Страница:
С 1774 года Вольту стали именовать профессором физики, однако это звание вряд ли могло заменить ему приборы, необходимые для изучения последних достижений науки.
Однако период особенно интенсивного творчества наступил для Вольты в 1779 году, когда ему была предложена уже настоящая кафедра физики, специально для него основанная в Павии, в Тессинском университете. Здесь в полной мере раскрылся один из талантов Вольты, известный еще в Комо, — талант лектора. Это качество, весьма редкое среди ученых, снискало Вольте такую популярность, что его лекции приезжали слушать студенты со всей Италии и даже из других европейских стран. И студент, кончавший Тессинский университет, получал не только диплом, но и право называться учеником Вольты, и второе свидетельство было даже ценнее первого. И не случайно итальянцы, говоря о Вольте, добавляли перед его именем слово «ностра» — наш. Ностра Вольта, наш Вольта, — это звучит скорее как эпитет, нежели простое местоимение.
По свидетельству современников, лекции Вольты привлекали к себе такое большое внимание потому, что строил он их не по шаблону; он не перечислял просто сумму сведений, содержащихся в учебниках, — это студенты могли бы узнать и без него, — он рассказывал об истории открытий, о путях физики, он знакомил слушателей с ходом размышлении, которые приводили выдающихся ученых к их достижениям. Словом, студенты Вольты узнавали и то, что из книг узнать не могли. Причем узнавали не просто от профессора, знающего о технологии научного творчества понаслышке, из вторых рук, а от ученого, прославившегося в своей области науки выдающимися открытиями.
Правда, это случилось позже, чем Вольта начал читать лекции. Но и до тех пор он вел, помимо лекционной, исследовательскую работу. Причем интересы его были весьма широки; он, например, разрабатывал теорию происхождения горючего газа и даже выезжал в Апеннины, чтобы на месте проверить ее справедливость. Обнаружив, что горючий газ из болот и угольных копей способен взрываться, Вольта даже придумал пистолет, работающий на газе. И любопытно, что в качестве запала Вольта использовал электрическую искру, и, поскольку ток можно было передавать по проводам на большие расстояния, Вольта предложил применить свой пистолет для передачи сообщений из Комо в Милан, столицу Ломбардии; это был прообраз телеграфа. Идея осуществлена не была, но показывает нам Вольту с новой стороны — не только как химика и физика, но и как инженера.
В 1782 году Вольта предпринял довольно серьезный по тем временам вояж, посетив столицы четырех европейских государств — Германии, Голландии, Англии и Франции. В наши дни такая поездка занимает немного времени, а в те годы это было нелегкое предприятие, требовавшее от путешественника не только времени, но и изрядной физической выносливости. Для Вольты же, человека вообще склонного к оседлому образу жизни, домоседа, покидавшего свой город всего несколько раз в жизни, эта поездка была целым событием.
Принимая Вольту, европейские знаменитости приветствовали итальянского профессора, известного своими интересными лекциями, но не более того. Им не могло прийти в голову, что спустя двадцать лет уже с ним будут добиваться знакомства физики всех стран, с ним, скромным профессором из маленького городка.
А Вольта — думал ли он об этом? Наверное. Иначе зачем же в каждой из столиц закупал новейшие физические приборы — только для лекционных демонстраций? Для этого годилось и то, что уже существовало в университете.
Нет, правильнее представить себе, что Вольта не случайно стремился иметь именно новейшие приборы, как и не случайно оказалась невинная, на первый взгляд, попытка повторить опыт Гальвани и осмыслить то, что физиолог не смог понять в чисто физическом явлении.
Мне кажется, читая в седьмом томе медицинского журнала сообщение Гальвани, Вольта уже должен был почувствовать смутное беспокойство. Не потому, конечно, что медик осмелился вторгнуться в физику — такое нередко случалось, и не без пользы для последней. Нет, не поэтому, разумеется. Но ведь Гальвани обнаружил не просто какое-то физическое явление, примыкающее к ранее известному или вытекающее из него, — он наткнулся на нечто совсем новое, непонятного происхождения, и в физическом толковании этого явления суждение медика не могло стать для физика окончательным и бесспорным. Оно просто требовало проверки специалиста, немало понаторевшего в электрических исследованиях и потому способного заметить мелочи, на которые другой мог и не обратить внимания.
Вольта, правда, в свою очередь не был столь искусен в обращении с лягушками, но оказалось, что дело вовсе не в них.
Нет, вначале лягушки занимали подобающее место. Потому что в первых опытах Вольта просто повторил то, что уже было достигнуто и описано Гальвани. Но такова технология науки: не ставя даже под сомнение правильность полученных результатов, просто попытаться их воспроизвести. И проверить этим не только своего коллегу, но и себя: ведь не исключено, что может не хватить собственного экспериментального мастерства.
Воспроизводя первый раз опыт Гальвани, Вольта убедился, что болонский медик совершенно прав: какая-то неведомая сила приводила в движение лапки умерщвленной лягушки. И столь велика была магия «животного электричества» — ведь вся Италия, а за ней и другие страны просто с ума посходили, и каждый, кто мог, наблюдал чрезвычайно эффектное «оживление» лягушек, — что умудренный физик, а Вольте тогда было сорок шесть лет, поначалу примкнул к числу поклонников нового идола.
Однако очень скоро Вольта почувствовал, что здесь что-то не так; не могло быть случайностью, что во всех опытах Гальвани фигурировали металлы — или скальпель, или крючок, или пластинка, причем чаще всего металла было даже два, и в этих случаях Гальвани отмечал наиболее сильное сокращение.
Уже в письме, адресованном одному миланскому врачу и опубликованном в физико-медицинском журнале в 1792 году, — кстати, Вольта почти все свои работы публиковал в виде писем к разным ученым, — так вот, в этом письме он приводит одно из условий сокращения мышцы: «Обкладки должны состоять из разнородных металлов… Разнородность металлов совершенно необходима». Если это еще и не прощание с животным электричеством, то оно уже не за горами.
Но болонцы во главе с Гальвани и не думают сдаваться. Они ищут контраргумент, и надо отдать должное, пока что ищут его в опытах.
Так что там говорит синьор Вольта? Необходимы два металла? А вот такой опыт как вы объясните? И Гальвани описывает эксперимент, где сокращение вызывалось пластинами, сделанными из одного металла. Что вы на это скажете?
Вольте есть что сказать и на это: «Можно ли утверждать, что употребляемые при этом металлы вполне одинаковы? Они таковы по имени, а не по сущности; случайные свойства, такие, как твердость, мягкость, гладкость поверхности… могут быть вполне достаточными причинами для различия». Так Вольта гениально предвосхитил роль поверхности в физике твердого тела; эти мельчайшие различия, как мы теперь знаем, играют огромную роль в полупроводниках.
Затем Вольта сообщил еще об одной серки опытов с металлами. Но на этот раз подопытным объектом была уже не лягушка, а сам ученый.
Вольта клал на кончик языка пластинку из металла, к другой части языка прикладывал золотую или серебряную монету и соединял оба металла проволокой. И что же? Вместо того чтобы вызывать сокращения мышц языка, металлическое электричество вызывало ощущение кислого вкуса.
Сегодня этот опыт известен каждому из нас. Кто не помнит удивительного кисло; о ощущения, возникающего, когда языком касаешься двух полюсов батарейки карманного фонаря: ведь с детства это наилучший способ проверки, не иссякла ли она.
Во второй половине XVIII века все это было внове — и само электричество, и ощущение, рождаемое им, и поэтому каждое такое новое сообщение вызывало сенсации, не только среди широкой публики, но даже среди ученых.
Правда, что касается именно этого опыта, то он не был для научного мира абсолютно новым: еще в 1752 году его описал немецкий физик Зульцер. Но он не дал ему никакого толкования, просто сообщил о любопытном явлении, и поэтому, наверное, особого интереса оно не вызвало. Когда же об этом опыте сообщил Вольта, резонанс был совершенно другим. Это было уже не просто занятное наблюдение — это был мощный аргумент в споре, за которым следила вся Европа, потому что Вольта после этого задал вполне резонный вопрос: если кислое ощущение вызывается двумя металлами и такое же действие наблюдается, когда подносишь к языку два полюса от электрической машины, то не логично ли предположить, что если равны следствия, то равны н причины, их вызывающие. То есть в случае с металлами также имеет место образование электричества.
Теперь Вольта уверен в своей правоте. Но он не торопится поставить точку. С методичностью, достойной настоящего исследователя, он продолжает опыты в поисках новых доказательств. Вскоре, в том же году и в том же журнале, появилась еще одна работа, где прошлый эксперимент немного изменен (заметьте, какие небольшие перерывы между статьями, как напряженно работает Вольта): «При помощи тех же различных обкладок, которыми вызывается ощущение вкуса, мне удалось вызвать и ощущение света. Я накладываю на глазное яблоко конец оловянного листочка, беру в рот серебряную монету или ложку и затем привожу обе эти обкладки в соприкосновение при помощи двух металлических острий. Это оказывается достаточным, чтобы тотчас же или каждый раз, как производится соприкосновение, получить явление света или преходящей молнии в глазу».
Сколь просты опыты Вольты! Он использует самые доступные экспериментальные средства: уж что может быть доступнее собственного языка или глаза. И эта простота делает его аргументы убийственными для теории Гальвани — их может повторить не только ученый, но вообще любой человек и тут же убедиться в их справедливости. Одно дело, когда для доказательства гипотезы используются сложные приборы, дорогие установки, которыми располагают лишь немногие институты, — в этом случае научной общественности остается лишь ждать, какой приговор вынесут специалисты; а когда вся лабораторная оснастка при тебе, нет необходимости ждать чьего-то вывода, его легко получить самому. А наиболее твердые убеждения — это те, к которым приходишь сам. Вольта прекрасно понимает это и поэтому и утверждает столь решительно: «Из всех этих опытов никоим образом нельзя сделать вывод о существовании действительного животного электричества… Но если это так, — осторожно вопрошает он, явно обращаясь к болонским ученым, — то что, собственно, остается от гальванического животного электричества?..»
Здесь Вольта, конечно, неправ, он не ведает, что от гальванического животного электричества кое-что останется и только называться это кое-что будет биотоками. Но в том, что сильные сокращения мышц и расхождение листочков электроскопа вызывается различными металлами, — тут он, конечно, прав, хотя Гальвани не признает этого, но тем хуже для Гальвани. Ибо он не располагает уже ничем, кроме упрямства, а в научном споре этого недостаточно.
Наступил 1796 год. В споре между Вольтой и Гальвани, между двумя их теориями, воцарилось относительное затишье. С одной стороны, вроде бы спорить уже было нечего: каждый настаивал на своем и не желал принять аргументы коллеги и противника; но, с другой стороны, нельзя утверждать, что спорить было не о чем: аргументы на первый взгляд исключали друг друга. Вольта получал электричество без участия живых организмов, только с помощью металлов, Гальвани получал электричество без участия металлов, только с помощью различных органов животных. И, следовательно, один из ученых был, казалось, неправ и должен был, как человек разумный и честный, уступить и признать правоту другого. Оба этого делать не желали, и оба были, как мы теперь знаем, неправы. То есть каждый был прав в своих наблюдениях, но неправ в истолковании опытов противника. Гальвани даже был неправ дважды: он и в своих-то экспериментах не мог до конца разобраться. Ему действительно удалось обнаружить в животном наличие электричества; и когда мы приходим в поликлинику и делаем электрокардиограмму, то перо чертит на бумаге линии, рожденные слабыми токами нашего сердца. Но Гальвани, одержимый идеей опровергнуть Вольту во что бы то ни стало, не понял, что держал в руках. Странно все это: пытаясь отстоять одно открытие, ученые упорно не замечают другого. Вольта в пылу дискуссии вообще отрицает существование в организме животных какого бы то ни было электричества. Но он отрицает чужое открытие. А Гальвани? Обнаружить одно из важнейших свойств живых организмов и не суметь его верно истолковать, пытаться обязательно противопоставить одно наблюдение другому, свести их в жестокой схватке, чтобы одно из них, восторжествовав, похоронило другое, — как это непростительно такому большому ученому! Ведь если бы и Гальвани и Вольта смогли отойти от своего спора и не ставить вопрос так узко — или-или, то электрофизиология родилась бы значительно раньше.
Правда, Гальвани поплатился за свою слепоту. Прежде всего тем, что другим ученым пришлось дооткрывать его открытие. И если бы не благородство Вольты, еще при жизни Гальвани настоявшего на том, чтобы электричество, рождающееся при соприкосновении металлов, называлось именем ученого, его впервые наблюдавшего, если бы это электричество не стало отныне и навеки называться гальваническим, то еще неизвестно, осталось ли бы имя болонского врача написано в физике столь крупными буквами.
Несмотря на умеренность своего характера, Луиджи оказался чрезвычайно страстным в отстаивании убеждений. Уверен он, что Вольта неправ, — и стоит на своем, хоть уж и соратников-то под конец не осталось, и все физики против него. Правда, это скорее упрямство, чем принципиальность, но в 1797 году Гальвани доказал и свою принципиальность. В том году Наполеон, тогда еще называвшийся генералом Бонапартом, только что завоевавший Северную Италию, пожелал основать Цизальпинскую республику. В нее входила и Болонья, город, где Гальвани родился, вырос и работал. Было образовано новое правительство, и профессуре университета предложили принести ему присягу на верность. И тут случилось неожиданное: тихий шестидесятилетний профессор, далекий от политики, вдруг отказался приносить присягу.
Не знаю, что лежало в основе этого акта патриотизма — отчаяние, оттого что все не ладится под конец жизни, или это обдуманная решимость, но акция столь известного ученого произвела большое впечатление и нашла последователей.
Произвела она впечатление, конечно, и на правительство: и профессор был отстранен от кафедры, которой руководил тридцать семь лет.
Вероятно, Гальвани понимал, чем чревато его непослушание, но или удар оказался сильнее, чем он рассчитывал, или уж просто не было сил, но бывший профессор медицины, как пишут историки, «впал в меланхолию». Конечно, если бы не такое стечение обстоятельств, когда и без работы остался, и к исследованиям твоим интерес иссяк и все поклоняются другому идолу, может быть, у него и хватило бы мужества перенести свою отставку. Но, как говорится, беда никогда не приходит одна, и все вместе это сломило Гальвани, и хоть на другой год власти одумались и предложили ему вернуться в университет, он так и не смог оправиться и в том же, 1798 году умер.
Интересно, что даже здесь, во взаимоотношениях не с научными истинами, а с судьбой, Гальвани и Вольта вновь оказались антиподами. Вольта, также итальянец, как и Гальвани, признал Наполеона и был осыпан почестями, которых, конечно, был достоин, но не меньше, чем Гальвани. Вместе с тем у Вольты было больше, чем у Гальвани, поводов отвратиться от завоевателя. Ведь именно в Павии, а не в Болонье Бонапарт расстрелял без суда и следствия весь муниципалитет; ведь именно здесь местное население, не выдержав бесконечных грабежей и убийств, восстало против оккупантов, за что было основательно побито. И все же Вольта, видевший все это своими глазами, посчитал возможным принять из рук, обагренных кровью итальянцев, и деньги, и ордена, и прочие регалии славы. Может быть, он был загипнотизирован словами Бонапарта о том, что он, мол, несет свободу Италии, находившейся до этого под игом Австрии? Но какую свободу — под французским игом? Правда, Франция стала недавно республикой, и приход республиканской армии, свергающей монархию и насаждающей новые республиканские институты на завоеванных землях, мог показаться кому-то желанным. И, может быть, Вольта принадлежал к этим недальновидным и доверчивым людям. А Гальвани, старше и умудреннее, не дал себя обмануть красивыми, но пустыми словами.
Как бы там ни было, в результате один умер в тоске и безвестности и слава пришла к нему позже, а другого хоронили как национального героя.
Но я забежал вперед, поскольку Вольта не успел сделать того главного, что принесло ему почести и славу. В тот год, когда мировая наука лишилась человека, впервые открывшего электризацию при соприкосновении, но открывшего, так сказать, с закрытыми глазами, его преемник, открывший для науки это не рассмотренное открытие, был на пороге новой удачи. Он шел к ней медленно, приближаясь методично, шаг за шагом, и уж тут-то ни о какой случайности не могло быть и речи.
Заканчивался XVIII век, век великих открытий. В реестры цивилизации были вписаны такие выдающиеся вехи, как электрическая и паровая машины. Ученые подводили черту под славным столетием. И, пожалуй, никто уже не предполагал, что черту эту придется опустить еще ниже, чтобы дать место одному из величайших открытий в области физики.
Хотя основания для таких предположений и были. Ученый, каждый год печатавший по статье, а то и по две-три, вдруг замолчал. И четыре года о том, что он делает, ни слуху ни духу. Это должно было показаться подозрительным или по меньшей мере странным и требовать какого-то объяснения. Вероятно, к Вольте обращались с такого рода вопросами и, быть может, даже упрекали за молчание, потому что, когда он наконец решился заговорить, его первые слова, обращенные к сэру Джозефу Бэнксу, президенту Лондонского королевского общества, были слова оправдания: «После долгого молчания, в котором не смею оправдываться, имею удовольствие сообщить вам несколько поразительных результатов…» — и дальше идет сообщение об открытии, которое и впрямь поразило физиков и которое послужило основой для нескольких новых выдающихся открытий в области электричества.
Надо признать, что Алессандро в жизни везло. Помимо таланта, прозорливости, была у него и счастливая звезда. Один раз мм уж убедились в этом, когда в 1792 году он поразил физиков сообщением о действии металла на органы вкуса и зрения, — а ведь это уже было описано сорок лет назад другим исследователем, но его описание затерялось, не объясненное. И вот теперь, в своем знаменитом письме, Вольта описывает построенный им прибор для получения электричества, который он скромно предлагал назвать «искусственным электрическим органом», но который благодарные современники единодушно окрестили вольтовым столбом. Так вот, и этот столб, как ни странно, уже был построен в свое время английским физиком Робайсоном и, кстати, не так давно, чтоб это забыть, — в 1793 году. Но это наблюдение опять осталось необъясненным. Робайсон сообщал о своем наблюдении в письме, адресованном английскому же физику Р. Фоулеру, а Фоулер привел это письмо а своей статье, имеющей вот такое длинное название: «Эксперименты и наблюдения относительно воздействия животного электричества, недавно открытого мистером Гальвани», вышедшей в Лондоне в 1793 году. Вот что наблюдал Робайсон: «Я беру несколько кусков цинка величиной в шиллинг и укладываю их вперемежку с таким же числом настоящих шиллингов в столбик. Подобная установка в некоторых случаях заметно увеличивает раздражение, и некоторые видоизменения ее дают, я надеюсь, еще более сильные явления. Если такой столбик приложить к языку боком так, чтобы язык касался всех сложенных вместе крючков, то раздражение оказывается очень сильным и неприятным».
А вот что пишет Бэнксу Вольта: «…я взял несколько дюжин круглых медных пластинок, а еще лучше серебряных диаметром примерно в один дюйм и такое же количество оловянных или лучше цинковых пластинок. Затем из пористого материала, который может впитывать и удерживать много влаги (картон, кожа), я вырезал достаточное число кружков. Все эти пластинки я расположил таким образом, что металлы накладывались друг на друга всегда в одном и том же порядке и что каждая пара пластинок отделялась от следующей влажным кружком из картона или кожи…»
Похоже? Текстуально похоже. Но есть и огромная разница. Английский физик считает вкусовые ощущения не связанными с электричеством. Вольта же доказал обратное и из этого исходит, строя свой столб. То есть англичанин обнаружил какое-то странное явление, но не понял его сути, итальянский же физик понял ее и реализовал в приборе.
Но все же элемент везения здесь присутствует. Не почитай так Робайсон мнение Фоулера, который повторил опыты Гальвани и безоговорочно полагал, что наблюдаемые явления никак не связаны с электричеством, пошли он свое письмо кому-нибудь из тех английских физиков, которые не были согласны с Фоулером, и неизвестно еще, назывался ли бы столб вольтовым. Но все сложилось благополучно для будущего его изобретателя, и, надо сказать, такой поворот представляется в высшей степени справедливым. Никто более Вольты не заслужил права дать свое имя первому постоянному источнику электрического тока. И когда мы читаем на батарейке «напряжение 4,5 вольта», мы понимаем: это дань уважения великому физику, почти двести лет назад построившего прообраз этой батарейки. Вольта сам назвал время сооружения первого своего столба: конец 1799 года. А письмо Бэнксу написал 20 марта 1800 года. Почему же он сразу не кинулся к письменному столу, чтобы сообщить миру о потрясающем открытии?
Потому что Вольта был настоящий исследователь. А настоящий исследователь не может предложить своим коллегам полуфабрикат идеи, пусть даже гениальной, он непременно захочет придать ей максимально законченный вид, первым обнаружив все ее слабые места до того, как это сделают другие, и попытается ликвидировать их. Он не может также не исчерпать все открывшиеся ему возможности, не перебрать несколько вариантов конструкции в поисках самой совершенной. И хоть и не терпится ему как можно скорей обнародовать свое открытие, и это вполне понятно, добросовестность и щепетильность не позволяют сесть за статью прежде, чем не ответил он сам себе на все вопросы, которые могли бы возникнуть у его будущего читателя.
Вот на что и понадобились Вольту четыре-пять месяцев, которые отделяли его первую удачу от огласки.
Читая письмо Вольты, написанное ровным почерком, почти без помарок, и рассматривая схемы приборов, занимающие левые половины страниц, понимаешь, что эти месяцы ушли не впустую. Вольта не только подробно описывает действие своего столба, не только тщательно изображает его строение, но и приводит несколько вариантов конструкций.
Более того — он приводит и теоретическое обоснование своей работы в этом письме, правда, еще пока в общем виде, но вскоре у него появится возможность сделать это более обстоятельно, и он воспользуется ею в полной мере.
В Лондоне его письмо было получено примерно через две-три недели. А доложил его Бэнкс Королевскому обществу лишь 26 июня. Такая задержка представляется очень странной и, честно говоря, не делает чести президенту общества. Хотя он мог бы оправдаться тем, что показывал его сразу же по получении в частном порядке некоторым членам Королевского общества. Мы знаем, что это было действительно так, и с этим связано даже одно из открытий, о котором я расскажу в следующей главе.
Когда открытие Вольты стало достоянием всех ученых, оно произвело огромное впечатление. Не было, наверное, физика, который не построил бы у себя вольтов столб, и не потому даже, что желал убедиться в действительности этого открытия, но просто как можно было не иметь у себя такого замечательного источника электричества.
Впрочем, поначалу открытие Вольты, конечно же, проверяли — нет ли ошибки здесь, действительно ли все так потрясающе просто, как пишет этот удивительный итальянец, только в пятьдесят пять лет раскрывший в полной мере свой талант. Это не значит, что ему не доверяли, но в науке совершенно необходима воспроизводимость результата. Не может быть в природе такого явления, которое удается получить только одному человеку — самому автору; оно должно быть доступно для повторения любому достаточно подготовленному ученому. Иначе какой же в нем смысл? Наука не поприще фокусников, не арена цирка, где маги глотают шпаги на глазах у изумленных зрителей; ее задача не удивлять, а делать человека могущественным.
Однако период особенно интенсивного творчества наступил для Вольты в 1779 году, когда ему была предложена уже настоящая кафедра физики, специально для него основанная в Павии, в Тессинском университете. Здесь в полной мере раскрылся один из талантов Вольты, известный еще в Комо, — талант лектора. Это качество, весьма редкое среди ученых, снискало Вольте такую популярность, что его лекции приезжали слушать студенты со всей Италии и даже из других европейских стран. И студент, кончавший Тессинский университет, получал не только диплом, но и право называться учеником Вольты, и второе свидетельство было даже ценнее первого. И не случайно итальянцы, говоря о Вольте, добавляли перед его именем слово «ностра» — наш. Ностра Вольта, наш Вольта, — это звучит скорее как эпитет, нежели простое местоимение.
По свидетельству современников, лекции Вольты привлекали к себе такое большое внимание потому, что строил он их не по шаблону; он не перечислял просто сумму сведений, содержащихся в учебниках, — это студенты могли бы узнать и без него, — он рассказывал об истории открытий, о путях физики, он знакомил слушателей с ходом размышлении, которые приводили выдающихся ученых к их достижениям. Словом, студенты Вольты узнавали и то, что из книг узнать не могли. Причем узнавали не просто от профессора, знающего о технологии научного творчества понаслышке, из вторых рук, а от ученого, прославившегося в своей области науки выдающимися открытиями.
Правда, это случилось позже, чем Вольта начал читать лекции. Но и до тех пор он вел, помимо лекционной, исследовательскую работу. Причем интересы его были весьма широки; он, например, разрабатывал теорию происхождения горючего газа и даже выезжал в Апеннины, чтобы на месте проверить ее справедливость. Обнаружив, что горючий газ из болот и угольных копей способен взрываться, Вольта даже придумал пистолет, работающий на газе. И любопытно, что в качестве запала Вольта использовал электрическую искру, и, поскольку ток можно было передавать по проводам на большие расстояния, Вольта предложил применить свой пистолет для передачи сообщений из Комо в Милан, столицу Ломбардии; это был прообраз телеграфа. Идея осуществлена не была, но показывает нам Вольту с новой стороны — не только как химика и физика, но и как инженера.
В 1782 году Вольта предпринял довольно серьезный по тем временам вояж, посетив столицы четырех европейских государств — Германии, Голландии, Англии и Франции. В наши дни такая поездка занимает немного времени, а в те годы это было нелегкое предприятие, требовавшее от путешественника не только времени, но и изрядной физической выносливости. Для Вольты же, человека вообще склонного к оседлому образу жизни, домоседа, покидавшего свой город всего несколько раз в жизни, эта поездка была целым событием.
Принимая Вольту, европейские знаменитости приветствовали итальянского профессора, известного своими интересными лекциями, но не более того. Им не могло прийти в голову, что спустя двадцать лет уже с ним будут добиваться знакомства физики всех стран, с ним, скромным профессором из маленького городка.
А Вольта — думал ли он об этом? Наверное. Иначе зачем же в каждой из столиц закупал новейшие физические приборы — только для лекционных демонстраций? Для этого годилось и то, что уже существовало в университете.
Нет, правильнее представить себе, что Вольта не случайно стремился иметь именно новейшие приборы, как и не случайно оказалась невинная, на первый взгляд, попытка повторить опыт Гальвани и осмыслить то, что физиолог не смог понять в чисто физическом явлении.
Мне кажется, читая в седьмом томе медицинского журнала сообщение Гальвани, Вольта уже должен был почувствовать смутное беспокойство. Не потому, конечно, что медик осмелился вторгнуться в физику — такое нередко случалось, и не без пользы для последней. Нет, не поэтому, разумеется. Но ведь Гальвани обнаружил не просто какое-то физическое явление, примыкающее к ранее известному или вытекающее из него, — он наткнулся на нечто совсем новое, непонятного происхождения, и в физическом толковании этого явления суждение медика не могло стать для физика окончательным и бесспорным. Оно просто требовало проверки специалиста, немало понаторевшего в электрических исследованиях и потому способного заметить мелочи, на которые другой мог и не обратить внимания.
Вольта, правда, в свою очередь не был столь искусен в обращении с лягушками, но оказалось, что дело вовсе не в них.
Нет, вначале лягушки занимали подобающее место. Потому что в первых опытах Вольта просто повторил то, что уже было достигнуто и описано Гальвани. Но такова технология науки: не ставя даже под сомнение правильность полученных результатов, просто попытаться их воспроизвести. И проверить этим не только своего коллегу, но и себя: ведь не исключено, что может не хватить собственного экспериментального мастерства.
Воспроизводя первый раз опыт Гальвани, Вольта убедился, что болонский медик совершенно прав: какая-то неведомая сила приводила в движение лапки умерщвленной лягушки. И столь велика была магия «животного электричества» — ведь вся Италия, а за ней и другие страны просто с ума посходили, и каждый, кто мог, наблюдал чрезвычайно эффектное «оживление» лягушек, — что умудренный физик, а Вольте тогда было сорок шесть лет, поначалу примкнул к числу поклонников нового идола.
Однако очень скоро Вольта почувствовал, что здесь что-то не так; не могло быть случайностью, что во всех опытах Гальвани фигурировали металлы — или скальпель, или крючок, или пластинка, причем чаще всего металла было даже два, и в этих случаях Гальвани отмечал наиболее сильное сокращение.
Уже в письме, адресованном одному миланскому врачу и опубликованном в физико-медицинском журнале в 1792 году, — кстати, Вольта почти все свои работы публиковал в виде писем к разным ученым, — так вот, в этом письме он приводит одно из условий сокращения мышцы: «Обкладки должны состоять из разнородных металлов… Разнородность металлов совершенно необходима». Если это еще и не прощание с животным электричеством, то оно уже не за горами.
Но болонцы во главе с Гальвани и не думают сдаваться. Они ищут контраргумент, и надо отдать должное, пока что ищут его в опытах.
Так что там говорит синьор Вольта? Необходимы два металла? А вот такой опыт как вы объясните? И Гальвани описывает эксперимент, где сокращение вызывалось пластинами, сделанными из одного металла. Что вы на это скажете?
Вольте есть что сказать и на это: «Можно ли утверждать, что употребляемые при этом металлы вполне одинаковы? Они таковы по имени, а не по сущности; случайные свойства, такие, как твердость, мягкость, гладкость поверхности… могут быть вполне достаточными причинами для различия». Так Вольта гениально предвосхитил роль поверхности в физике твердого тела; эти мельчайшие различия, как мы теперь знаем, играют огромную роль в полупроводниках.
Затем Вольта сообщил еще об одной серки опытов с металлами. Но на этот раз подопытным объектом была уже не лягушка, а сам ученый.
Вольта клал на кончик языка пластинку из металла, к другой части языка прикладывал золотую или серебряную монету и соединял оба металла проволокой. И что же? Вместо того чтобы вызывать сокращения мышц языка, металлическое электричество вызывало ощущение кислого вкуса.
Сегодня этот опыт известен каждому из нас. Кто не помнит удивительного кисло; о ощущения, возникающего, когда языком касаешься двух полюсов батарейки карманного фонаря: ведь с детства это наилучший способ проверки, не иссякла ли она.
Во второй половине XVIII века все это было внове — и само электричество, и ощущение, рождаемое им, и поэтому каждое такое новое сообщение вызывало сенсации, не только среди широкой публики, но даже среди ученых.
Правда, что касается именно этого опыта, то он не был для научного мира абсолютно новым: еще в 1752 году его описал немецкий физик Зульцер. Но он не дал ему никакого толкования, просто сообщил о любопытном явлении, и поэтому, наверное, особого интереса оно не вызвало. Когда же об этом опыте сообщил Вольта, резонанс был совершенно другим. Это было уже не просто занятное наблюдение — это был мощный аргумент в споре, за которым следила вся Европа, потому что Вольта после этого задал вполне резонный вопрос: если кислое ощущение вызывается двумя металлами и такое же действие наблюдается, когда подносишь к языку два полюса от электрической машины, то не логично ли предположить, что если равны следствия, то равны н причины, их вызывающие. То есть в случае с металлами также имеет место образование электричества.
Теперь Вольта уверен в своей правоте. Но он не торопится поставить точку. С методичностью, достойной настоящего исследователя, он продолжает опыты в поисках новых доказательств. Вскоре, в том же году и в том же журнале, появилась еще одна работа, где прошлый эксперимент немного изменен (заметьте, какие небольшие перерывы между статьями, как напряженно работает Вольта): «При помощи тех же различных обкладок, которыми вызывается ощущение вкуса, мне удалось вызвать и ощущение света. Я накладываю на глазное яблоко конец оловянного листочка, беру в рот серебряную монету или ложку и затем привожу обе эти обкладки в соприкосновение при помощи двух металлических острий. Это оказывается достаточным, чтобы тотчас же или каждый раз, как производится соприкосновение, получить явление света или преходящей молнии в глазу».
Сколь просты опыты Вольты! Он использует самые доступные экспериментальные средства: уж что может быть доступнее собственного языка или глаза. И эта простота делает его аргументы убийственными для теории Гальвани — их может повторить не только ученый, но вообще любой человек и тут же убедиться в их справедливости. Одно дело, когда для доказательства гипотезы используются сложные приборы, дорогие установки, которыми располагают лишь немногие институты, — в этом случае научной общественности остается лишь ждать, какой приговор вынесут специалисты; а когда вся лабораторная оснастка при тебе, нет необходимости ждать чьего-то вывода, его легко получить самому. А наиболее твердые убеждения — это те, к которым приходишь сам. Вольта прекрасно понимает это и поэтому и утверждает столь решительно: «Из всех этих опытов никоим образом нельзя сделать вывод о существовании действительного животного электричества… Но если это так, — осторожно вопрошает он, явно обращаясь к болонским ученым, — то что, собственно, остается от гальванического животного электричества?..»
Здесь Вольта, конечно, неправ, он не ведает, что от гальванического животного электричества кое-что останется и только называться это кое-что будет биотоками. Но в том, что сильные сокращения мышц и расхождение листочков электроскопа вызывается различными металлами, — тут он, конечно, прав, хотя Гальвани не признает этого, но тем хуже для Гальвани. Ибо он не располагает уже ничем, кроме упрямства, а в научном споре этого недостаточно.
Наступил 1796 год. В споре между Вольтой и Гальвани, между двумя их теориями, воцарилось относительное затишье. С одной стороны, вроде бы спорить уже было нечего: каждый настаивал на своем и не желал принять аргументы коллеги и противника; но, с другой стороны, нельзя утверждать, что спорить было не о чем: аргументы на первый взгляд исключали друг друга. Вольта получал электричество без участия живых организмов, только с помощью металлов, Гальвани получал электричество без участия металлов, только с помощью различных органов животных. И, следовательно, один из ученых был, казалось, неправ и должен был, как человек разумный и честный, уступить и признать правоту другого. Оба этого делать не желали, и оба были, как мы теперь знаем, неправы. То есть каждый был прав в своих наблюдениях, но неправ в истолковании опытов противника. Гальвани даже был неправ дважды: он и в своих-то экспериментах не мог до конца разобраться. Ему действительно удалось обнаружить в животном наличие электричества; и когда мы приходим в поликлинику и делаем электрокардиограмму, то перо чертит на бумаге линии, рожденные слабыми токами нашего сердца. Но Гальвани, одержимый идеей опровергнуть Вольту во что бы то ни стало, не понял, что держал в руках. Странно все это: пытаясь отстоять одно открытие, ученые упорно не замечают другого. Вольта в пылу дискуссии вообще отрицает существование в организме животных какого бы то ни было электричества. Но он отрицает чужое открытие. А Гальвани? Обнаружить одно из важнейших свойств живых организмов и не суметь его верно истолковать, пытаться обязательно противопоставить одно наблюдение другому, свести их в жестокой схватке, чтобы одно из них, восторжествовав, похоронило другое, — как это непростительно такому большому ученому! Ведь если бы и Гальвани и Вольта смогли отойти от своего спора и не ставить вопрос так узко — или-или, то электрофизиология родилась бы значительно раньше.
Правда, Гальвани поплатился за свою слепоту. Прежде всего тем, что другим ученым пришлось дооткрывать его открытие. И если бы не благородство Вольты, еще при жизни Гальвани настоявшего на том, чтобы электричество, рождающееся при соприкосновении металлов, называлось именем ученого, его впервые наблюдавшего, если бы это электричество не стало отныне и навеки называться гальваническим, то еще неизвестно, осталось ли бы имя болонского врача написано в физике столь крупными буквами.
Несмотря на умеренность своего характера, Луиджи оказался чрезвычайно страстным в отстаивании убеждений. Уверен он, что Вольта неправ, — и стоит на своем, хоть уж и соратников-то под конец не осталось, и все физики против него. Правда, это скорее упрямство, чем принципиальность, но в 1797 году Гальвани доказал и свою принципиальность. В том году Наполеон, тогда еще называвшийся генералом Бонапартом, только что завоевавший Северную Италию, пожелал основать Цизальпинскую республику. В нее входила и Болонья, город, где Гальвани родился, вырос и работал. Было образовано новое правительство, и профессуре университета предложили принести ему присягу на верность. И тут случилось неожиданное: тихий шестидесятилетний профессор, далекий от политики, вдруг отказался приносить присягу.
Не знаю, что лежало в основе этого акта патриотизма — отчаяние, оттого что все не ладится под конец жизни, или это обдуманная решимость, но акция столь известного ученого произвела большое впечатление и нашла последователей.
Произвела она впечатление, конечно, и на правительство: и профессор был отстранен от кафедры, которой руководил тридцать семь лет.
Вероятно, Гальвани понимал, чем чревато его непослушание, но или удар оказался сильнее, чем он рассчитывал, или уж просто не было сил, но бывший профессор медицины, как пишут историки, «впал в меланхолию». Конечно, если бы не такое стечение обстоятельств, когда и без работы остался, и к исследованиям твоим интерес иссяк и все поклоняются другому идолу, может быть, у него и хватило бы мужества перенести свою отставку. Но, как говорится, беда никогда не приходит одна, и все вместе это сломило Гальвани, и хоть на другой год власти одумались и предложили ему вернуться в университет, он так и не смог оправиться и в том же, 1798 году умер.
Интересно, что даже здесь, во взаимоотношениях не с научными истинами, а с судьбой, Гальвани и Вольта вновь оказались антиподами. Вольта, также итальянец, как и Гальвани, признал Наполеона и был осыпан почестями, которых, конечно, был достоин, но не меньше, чем Гальвани. Вместе с тем у Вольты было больше, чем у Гальвани, поводов отвратиться от завоевателя. Ведь именно в Павии, а не в Болонье Бонапарт расстрелял без суда и следствия весь муниципалитет; ведь именно здесь местное население, не выдержав бесконечных грабежей и убийств, восстало против оккупантов, за что было основательно побито. И все же Вольта, видевший все это своими глазами, посчитал возможным принять из рук, обагренных кровью итальянцев, и деньги, и ордена, и прочие регалии славы. Может быть, он был загипнотизирован словами Бонапарта о том, что он, мол, несет свободу Италии, находившейся до этого под игом Австрии? Но какую свободу — под французским игом? Правда, Франция стала недавно республикой, и приход республиканской армии, свергающей монархию и насаждающей новые республиканские институты на завоеванных землях, мог показаться кому-то желанным. И, может быть, Вольта принадлежал к этим недальновидным и доверчивым людям. А Гальвани, старше и умудреннее, не дал себя обмануть красивыми, но пустыми словами.
Как бы там ни было, в результате один умер в тоске и безвестности и слава пришла к нему позже, а другого хоронили как национального героя.
Но я забежал вперед, поскольку Вольта не успел сделать того главного, что принесло ему почести и славу. В тот год, когда мировая наука лишилась человека, впервые открывшего электризацию при соприкосновении, но открывшего, так сказать, с закрытыми глазами, его преемник, открывший для науки это не рассмотренное открытие, был на пороге новой удачи. Он шел к ней медленно, приближаясь методично, шаг за шагом, и уж тут-то ни о какой случайности не могло быть и речи.
Заканчивался XVIII век, век великих открытий. В реестры цивилизации были вписаны такие выдающиеся вехи, как электрическая и паровая машины. Ученые подводили черту под славным столетием. И, пожалуй, никто уже не предполагал, что черту эту придется опустить еще ниже, чтобы дать место одному из величайших открытий в области физики.
Хотя основания для таких предположений и были. Ученый, каждый год печатавший по статье, а то и по две-три, вдруг замолчал. И четыре года о том, что он делает, ни слуху ни духу. Это должно было показаться подозрительным или по меньшей мере странным и требовать какого-то объяснения. Вероятно, к Вольте обращались с такого рода вопросами и, быть может, даже упрекали за молчание, потому что, когда он наконец решился заговорить, его первые слова, обращенные к сэру Джозефу Бэнксу, президенту Лондонского королевского общества, были слова оправдания: «После долгого молчания, в котором не смею оправдываться, имею удовольствие сообщить вам несколько поразительных результатов…» — и дальше идет сообщение об открытии, которое и впрямь поразило физиков и которое послужило основой для нескольких новых выдающихся открытий в области электричества.
Надо признать, что Алессандро в жизни везло. Помимо таланта, прозорливости, была у него и счастливая звезда. Один раз мм уж убедились в этом, когда в 1792 году он поразил физиков сообщением о действии металла на органы вкуса и зрения, — а ведь это уже было описано сорок лет назад другим исследователем, но его описание затерялось, не объясненное. И вот теперь, в своем знаменитом письме, Вольта описывает построенный им прибор для получения электричества, который он скромно предлагал назвать «искусственным электрическим органом», но который благодарные современники единодушно окрестили вольтовым столбом. Так вот, и этот столб, как ни странно, уже был построен в свое время английским физиком Робайсоном и, кстати, не так давно, чтоб это забыть, — в 1793 году. Но это наблюдение опять осталось необъясненным. Робайсон сообщал о своем наблюдении в письме, адресованном английскому же физику Р. Фоулеру, а Фоулер привел это письмо а своей статье, имеющей вот такое длинное название: «Эксперименты и наблюдения относительно воздействия животного электричества, недавно открытого мистером Гальвани», вышедшей в Лондоне в 1793 году. Вот что наблюдал Робайсон: «Я беру несколько кусков цинка величиной в шиллинг и укладываю их вперемежку с таким же числом настоящих шиллингов в столбик. Подобная установка в некоторых случаях заметно увеличивает раздражение, и некоторые видоизменения ее дают, я надеюсь, еще более сильные явления. Если такой столбик приложить к языку боком так, чтобы язык касался всех сложенных вместе крючков, то раздражение оказывается очень сильным и неприятным».
А вот что пишет Бэнксу Вольта: «…я взял несколько дюжин круглых медных пластинок, а еще лучше серебряных диаметром примерно в один дюйм и такое же количество оловянных или лучше цинковых пластинок. Затем из пористого материала, который может впитывать и удерживать много влаги (картон, кожа), я вырезал достаточное число кружков. Все эти пластинки я расположил таким образом, что металлы накладывались друг на друга всегда в одном и том же порядке и что каждая пара пластинок отделялась от следующей влажным кружком из картона или кожи…»
Похоже? Текстуально похоже. Но есть и огромная разница. Английский физик считает вкусовые ощущения не связанными с электричеством. Вольта же доказал обратное и из этого исходит, строя свой столб. То есть англичанин обнаружил какое-то странное явление, но не понял его сути, итальянский же физик понял ее и реализовал в приборе.
Но все же элемент везения здесь присутствует. Не почитай так Робайсон мнение Фоулера, который повторил опыты Гальвани и безоговорочно полагал, что наблюдаемые явления никак не связаны с электричеством, пошли он свое письмо кому-нибудь из тех английских физиков, которые не были согласны с Фоулером, и неизвестно еще, назывался ли бы столб вольтовым. Но все сложилось благополучно для будущего его изобретателя, и, надо сказать, такой поворот представляется в высшей степени справедливым. Никто более Вольты не заслужил права дать свое имя первому постоянному источнику электрического тока. И когда мы читаем на батарейке «напряжение 4,5 вольта», мы понимаем: это дань уважения великому физику, почти двести лет назад построившего прообраз этой батарейки. Вольта сам назвал время сооружения первого своего столба: конец 1799 года. А письмо Бэнксу написал 20 марта 1800 года. Почему же он сразу не кинулся к письменному столу, чтобы сообщить миру о потрясающем открытии?
Потому что Вольта был настоящий исследователь. А настоящий исследователь не может предложить своим коллегам полуфабрикат идеи, пусть даже гениальной, он непременно захочет придать ей максимально законченный вид, первым обнаружив все ее слабые места до того, как это сделают другие, и попытается ликвидировать их. Он не может также не исчерпать все открывшиеся ему возможности, не перебрать несколько вариантов конструкции в поисках самой совершенной. И хоть и не терпится ему как можно скорей обнародовать свое открытие, и это вполне понятно, добросовестность и щепетильность не позволяют сесть за статью прежде, чем не ответил он сам себе на все вопросы, которые могли бы возникнуть у его будущего читателя.
Вот на что и понадобились Вольту четыре-пять месяцев, которые отделяли его первую удачу от огласки.
Читая письмо Вольты, написанное ровным почерком, почти без помарок, и рассматривая схемы приборов, занимающие левые половины страниц, понимаешь, что эти месяцы ушли не впустую. Вольта не только подробно описывает действие своего столба, не только тщательно изображает его строение, но и приводит несколько вариантов конструкций.
Более того — он приводит и теоретическое обоснование своей работы в этом письме, правда, еще пока в общем виде, но вскоре у него появится возможность сделать это более обстоятельно, и он воспользуется ею в полной мере.
В Лондоне его письмо было получено примерно через две-три недели. А доложил его Бэнкс Королевскому обществу лишь 26 июня. Такая задержка представляется очень странной и, честно говоря, не делает чести президенту общества. Хотя он мог бы оправдаться тем, что показывал его сразу же по получении в частном порядке некоторым членам Королевского общества. Мы знаем, что это было действительно так, и с этим связано даже одно из открытий, о котором я расскажу в следующей главе.
Когда открытие Вольты стало достоянием всех ученых, оно произвело огромное впечатление. Не было, наверное, физика, который не построил бы у себя вольтов столб, и не потому даже, что желал убедиться в действительности этого открытия, но просто как можно было не иметь у себя такого замечательного источника электричества.
Впрочем, поначалу открытие Вольты, конечно же, проверяли — нет ли ошибки здесь, действительно ли все так потрясающе просто, как пишет этот удивительный итальянец, только в пятьдесят пять лет раскрывший в полной мере свой талант. Это не значит, что ему не доверяли, но в науке совершенно необходима воспроизводимость результата. Не может быть в природе такого явления, которое удается получить только одному человеку — самому автору; оно должно быть доступно для повторения любому достаточно подготовленному ученому. Иначе какой же в нем смысл? Наука не поприще фокусников, не арена цирка, где маги глотают шпаги на глазах у изумленных зрителей; ее задача не удивлять, а делать человека могущественным.