщение об опытах Грея, ботаника навсегда потеряла его. Впрочем, искренним поклонником пестиков-тычинок он никогда не был…

В юности родные определили его на военную службу, к которой Шарль Франсуа не имел ни малейшей склонности. Дослужившись до скромного чина младшего армейского офицера, Дюфе подал в отставку по причине слабого здоровья и с удовольствием стал заниматься наукой. Больше всего его привлекала химия. А там подвернулась возможность поступить в Парижский ботанический сад. Дюфе постарался ее не упустить. Служба есть служба.

В 1703 году его назначили директором этого научного учреждения. А за заслуги в области химии приняли в Парижскую академию наук. Тут-то и познакомился он с опытами Грея. Надо сказать, результаты английского исследователя поразили Дюфе. Он повторил целый ряд его экспериментов и сумел передать электричество по бечевке на расстояние в 1256 футов (то есть почти на 377 метров!)… Рекорд! Успехи всегда окрыляют человека. И директор ботанического сада прочно «заболевает» электричеством…

Он повторил буквально все опыты, описанные Греем, и дал им высокую оценку. Он дюжинами придумывал собственные опыты, ставил их в своем кабинете один или с помощниками. Дюфе пробовал электризовать самые разнообразные вещества. И каждый раз аккуратно записывал результаты в рабочую тетрадь. Скоро у него скопилось таких записей столько, что он смог сделать первый вывод: «Тела, наименее склонные сами становиться электрическими, легче всего притягиваются и переносят наиболее далеко и в наибольшей степени электрическую материю, между тем как тела, наиболее склонные сами становиться электрическими, наименее приспособлены воспринимать электричество от других и передавать его на значительное расстояние». Простим ученому несколько тяжеловатый слог его формулировок. Ведь он был первым, кто решился на обобщение, да и жил он все же двести пятьдесят лет назад. Тогда люди и думали и говорили не так кратко, как мы.

Вывод Дюфе, конечно, еще не закон. Но его появление знаменует собой то, что в изучении электричества наступает пора перехода от мифов, объединяющих разрозненные факты, к законам, которые приводят факты в систему.

Наступил день, когда Дюфе сделал главное свое открытие. Он уже давно замечал, что обрывки бумаги и соломинки, наэлектризованные натертой стеклянной палочкой, отталкиваются ею, но притягиваются натертым янтарным шариком. То же самое происходило и в том случае, если наэлектризовать бумажки, скажем, натертой копаловой смолой, янтарем или испанским воском. В этом случае обрывки станут отталкиваться от предметов, сообщивших им электричество, но притянутся натертыми стеклянной палочкой или горным хрусталем… Получалось, будто в природе существует не одно электричество, а два: «стеклянное» и «смоляное». И все тела делились на две группы: одни воспринимали «стеклянное» электричество, другие — «смоляное». Третьего сорта таинственной силы найти не удавалось…

В ту пору жил в Париже 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 его знает история науки) был вездесущ. Его короткая фиолетовая сутана с небольшим воротником была хорошо известна в научных кругах. Знакомый со всеми более или менее известными французскими естествоиспытателями, он состоял в переписке и со многими зарубежными учеными, не пропускал заседаний Парижской академии и время от времени бывал при дворе. Он читал популярные лекции по физике в самых разных аудиториях, сопровождая их эффектными опытами. Однако ученым аббат Нолле все-таки не был. Популяризатором — да, любителем, информатором — кем угодно из околонаучной публики, но не ученым. Хотя его заслуги перед наукой достаточно заметны.

В XVIII веке беззаботная жизнь французских аббатов в качестве приживалов побуждала многих молодых людей, особенно младших членов дворянских фамилий, не имевших надежды на наследство, посвящать себя духовному званию. Орден, в который они вступали, помогал им устроиться домашними учителями, духовниками или просто друзьями в знатные и богатые дома. При этом они должны были быть чем-то интересны своим хозяевам. Приходилось приноравливаться к их вкусам, кто избирал своей профессией сплетни, кто — литературу, а кто — и науку. Так, иезуиты, например, считая одной из главных своих задач воспитание и обучение юношества, открыто поощряли занятия науками среди членов ордена. А потому среди них было немало и серьезных ученых.

Имя аббата Нолле еще не раз встретится в нашей книжке, и потому читатель вправе знать, кем же был в действительности этот человек, немало сделавший для развития физики XVIII столетия.

Попробуем ранним весенним утром 1735 года последовать за проворным физиком в сутане, после того как он вышел из собственного дома… Париж — его бульвары, улицы… Смотрите, крепкие ноги привели аббата к ботаническому саду. Вот он всходит на крыльцо, поднимает дверной молоток… Да ведь это дом, в котором живет директор этого славного научного заведения, небезызвестный нам Шарль Франсуа де Систерне Дюфе…

— Как это кстати, господин аббат, что вы заглянули ко мне! — говорит Дюфе, встречая гостя на пороге. — Я задумал воспроизвести опыты сэра Стефена Грея по электризации человека, и мне нужен помощник. Этот болван Жюльен, мой препаратор, сбежал от страха…

Нолле огляделся. У стола с бумагами стояла прислоненная к креслу стеклянная трубка — главный прибор для добывания электричества. С потолочной балки вниз спускались подвешенные петли из шелковых шнурков.

— Мой бог, зачем эти приспособления, дорогой Дюфе? Они так напоминают собой дыбу, что я чувствую себя гостем парижского прево.

Пока Дюфе залезал в петли и располагался в них так, чтобы ни рукавом, ни краем камзола не коснуться пола, аббат Нолле натирал трубку и болтал, рассказывая о последних научных новостях вперемежку со сплетнями! Приятный разговор, вести о случившемся, анекдоты — постоянный арсенал светскости. В ходе беседы он то и дело касался стеклянной трубкой подвешенного на петлях естествоиспытателя, сообщая ему электрическую силу. Но как узнать, когда электричества накопилось достаточно?

— Ах, Дюфе, придумали бы вы, право, инструмент, с помощью которого можно было бы видеть степень электризации.

— Уже!

— Что уже?

— Уже придумал. Взгляните на эту кисточку из растрепавшихся нитей шелкового шнурка. Чем больше вы сообщаете мне электричества, тем дальше нити расходятся друг от друга. Смотрите, как они ощетинились. Это свидетельствует о том, что я полон, полон электричеством.

— Превосходная мысль. И такая простая… Но позвольте мне проверить то же старым и надежным способом.

Аббат поднес Дюфе фарфоровую тарелку, наполненную обрывками бумаги. Естествоиспытатель протянул к ним палец, и обрывки зашевелились.

— Ну как, вы довольны? Убеждены? — Дюфе улыбнулся. Аббат согласно склонил голову. — Вот что, передайте мне, пожалуйста, вон ту стеклянную палочку, которая лежит на столе. Мы посмотрим, по всей ли ее длине электричество распространится равномерно.

Нолле протянул требуемое. Но когда Дюфе хотел взяться за палочку, из его руки выскочила вдруг большая голубая искра, раздался треск, и оба исследователя почувствовали уколы. Это было настолько неожиданно, что оба вскрикнули, а потом засмеялись.

В том же году Дюфе опубликовал подробное сообщение об изучении им электрических искр и голубоватого свечения, которым бывали окружены электризуемые тела. «Возможно, — писал он, — что в конце концов удастся 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 очень маленькое с чем-то очень большим) как бы одной природы с громом и молнией». Это было первое в истории науки опубликованное высказывание об электрической природе молнии.

Теперь все дело упиралось в «средства для получения электричества в больших масштабах». Это понимал не только Дюфе. К сожалению, он рано умер, всего 41 года от роду. Но поисками средств и способов получать большее количество электричества заняты были многие. Интересовался ими и аббат Нолле. Он сразу оценил новые возможности для эффектных демонстрационных опытов, которые могли бы давать электрические искры.

Начиная с середины XVIII века опыты с электричеством, получаемым от трения, стали любимым развлечением образованных людей. Изумительные и совершенно непонятные свойства электризуемого тела уже не только притягивать к себе пушинки и соломинки, но и светиться, рождать искры, сопровождаемые треском, который отдаленно напоминал грозовой гром, — все это приводило людей в подлинный восторг.

Но как, как научиться добывать больше электричества?

В одном из писем из-за границы ученый-корреспондент писал аббату Нолле о том, что профессор физики в Виттенберге, некто Георг Матиас Бозе, усовершенствовал электрическую машину своего соотечественника профессора Гаузена, сделав ее весьма производительной. Имя, упомянутое в письме, было отцу Нолле знакомо. Христиан Август Гаузен — профессор в Лейпцигском университете тоже проводил публичные опыты с электризацией трением. Пользовался он при этом, как и Дюфе, длинной стеклянной трубкой. Как-то один из слушателей предложил герру профессору заменить трубку шаром. Если насадить шар на ось с рукояткой, натирать стекло будет значительно удобнее. Гаузен послушался совета и скоро стал обладателем невиданного до того электрического снаряда.

Он необыкновенно гордился «своей» машиной, некогда уже изобретенной Герике и Гауксби, но потом прочно забытой потомками. Видимо, тогда для нее еще не пришло время. Другое дело теперь. Изобретениями и усовершенствованиями, а то и просто постройкой электрических машин стали заниматься многие любители физики.

Профессор физики в Виттенберге Георг Бозе заметил, что если отводить электричество от стеклянного шара свинцовой трубкой, то действие его усиливается. Сначала такую трубку — «собиратель электричества», или кондуктор, — профессор давал в руки ассистенту, тщательно изолированному от пола, потом ее стали подвешивать возле машины на шелковых шнурах, осуществляя связь с шаром с помощью тонкой проволочки, воткнутой в трубку. Наконец, трубку-кондуктор укрепили на станке самой машины.

Электричества такие машины давали значительно больше, чем просто стеклянные трубки. Искры получались крупнее. Опыты с электричеством захватывали все больше и больше людей самых различных профессий. Некоторые даже бросали первоначальные свои занятия ради новой отрасли знаний. Большая часть из них, конечно, так и осталась дилетантами на всю жизнь, но некоторые…

Респектабельный профессор греческого и латинского языков в Лейпцигском университете Иоганн Генрих Винклер, совершенствуясь в опытах, укрепил для усиления действия своей электрической машины на одной оси четыре стеклянных шара и заставлял двух человек натирать их ладонями. Потом кто-то предложил заменить шары цилиндрами, а руки людей кожаными подушками, набитыми волосом. Это были дельные предложения. В один прекрасный день почтенный латинист также улегся на шелковые петли, наэлектризовал себя до такой степени, что искрой, выскочившей из пальца, зажег спирт в блюдце. Сенсационный опыт! Профессору рукоплескали. Фокус обошел все города Европы. А сам Иоганн Генрих Винклер, забросив греческий и латынь, принял кафедру физики в том же университете.

Построил себе электрическую машину и аббат Нолле. К этому времени англичанин Генри Майлс зажег по способу Винклера фосфор и горючие пары, а его соотечественник Вильям Ватсон заставил вспыхнуть порох…

Стремление познакомиться с новыми электрическими явлениями охватило всех. Те, кому не удавалось побывать в физических лабораториях, удовлетворяли свое любопытство в ярмарочных балаганах, там за небольшую плату электризовали всех желающих. «Даже в среде ученых трезвость взгляда уступила место некоторого рода опьянению, — писал Ф. Розенбергер в „Истории физики“, изданной в прошлом веке, — и как сто лет тому назад все объяснялось воздушным давлением, так теперь электричество приводилось в связь со всевозможными проблемами и считалось причиной самых разнообразных явлений».

Иначе говоря, явления, причины которых были неясны, отдавались во власть новой силе.

Всеобщее увлечение благотворно подействовало на развитие науки, и за какие-нибудь тридцать последних лет XVIII столетия люди узнали об электричестве больше, чем за всю прошлую историю науки. Появились первые теории электричества, и новая область знания «созрела для математики» — были открыты первые количественные законы.

И все же электричества машины давали мало!.. Надо было искать способы его накопления, а также возможности измерять накопленное количество.

Вторая половина XVIII столетия.

Соборный настоятель небольшого городка Каммин в Померании, некто Эвальд Георг фон Клейст, тоже потихоньку занимался электрическими опытами. Он не публиковал своих результатов — зачем вводить во искушение прихожан? — и довольствовался домашними восторгами. Одно огорчало отца настоятеля: электрическая машина, счастливым обладателем которой он являлся, была до чрезвычайности маломощной. Оттого и искры, которые случалось извлекать из ее кондуктора благочестивому экспериментатору, были едва видны при свете дня.

Однажды, в счастливые часы занятий любимыми опытами, Клейст решил зарядить железный гвоздь. Он вставил его для изоляции в бутылочку из-под микстуры (отца настоятеля мучил кашель) и поднес к кондуктору машины. Несколько оборотов стеклянного шара — и гвоздь должен быть заряжен.

Трудно сегодня предположить, для чего понадобилось Клейсту вытаскивать гвоздь из бутылки. Но… понадобилось. Держа склянку в одной руке, почтенный священнослужитель другой взялся за головку гвоздя и получил весьма ощутимый электрический удар. Клейст даже не испугался. Он удивился: откуда? Его хилая машина не способна была давать и десятой доли того электричества, силу которого он почувствовал. Впрочем, что толку в раздумьях? Если результат опыта непонятен, его нужно в точности воспроизвести еще раз… Еще и еще… Оказалось, что немаловажную роль играет не только гвоздь, но и рука, обхватывающая склянку. Раз за разом гвоздь в бутылке исправно, накопив электричество от маленькой машины, щелкает экспериментатора по пальцу электрическими ударами. «Накопление электричества!» Вы чувствуете, это же совсем новое свойство неведомой силы. А что будет, ежели налить в склянку с гвоздем спирт или ртуть? Не получит ли она еще большую способность накапливать электричество?.. Ого! Удары усилились — значит…

Через некоторое время, убедившись в том, что он открыл новый способ накапливать электричество, фон Клейст описал результаты своих опытов в письме и послал его в Данциг тамошнему протодиакону. Однако протодиакон физикой не увлекался. Впрочем, будучи человеком обязательным, он передал сообщение камминского соборного настоятеля бургомистру Даниэлю Гралату, человеку вполне просвещенному. Совсем недавно тот организовал в своем городе общество естествоиспытателей, которое жаждало деятельности. И потому новинка фон Клейста была как нельзя более кстати.

Бургомистр Гралат начал с того, что взял бутыль большего объема и с большим гвоздем. По-видимому, все бургомистры — по должности своей — любят, чтобы дело выглядело крупно и эффектно, — вспомним Герике. Гралат научился заряжать эту систему, используя в качестве обкладки вместо собственной ладони фольгу. Затем ему пришло в голову составить из таких бутылей батарею и тоже зарядить ее. А затем… Бедные члены данцигского общества естествоиспытателей… Бургомистр предложил двадцати человекам взяться за руки и образовать цепь, а затем крайним в цепи коснуться пальцами гвоздя и обкладки бутыли… Эффект был потрясающий!

В истории науки и техники часто бывает, что изобретения малые и большие делаются одновременно разными людьми и совсем в разных местах.

В то же время в университете славного города Лейдена занимал кафедру физики профессор Питер ван Мушенбрёк (1692–1761). Собственно говоря, как ученый господин профессор не представлял собою особой величины. Но в Лейденском университете была прекрасная лаборатория, древние традиции и слава. Лучи этой славы привлекали учеников, ученики давали доход профессору Мушенбрёку. Сам же он умел красно и значительно говорить, надувать щеки и трясти париком, рассказывая о своих опытах. Такое поведение и по сей день может ввести неискушенного человека в заблуждение. А уж двести-то с лишним лет назад находилось немало простаков, называвших герра профессора не иначе как великим Мушенбрёком.

Однажды слепая фортуна подсунула Мушенбрёку ученика — некоего Кунеуса. Это был богатый лейденский горожанин, желавший поразвлечься опытами не иначе как в лаборатории «великого ученого». Там он, познакомившись с электрической машиной, пытался наполнить электричеством… банку с водой. Сама идея, по воззрениям того времени, была вовсе не такой уж нелепой. Из многочисленных опытов было известно, что вода электризуется. Почему же было не попробовать сохранить электричество в воде? И вот Кунеус налил в банку воду, взял ее в руку, опустил в нее металлический стержень, соединенный с кондуктором электрической машины, и стал крутить шар. Некоторое время спустя стержень потребовалось вынуть. И тогда, дотронувшись до него другой рукой, Кунеус испытал «ни с чем не сравнимое потрясение».

Отдадим должное Мушенбрёку. Он был ученым и потому тут же решил проверить на себе открытие гостя. Сильный электрический удар поверг его в такое изумление, что «испытать его еще раз я не согласился бы даже ради французской короны». Именно так писал он позже, вспоминая о «своих» опытах.

И уж конечно, одним из первых узнал о лейденском эксперименте вездесущий аббат Нолле. К тому времени он состоял в переписке буквально со всем ученым миром. Его письма часто заменяли собой научные журналы, которых было в то время слишком мало.

Именно благодаря своей обширной переписке Жан Нолле был не только широко известен, но и пользовался огромным влиянием. Он тут же повторяет и совершенствует усилительную банку, составляет из них батареи и получает все более и более сильные электрические искры.

В Версале, в присутствии короля и придворных, аббат выстраивает сто восемьдесят мушкетеров кольцом. Велит им взяться за руки. Первому дает в руку банку, заряжает ее от машины и предлагает последнему в цепи вытащить металлический стержень… «Было очень курьезно видеть разнообразие жестов и слышать мгновенный вскрик, исторгаемый неожиданностью у большей части получающих удар». Король веселился. Но еще больший интерес вспыхнул в его глазах, когда на столик перед королем, рядом с электрической машиной и батареей лейденских банок, Нолле поставил маленькую металлическую клетку с птичкой. Обернув длинной цепочкой прутья клетки, он намотал другой ее конец на банку. Вторую цепочку, соединенную с металлическим стержнем банки, аббат пропустил через стеклянную трубочку и повесил над жердочкой так, чтобы птичка не могла задевать за нее головой. После этого помощник стал крутить электрическую машину. Придворные затаили дыхание. Наступил момент, когда между цепочкой и метавшимся по клетке воробьем проскочила голубая искра. Раздался треск, и несчастная пичуга свалилась без признаков жизни.

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

— Браво! — повторили придворные. Толпясь, они поспешили за своим сюзереном прочь от этого ученого служителя бога, продемонстрировавшего им, что электричество может не только развлекать.

Опыты с усилительной банкой, получившей благодаря стараниям того же Нолле название лейденской банки, были настолько эффектны, что их повторяли в салонах и в ярмарочных балаганах. Голубыми искрами, извлеченными из пальца, из носа наэлектризованного человека, поджигали порох и спирт, убивали мышей и цыплят.

В один прекрасный день семьсот благочестивых парижских монахов, взявшись за руки, образовали цепь. И все братья во Христе, как один, высоко подпрыгнули и возопили от страха, когда крайние разрядили на себя невзрачную банку, наполненную таинственной электрической жидкостью…

В Англии опыты с лейденскими банками демонстрировал в Королевском обществе врач Вильям Ватсон. В 1747 году он с помощью нескольких помощников и длинной проволоки соорудил цепь длиной не менее двух миль и «провел» электричество через Темзу. Скоро выяснилось, что характер жидкости, заполняющей банку, не играет никакой роли в ее работе. Ватсон вместо воды или спирта наполнял банку дробью. И результат не менялся. Тогда он вообще заменил содержимое банки еще одной, внутренней металлической обкладкой, соединенной с центральным стержнем. Теперь лейденская банка получила свою окончательную форму.

Правда, его коллега доктор Бевис обложил свинцовыми пластинами просто кусок стекла и получил тот же результат. При этом чем больше были размеры пластин и чем меньше было между ними расстояние, тем большее количество электричества на них накапливалось.

Так в науку об электричестве пришел конденсатор — емкость, заполняемая «электрической материей». Правда, пока что принцип или «механизм» его работы был непонятен, а величина емкости ничтожна.

Однако делать усилительные банки люди научились, научились с ними и обращаться. И наконец буквально все почувствовали необходимость хоть какой-то теории, объясняющей электрические явления…

«Чтобы не было искры»

Некогда совершил я легкомысленный поступок — купил автомобиль. Следующим шагом была сдача экзаменов в ГАИ, чтобы получить удостоверение на право вождения машины. Экзамен делился на две части: теория и практика вождения. Причем в теоретическую часть входили не только правила движения, но и некоторые технические вопросы, связанные с эксплуатацией и мелким ремонтом двигателя, электрохозяйства и ходовой части.

Мне повезло: в билете, который я вытянул, третьим вопросом стояло: «Электрический конденсатор. Устройство. Принцип действия. Роль в системе зажигания». Ну, тут-то я блесну! К тому времени я уже несколько лет преподавал теоретические основы электротехники в Электротехническом институте, вел лабораторные работы и не раз руководил практикой студентов в цехах, где производят конденсаторы. А поскольку два других вопроса в билете не вызывали в моей душе столь же радостного отклика, то и начал я с того, что лучше знал.

Я рассказал экзаменатору о том, что каждый электрический конденсатор представляет собой систему из двух (или нескольких) проводников (обкладок), разделенных диэлектриком, которые обладают взаимной электрической емкостью… Эта емкость значительно больше емкости каждого отдельного проводника (или обкладки) по отношению к другим проводникам и в частности по отношению к земле. При этом я скромно и ненавязчиво показал связь между зарядами из n тел и их потенциалами, вывел формулу емкости плоского конденсатора и изящно перешел к выражению для сферического и цилиндрического конденсаторов. Рассказал, как при подключении к источнику постоянного напряжения на обкладках накапливается электрический заряд, а в диэлектрике создается электрическое поле. При этом я написал выражения для энергии поля, связав его с напряжением и емкостью, и отметил, что она в принципе не велика. Чтобы показать достаточно свободное владение материалом, я сравнил принцип действия электрического конденсатора с действием механической пружины и показал их математическое сходство.

Дальше я рассказал о существующих типах электрических конденсаторов. О том, что они различаются как по роду диэлектрика, так и по устройству, по емкости, по рабочему напряжению.

Я постарался не упустить из виду конденсаторы воздушные и с газообразным диэлектриком, обладающие малым углом потерь; конденсаторы вакуумные и слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, бумажные, электролитические и сегнетокерамические…

Экзаменатор молчал, рассматривая мой экзаменационный лист. Я решил, что он ждет от меня чего-то еще, и рассказал о научно-исследовательских работах, направленных на увеличение емкости конденсаторных аккумуляторов.

При слове «аккумулятор» слушатель мой взглянул было на меня с интересом, но потом снова опустил глаза.

Я рассказал о попытках японцев создать конденсатор из активированного угля, обладающего огромной поверхностью на единицу объема, что едва ли не главное для повышения емкости. Я привел удивительные цифры, которые хорошо помнил, показывающие, что японским конструкторам удалось добиться удельной емкости почти в сто миллионов раз больше по сравнению с емкостью обычных конденсаторов. А когда мой экзаменатор не отреагировал и на это, я сообщил, что в современных лабораториях уже есть реальные конструкции конденсаторов, превышающих по емкости во много раз указанные японцами величины…

В общем, я исписал страницы четыре формулами и начертил дюжину графиков, когда экзаменатор хлопнул ладонью по столу и, сказав «хватит!», вызвал следующего.

В комнату вошел паренек с шапкой в руке. Я узнал его: мы познакомились в коридоре, когда он попросил «по-научному» объяснить ему схему зажигания. Он был водителем со стажем, но назначен за какие-то провинности на пересдачу и боялся, что к нему будут придираться.

— Федоров? — строго спросил экзаменатор.

— Так точно! — браво ответил паренек.

Экзаменатор взял у меня из рук билет.

— Зачем нужен конденсатор, Федоров?

— Это чтобы не было искры, товарищ старший лейтенант!

— Молодец! — Он подписал экзаменационный лист и добавил: — Идите, отлично! А вы… учитесь!..

Отныне я стараюсь отвечать на вопросы, не выходя за рамки спрашиваемого.

Между тем история самого конденсатора, начавшись на заре зарождения науки об электричестве, не кончилась и по сей день.

Конденсатор действительно служит для того, чтобы накапливать и сохранять на своих обкладках электрические заряды, а следовательно, и электрическую энергию. Эту энергию, как и всякую другую, можно преобразовать дальше — в механическую, в тепловую, в химическую. Вот только величина ее оказывается очень небольшой. Удельная энергия современного «обычного» конденсатора, широко распространенного в радиотехнике и потому наверняка знакомого читателю, не превышает 10 ^Дж/_кг. Удивительные японские конденсаторы, о которых шла речь, способны накопить больше — 1 ^КДж/_кг. Но чтобы заменить конденсатором бензобак в обыкновенном легковом автомобиле, нужно повысить удельную энергоемкость накопителя электричества еще на два порядка.

Впрочем, конденсатор — накопитель электрических зарядов. Для накопления энергии в технике используются аккумуляторы, преобразующие электрическую энергию в химическую, а потом, по мере надобности, обеспечивающие обратное преобразование. Но об аккумуляторах разговор еще впереди.

Жизнь великого гражданина Америки Бенджамина Франклина связана с Филадельфией. Семнадцатилетним парнем приехал он сюда, чтобы начать работать в типографии. Не получив в общем никакого образования, он тем не менее стал одним из образованнейших людей своего времени. В двадцать пять лет Франклин основал в Филадельфии первую в США публичную библиотеку. В тридцать четыре года основал Пенсильванский университет, а еще три года спустя — Американское философское общество.

Сегодня здесь, рядом с Федеральным резервным банком и Фондовой биржей, — Академия естественных наук, университет и институт Франклина…

В центре города — ратуша. Когда-то это было весьма внушительное здание, возвышавшееся над россыпью однодвухэтажных домов и коттеджей. Сегодня он потонул среди поднявшихся стен из стекла, стали и бетона. Но бронзовый Вильям Пенн, основавший город в 1683 году, по-прежнему стоит на его башне.

Именно здесь, в одном из банкетных залов ратуши, и был в 1977 году устроен несколько необычный праздник в честь прославленного гражданина Филадельфии Бенджамина Франклина.

Вечером, когда темное небо усыпали звезды, проблескивающие даже сквозь туман электрического зарева, в ратуше собралось множество народа. Четверо кондитеров внесли на вытянутых руках грандиозный юбилейный торт, уставленный свечками… Свечей было так много, что в одну человеческую жизнь не вместилось бы такое количество лет. Тем временем торт поставили на стол, и какой-то человек с явно электротехническим образованием стал его подключать к какой-то электронной схеме с оптическим устройством, фотоэлементами, усилительными каскадами и реле… Все смотрят на часы. В назначенное время включается ток. Механическая часть системы приходит в движение. Она поворачивает оптическую трубу и нацеливает ее на какую-то звезду. Проходит минута, другая, и двести с лишним свечей одновременно загораются под общие аплодисменты и звон льда в бокалах…

Впрочем, пора объяснить смысл проделанных манипуляций и всего церемониала в целом. Если отнять от 1977 года год рождения Бенджамина Франклина — 1706, получится цифра 271. На торте 271 свеча. Связь понятна?.. Оптическое устройство, повернувшись, нацелилось на звезду, отстоящую от Солнечной системы на 271 световой год. И когда луч света, родившийся одновременно с Франклином, добежал до земли, попал в объектив оптического устройства, прошел через фотоэлемент и замкнул реле, электрическая искра зажгла свечи…

Франклину шел сорок первый год, когда в город приехал некто доктор Спенсер, обещавший, как было указано в афишах, «прочесть лекцию об электричестве и показать слушателям потрясающие опыты». В те времена по городам североамериканских колоний Великобритании ездило немало всякого рода лекторов, знакомивших колонистов с новостями науки и магии, литературы и толкований божественного писания. Для жителей небольших провинциальных городов такие лекции служили немалым развлечением. В тот вечер Бен был свободен, гулял по городу и уже собирался отправиться домой, когда неожиданно возникло предложение пойти на лекцию. На лекцию так на лекцию. Франклиновская компания пребывала в отличном расположении духа, и все направления, как говорится, были для них равновероятны.

Веселый, всегда полный юмора здоровяк Бен Франклин последним протиснулся в дверь. Втайне он рассчитывал посмеяться над незадачливым лектором. Но… был сначала зачарован, а потом окончательно покорен бледными электрическими искорками, которые доктор Спенсер извлекал из повидавших виды машины и лейденской банки. А когда Франклин, несмотря на свою силу и большой рост, присел от неожиданности, испытав «электрический удар», судьба его была решена. Богач, общественный и политический деятель, дипломат, он семь следующих лет своей жизни отдал электрическим исследованиям. Что такое семь лет? Ничтожный срок! Но Франклин успевает за это время сделать столько, на что другому не хватило бы и семидесяти лет.

По самому характеру своему Франклин был практиком. На науку он смотрел как на подспорье человеку в его деятельности. Он занимался исследованиями по теплотехнике и изобрел экономичную «франклиновскую печь», изучал распространение скорости звука в воде и придумал совершенно оригинальный музыкальный инструмент. Назначенный почтмейстером сначала Филадельфии, а потом и всех тринадцати североамериканских колоний Англии, он заинтересовался вопросом: почему почтовые суда из Америки в Европу ходят быстрее, чем в обратном направлении, и, собрав записки и замечания китобоев Коннектикута, составил первую в истории науки карту Гольфстрима. Но ни одно из этих увлечений не шло даже в сравнение с тем рвением, с каким он отдался электрическим опытам.

Для начала он купил, естественно изрядно поторговавшись, весь «кабинет» — все оборудование доктора Спенсера и увез к себе. Здесь он научился обращаться с электрической машиной и лейденскими банками и обнаружил, что если на заряженном кондукторе машины укрепить заостренный металлический прут, то электричество с кондуктора стекает постепенно, без искровых разрядов. Это было интересно.

Он всегда работал увлеченно. О результатах своих опытов писал в Лондон, члену Лондонского королевского общества П. Коллинсу, который тут же докладывал о них на заседаниях общества. Франклин установил, что в работе лейденской банки главная роль принадлежит вовсе не металлическим обкладкам, а диэлектрику непроводящему веществу, разделяющему обкладки, и что заряды на обкладках банки равны друг другу и противоположны. Он писал, что когда электричество передается внутренней обкладке банки, оно отталкивает равное количество электричества из наружной на землю, в результате чего банка оказывается заряженной.

Идеи Франклина были приняты весьма сочувственно европейскими учеными, не имевшими в то время никакой теории для объяснения заряда лейденской банки.

В письме от 1747 года Франклин предложил свою теорию электричества. Он считал, что существует некий электрический флюид — тончайшая жидкость, которая пронизывает все тело. Частицы электрического флюида отталкиваются друг от друга, но притягиваются частицами тел. При этом если в теле появляется избыток электрической жидкости, то оно оказывается наэлектризованным «положительно». Этим термином Франклин предлагал заменить «смоляное» электричество Дюфе. А если в теле существует недостаток электрического флюида, оно наэлектризовано «отрицательно». Так он предлагал называть «стеклянное» электричество Дюфе. Таким образом, единая электрическая жидкость определяла два состояния тел — положительную и отрицательную электризацию. При этом предполагалось, что создавать электрическую жидкость никто не может. Все дело только в ее перераспределении между телами…

Бенджамин Франклин родился в семье ремесленника, переселившегося на американские берега из Англии, где подвергался религиозным преследованиям. В семействе было 17 детей. Бенджамин — младший. И хотя к его отрочеству многие из братьев и сестер уже стали вполне самостоятельными людьми, мальчик не смог получить систематического образования. Он проучился в школе всего год, наловчившись за это время читать и считать, а потом поступил в типографию старшего брата, обязавшись по контракту проработать там бесплатно в течение восьми лет за науку и обучение ремеслу книгопечатания. Одним из немногих удовольствий, выпадавших на долю мальчугана, было в ту пору чтение книжек да лихие запуски воздушных змеев над холмами небольшого полуострова в глубине Массачусетской бухты, где расположился город Бостон.

Не об этом ли увлечении детских лет вспомнил Франклин, когда увидел, как металлический штырь спокойно сводит электрический заряд с лейденской банки на землю? Он всегда интересовался метеорологией. И мысль о том, как защитить дома колонистов от пожаров, вызванных частыми грозами, не раз тревожила его практический ум. Если же считать молнию большой электрической искрой, то нельзя ли с помощью длинного острого металлического шеста разряжать и облака, как лейденские банки, сводя опасные заряды на землю? Но для этого следовало убедиться, что небесное электричество и электричество, получаемое от машины, — одно и то же.

В один из ветреных дней, когда низкие тучи предвещали грозу, Бен соорудил из шелкового платка большой воздушный змей и запустил его под облака. К концу бечевки он привязал металлический ключ, а к ключу шелковую ленту, за которую, в целях безопасности, держался сам. По шелку электричество не передавалось.

Скоро веревка намокла. Где-то вдалеке громыхнул первый гром. Франклин осторожно поднес к ключу лейденскую банку, и длинная голубая искра клюнула центральный электрод. «Браво! Есть электричество! Я его отнял у неба!» Он заряжал одну банку за другой, убеждаясь, что добытое змеем электричество ничуть не отличается от производимого трением. «Прекрасно! Больше я не позволю небесному огню сжигать дома и корабли, убивать людей и наносить ущерб обществу. Заостренные шесты сведут молнии на землю!» Франклин начинает кампанию за повсеместную установку громоотводов.

Вряд, ли будет большим преувеличеним сказать, что громоотвод изобрел Франклин. Правда, в литературе есть сведения, что уже в Древнем Египте жрецы ставили возле храмов обитые медью высокие шесты, которые отводили якобы молнию от храмовых кровель. Так это или нет, проверить сегодня трудно. Особенно ежели учесть, что Египет не лежит в полосе чересчур частых гроз. Правда, там они все-таки случаются. А вот в полярных районах, выше 82-й параллели северной широты и 55-го градуса южной широты, гроз по статистике почти не наблюдается. В средних широтах число грозовых дней колеблется между двадцатью и сорока за год, а в тропиках, особенно в экваториальной зоне, дней с грозами бывает до ста пятидесяти за год!

Впрочем, климат — штука сложная.

Говорят, на острове Ява, что в Малайском архипелаге, общее число гроз за год достигает чуть ли не полутора тысяч. Здесь в течение суток они бушуют по нескольку раз и день без грозы — большой праздник.

Но даже если наши предки и умели устраивать грозозащиту, то нужно сказать, что ко времени Франклина успехи в этой области были прочно забыты.

Свою теорию громоотвода Франклин изложил в письме в Королевское общество от 17 сентября 1753 года. Он предлагал ставить возле домов заостренные железные прутья, поскольку острие станет «высасывать» электричество из облаков мало-помалу и не допустит образования молнии. Да и сама молния, если дать ей путь «надлежащей проводимости», спокойно уйдет в землю, не сжигая и не разрушая строений.

Громоотводы распространились по американским городам довольно быстро. В Европе Лондонское королевское общество напечатало «электрические» письма Франклина отдельной книжкой, и она хорошо разошлась. Однако слишком много людей в Старом Свете уже занимались исследованиями атмосферного электричества, чтобы так сразу принять на веру заключения «янки из-за океана». Даже в Лондоне нашлись члены общества, утверждавшие опасность привлечения молний к крышам зданий путем установки на них заостренных шестов — громоотводов и посему предлагавшие надевать на острия шары… Только шары могли сделать молнию безвредной!

На континенте, бывало, крестьяне приписывали громоотводу засуху, поражающую их поля. Немало было и других вздорных мнений. Правда, время от времени сама природа подталкивала людей на скорейшее решение «острых» вопросов. Французский ученый Луи Араго в своей книге «Гром и молния» пишет: «Утром 18 августа 1769 года гром ударил в башню святого Назария в городе Брешией Под основанием этой башни находился подземный погреб, в котором хранилось 1030 000 килограммов пороха, принадлежавшего Венецианской республике. Эта огромная масса воспламенилась мгновенно. Шестая часть зданий обширного и прекрасного города была разрушена, а все остальное было потрясено так, что угрожало падением. При этом погибло три тысячи человек. Башня святого Назария была вся подброшена на воздух и упала обратно на землю в виде каменного дождя. Обломки ее рассыпались на огромном расстоянии». Нет сомнений, что такие события весьма усиливали интерес к громоотводам в Европе. Исследования атмосферного электричества ширились, захватывая все большее число ученых-естествоиспытателей в самых разных странах. Росло и количество опасных опытов по извлечению искр из наэлектризованных металлических шестов, установленных на крышах…

Хуже дело обстояло с теорией. Если отталкивание положительно заряженных тел теория Франклина объясняла достаточно просто, то такое же отталкивание отрицательно заряженных тел объяснить не удавалось. Но Франклин не унывал. Он вообще никогда не впадал в уныние и не только увлеченно работал, но работал весело. Он смеялся, когда свидетели его опытов вздрагивали от треска синевато-фиолетовых искр. И не только работал весело, но весело и 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 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 реки спиртовки… Индейка к нашему ужину будет умервщлена 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 от электрической батареи…» Не этот ли стиль пытались возродить и почитатели ученого в XX веке?

Только семь лет занимался Франклин своими опытами. За это время он не оставлял и общественной деятельности. По его инициативе в Филадельфии возникла «Академия» — учебное заведение, состоящее из средней и высшей школ. Был открыт первый в Америке общественный госпиталь. Его выбрали мировым судьей. А в период начавшейся войны между английскими и французскими колониальными войсками Франклин занимался организацией милиции своего штата. На конгрессе представителей колонии в Олбани Франклин предложил английской администрации план объединения федерации колоний в единое самоуправляющееся государство, но этот проект, естественно, не прошел. Оказавшись в оппозиции проанглийски настроенному губернатору, Франклин вынужден ехать в Лондон, чтобы добиться от правительства метрополии хоть какого-то ограничения прав назначаемых оттуда чиновников. На этом и его ученые занятия прервались. Он проводит в Англии довольно долгое время. Потом возвращается туда еще раз. Пишет политические памфлеты. Едет во Францию с дипломатической миссией…

Последние годы жизни Франклин спокойно живет в кругу своей семьи.

Много читает, интересуется наукой и поддерживает начинающее развиваться аболиционистское движение за освобождение негров. Он был принципиальным противником рабства. И сегодня, подводя итоги этой славной жизни, согласимся, что на его памятнике вполне уместны слова: «Eripuit coelo fulmen, sceptrumque tirannis» — «Он отнял молнию у небес и власть у тиранов».

Господа профессоры академии Петербургской…

Все-таки это было очень удивительно — потереть стекло, обыкновенное, ничем не примечательное холодное стекло, и извлечь из него искру, напоминающую миниатюрную молнию! В середине XVIII века трудно было даже представить себе что-нибудь более впечатляющее. Немудрено, что столько людей самого разного чина и звания занимались электрическими опытами. Цель же у всех была одна — получать от машин как можно более мощные искры. Однако, как ни старались изобретатели совершенствовать свои машины, получались они довольно слабосильными… Да и непонятно было, когда вообще следовало считать тело наэлектризованным. Никто не знал, как измерять количество электрической материи…

По доскам тротуара набережной Васильевского острова в столице Русского государства городе Санкт-Петербурге идут двое. Они держат путь от здания Академии наук к Первой линии Васильевского острова. Развеваются на ветру полы голубых академических кафтанов с черными отворотами. В желтых пуговицах играют лучи низкого солнца. Один из идущих высок. Он телосложения крепкого и шагает широко, размашисто. Второй — более субтилен и идет аккуратнее. Он инстинктивно следит за тем, чтобы пыль от башмаков не садилась на белый жилет и панталоны… Кто же это? Господа профессоры академии. Первый — господин Ломоносов Михайла Васильевич, второй — друг его любезный, господин профессор Рихман Георг Вильгельм, из немцев. Оба с утра присутствовали на заседании академического собрания, а теперь поспешают домой…

В 1744 году академическое собрание Петербургской академии наук обсудило обращение Эйлера, призывающее заняться исследованием причин электрических явлений, и приняло решение: «Произвести также и здесь исследования над явлениями электричества и тщательно изучить все сочинения, написанные по этому вопросу, а те, коих нет здесь, как можно скорее добыть…»

Выполнение этого задания и принял на себя господин профессор Рихман. И первый вывод, который он сделал после предварительных опытов в «электрической каморе» — лаборатории при академии, — заключался в необходимости научиться измерять «силу электрическую». Ибо, лишь зная оную, перейти сможет электричество из области «кунштюков» в область науки.

Горячо участвует в опытах друга и Ломоносов. Рихман составляет программу работ. Ломоносов переводит ее на русский язык. Рихман строит первую в России электрическую машину. Ломоносов помогает ему наметить круг вопросов, на которые надлежит дать ответы.

В 1745 году Рихман сконструировал «электрический указатель». Состоял он из длинной, примерно полуметровой, льняной нити, висевшей вертикально возле линейки, и угловой шкалы. Ломоносов писал, что это была точно «отвешенная нить» и по углу отклонения ее от вертикали можно было измерять электрическую силу. «Подобный указатель является надежным прибором для распознания, больше или меньше градус электричества в той или иной электрической массе» — так характеризовал свой прибор сам изобретатель. Правда, прибор был пригоден только для относительных измерений. Сила воздействия между нитью и линейкой при увеличении расстояния убывала «по некоторому пока еще не известному закону», писал Рихман. «…Я еще до тех пор не буду утверждать, что этим указателем можно точно измерять электричество, пока не будет развита теория электрического вихря».

С этого времени различные приборы для оценки электрической силы или количества электричества, находящегося в наэлектризованном теле, стали появляться и в других странах. Аббат Нолле вместо одной нити стал применять в своем электроскопе две. А англичанин Джон Кантон добавил к ним еще и бузинные шарики. Лет через двадцать с целью уменьшения внешних помех физики стали заключать подобные измерительные приборы в банки и коробки, под стекло. Получились электроскопы и электрометры, которые и по сей день можно видеть в школьных кабинетах физики. Теперь исследователи смогли видеть, в каком теле накопилось больше электричества, а в каком меньше. Научились делить накопленное электричество на порции.

Процесс такого деления происходил так: изолированным ненаэлектризованным металлическим шариком исследователь касался другого, такого же по размерам, изолированного, но наэлектризованного шарика. После этого электроскоп показывал, что на обоих шариках собралось одинаковое количество электричества.

В дальнейшем количество электричества, содержащееся в данном теле, стали называть электрическим зарядом. Два электрических заряда, или два количества электричества, считались одинаковыми, если при прочих равных условиях они оказывали на одно и то же тело одинаковое воздействие, например раздвигали листочки электроскопа на одинаковый угол…

Весть об открытии Франклином воздушного, или атмосферного, электричества разнеслась по всем странам. В России об этом узнали впервые из статьи, переведенной из кёльнской газеты и помещенной в «Санктпетер-бургских ведомостях» в 1752 году. Вот что там было написано:

Спустя некоторое время в той же столичной газете была напечатана еще одна статья. В ней говорилось:

«Понеже в разных ведомостях объявлено важнейшее изобретение, а именно: что электрическая материя одинакова с материей грома, то здешний профессор физики экспериментальной г. Рихман удостоверил себя о том и некоторых смотрителей следующим образом. Из середины дна бутылочного выбил он черепок-иверень, и сквозь бутылку продел железный прут длиной от 5 до 6 футов, толщиною в один палец, тупым концом, и заткнул горло ее коркой. После велел он из верхушки кровли вынуть черепиц и пропустил туда прут, так что он от 4 до 5 футов высунулся, а дно бутылки лежало на кирпичах. К концу прута, который под кровлею из-под дна бутылочного высунулся, укрепил он железную проволоку и вел ее до среднего апартамента все с такою осторожностью, чтобы проволока не коснулась никакого тела, производящего электрическую силу. Наконец, к крайнему концу проволоки приложил он железную линейку, так что она перпендикулярно вниз висела, а к верхнему концу линейки привязал шелковую нить, которая с линейкой параллельна, а с широчайшею стороною линейки в одной плоскости висела.

Описание сих приготовлений к опыту читал он при исследовании объявленного отдаления грома от строения в начале сего июля месяца в академическом собрании членам, и начал уже с начала оного месяца по вся дни следовать, отскочит ли нить от линейки и произведет ли потому какую электрическую силу, токмо не приметил ни малейшей перемены в нити. Чего ради с великою нетерпеливостию ожидал грому, который 18 июля в полдень и случился.

Гром, по-видимому, был не близко от строения, однако ж он после первого удара тотчас приметил, что шелковая нить от линейки отскочила, и материя с шумом из конца линейки в светлыя искры рассыпалась и при каждом осязании причиняла ту же чувствительность, какую обыкновенно производят электрическия искры. У некоторых, державших линейку, шло потрясение по всей руке. Шум исходящей материи был сначала столь велик, что некто, бывший при том на несколько шагов от линейки, шум мог слышать. Во время дождя примечены на линейке электрическия искры, также и после грома.

Все сие продолжалось больше полутора часа, и электрические действия были то больше, то меньше.

В третьем часу пополудни окончилась электрическая сила, и более не слышно было, чтобы гремело. Посему не надобно к тому опыту ни электрической машины, ни электризованного тела, но гром совершенно служит вместо электрической машины…

…Итак, совершенно доказано, что электрическая материя одинакова с громовою материею, и те раскаиваться станут, которые преждевременно маловероятными основаниями доказывать хотят, что обе материи различны».

В июле 1752 года в «Санкт Петербургских ведомостях» появляется еще одно сообщение об опытах Рихмана: опыты с электричеством чрезвычайно интересовали тогдашнее русское общество.

«Сего июля 21 числа г. профессор Рихман имел паки случай примечать электрическую силу громовых туч при некоторых г.г. профессорах и членах академических, также при других ученых и академиках.

В пятом часу пополудни, хотя громовая туча столь же близко нашла, как прежде, однако электрические явления на линейке не в такой силе, как 18 числа, оказались. К цепи приложил он клейстов или мушенброков образец, чтобы умножить электрическую силу, а именно, соединя он железную проволоку с цепью, пропустил в склянку, по горло водою налитую. Горло у склянки было сухо. Склянку он поставил в сосуд, водою налитый, а в судно с водою положил кусок железа. Когда сие железо держали одною рукою, а другою трогали электризованную громом линейку, то чувствовали часто потрясение в обеих руках, так же как при сих обстоятельствах в художественном электризовании обыкновенно делается.

Итак, утверждает он и сие, что материя грома не разнится и в сем от электрической материи. И понеже все тела от распространенной электрической силы электризованы быть могут, то должны все-таки тела, например все металлы, люди, вода, лед, дерево и проч., с проволокою соединенные и надлежащим образом укрепленные, матернею грома быть электризованы, и понеже из проволоки исходят подлинныя электрическия искры, то от сих искр должен спирт винный, самый крепкий, нефть, спирт Фробениев и прочее загореться; и понеже г. профессор Рихман художественным электрическим действием делает блещащимися имена и фигуры, то и натуральным или электрическим действием грома могут блещащимися учинены быть литеры и фигуры.

Итак, гром, сколь он ни страшен, может быть удовольствием и потехою».

Здесь «Ведомости» предлагают использовать электричество для столь любимой в России иллюминации и «огненной потехи» — фейерверков. В те годы никто из естествоиспытателей толком не представлял себе всей опасности производимых экспериментов, хотя опыты по умерщвлению животных проделывались в разных странах. Не существовало и никаких рекомендаций по технике безопасности. Все это привело к тем трагическим последствиям, которыми завершились опыты Георга Рихмана в России.

Гибель профессора Рихмана

26 июля 1753 года над Санкт-Петербургом собралась гроза. Рихман и Ломоносов приготовились «чинить электрические воздушные наблюдения с немалою опасностию для жизни». Дом Ломоносова стоял на Второй линии Васильевского острова. Рихман жил на пересечении Пятой линии и Большого проспекта. И вот загрохотали первые раскаты.

В официальном описании случившегося говорилось о том, что в этот день, то есть 26 июля 1753 года, заметив, что собирается гроза, Рихман хотел показать грареру Соколову сущность своих электрических опытов. Соколов должен был изобразить их на виньетке к речи Рихмана, которую тому предстояло произнести на торжественном собрании академии…

В сенях дома Рихмана у окошка «стоял шкаф, вышиною в 4 фута, на котором учреждена была машина для примечания электрической силы, называемая указатель электрической, с железным прутом толщиной в палец, а длиною в 1 фут, которого нижний конец опущен был в наполненный отчасти медными опилками хрустальный стакан. К сему пруту с кровли оного дома проведена была сквозь сени под потолком тонкая железная проволока. Когда г. профессор, посмотревши на указателя электрического, рассудил, что гром еще далеко отстоит, то уверил он грыдоровального мастера Соколова, что теперь нет еще никакой опасности, однако когда подойдет очень близко, то-де может быть опасность.

Вскоре после того, как г. профессор, отстоя на фут от железного прута, смотрел на указатель электрического, увидел помянутый Соколов, что из прута без всякого прикосновения вышел бледно-синеватый огненный клуб, с кулак величиною, шел прямо ко лбу г. профессора, который в то самое время, не издав ни малого голосу, упал назад, на стоящий позади его у стены сундук. В самый же тот момент последовал такой удар, будто бы из малой пушки выпалено было, отчего и оный грыдоровальный мастер упал на землю и почувствовал на спине у себя некоторые удары, о которых после усмотрено, что оные произошли от изорванной проволоки, которая у него на кафтане с плеч до фалд оставила знатныя горелый полосы.

Как оной грыдоровальной мастер опять встал и за оглушением оперся на шкаф, то не мог он от дыму видеть лицо г. профессора и думал, что он только упал, как и он; а понеже, видя дым, подумал он, что молния не зажгла ли дому, то выбежал еще в беспамятстве на улицу и объявил о том стоящему недалеко оттуда пикету.

Как жена г. профессора, услышавши такой сильный удар, туда прибежала, то увидела она, что сени дымом, как от пороху, наполнены. Соколова тут уже не было, и как она оборотилась, то приметила, что г. профессор без всякого дыхания лежит навзничь на сундуке у стены. Тотчас стали его тереть, чтоб отведать, не оживет ли, а между тем послали по г. профессора Краценштейна и по лекаря, которые через десять минут после удару туда пришли и из руки кровь ему пустили; однако крови вышло только одна капелька, хотя жила, как то уже усмотрено, и действительно отворена была. Биения же жил и на самой груди приметить невозможно было. Г. Краценштейн несколько раз, как то обыкновенно делают с задушившимися людьми, зажал г. Рихману ноздри, дул ему в грудь, но все напрасно».

Смерть Рихмана потрясла ученый мир. Церковь же потребовала немедленного запрещения «богопротивных опытов», уверяя, что Рихмана постигла «божья кара». Интересно, что Ломоносов заранее предполагал возможность такого вывода. 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 не есть «божеское наказание», выступали многие ученые в разных странах. Тем не менее канцелярия Петербургской академии наук запретила даже упоминать слово «электричество» на предстоящем торжественном собрании. Все эти меры вызвали временное ослабление интереса к электрическим явлениям.

Ломоносов отдал немало сил для продолжения начатых в России работ. Он пытался найти способы безопасного наблюдения и измерений «электрической громовой силы», написал сочинение «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих». Наконец, по его настоянию академия объявила международный конкурс на лучшую теорию электричества.

Сам Ломоносов не признавал ньютоновского действия на расстоянии в пустоте и предпочитал картезианские вихри в эфире. Не мог он согласиться и с предложенной Франклином теорией электрической жидкости.

К 1756 году, когда окончился срок конкурса, предлагавшего «сыскать подлинную электрической силы причину и составить точную ее теорию», в академию поступило довольно много работ. Лучшей среди всех был признан мемуар, присланный из Берлина и подписанный 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, Эйлер признался в обмане. Мемуар принадлежал 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 разрежения вблизи электризуемых тел. Таким образом, он обходился без введения «специальной электрической материи» Франклина.

К тому же 1756 году относится незаконченная и неопубликованная диссертация Ломоносова «Теория электричества, разработанная математическим способом». Ломоносов, как и Эйлер, исходит из эфира, но электризацию тел предполагает результатом вращательного движения частиц эфира внутри самих тел и в окружающем их пространстве.

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

Ломоносов писал о двух способах защиты от гроз. Первый заключался в сооружении на пустырях, а не на крышах зданий тщательно изолированных от земли «электрических стрел», «дабы ударяющая молния больше на них, нежели на головах человеческих и на храминах силы свои изнуряла». В этом отношении представления Франклина имели более важное для практики значение.

Второй способ грозозащиты русский академик видел в «потрясении воздухом». Это была дань старым воззрениям, гласившим, что отогнать грозу можно колокольным звоном. Впрочем, мнение о том, что тучи можно разогнать выстрелами из пушек или взрывами пороха, который нужно поднимать вверх на воздушном змее, существовали еще и во второй половине XIX века.

В городе Филадельфии к концу XVII века громоотводы были поставлены на все крупные здания. Лишь на доме, принадлежащем французскому посольству, дипломаты никак не соглашались водрузить спасительный шест. И что же, словно в назидание, в 1782 году в него ударила молния, произведя значительные разрушения.

В конце концов даже те, кто не соглашался с выводами Франклина, вынуждены были признать полезность громоотводов. Люди кинулись в другую крайность. Металлические штыри и заостренные прутья устанавливались на каретах, дамы в Париже носили шляпки с громоотводами. Но лишь после того, как молния ударила в шпиль Петропавловского собора и зажгла его, началась эра строительства громоотводов для России.

Скорость движения прогресса

В период с 1928 по 1933 год три швейцарских физика — Браш, Ланж и Урбан решили попробовать использовать энергию молний для своих опытов. На горе Дженерсо, где атмосфера всегда щедро насыщена электричеством, они подвесили на высоте около восьмидесяти метров над землей металлическую сетку, которая должна была собирать из туч положительные заряды…

Очевидцы рассказывали, что это было страшное устройство, работа с которым требовала отчаянного мужества. Сеть исправно работала, собирая заряды и повышая свой потенциал. Когда он достигал максимума, воздушный промежуток с оглушительным треском пробивала огненная искра длинной более четырех метров! Разряд длился примерно сотую долю секунды, а сила тока при этом достигала десятков тысяч ампер!

В один из недобрых дней во время опасного эксперимента от разряда такой молнии, пойманной в сеть, погиб Курт Урбан, после чего эксперименты на горе Дженерсо прекратились. Правда, прошло совсем немного времени, и они возобновились в других местах. Сейчас группы по изучению атмосферного электричества снабжены чувствительной регистрирующей и предупреждающей аппаратурой, ракетными комплексами… Гудит зуммер, предупреждающий о том, что напряженность электрического поля в воздухе превышает критическую величину. Обстановка грозовая. Дежурные занимают свои места за пультами. Вот нажата кнопка «пуск» — и со «стола» вверх с шипением уходит метровая геодезическая ракета, увлекая за собой тонкий провод. Красно-желтая реактивная струя успевает подняться всего на несколько сотен метров, как окрестность озаряется ярким белым светом. Это разрядилась одна из подошедших туч…

Ежегодно над земным шаром бушует около 45 тысяч гроз. Различные специалисты приводят разные цифры, но это не принципиально. Примерно каждые четыре секунды где-то сверкает молния. И если учесть, что средняя гроза по потенциальной мощности может быть сравнима с атомной бомбой, то просто плакать от бессилия хочется — столько энергии в мире пропадает зря!..

Сегодня ученые много знают о грозах. Их изучают с земли, фотографируют из космоса со спутников. Их изучают изнутри. Сейчас стало обычным явлением, что самолеты, начиненные измерительной аппаратурой, кружатся около эпицентра грозы. Приборы фиксируют силу заряда, напряженность электрического поля, степень ультрафиолетового и рентгеновского излучений при блеске молний.

Наконец, и на земле, в лабораторных условиях, ученые научились получать искусственные молнии. И все-таки… В образовании молнии есть еще немало таинственного для науки. Судите сами: критическая напряженность поля, при которой в лабораторных условиях возникает электрическая искра, равна примерно трем миллионам вольт на метр. А сколько ни измеряли эту величину в облаках с самолетов, получить значений больше двухсот — трехсот тысяч вольт на метр никогда не удавалось. Как же возникают молнии?.. На этот вопрос точного ответа пока у нас нет!

При этом молнии бывают не только в грозовых облаках. Вулканологи, изучающие извержения, много раз отмечали молнии в облаках вулканического пепла. А несколько лет назад мир был взволнован сообщениями о катастрофических взрывах на японских супертанкерах. Самое необычное заключалось в том, что случались они, как правило, во время промывки их колоссальных танков сильной струей воды… Одним из объяснений является предположение, что при промывке возникали облака из электрически заряженных нефте-водяных капель. Создавалось электрическое поле с высокой напряженностью и благоприятные условия для образования электрического разряда…

В свое время (с тех пор, к сожалению, прошло уже довольно много лет) я, окончив авиационное училище, летал штурманом на тяжелых военных машинах. До сей поры помню инструкцию для полетов во время грозы: летать на малых высотах, учитывая сильные восходящие потоки, но не забывая и о возможностях существования нисходящих движений воздуха. Как правило, даже прямой удар молнии нанести сильное повреждение металлическому корпусу самолета не может, но если вы думаете, что ощущение при этом приятное, вы ошибаетесь. Ослепительная вспышка, после которой глаза не видят приборной доски, грохот, заглушающий шум моторов, резкие броски даже тяжелой машины из стороны в сторону и при этом полное неведение относительно пространства, в котором находишься и куда летишь. Радиоприем в грозу прекращался, а радионавигационные приборы показывали все что угодно, кроме истины. На высоте же к перечисленным прелестям добавлялось еще и обледенение. На различных частях фюзеляжа, на плоскостях начинал образовываться лед. Нарастал он неравномерно, нарушал центровку и летные качества самолета. Управлять обледеневшей машиной было трудно.

Главным в инструкции «по грозе» была настоятельная рекомендация: «Встретил на пути грозовой фронт — обойди его».

Сейчас проще. Современному воздушному лайнеру гроза не помеха. Во-первых, высота его полета значительно больше, чем у самолетов с винтомоторными двигателями, во-вторых, скорости, и вообще… Для того и развивается техника, чтобы становиться более надежной, меньше зависеть от природных явлений. Мой отец летал на самых первых самолетах, когда летчик сидел на сиденье, напоминающем велосипедное седло, и имел круговой обзор и «обдув». В дождь не летали, в сильный ветер — тоже. Я начинал свою летную практику на самолете с кабиной, закрытой «колпаком» из оргстекла. В штормовую погоду, при ураганном ветре, конечно, полетов не было, но вообще-то от погоды мы уже зависели мало. Вот если гроза!.. Когда моя дочь собирается в аэропорт, ее тоже еще волнует вопрос: «Вылетим — не вылетим?» Но чаще это уже не связано с погодными условиями. А вот на чем доведется летать моему внуку Николке? Ему пять лет, но аэробус ИЛ-86 для него — такой же, в принципе, транспорт, как трамвай или метро.

Как быстро движется научно-технический прогресс! В течение жизни одного, двух, трех поколений представления о мире меняются коренным образом, а возможности человеческие возрастают неизмеримо…

Сила, которая движет мирами

Если еще в XVII веке большинство наблюдаемых на Земле явлений природы пытались объяснить воздушным давлением, то сто лет спустя его место заняло электричество.

Действию электричества пытались приписать, например, землетрясения. «Разве не могут пустоты и полости внутри земли, заполненные водой, играть роль усилительных лейденских банок?» — спрашивали сторонники этой гипотезы и развивали свою мысль дальше.

«Землетрясения происходят при выравнивании электричества между земной корой и атмосферой!» — утверждали другие. Третьи видели в электричестве причины испарения воды и выпадения дождя. Одна за другой возникло несколько теорий электричества, построенных на основе механических представлений.

Надо сказать, что до Франклина представления большинства исследователей о природе электричества были чрезвычайно смутными.

Электрическое притяжение сначала пытались объяснять теорией истечений. Потом вездесущий аббат Нолле «изобрел новую теорию одновременного оттока и притока электрической материи», которая не в состоянии была объяснить ни разницы в двух видах «смоляного» и «стеклянного» электричества, ни работы электрической машины и лейденской банки. Англичанин Вильям Ватсон, обнаружив опытным путем, что кожаную подушку, натирающую стеклянный диск электрической машины, следует заземлять, заявил, что электричество рождается вовсе не от трения, а получается из земли, переходя с помощью натирающей поверхности на натираемое тело. И здесь оно скапливается.

И наконец, Франклин предположил, что «в природе существует особая „электрическая субстанция“», отличная от обыкновенной материи в том отношении, что частицы последней взаимно притягиваются, а частицы первой взаимно отталкиваются друг от друга. При этом он полагал, что эта субстанция состоит «из чрезвычайно малых частиц, так как они способны проникать в обыкновенную материю, даже в самые плотные металлы, с большой легкостью и свободой, как бы не встречая при этом сколько-нибудь заметного сопротивления».

При этом распределяется электричество только по поверхности тела, как растекающаяся жидкость, образуя в окружающем пространстве «электрическую атмосферу».

Против взглядов Франклина выступил аббат Нолле и многие его сторонники. Французам не нравилось появление в теории американца сил притяжения и отталкивания. Это придавало теории ньютонианский характер. В 1750 году Франция воевала с англичанами в Индии, и все английское было на континенте малопопулярным. Французские исследователи предпочитали видеть сущность электричества не в процессах, которые зарождаются и происходят в самих телах, а в том, что делается в окружающем эти тела пространстве.

Неожиданную поддержку теория Франклина получила в работе Франца Ульриха Теодора Эпинуса, доктора медицины — берлинского профессора астрономии, перебравшегося в Санкт-Петербургскую академию наук на должность профессора физики.

В Берлине вместе со своим учеником Иоганном Вильке Эпинус предпринял исследование турмалина, открыв его электрические свойства. История любопытная, и о ней, пожалуй, стоит упомянуть.

В начале XVIII века в брошюре с забавным названием «Курьезные спекуляции (или умозрения) любителя, который охотно всегда размышляет в бессонные ночи» появилось сообщение о том, что голландцы привезли с острова Цейлон (ныне государство Шри Ланка) удивительный камень турмалин. Будучи нагрет, он притягивал и отталкивал частички золы.

Сначала силу притяжения турмалина считали магнитной. Однако после целой серии опытов Эпинусу и Вильке удалось доказать, что это явление имеет явно электрическую природу. При неравномерном нагреве минерала на его противоположных сторонах возникали разноименные электрические заряды.

Так было открыто пироэлектричество, появление электрических зарядов на поверхности диэлектриков при их нагревании. По сути дела, еще одно новое проявление электрических сил, показывающее их глубокую связь с теплотой. Впоследствии многие ученые пытались создать строгую теорию пироэлектричества. Но и по сей день окончательное слово в этой отрасли знания еще не сказано.

В 1756 году в Петербурге вышел трактат Эпинуса «Опыт 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 природы сил притяжения и отталкивания. При этом он ссылается на Ньютона, который также не занимался, по его мнению, выяснением причин всемирного тяготения. 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 учение, 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 тяготение, — 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, в современной терминологии. И все электрические явления, известные современной ему науке, Эпинус делит на два рода. К одному относится все, что связано с переходом электрической жидкости от одного тела к другому. Примером могут являться искры, возникающие при электризации тел. К другому он отнес притяжение и отталкивание.

По аналогии с гипотезами, высказанными в теории электричества, строит Эпинус и теорию магнетизма. Он предполагает существование магнитной жидкости, частицы которой взаимно отталкиваются. И точно так же тела делятся на те, которые проявляют индиферентность, безразличие к частицам магнитной жидкости (они являются аналогами диэлектриков), и тела, притягивающие магнитную жидкость по аналогии с 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 и самого Эпинуса и его сторонников. Позже ученый выдвинул предположение, что закон Ньютона применим лишь к телам, содержащим естественное количество электрической жидкости. Это позволило обойти затруднения в формальном смысле, но убедительности теории не прибавило. И потому целый ряд выдающихся физиков 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 двух 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 пришлось весьма кстати впоследствии, 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 очень широко известны и оказали большое влияние как на взгляды физиков его времени, так и на развитие науки об электричестве. На его работы ссылались Кавендиш и Кулон, о его теории писали Гаюи и французские академики Лаплас, Кузен и Лежандр. О нем писали Вольта и Фарадей…

Впрочем, сам Эпинус недолго занимался в России научной деятельностью. По желанию Екатерины II он в 1765 году принял на себя заботу о воспитании великого князя Павла Петровича. И с тех пор занимался государственной деятельностью в столичном бюрократическом аппарате.

Занятый придворными интригами, участник множества начинаний, Эпинус мало внимания уделял своей должности профессора физики в академии. Это приводило его к столкновениям с Ломоносовым. Взаимоотношения обоих ученых оставляли желать лучшего на протяжении всего их совместного существования в академии.

Гроза, XX век

Скажите, а вы боитесь грозы? Только откровенно. Если да, то — да! Ничего постыдного в этом нет. Гроза — самое величественное, самое красивое и одно из самых… грозных явлений природы. Ведь правда? Я, например, знаю многих в принципе достаточно смелых людей, которые бегут от молнии, а еще пуще от грома.

Давайте попробуем нарисовать в воображении картину этого явления природы. Причем попробуем нарисовать так, чтобы мы с вами были его участниками! Договорились?..

Ну, скажем, так: по пути домой из леса (будем считать, что это был поход за грибами) мы выходим на край поля. Дождь еще не начался, но тучи, низкие, набухшие влагой, обложили все небо. В лесу было темно, как вечером, а вышли на открытое место и здесь света не больше. Того и гляди, польет. Что делать? До дома вроде бы недалеко, да мокнуть не хочется. Пока мы топчемся в нерешительности, раздумываем, то ли под елку спрятаться, то ли под стог забиться, вдалеке начинает погромыхивать Налетают первые порывы ветра, как залпы. Под их ударами поле словно море в бурю: волны идут по хлебу, образуют водовороты из колосьев, подымают смерчи. Решайте скорее. Может быть, лучше переждать? Летние грозы скоротечны…

И вдруг как сверкнет! Все вокруг словно само загорается голубым свечением. Уж молнии-то и нет, а в глазах все стоит и стоит ослепительная вспышка.

Не знаю, как вы, а я всегда после вспышки молнии начинаю считать: «И-раз, и-два, и-три…» Трах-та-ра-рах! — раздается на тридцатой секунде счета раскат грома. Тридцать секунд отделило его от вспышки. Значит, эпицентр грозы еще километрах в десяти. Звуковая волна распространяется в воздухе со скоростью примерно 333 метра в секунду. Далеко это или близко и когда гроза дойдет до нас? Обычно грозы движутся со скоростями не больше сорока километров в час. Раз так, то у нас в запасе как минимум минут пятнадцать. Бежим!

Так и есть! Едва мы на порог, как небо раскололось над самой крышей, гром грянул одновременно с блеском молнии и полил дождь. Косые струи полетели над землей, срывая листья с деревьев, ломая сучья. Блеск молнии и грохот разрядов слились! Но мы под крышей, и оттого в груди поднимается какой-то отчаянный мрачный восторг — вполне в духе дикой, мятущейся красоты природы.

И все-таки где-то в тайниках души у каждого гнездится атавистический страх. Страх, воспитанный поколениями беззащитных предков, когда не было теплых домов с громоотводами, не было знаний, что такое гроза, не было даже могучего бога, единовластного в решении покарать или помиловать. А был маленький, может быть, даже голый одинокий человечек и бесконечная мощь разгулявшейся, ликующей природы. Трах-тара-рах! Трах! Трах! — грохочет гром. Страшно первобытному человеку. Змеи-молнии жалят землю. Черные тучи накрыли ее, как пологом. Где голубое небо? Где ласковое солнце? Куда спрятаться от пронизывающего ветра, от холодного дождя? Может быть, бежать? Бежать быстро, еще быстрее, еще, пока не выскочит сердце из груди и не упадет человек бездыханным. Или, подобно птице и зверю, забиться под дерево, лицом в корни, и лежать тихо-тихо… Ждать, пока добрые силы природы победят злые и окружающий мир снова прояснится и даст место в себе человеку. А кому не даст — тот погибнет.

Замечательный исследователь и собиратель русского фольклора Александр Николаевич Афанасьев писал, что древние люди смотрели на окружающий мир совсем другими глазами, чем мы. Они не отделяли своего существования от остальной природы, чувствовали себя с нею единым целым. В представлении наших предков облака и звери, небесные светила и озера ничем особенно не отличались от самого человека. Все вокруг жило своей жизнью. Враждебные силы боролись друг с другом, а значит, и с человеком. Добрые силы помогали. Все непонятное было враждебно человеку. И прежде всего такие страшные атмосферные явления, как гроза. Чтобы выжить в этой титанической борьбе стихий, человек просил помощи у тех же сил, заклинал небесный огонь, приносил ему жертвы.

Страх перед неведомым породил почитание стихий, их обожествление. И это обожествление, а на самом деле очеловечивание таинственных сил природы делало мир не таким страшным. Если гигантскими процессами управляют боги или бог, а сами боги — как люди, то ничто человеческое им не чуждо. Богов можно упросить, умилостивить, подкупить и… заручиться их помощью, поддержкой. Тут уж грозный мир, еще недавно наполненный мутным туманом страха, прояснялся и становился не столь ужасным.

Это один путь оградить себя от страха — создать всесильного бога, заранее согласившись на смирение. Но есть и другой путь — познание.

Конечно, гроза — зрелище эффектное и могучее, но ведь это всего-навсего атмосферное явление, проявление сил природы при определенных обстоятельствах. Чего же тут страшного? Ведь не пугаемся же мы наступающего вечера или красной зари, не боимся сегодня затмений солнца и луны. Зачем же бояться грозы?

Что такое молния? Электрическая искра, возникающая между разноименно заряженными облаками или между облаком и землей. Гром — треск этой искры. В канале молнии воздух очень быстро нагревается, а нагревшись, расширяется. Возникают звуковые колебания, воспринимаемые нами как гром. Только и всего!

Если вспомнить уроки физики в школе, то и сам механизм образования грозы перестает быть тайной: мощные вертикальные потоки поднимают вверх влажный теплый воздух. Наверху воздух расширяется и при этом охлаждается. Водяной пар конденсируется в капельки воды, которые собираются в кучевые облака. Давление у земли понижается, воздух с периферии устремляется к центру. Возникает ветер. Вот и готова первая стадия грозы.

Вторая стадия начинается с выпадения дождя. На высоте в облаке появляются ледяные кристаллы. Сильные вихри перемешивают наэлектризованные частицы облака, возникают искры-молнии, гремит гром. Восходящие и нисходящие потоки воздуха крутят водяные струи ливня то в одну, то в другую сторону. Вот когда гроза в разгаре!

А потом наступает стадия разрушения грозы. Во всей ее области развиваются нисходящие потоки воздуха.

Не получая больше от земли ни влаги, ни тепла, гроза затихает. Грозовое облако тает. Ветры из сходящихся превращаются в расходящиеся. Вылившийся с высоты холодный воздух, свежий, напоенный озоном, говорит о прекращении грозы.

Вот так! Что же здесь страшного? Обыкновенный феномен природы. Правда, не следует забывать, что для такого вот бесстрастного объяснения понадобились не годы, а столетия страха, мифов, а потом упорного труда собирания фактов и их осмысления. Понадобились думы и рассказы старейшин, колдовские действия магов и жрецов, размышления философов и, наконец, опыты естествоиспытателей. Опыты с неизвестным, опыты, сопряженные со смертельной опасностью, и все-таки — опыты…

В одной из последних книг по метеорологии, в разделе «Возникновение грозы», написано: «В настоящее время хотя причины образования всех видов гроз и неизвестны точно, все же сами грозы уже настолько изучены, что можно указать основные явления, происходящие при грозе…» Главное в этой фразе — ее начало, признающее то, что и по сей день причины образования гроз нам точно неизвестны.

Не может не поражать удивительная способность атмосферы накапливать и удерживать электрический заряд. Сегодня мы знаем, что земля, земная поверхность заряжена всегда отрицательно. В атмосфере содержатся положительные объемные заряды, плотность которых уменьшается с высотой. В целом же для мирового пространства Земля с ее атмосферой, повидимому, электрически нейтральное тело.

Возникает вопрос: а откуда же возникают электрические заряды в атмосфере? Вы, наверное, не раз слышали об ультрафиолетовом и корпускулярном излучении Солнца. Проникая в верхние слои атмосферы, оно разбивает нейтральные молекулы воздуха на заряженные частицы — ионы, ионизирует воздух. То же действие оказывают и космические лучи, пронизывающие всю толщу атмосферы. А у самой поверхности земли воздух подвергается атакам излучения радиоактивных элементов, которые в изобилии содержатся в земной коре.

В конце прошлого века ученые (Стюарт, 1878 год) пришли к выводу, что в атмосфере Земли на высоте примерно шестидесяти километров начинается ионизованная область — ионосфера, проводящий слой атмосферы, который, как скорлупой, охватывает планету. Это позволяет грубо приближенно рассматривать земную поверхность и ионосферный слой как обкладки конденсатора с разностью потенциалов около трехсот тысяч вольт. В районах ясной погоды этот природный конденсатор постоянно разряжается, поскольку ионы под действием сил электрического поля уходят вниз к Земле. А вот в районах грозовой деятельности картина иная. Считается, что в каждый момент времени грозой охвачен в среднем примерно 1 % земной поверхности. В этих районах мощные токи текут снизу вверх, компенсируя «разряд» в «ясных» районах.

Таким образом, грозовые облака — это не что иное, как природные электрические генераторы, поддерживающие в равновесии всю систему сложного электрического хозяйства во всеземном масштабе.

Казалось бы, люди, занявшиеся изучением электрических сил, в первую очередь должны бы обратить внимание на атмосферное электричество. Ведь оно, как никакое другое, ближе всего — под руками. Однако на деле вышло совсем не так. Долгое время исследователи и не предполагали, что молния и крошечная искорка, прыгающая с натертого куска янтаря — явления одной природы и лишь разные по своему масштабу. Вернее сказать, подозрения, конечно, были. Порою они даже высказывались вслух. Но это были лишь подозрения. Глубокое заблуждение древних философов, убежденных в том, что мир Земли не имеет ничего общего с миром Неба, было стойким и держалось долго. Лишь в XVIII веке наступило время объединить наблюдаемые явления и уверенно заявить о том, что небесное и земное электричество — явления одной природы. И только XX столетие объяснило механизм образования грозы. Правда, пока объяснило тоже не до конца.

Этот чудак Симмер

Справедливости ради, пожалуй, нужно рассказать о возникновении еще одной теории электричества, очень сходной с теорией Дюфе, но родившейся независимо, и не во Франции, а в Англии. Эта теория сыграла немаловажную роль в установлении взглядов на природу электричества, торпедировав мнения, высказанные до нее.

Случилось это так. Во время одного из заседаний Лондонского королевского общества сэр Роберт Симмер показал коллегам вовсе незначительный опыт: электрической искрой он пробил бумагу. Края отверстия оказались загнутыми в обе стороны. Почему?..

Джентльмены пожали плечами. Что же, по-видимому, это еще одна загадка таинственного электричества. Многие явления пока что не находят толкований, а если и объясняются как-то существующими теориями, то настолько туманно, что даже сами авторы теорий пишут эти объяснения неохотно.

— Я могу вполне ясно объяснить любое из указанных явлений, джентльмены, — спокойно ответил сэр Роберт, поднимаясь со своего места и подходя к столу. — Но сначала еще один опыт…

Он взял стул и поставил его на стол. После этого естествоиспытатель с великим кряхтением, ибо был он человеком уже не молодым, взобрался туда же, утвердился на стуле и попросил погасить свечи.

Заинтересованные члены общества столпились вокруг. Сэр Роберт снял башмаки. А когда он начал стягивать с ног чулки, кое-кто из присутствующих подался назад… Странное чудачество? Впрочем, англичане уважают чудаков. Даже считают, что чудаки движут прогресс.

Сэр Роберт носил две пары шелковых чулок. На одной ноге у него были два белых чулка, а на второй под белым скрывался черный. Присутствующие не без удивления заметили, что при стаскивании одного чулка с другого между ними пробегали электрические искорки. Впрочем, что же удивительного? Ведь сэр Роберт трением наэлектризовал свою одежду. Но вот чулки сняты…

— Прошу свет!

Свечи были зажжены и поставлены на стол. И все увидели, что снятые чулки надулись, как бычьи пузыри, так что их можно было поставить стоймя. Но главное было не в этом. Симмер поднес два белых чулка друг к другу. Они оттолкнулись и стремительно разошлись в разные стороны.

— Точно так же отталкиваются друг от друга и черные чулки, — лаконично поведал он присутствующим.

Однако стоило ему поднести белый чулок к черному, как тот к нему немедленно притянулся.

— В чем причина различного поведения чулок, отличающихся только цветом, джентльмены?..

Ошеломленные джентльмены молчали. Тогда сэр Роберт продолжил:

— По-видимому, в составе краски?.. Но кто не знает, что черную краску получают красильщики из чернильных орешков и железного купороса? Где же здесь причина притяжения и отталкивания?.. А вот не означает ли продемонстрированный опыт, что в своем естественном (ненаэлектризованном) состоянии все тела содержат в себе два рода электричества — положительное и отрицательное, которые и переходят при трении с тела на тело. И если на теле скопился избыток одного из видов электричества, оно проявляет действия наэлектризованного…

— Браво, сэр Роберт! Это предположение действительно объясняет причины притяжения и отталкивания наэлектризованных разными родами электричества тел…

Так возникла еще одна теория о существовании двух противоположных и нейтрализующих друг друга видах электричества — положительном и отрицательном. Ведь Роберт Симмер не знал, что за двадцать лет до него французский естествоиспытатель Жан Дюфе уже выдвигал подобную гипотезу.

Вначале ученые считали, что унитарная и дуалистическая гипотезы примерно одинаково объясняют наблюдаемые электрические явления. Но скоро обнаружилось, что с помощью взглядов Дюфе-Симмера легче объяснить целый ряд явлений, не поддающихся теории единой жидкости. Легче понять индукцию, то есть электризацию через влияние. А растолковать непонятное до сих пор отталкивание отрицательно заряженных тел с помощью двух электричеств просто ничего не стоит. Нет, нет, определенно очень многое из того, что являлось непреодолимым для унитарной гипотезы, дуалистическая гипотеза объясняла запросто. Были и другие проблемы, разрешившиеся с введением новых взглядов.

Однако время гипотез кончалось. Все острее ощущали исследователи необходимость научиться измерять и рассчитывать силы, определяющие взаимодействие между наэлектризованными телами. «Современные теории, — писал Джон Пристли в 1767 году в своей „Истории электричества“, — не могут дать нам ничего лучшего, как лишь навести нас на новые эксперименты». Для того, чтобы двигаться дальше, нужно было открыть количественные законы, которым подчинялись электрические силы. Нужно было научиться считать!..

Шарль-Огюстен Кулон был военным инженером. Родился он в 1736 году в Ангулеме. Учился в Париже. Окончив учебу, поступил на военную службу и, прослужив несколько лет в разных гарнизонах, вышел по нездоровью в отставку. Следует отметить, что все годы службы он не оставлял научных занятий, интересуясь исследованиями в области механики, магнетизма и электричества. За свои научные работы, послужившие к лучшему устройству компаса, Кулон получил премию Парижской академии. А два года спустя — вторую премию за «теорию простых машин». В 1781 году его избирают членом академии. И скоро он становится одним из генерал-инспекторов министерства народного просвещения.

Изучив явление кручения как деформацию упругих тел, Кулон изобрел крутильные весы — необыкновенно чувствительный прибор, с помощью которого можно было измерять совсем слабые взаимодействия. Состояли они из тоненькой не проводящей электричество палочки, подвешенной горизонтально на конце проволочного волоска. Палочка заканчивалась крохотным бузинным шариком. Рядом находился еще один такой же шарик, насаженный на неподвижный вертикальный изолированный стержень. Наэлектризованные одинаково, шарики взаимно отталкивались. При этом подвижный шарик закручивал проволочный волосок. Законы кручения, найденные Кулоном, позволяли измерять как силу отталкивания, так и силу притяжения заряженных шариков, а потом и магнитов. Проделав множество раз одни и те же измерения, чтобы избавиться от возможной ошибки, Кулон обобщил их и вывел закон, по которому следовало, что электрические заряды взаимодействуют с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Однако раньше Кулона предположение о том, что сила взаимодействия двух наэлектризованных тел должна быть обратно пропорциональна квадрату расстояний между ними, высказал некто Джозеф Пристли в своей ранней работе «История электричества», написанной по настоянию Франклина. В один из своих приездов в Англию Франклин в беседе с Пристли обратил его внимание на то, что пробковые шарики, подвешенные внутри металлического сосуда, не обнаружили никакого воздействия со стороны стенок наэлектризованного сосуда. Сам Франклин не смог объяснить причины наблюдаемого явления. Пристли в конце 1766 года повторил опыт Франклина и высказал предположение: «Нельзя ли заключить из этого опыта, что электрическое притяжение подчиняется такому же закону, как и тяготение, то есть оно изменяется пропорционально квадратам расстояния».

Это предположение не обратило на себя внимания современников. И к тому же оно было только предположением. Доказал же его Кулон!..

В качестве гипотезы о сути электрической материи Кулон принял существование двух электрических жидкостей — положительной и отрицательной. Эту же гипотезу он распространил и на магнитные тела. Его теоретические выводы позволили ученым в дальнейшем вычислять распределение электричества по поверхности тел правильной формы и дали направление применению математического анализа в науке об электричестве.

Так и вошел в науку закон о взаимодействии электрических зарядов под названием закона Кулона.

На первых порах могло показаться, что открытие и опубликование Кулоном закона взаимодействия электрических зарядов не внесло никаких кардинальных изменений в развитие учения об электричестве. Лишь двадцать пять лет спустя, когда французский ученый Пуассон с помощью этого закона решил математическую задачу о распределении заряда по поверхности проводника, исследователи должным образом смогли оценить его значение. Сегодня, оглядывая путь, пройденный человеческим познанием, мы видим, что на период работ Кулона приходится начало новой эпохи в развитии науки об электричестве. Впрочем, прежде чем начинать новую часть истории науки, мы должны познакомиться еще с одним замечательным ученым, предвосхитившим многие открытия, которые сегодня носят имена совсем других людей.

Гений-мизантроп

Спустя более полувека после того, как закон Кулона получил официальное признание, Джемс Клерк Максвелл разбирал рукописи Генри Кавендиша. Среди пожелтевших от времени бумаг он случайно наткнулся на статью, содержащую прекрасное опытное доказательство выдвинутой Пристли гипотезы. Относились эти опыты примерно к 1773 году, то есть на двенадцать лет опережали работу Кулона. Кто же был Генри Кавендиш, оставивший неопубликованным великое открытие века? Его фигура необычна и примечательна, а его труды достойны того, чтобы о них рассказать подробнее.

В 1731 году в семье лорда Карла Кавендиша, герцога Девонширского, родился второй сын. Ребенок увидел свет в благословенной Ницце, где его молодая мать пыталась вернуть себе здоровье, потерянное на берегах туманного Альбиона. Увы, сделать это, повидимому, ни врачам, ни роскошной природе не удалось. Два года спустя, когда ее маленький сын, получивший имя Генри, только начинал говорить, она умерла. Мальчика ждала незавидная судьба младших детей из английских аристократических фамилий. Поскольку отец его сам был лишь третьим сыном в семье герцога Девонширского, Генри не мог наследовать герцогский титул. А в связи с тем, что волей судьбы он оказался младшим в роду, не мог рассчитывать и на фамильное состояние. Усвоив это, Генри раз и навсегда отказался от честолюбивых мыслей, сосредоточив весь свой интерес на естествознании.

Он получил хорошее домашнее воспитание. Отец, увлекавшийся вопросами метеорологии, много времени уделял младшему сыну. Привлекая его к своим опытам, учил строить приборы.

Генри рос нелюдимым, замкнутым ребенком, с недетским взглядом глубоко посаженных глаз. На каждое замечание он реагировал болезненно, подозревая покушение на свою независимость, самостоятельность и гордость.

Поздно по сравнению с окружающими подростками поступил он в Питер-Хаус — самый дешевый колледж Кембриджского университета. Но проучился там недолго.

В Кембридже существует многовековая традиция «страшного экзамена» — трайпоса. Почему он так называется, сказать трудно. Может быть, потому, что некогда экзаменующий восседал на высоком трехногом табурете, пользуясь неограниченным правом язвительного опроса и прямого издевательства над экзаменующимися. А может быть, просто причина заключалась в трехступенчатости испытания и в трех степенях отличий.

В великолепной биографии Д. К. Максвелла, изданной в серий «Жизнь замечательных людей», писатель Владимир Карцев рассказывает: «Экзаменующиеся по математике могли завоевать высшее отличие — „старший спорщик“. Затем следовал „второй спорщик“, „третий“, „четвертый“ и так далее. За ними шли „старшие оптимы“, затем — „младшие оптимы“. Потом — просто бакалавры без отличий. И самый последний получал на всю жизнь прозвище „деревянная ложка“».

Почему на всю жизнь? В этом-то и заключалась, наверное, причина студенческого ужаса перед трайпосом. Место, полученное на этом экзамене, «волочилось потом за выпускником всю его жизнь, и котировался он дальше уже, например, как „мистер Смит, 16-й спорщик такого-то года“. И даже столь большая цифра была достаточно почетна». А каково было в тридцать, сорок и более лет именоваться «мистер Хэйд — деревянная ложка»?

Трудно согласиться с тем, что клеймо, поставленное во время учебы, способствует правильной оценке способностей и возможностей выпускника, а в дальнейшем специалиста. Однако подведение итогов и распределение мест в соответствии с успеваемостью — «1-й ученик», «2-й ученик» и так далее — весьма способствует повышению интереса школьников к своим успехам в зарубежных школах. А многоступенчатые экзамены в колледжах, безусловно, помогают выделять наиболее способных…

Трайпос был немалым испытанием и для самолюбия, и для гордости студента. Кавендиш был всей душой предан математике. Но он не допускал и мысли, что кто-то посторонний может правильно оценить его знания и что он может зависеть от этой оценки в глазах окружающих. Он считал, что только сам мог быть для себя главным экзаменатором. И Генри покидает Питер-Хаус до трайпоса. Он уединяется в своем доме, сводит до минимума потребности, чтобы прожить на имеющийся небольшой доход, и отдается полностью науке.

Примерно с 1764 года он проводит серию исследований газов. Однако и здесь, не желая признавать чей-либо авторитет, полный безразличия к окружающему обществу, не публикует своих результатов.

В эти годы складывается окончательно его характер. Современники рассказывают, что с домашними Кавендиш объяснялся по преимуществу жестами. Так было короче. Он не выносил присутствия женщин и старался не заводить вообще никаких новых знакомств.

В сорок один год он получил огромное наследство от умершего дяди, но это ни на йоту не изменило его привычек. Разве что он стал тратить без оглядки деньги на постановку экспериментов и на пополнение своей библиотеки.

История не оставила нам подлинного портрета этого ученого. Существует только рисунок, являющийся собственностью Британского музея. Он, правда, больше похож на шарж…

«Странная нелюдимость, паническая боязнь женщин, угрюмый характер, молчаливость. Визгливый голос, с каким-то великим трудом исторгающийся из горла. Друзья злоупотребляли его доверием в пользовании его библиотекой. Незнакомцы не могли и думать о приглашении в дом. Все, что он делал, он, казалось, делал с великим трудом: писал, ходил.

Странной казалась его походка, быстрая, но вместе с тем какая-то болезненная и искусственная, нелегкая. Ходил он, чтобы ни с кем не здороваться, посредине мостовой, между экипажами. Ко всему, что не касалось науки, Кавендиш был холодно-безразличен, никогда не слышали, чтобы он о чем-то отозвался более или менее положительно».

Такова характеристика этого человека — воплощения английской эксцентричности и чудачества. И вместе с тем Кавендиш был блестящим ученым. В его манускриптах Максвелл нашел описание удивительных по тонкости, оригинальности замысла и по выполнению экспериментов. Целый ряд великолепных открытий был сделан им за закрытыми дверями домашней лаборатории. Открытий, о которых он и не подумал оповестить ученый мир. Его «труды доказывают, — пишет Максвелл, — что Кавендиш предвосхитил почти все крупные факты, относящиеся к электричеству, которые позднее стали известны ученому миру благодаря работам Кулона и французских физиков».

Закончив одну работу, Кавендиш занимался следующей проблемой, ни словом публично не обмолвившись о сделанных открытиях. Удивительный характер! Впрочем, мизантропия и оригинальность не столь уж уникальные качества гениев — героев истории науки.

Все свои эксперименты Кавендиш проводил, не имея другого источника электричества, кроме ненадежной электрической машины, работающей от трения. И все тончайшие измерения были проделаны фактически без контрольных приборов — они еще просто не были изобретены. Единственным регистрирующим прибором ученого был он сам и его столь же молчаливый слуга Ричард — «физиологический гальванометр».

Неизданные работы Кавендиша остались неизвестны его современникам и потому не могли оказать влияния на развитие мировой науки.

Кавендиш никогда не болел. Лишь на восьмидесятом году жизни, впервые почувствовав недомогание, он понял, что умирает. Потребовал, чтобы никто из слуг не входил в его комнату, а врачу, прибывшему к нему, запретил помогать себе.

Таков был этот удивительный человек, гениальный ученый, во многом опередивший свое время.