Страница:
Открытие Франклина было высоко оценено М. В. Ломоносовым, а один из видных тогдашних русских поэтов несколько позже, уже после опытов Гальвани и Вольта, откликнулся на открытие связи между электрической искрой и молнией следующим шутливым стихотворением:
Итак, Узнал я наконец,
Тебя, Зевес самодержавный!
Узнал, что мир - большой глупец,
А ты - проказник презабавный!
Два металлических кружка
Да два телятины куска
С цепочкой медной за ушами
Вот тайна молний и громов,
Которыми, как чудесами,
Ты нас стращал из облаков.
Гальвани с мертвою лягушкой
В лаборатории своей
Нам доказал, что ты людей
Всегда считал одной игрушкой!
Сын праха, слабый и глухой,
Под руководством гальванизма,
Едва ль, Зевес почтенный мой,
Я не дойду до атеизма!
К чему мне ты? Я сам Зевес!
Перуны, молнии и громы
Мне без обманов и чудес
Теперь торжественно знакомы!
Огонь и блеск в моих очах,
И гром и треск в моих ушах!..
Когда стала ясна электрическая природа молнии, Франклин смог осуществить главное изобретение своей жизни - громоотвод.
Громоотвод, по словам Франклина, "...либо предотвращает удар молнии из облака, либо уже при ударе отводит его в землю без ущерба для здания.
Нижний конец прутка должен уходить в землю настолько, чтобы достичь влажного грунта, возможно, на глубину в два или три фута. А если пруток изогнут так, чтобы он отходил под землей в горизонтальном направлении на расстояние в шесть-восемь футов наружу от фундамента и затем снова изгибался вниз на три-четыре фута, то он предохранит от повреждения любую часть кладки фундамента.
Опыты Бенджамена Франклина с громоотводом состоялись в 1760 году. Но еще в 1754 году чешский священник Прокопий Дивиш, проживавший в Прендице (Богемия) установил на своем доме десятиметровый железный шест, основательно заземленный. Соседи взбудоражили окрестных крестьян, и те разрушили громоотвод, полагая, что именно он виновник неурожая 1754 года. Возможно, что Прокопий Дивиш использовал идеи Франклина о природе электричества, возможно, он дошел до них самостоятельно, но факт остается фактом - он построил громоотвод раньше Франклина.
Лицо, опасающееся молнии и находящееся во время грозы в не совсем надежном доме, поступит хорошо, избегая садиться около камина, зеркала или любой позолоченной картины и панели. Безопаснее всего сесть в кресло посреди комнаты, положив свои ноги на другое (только не под металлической люстрой, спускающейся с потолка на цепи). Еще безопаснее положить два-три матраца или перины на середине комнаты, сложить их вдвое и водрузить на них кресло, и поскольку те проводят хуже стен, молния не может пойти по ломаному пути через воздух комнаты и матрацы, если она имеет лучший и сплошной проводник в стене. Там, где это возможно, следует подвесить на шелковых шнурах на равном расстоянии от стен, пола и потолка гамак или подвесную кровать, что даст самое надежное укрытие, которое только можно создать в комнате и которое действительно может считаться совершенно безопасным от удара молнии".
Такие предостережения могут сейчас показаться забавными, но тогда они были вполне злободневны.
После того как Франклин в 1760 году установил первый громоотвод на доме купца Веста в Филадельфии, Европа и Америка разделились на два лагеря - ярых приверженцев громоотвода и столь же ярых противников его. В Париже одно время даже женские шляпы изготовлялись с громоотводами и считались очень модными. В то же время буржуа де Визери, поставивший на своем доме в Сент-Омере громоотвод, подвергся яростным нападкам соседей, которые в конце концов подали на него в суд. Это было уже ,в 1780 году. Процесс длился четыре года. Защитником громоотвода на процессе выступал никому еще не известный адвокат Максимилиан Робеспьер. Именно этот процесс стал началом его большой популярности. На стороне противников громоотвода экспертом выступал Жан Поль-Марат. Кстати, Марат был известным писателем-популяризатором: его перу принадлежат три книги по электричеству - одни из первых.
В конце концов де Визери был оправдан.
В Филадельфии в 1782 году было установлено 400 громоотводов. Крыши всех общественных зданий, за исключением гостиницы французского посольства (Франция громоотвод официально не признавала), были увенчаны металлическими штырями. Во время сильной грозы 27 марта 1782 года именно в дом-исключение ударила молния. Гостиница была частично разрушена, а живший в ней французский офицер убит. После этого случая, имевшего широкий общественный резонанс, громоотводы были установлены уже на всех зданиях.
На вопрос "ставить ли громоотвод на здание храма?" Эдисон ответил: "Непременно. Провидение бывает иной раз очень рассеянным".
Франклин не мог пройти мимо важных общественных событий своего времени. Граждане города Филадельфии неоднократно избирали его на важные общественные посты. Так, в 1754 году Франклин был избран делегатом Пенсильвании на съезд представителей английских колоний в Америке. Дело в том, что отношения Англии и Франции в то время обострились; в любой момент можно было ожидать нападения французов на английские колонии в Америке. Для защиты от возможного нападения Франклин предложил на съезде свой план объединения английских колоний в Америке, план, который впоследствии лег в основу создания государства Соединенных Штатов.
Однако Англия, видя опасность, связанную с объединением ее американских колоний, возражала против плана создания федерации. Отношения между Англией и ее американскими колониями ухудшаются.
В 1757 году Франклин отправляется в Англию представителем Пенсильвании и затем - всех английских колоний в Америке. Его миссия была трудной. Англия не могла сдержать стремление ее американских колоний к объединению и независимости. В 1770 году - первое вооруженное столкновение между колонистами и английскими солдатами. В 1775 году - открытые военные действия и отъезд Франклина в Америку, где он участвует в составлении Декларации независимости. Благодаря дипломатическим способностям Франклина Америке удалось в борьбе против Англии привлечь на свою сторону Францию. Затем - подписание мирного договора с Англией, в котором она признала полную независимость американских колоний. Немалое значение для победы колоний имела позиция России, по инициативе которой (декларация 1780 г.) ряд европейских государств объявил "вооруженный нейтралитет", направленный против Англии.
Франклин боролся против "рабства в свободном государстве", выступал за освобождение негров.
Естественно, что столь бурные события оторвали Франклина от его электрических экспериментов. Но, быть может, не следует жалеть об этом. Еще не пришло время новых открытий, еще не дернулась лапка лягушки на столе у физиолога Гальвани, еще не начался новый этап развития электричества. А первую эпоху - эпоху статического электричества уже пора было закрывать. Эта роль и выпала на долю великого Франклина, "отнявшего молнию у небес и власть у тиранов".
Не путать с поэтом того же имени...
До нас дошло всего три его портрета, да и то написанные "друг с друга". Как писал один ученый впоследствии, "на всех трех портретах изображен отменно упитанный господин средних лет с двумя подбородками. Господин облачен в роскошно расшитый золотом сюртук. Холеные, с припухлостями руки господина сложены очень элегантно, правый мизинец оттопырен с тем непременным изяществом, с каким положено было его оттопыривать в лучших домах Петербурга середины XVIII века. Господин держит гусиное перо, взор его устремлен вдаль: господин "мечтает мечту".
Официальный художник явно хотел подогнать оригинал под одному ему известный идеал процветающего, сытого и мечтательного придворного. Возможно, художник был вечно голоден, худ, плохо одет, а руки его были в красках. Поэтому и придал он модели столь "прекрасные", по его мнению, черты. (Пример одного такого художника нам известен - это живописец праздности французского двора, островов любви, роскошных дам и не слабее убранных кавалеров - Антуан Ватто, нищий и больной, материализовавший в полотнах свои мечты и представления о счастье). Может быть, так было и с портретистом Ломоносова?
Во всяком случае, только привычкой к портрету можно объяснить притупление чувства протеста против образа, столь не вяжущегося с нашим представлением о прямолинейном, простом и невероятно трудолюбивом человеке, вышедшем из самой гущи русского народа (раньше считали, что он родился в глухой деревне Денисовке, недалеко от Холмогор, но последние исследования как будто выявляют, что он родился в еще более глухой деревне, на этот раз "недалеко от Денисовки"). Обильно напудренный и тщательно завитой парик - едва ли не главный объект внимания для художника - Ломоносов, по свидетельству его племянницы Матрены Евсеевны, использовал своеобразно: он им "утирался, когда принимался за шти". Руки его были грубы, по-медвежьи сильны, обожжены и съедены кислотами. Ходил он чаще всего ,в затрапезном лабораторном фартуке.
Михаил Ломоносов. Бюст работы Ф. И. Шубина.
А может, не свою затаенную мечту о сытой жизни выразил безвестный художник, а выразил тот образ, который более всего соответствовал положению придворного пиита, на любой случай слагавшего пышную оду, полную реверансов перед царствующим семейством? Что из того, что Ломоносов считал главным своим занятием химию и физику? Придворные видели в нем прежде всего поэта и дворцового забавника, разрабатывавшего, например, проекты дворцовых иллюминаций. Во времени, истраченном на занятия наукой, Ломоносов должен был чуть ли не оправдываться. Так, в 1753 году Ломоносов писал графу Шувалову: "Полагаю, что мне позволено будет в день несколько часов времени, чтобы их вместо бильяру, употребить на физические и химические опыты...".
По-видимому, для людей, перед которыми Ломоносов оправдывался за свои занятия химией и физикой, было неожиданностью узнать мнение знаменитого тогда ученого Леонарда Эйлера о научных работах Ломоносова: "Все записки Ломоносова по части физики и химии не только хороши, но превосходны, ибо он с такой основательностью излагает любопытнейшие, совершенно неизвестные и неизъяснимые для величайших гениев предметы, что я вполне убежден в верности его объяснений. При этом случае я готов отдать г. Ломоносову справедливость, что он обладает счастливейшим гением для открытия физических и химических явлений, и желательно было бы, чтобы все прочие академики были в состоянии проводить открытия, подобные тем, которые совершил г. Ломоносов".
Еще большей неожиданностью, видимо, явилось то, что в 1760 году Ломоносов был избран почетным членом Шведской академии наук, а в 1764 году - членом Болонской академии.
Лишь наиболее прозорливые умы России видели в Ломоносове прежде всего великого ученого. А. С. Пушкин считал Ломоносова "первым русским университетом".
И тут вскрывается странное положение. Ни люди, знавшие Ломоносова, ни жившие после него и считавшие его большим ученым, "не могли описать, что же действительно сделал в науке Ломоносов, за что его надо считать великим ученым" (П. Капица).
Лишь в 1904 году профессор физико-химии Борис Николаевич Меншуткин взял на себя труд перевести с латинского и немецкого (обоими этими языками Ломоносов прекрасно владел) оригинальные научные труды Ломоносова, изучить их вместе с личной перепиской, заметками и лабораторными журналами. И только тогда, чуть ли не через полтора столетия после смерти, выяснилось, как гениален и велик был первый русский ученый. Любое из его открытий - законы сохранения вещества и энергии, понятие абсолютного нуля, открытие атмосферы у Венеры, усовершенствования в кинетической теории газов и, наконец, теории атмосферного электричества - было бы вполне достаточным, чтобы поставить его имя рядом с самыми великими именами.
Как могло случиться, что Ломоносов, в трудах которого можно найти мысли, опережающие его время иной раз на сотню лет, открывший наиболее фундаментальные законы Вселенной - законы сохранения количества движения и закон сохранения материи, при жизни не оказал существенного влияния на ход мировой науки? Разные авторы отвечают на этот вопрос по-разному.
Среди предполагаемых причин и полное одиночество Ломоносова-ученого в России, и его смелые идеи, опередившие состояние науки того времени на век, и засилье иностранцев, и борьба Ломоносова с ними в Академии наук. Рассматривая этот же вопрос, академик П. Л. Капица считает, что не последнюю роль здесь сыграло и то, что Ломоносов, со времени своего возвращения из-за границы, где он учился, в Россию не имел никакого личного контакта с зарубежными европейскими учеными, не мог рассказать им о своей работе. Видимо, и тогда, хотя научной литературы было в то время не в пример меньше, чем сейчас, не все, что писалось, читалось, а тем более понималось. Нужно было иной раз и просто пропагандировать свои идеи, тем более, что большинство их было действительно гениально, непривычно, необычно!
Трудно даже вообразить себе те условия, в которых пришлось работать гениальному человеку. К двухсотлетию со дня смерти Ломоносова в Академии наук СССР был выпущен сборник "Летопись жизни и творчества Ломоносова". Доктор химических наук Ю. А. Фиалков взял наудачу один год из этой летописи и проанализировал содержание документов, касающихся жизни Ломоносова за год.
Документов набралось шестьдесят. Из них 26 отражали различные "инциденты", происшедшие между Ломоносовым и окружавшими его "господами Академиками профессорами". Документы следственной комиссии, протоколы собраний, на которых разбиралась жалоба на Ломоносова его коллеги конференц-секретаря Винцсгейма по поводу его "непристойных", "неморальных" поступков, распоряжение об аресте Ломоносова и т. п.
19 документов касаются денежных затруднений Ломоносова, задержки ему жалованья, просьб Ломоносова о выдаче ему в счет жалованья денег "для расплаты долгов и пропитанья".
В небольшом числе прочих документов - бумаги, относящиеся к организации химической лаборатории, где, собственно, и проходила вся работа Ломоносова как по химии, так и по физике.
Кабинетом физики заведовал Георг Вильгельм Рихман, один из крупнейших физиков того времени, друг Ломоносова. Рихман сильно интересуется электричеством, проводит многочисленные опыты. В его распоряжении - целое собрание электрических машин (речь идет здесь не о электрических машинах в современном смысле этого слова, а о электростатических машинах, типа машины Герике, а точнее, типа сегодняшней школьной электростатической машины) многие сделаны руками знаменитого первооткрывателя "лейденской банки" Мушенбрека. Когда Петр Первый понял, что России необходима Академия, он сделал следующее указание: "О новых машинах и инструментах, как в физике, так и в математике потребных, ведение взять. О цене и поелику возможно и о употреблении их спросить и сюды прислать... Господину Муссенброку машины и инструменты, к физике экспериментальной принадлежащие, сделать повелеть... Из Англии промыслить такого человека, который бы с экспериментами обходиться и инструменты к тому принадлежащие изготовляти мог". Инструменты Мушенбрека исправно служили в кабинете Рихмана. Однако все эксперименты, производившиеся с этими приборами, нельзя было оценить цифрами - и это очень сдерживает научную деятельность Рихмана. Ведь все явления приходилось описывать лишь качественно. Так, Ломоносов разработал своеобразную шкалу качественной оценки электричества: "синеватые искры", "ясные синеватые", "весьма красные", "вишневые".
Ясно, что для того, чтобы электричество превратить в настоящую, точную науку, такой способ оценки "силы" электричества не годился. Электричеству для его дальнейшего процветания нужно было уже число. Величайшей исторической заслугой Рихмана было то, что был он одним из первых, если не первым, кто превратил электричество в точную науку. К сожалению, в руководствах по физике иной раз Рихман упоминается прежде всего как случайная жертва молнии, а не как один из великих ученых-электриков. Для нас особую ценность имеет еще и тот факт, что Рихман и Ломоносов были первыми русскими учеными-электриками (Рихман, правда, был немец, один из тех, которые были "выписаны" специально для Санкт-Петербургской академии наук за большие деньги; однако он не ставил обогащение своей первой задачей, как иные окопавшиеся в академии немцы, и неоднократно подчеркивал, что все его открытия принадлежат России).
Итак, история русской электротехники может гордиться тем, что у колыбели электрической науки в России стоял такой гений, как Ломоносов. Нужно тут же отметить, что электричеством Ломоносов занимался относительно немного, будучи невероятно занятым как "прочими против физики делами", так и другими в физике отраслями. Но и то, что он сделал, уже ставит Ломоносова в ряд с наиболее видными не просто физиками, но физиками-электриками.
Будучи убежденным материалистом, Ломоносов, естественно, не мог признать какого-то электрического действия на расстоянии "ни через что, просто на расстоянии". Его теория электричества - логическое продолжение его теорий теплоты, справедливых и по сей день. "Все электрические явления, притяжение, искры и т. п. состоят в движении: движение же не может возбуждаться в теле без другого движения. Поэтому должна быть нечувствительная материя вне электризованного тела, которая и производит эти действия...".
Но что это за нечувствительная материя (надо, видимо, иметь в виду, что "нечувствительная" - здесь не та материя, которая не может чувствовать, а та, которую мы не можем чувствовать, то есть воспринимать с помощью своих чувств). Может быть, это воздух, который передает электричество с помощью такого же механизма, которым через воздух передается теплота? Но нет, эксперименты показывают обратное - пушинки прилипают к янтарю, например, и в безвоздушном пространстве. И Ломоносов уверенно пишет: "Так как электрические явления происходят в пространстве, лишенном воздуха, то зависят от эфира, а потому, вероятно, нечувствительная материя и есть эфир".
А что это за новое слово? Не происходит ли здесь всем известный процесс "изгнания Сатаны с помощью Вельзевула", подмена туманного термина другим, еще более неопределенным? Что за таинственный эфир, какие свойства приписываются ему Ломоносовым? Эфир, по его мнению, - "нечувствительная" среда, заполняющая весь мир, все промежутки между телами и их мельчайшими частичками. Эфир служит для передачи тепла и света; он способен двигаться и состоит из мельчайших частичек.
Можно даже попытаться вызвать в сознании образ, видимо, стоявший перед Ломоносовым при писании и произнесении слова "эфир". Это какая-то жидкая волнующаяся среда, движение которой дает электричество. Образ ее - сверкающая, раскаленная, тончайшая жидкость. Ломоносов так и переводит слово "эфир" на латинский (его диссертация "Теория электричества, математически выведенная автором М. Ломоносовым", написана по-латыни) "сжигаю", "сверкаю".
Здесь же перл гениальности: "...вероятнейшей причиной электричества будет движение эфира...". Если учесть, что вкладывал Ломоносов в понятие "эфир", особенно в части электрического воздействия одного тела на другое посредством вполне материальной среды, то ясно, что ломоносовское понимание "эфира" чрезвычайно близко введенному впоследствии Фарадеем понятию "электромагнитного поля". Интуитивно чувствуя, что "эфир" недостаточно полно соответствует свойствам предполагаемой промежуточной среды, Ломоносов сознательно не ограничивается эфиром. Он пишет так:
"...вероятнейшей причиной электричества будет движение эфира... если потом не найдется какая-нибудь другая материя..." (!!!). Вот он, почерк гения!
Здесь, конечно, не следует и упрощать: электричество, известное Ломоносову и Франклину, - статическое электричество. До электричества "гальванического", мощного, движущегося, нужны еще десятки лет, нужны открытия Вольта и Гальвани. Да и "движение" здесь - не совсем то движение, которое имел в виду через десятки лет Фарадей Но Ломоносов, естественно, не мог предусмотреть этих открытий. И тем более достойна удивления его прозорливость. Когда все стало относительно ясным, оказалось, что на скуднейшем материале, имевшемся в то время, Ломоносов смог сделать глубочайшие обобщения, не потерявшие своей справедливости и по сей день, особенно если учесть, что эфир Ломоносова нечто близкое современному понятию "поля". Электричество имеет своей причиной движение поля - пишется и в современных учебниках.
До сего времени не потеряла своего значения и теория атмосферного электричества, разработанная Ломоносовым. Особую роль в ней играют восходящие и нисходящие вертикальные потоки воздуха, электризующиеся от трения при своем движении. Так считают и сейчас, через двести с лишним лет!
Теория эта создавалась Ломоносовым еще до того, как он узнал об экспериментах Франклина. "Франклину в своей теории атмосферического электричества я ничего не должен", - писал он.
Установка Ломоносова для изучения грозовых разрядов. Рисунок М. В. Ломоносова.
Когда Петербурга достигли вести об опытах Франклина, Ломоносов с увлечением принимает близкие ему самому идеи Франклина, причем безоговорочно и решительно - это ценно, если учесть, что Америка считалась тогда научной провинцией, и любая американская теория должна была еще пробивать себе дорогу в воззрениях европейских ученых. В предыдущей главе мы показали, как трудно утверждались а жизни идеи Франклина - вопреки государственным запретам, "протестам общественности" и даже иной раз с помощью судебных процессов. Ломоносов писал по поводу работ Франклина:
"Никто бы не чаял, чтобы из Америки надлежало ожидать новых наставлений об электрической силе, а однако, учинены там наиважнейшие изобретения. В Филадельфии, в Северной Америке, господин Вениамин Франклин столь далеко отважился, чтобы вытягивать из атмосферы тот страшный огонь, который часто целые земли погубляет".
Ломоносов и Рихман решают повторить опыты Франклина и углубить их. Рихману, кроме того, не терпелось приспособить свой электрометр к измерению электрической силы молнии.
В "Петербургских ведомостях" № 50 за 1752 год подробно описывалась созданная Рихманом у себя дома установка (аналогичные установки были построены и Ломоносовым у него дома и в Устье-Рудницах).
"Понеже в разных ведомостях объявлено важнейшее изобретение, а именно: что электрическая материя одинакая с материей грома, то здешний профессор физики, г. Рихман, удостоверил себя о том и некоторых смотрителей следующим образом. Из середины дна бутылочного выбил он иверень, сквозь бутылку продел железный прут длиною от 5 до 6 футов, толщиною в один палец и заткнул горло бутылки коркою. 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 же осторожностью, чтобы проволока не коснулась никакого тела, проводящего электрическую силу. Наконец, к крайнему концу проволоки приложил он железную линейку, так что она перпендикулярно вниз висела, а к верхнему концу привязал шелковую нить, которая с линейкой параллельно, а с широчайшею стороною линейки в одной плоскости висела... и начал уже сначала 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 превеликою нетерпеливостью 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..."
Ломоносову на подобной же установке удалось большее - он независимо от французского физика Л. Г. Лемонье обнаружил с помощью "электрического указателя" электрическое поле в атмосфере при отсутствии молнии и грома. Он наблюдал и в электрометре различные искры, которые классифицировал (мы уже говорили об этом) как "синеватые", "ясные синеватые", "весьма красные", "вишневые". Ничего подобного Рихману наблюдать не удалось, и поэтому Рихман не соглашался с Ломоносовым.
Особенно широкий размах приобрели исследования летом 1753 года. На 6 сентября того года назначено было ежегодное публичное собрание Академии наук, на котором оба ученых должны были выступить с докладами по атмосферному электричеству. Времени оставалось мало, и ученым нельзя было пропускать ни одной грозы.
Вот почему, едва только 26 июля с севера поднялась большая грозовая туча, оба ученых заспешили к своим инструментам. Туча была гигантской, внутри нее грохотали громы, она черной стеной надвигалась на Васильевский остров, где жили Ломоносов и Рихман. Стояла страшная духота. Дождя не было. Все жители захлопывали ставни, спасаясь от возможных ударов молний.
"Сперва - пишет Ломоносов, - не было электрической силы, но через некоторое время она появилась и из проволоки стали выскакивать искры при приближении к ней проводящих предметов. Внезапно гром чрезвычайно грянул в то самое время, как я руку держал у железа и искры трещали... Все от меня прочь бежали, и жена просила, чтобы я прочь шел". Кончилось тем, что решительная жена Ломоносова потребовала, чтобы он отошел от приборов и садился за стол поданы были щи. И Ломоносов подчинился. "Да и электрическая сила почти перестала".
Итак, Узнал я наконец,
Тебя, Зевес самодержавный!
Узнал, что мир - большой глупец,
А ты - проказник презабавный!
Два металлических кружка
Да два телятины куска
С цепочкой медной за ушами
Вот тайна молний и громов,
Которыми, как чудесами,
Ты нас стращал из облаков.
Гальвани с мертвою лягушкой
В лаборатории своей
Нам доказал, что ты людей
Всегда считал одной игрушкой!
Сын праха, слабый и глухой,
Под руководством гальванизма,
Едва ль, Зевес почтенный мой,
Я не дойду до атеизма!
К чему мне ты? Я сам Зевес!
Перуны, молнии и громы
Мне без обманов и чудес
Теперь торжественно знакомы!
Огонь и блеск в моих очах,
И гром и треск в моих ушах!..
Когда стала ясна электрическая природа молнии, Франклин смог осуществить главное изобретение своей жизни - громоотвод.
Громоотвод, по словам Франклина, "...либо предотвращает удар молнии из облака, либо уже при ударе отводит его в землю без ущерба для здания.
Нижний конец прутка должен уходить в землю настолько, чтобы достичь влажного грунта, возможно, на глубину в два или три фута. А если пруток изогнут так, чтобы он отходил под землей в горизонтальном направлении на расстояние в шесть-восемь футов наружу от фундамента и затем снова изгибался вниз на три-четыре фута, то он предохранит от повреждения любую часть кладки фундамента.
Опыты Бенджамена Франклина с громоотводом состоялись в 1760 году. Но еще в 1754 году чешский священник Прокопий Дивиш, проживавший в Прендице (Богемия) установил на своем доме десятиметровый железный шест, основательно заземленный. Соседи взбудоражили окрестных крестьян, и те разрушили громоотвод, полагая, что именно он виновник неурожая 1754 года. Возможно, что Прокопий Дивиш использовал идеи Франклина о природе электричества, возможно, он дошел до них самостоятельно, но факт остается фактом - он построил громоотвод раньше Франклина.
Лицо, опасающееся молнии и находящееся во время грозы в не совсем надежном доме, поступит хорошо, избегая садиться около камина, зеркала или любой позолоченной картины и панели. Безопаснее всего сесть в кресло посреди комнаты, положив свои ноги на другое (только не под металлической люстрой, спускающейся с потолка на цепи). Еще безопаснее положить два-три матраца или перины на середине комнаты, сложить их вдвое и водрузить на них кресло, и поскольку те проводят хуже стен, молния не может пойти по ломаному пути через воздух комнаты и матрацы, если она имеет лучший и сплошной проводник в стене. Там, где это возможно, следует подвесить на шелковых шнурах на равном расстоянии от стен, пола и потолка гамак или подвесную кровать, что даст самое надежное укрытие, которое только можно создать в комнате и которое действительно может считаться совершенно безопасным от удара молнии".
Такие предостережения могут сейчас показаться забавными, но тогда они были вполне злободневны.
После того как Франклин в 1760 году установил первый громоотвод на доме купца Веста в Филадельфии, Европа и Америка разделились на два лагеря - ярых приверженцев громоотвода и столь же ярых противников его. В Париже одно время даже женские шляпы изготовлялись с громоотводами и считались очень модными. В то же время буржуа де Визери, поставивший на своем доме в Сент-Омере громоотвод, подвергся яростным нападкам соседей, которые в конце концов подали на него в суд. Это было уже ,в 1780 году. Процесс длился четыре года. Защитником громоотвода на процессе выступал никому еще не известный адвокат Максимилиан Робеспьер. Именно этот процесс стал началом его большой популярности. На стороне противников громоотвода экспертом выступал Жан Поль-Марат. Кстати, Марат был известным писателем-популяризатором: его перу принадлежат три книги по электричеству - одни из первых.
В конце концов де Визери был оправдан.
В Филадельфии в 1782 году было установлено 400 громоотводов. Крыши всех общественных зданий, за исключением гостиницы французского посольства (Франция громоотвод официально не признавала), были увенчаны металлическими штырями. Во время сильной грозы 27 марта 1782 года именно в дом-исключение ударила молния. Гостиница была частично разрушена, а живший в ней французский офицер убит. После этого случая, имевшего широкий общественный резонанс, громоотводы были установлены уже на всех зданиях.
На вопрос "ставить ли громоотвод на здание храма?" Эдисон ответил: "Непременно. Провидение бывает иной раз очень рассеянным".
Франклин не мог пройти мимо важных общественных событий своего времени. Граждане города Филадельфии неоднократно избирали его на важные общественные посты. Так, в 1754 году Франклин был избран делегатом Пенсильвании на съезд представителей английских колоний в Америке. Дело в том, что отношения Англии и Франции в то время обострились; в любой момент можно было ожидать нападения французов на английские колонии в Америке. Для защиты от возможного нападения Франклин предложил на съезде свой план объединения английских колоний в Америке, план, который впоследствии лег в основу создания государства Соединенных Штатов.
Однако Англия, видя опасность, связанную с объединением ее американских колоний, возражала против плана создания федерации. Отношения между Англией и ее американскими колониями ухудшаются.
В 1757 году Франклин отправляется в Англию представителем Пенсильвании и затем - всех английских колоний в Америке. Его миссия была трудной. Англия не могла сдержать стремление ее американских колоний к объединению и независимости. В 1770 году - первое вооруженное столкновение между колонистами и английскими солдатами. В 1775 году - открытые военные действия и отъезд Франклина в Америку, где он участвует в составлении Декларации независимости. Благодаря дипломатическим способностям Франклина Америке удалось в борьбе против Англии привлечь на свою сторону Францию. Затем - подписание мирного договора с Англией, в котором она признала полную независимость американских колоний. Немалое значение для победы колоний имела позиция России, по инициативе которой (декларация 1780 г.) ряд европейских государств объявил "вооруженный нейтралитет", направленный против Англии.
Франклин боролся против "рабства в свободном государстве", выступал за освобождение негров.
Естественно, что столь бурные события оторвали Франклина от его электрических экспериментов. Но, быть может, не следует жалеть об этом. Еще не пришло время новых открытий, еще не дернулась лапка лягушки на столе у физиолога Гальвани, еще не начался новый этап развития электричества. А первую эпоху - эпоху статического электричества уже пора было закрывать. Эта роль и выпала на долю великого Франклина, "отнявшего молнию у небес и власть у тиранов".
Не путать с поэтом того же имени...
До нас дошло всего три его портрета, да и то написанные "друг с друга". Как писал один ученый впоследствии, "на всех трех портретах изображен отменно упитанный господин средних лет с двумя подбородками. Господин облачен в роскошно расшитый золотом сюртук. Холеные, с припухлостями руки господина сложены очень элегантно, правый мизинец оттопырен с тем непременным изяществом, с каким положено было его оттопыривать в лучших домах Петербурга середины XVIII века. Господин держит гусиное перо, взор его устремлен вдаль: господин "мечтает мечту".
Официальный художник явно хотел подогнать оригинал под одному ему известный идеал процветающего, сытого и мечтательного придворного. Возможно, художник был вечно голоден, худ, плохо одет, а руки его были в красках. Поэтому и придал он модели столь "прекрасные", по его мнению, черты. (Пример одного такого художника нам известен - это живописец праздности французского двора, островов любви, роскошных дам и не слабее убранных кавалеров - Антуан Ватто, нищий и больной, материализовавший в полотнах свои мечты и представления о счастье). Может быть, так было и с портретистом Ломоносова?
Во всяком случае, только привычкой к портрету можно объяснить притупление чувства протеста против образа, столь не вяжущегося с нашим представлением о прямолинейном, простом и невероятно трудолюбивом человеке, вышедшем из самой гущи русского народа (раньше считали, что он родился в глухой деревне Денисовке, недалеко от Холмогор, но последние исследования как будто выявляют, что он родился в еще более глухой деревне, на этот раз "недалеко от Денисовки"). Обильно напудренный и тщательно завитой парик - едва ли не главный объект внимания для художника - Ломоносов, по свидетельству его племянницы Матрены Евсеевны, использовал своеобразно: он им "утирался, когда принимался за шти". Руки его были грубы, по-медвежьи сильны, обожжены и съедены кислотами. Ходил он чаще всего ,в затрапезном лабораторном фартуке.
Михаил Ломоносов. Бюст работы Ф. И. Шубина.
А может, не свою затаенную мечту о сытой жизни выразил безвестный художник, а выразил тот образ, который более всего соответствовал положению придворного пиита, на любой случай слагавшего пышную оду, полную реверансов перед царствующим семейством? Что из того, что Ломоносов считал главным своим занятием химию и физику? Придворные видели в нем прежде всего поэта и дворцового забавника, разрабатывавшего, например, проекты дворцовых иллюминаций. Во времени, истраченном на занятия наукой, Ломоносов должен был чуть ли не оправдываться. Так, в 1753 году Ломоносов писал графу Шувалову: "Полагаю, что мне позволено будет в день несколько часов времени, чтобы их вместо бильяру, употребить на физические и химические опыты...".
По-видимому, для людей, перед которыми Ломоносов оправдывался за свои занятия химией и физикой, было неожиданностью узнать мнение знаменитого тогда ученого Леонарда Эйлера о научных работах Ломоносова: "Все записки Ломоносова по части физики и химии не только хороши, но превосходны, ибо он с такой основательностью излагает любопытнейшие, совершенно неизвестные и неизъяснимые для величайших гениев предметы, что я вполне убежден в верности его объяснений. При этом случае я готов отдать г. Ломоносову справедливость, что он обладает счастливейшим гением для открытия физических и химических явлений, и желательно было бы, чтобы все прочие академики были в состоянии проводить открытия, подобные тем, которые совершил г. Ломоносов".
Еще большей неожиданностью, видимо, явилось то, что в 1760 году Ломоносов был избран почетным членом Шведской академии наук, а в 1764 году - членом Болонской академии.
Лишь наиболее прозорливые умы России видели в Ломоносове прежде всего великого ученого. А. С. Пушкин считал Ломоносова "первым русским университетом".
И тут вскрывается странное положение. Ни люди, знавшие Ломоносова, ни жившие после него и считавшие его большим ученым, "не могли описать, что же действительно сделал в науке Ломоносов, за что его надо считать великим ученым" (П. Капица).
Лишь в 1904 году профессор физико-химии Борис Николаевич Меншуткин взял на себя труд перевести с латинского и немецкого (обоими этими языками Ломоносов прекрасно владел) оригинальные научные труды Ломоносова, изучить их вместе с личной перепиской, заметками и лабораторными журналами. И только тогда, чуть ли не через полтора столетия после смерти, выяснилось, как гениален и велик был первый русский ученый. Любое из его открытий - законы сохранения вещества и энергии, понятие абсолютного нуля, открытие атмосферы у Венеры, усовершенствования в кинетической теории газов и, наконец, теории атмосферного электричества - было бы вполне достаточным, чтобы поставить его имя рядом с самыми великими именами.
Как могло случиться, что Ломоносов, в трудах которого можно найти мысли, опережающие его время иной раз на сотню лет, открывший наиболее фундаментальные законы Вселенной - законы сохранения количества движения и закон сохранения материи, при жизни не оказал существенного влияния на ход мировой науки? Разные авторы отвечают на этот вопрос по-разному.
Среди предполагаемых причин и полное одиночество Ломоносова-ученого в России, и его смелые идеи, опередившие состояние науки того времени на век, и засилье иностранцев, и борьба Ломоносова с ними в Академии наук. Рассматривая этот же вопрос, академик П. Л. Капица считает, что не последнюю роль здесь сыграло и то, что Ломоносов, со времени своего возвращения из-за границы, где он учился, в Россию не имел никакого личного контакта с зарубежными европейскими учеными, не мог рассказать им о своей работе. Видимо, и тогда, хотя научной литературы было в то время не в пример меньше, чем сейчас, не все, что писалось, читалось, а тем более понималось. Нужно было иной раз и просто пропагандировать свои идеи, тем более, что большинство их было действительно гениально, непривычно, необычно!
Трудно даже вообразить себе те условия, в которых пришлось работать гениальному человеку. К двухсотлетию со дня смерти Ломоносова в Академии наук СССР был выпущен сборник "Летопись жизни и творчества Ломоносова". Доктор химических наук Ю. А. Фиалков взял наудачу один год из этой летописи и проанализировал содержание документов, касающихся жизни Ломоносова за год.
Документов набралось шестьдесят. Из них 26 отражали различные "инциденты", происшедшие между Ломоносовым и окружавшими его "господами Академиками профессорами". Документы следственной комиссии, протоколы собраний, на которых разбиралась жалоба на Ломоносова его коллеги конференц-секретаря Винцсгейма по поводу его "непристойных", "неморальных" поступков, распоряжение об аресте Ломоносова и т. п.
19 документов касаются денежных затруднений Ломоносова, задержки ему жалованья, просьб Ломоносова о выдаче ему в счет жалованья денег "для расплаты долгов и пропитанья".
В небольшом числе прочих документов - бумаги, относящиеся к организации химической лаборатории, где, собственно, и проходила вся работа Ломоносова как по химии, так и по физике.
Кабинетом физики заведовал Георг Вильгельм Рихман, один из крупнейших физиков того времени, друг Ломоносова. Рихман сильно интересуется электричеством, проводит многочисленные опыты. В его распоряжении - целое собрание электрических машин (речь идет здесь не о электрических машинах в современном смысле этого слова, а о электростатических машинах, типа машины Герике, а точнее, типа сегодняшней школьной электростатической машины) многие сделаны руками знаменитого первооткрывателя "лейденской банки" Мушенбрека. Когда Петр Первый понял, что России необходима Академия, он сделал следующее указание: "О новых машинах и инструментах, как в физике, так и в математике потребных, ведение взять. О цене и поелику возможно и о употреблении их спросить и сюды прислать... Господину Муссенброку машины и инструменты, к физике экспериментальной принадлежащие, сделать повелеть... Из Англии промыслить такого человека, который бы с экспериментами обходиться и инструменты к тому принадлежащие изготовляти мог". Инструменты Мушенбрека исправно служили в кабинете Рихмана. Однако все эксперименты, производившиеся с этими приборами, нельзя было оценить цифрами - и это очень сдерживает научную деятельность Рихмана. Ведь все явления приходилось описывать лишь качественно. Так, Ломоносов разработал своеобразную шкалу качественной оценки электричества: "синеватые искры", "ясные синеватые", "весьма красные", "вишневые".
Ясно, что для того, чтобы электричество превратить в настоящую, точную науку, такой способ оценки "силы" электричества не годился. Электричеству для его дальнейшего процветания нужно было уже число. Величайшей исторической заслугой Рихмана было то, что был он одним из первых, если не первым, кто превратил электричество в точную науку. К сожалению, в руководствах по физике иной раз Рихман упоминается прежде всего как случайная жертва молнии, а не как один из великих ученых-электриков. Для нас особую ценность имеет еще и тот факт, что Рихман и Ломоносов были первыми русскими учеными-электриками (Рихман, правда, был немец, один из тех, которые были "выписаны" специально для Санкт-Петербургской академии наук за большие деньги; однако он не ставил обогащение своей первой задачей, как иные окопавшиеся в академии немцы, и неоднократно подчеркивал, что все его открытия принадлежат России).
Итак, история русской электротехники может гордиться тем, что у колыбели электрической науки в России стоял такой гений, как Ломоносов. Нужно тут же отметить, что электричеством Ломоносов занимался относительно немного, будучи невероятно занятым как "прочими против физики делами", так и другими в физике отраслями. Но и то, что он сделал, уже ставит Ломоносова в ряд с наиболее видными не просто физиками, но физиками-электриками.
Будучи убежденным материалистом, Ломоносов, естественно, не мог признать какого-то электрического действия на расстоянии "ни через что, просто на расстоянии". Его теория электричества - логическое продолжение его теорий теплоты, справедливых и по сей день. "Все электрические явления, притяжение, искры и т. п. состоят в движении: движение же не может возбуждаться в теле без другого движения. Поэтому должна быть нечувствительная материя вне электризованного тела, которая и производит эти действия...".
Но что это за нечувствительная материя (надо, видимо, иметь в виду, что "нечувствительная" - здесь не та материя, которая не может чувствовать, а та, которую мы не можем чувствовать, то есть воспринимать с помощью своих чувств). Может быть, это воздух, который передает электричество с помощью такого же механизма, которым через воздух передается теплота? Но нет, эксперименты показывают обратное - пушинки прилипают к янтарю, например, и в безвоздушном пространстве. И Ломоносов уверенно пишет: "Так как электрические явления происходят в пространстве, лишенном воздуха, то зависят от эфира, а потому, вероятно, нечувствительная материя и есть эфир".
А что это за новое слово? Не происходит ли здесь всем известный процесс "изгнания Сатаны с помощью Вельзевула", подмена туманного термина другим, еще более неопределенным? Что за таинственный эфир, какие свойства приписываются ему Ломоносовым? Эфир, по его мнению, - "нечувствительная" среда, заполняющая весь мир, все промежутки между телами и их мельчайшими частичками. Эфир служит для передачи тепла и света; он способен двигаться и состоит из мельчайших частичек.
Можно даже попытаться вызвать в сознании образ, видимо, стоявший перед Ломоносовым при писании и произнесении слова "эфир". Это какая-то жидкая волнующаяся среда, движение которой дает электричество. Образ ее - сверкающая, раскаленная, тончайшая жидкость. Ломоносов так и переводит слово "эфир" на латинский (его диссертация "Теория электричества, математически выведенная автором М. Ломоносовым", написана по-латыни) "сжигаю", "сверкаю".
Здесь же перл гениальности: "...вероятнейшей причиной электричества будет движение эфира...". Если учесть, что вкладывал Ломоносов в понятие "эфир", особенно в части электрического воздействия одного тела на другое посредством вполне материальной среды, то ясно, что ломоносовское понимание "эфира" чрезвычайно близко введенному впоследствии Фарадеем понятию "электромагнитного поля". Интуитивно чувствуя, что "эфир" недостаточно полно соответствует свойствам предполагаемой промежуточной среды, Ломоносов сознательно не ограничивается эфиром. Он пишет так:
"...вероятнейшей причиной электричества будет движение эфира... если потом не найдется какая-нибудь другая материя..." (!!!). Вот он, почерк гения!
Здесь, конечно, не следует и упрощать: электричество, известное Ломоносову и Франклину, - статическое электричество. До электричества "гальванического", мощного, движущегося, нужны еще десятки лет, нужны открытия Вольта и Гальвани. Да и "движение" здесь - не совсем то движение, которое имел в виду через десятки лет Фарадей Но Ломоносов, естественно, не мог предусмотреть этих открытий. И тем более достойна удивления его прозорливость. Когда все стало относительно ясным, оказалось, что на скуднейшем материале, имевшемся в то время, Ломоносов смог сделать глубочайшие обобщения, не потерявшие своей справедливости и по сей день, особенно если учесть, что эфир Ломоносова нечто близкое современному понятию "поля". Электричество имеет своей причиной движение поля - пишется и в современных учебниках.
До сего времени не потеряла своего значения и теория атмосферного электричества, разработанная Ломоносовым. Особую роль в ней играют восходящие и нисходящие вертикальные потоки воздуха, электризующиеся от трения при своем движении. Так считают и сейчас, через двести с лишним лет!
Теория эта создавалась Ломоносовым еще до того, как он узнал об экспериментах Франклина. "Франклину в своей теории атмосферического электричества я ничего не должен", - писал он.
Установка Ломоносова для изучения грозовых разрядов. Рисунок М. В. Ломоносова.
Когда Петербурга достигли вести об опытах Франклина, Ломоносов с увлечением принимает близкие ему самому идеи Франклина, причем безоговорочно и решительно - это ценно, если учесть, что Америка считалась тогда научной провинцией, и любая американская теория должна была еще пробивать себе дорогу в воззрениях европейских ученых. В предыдущей главе мы показали, как трудно утверждались а жизни идеи Франклина - вопреки государственным запретам, "протестам общественности" и даже иной раз с помощью судебных процессов. Ломоносов писал по поводу работ Франклина:
"Никто бы не чаял, чтобы из Америки надлежало ожидать новых наставлений об электрической силе, а однако, учинены там наиважнейшие изобретения. В Филадельфии, в Северной Америке, господин Вениамин Франклин столь далеко отважился, чтобы вытягивать из атмосферы тот страшный огонь, который часто целые земли погубляет".
Ломоносов и Рихман решают повторить опыты Франклина и углубить их. Рихману, кроме того, не терпелось приспособить свой электрометр к измерению электрической силы молнии.
В "Петербургских ведомостях" № 50 за 1752 год подробно описывалась созданная Рихманом у себя дома установка (аналогичные установки были построены и Ломоносовым у него дома и в Устье-Рудницах).
"Понеже в разных ведомостях объявлено важнейшее изобретение, а именно: что электрическая материя одинакая с материей грома, то здешний профессор физики, г. Рихман, удостоверил себя о том и некоторых смотрителей следующим образом. Из середины дна бутылочного выбил он иверень, сквозь бутылку продел железный прут длиною от 5 до 6 футов, толщиною в один палец и заткнул горло бутылки коркою. 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 же осторожностью, чтобы проволока не коснулась никакого тела, проводящего электрическую силу. Наконец, к крайнему концу проволоки приложил он железную линейку, так что она перпендикулярно вниз висела, а к верхнему концу привязал шелковую нить, которая с линейкой параллельно, а с широчайшею стороною линейки в одной плоскости висела... и начал уже сначала 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 превеликою нетерпеливостью 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..."
Ломоносову на подобной же установке удалось большее - он независимо от французского физика Л. Г. Лемонье обнаружил с помощью "электрического указателя" электрическое поле в атмосфере при отсутствии молнии и грома. Он наблюдал и в электрометре различные искры, которые классифицировал (мы уже говорили об этом) как "синеватые", "ясные синеватые", "весьма красные", "вишневые". Ничего подобного Рихману наблюдать не удалось, и поэтому Рихман не соглашался с Ломоносовым.
Особенно широкий размах приобрели исследования летом 1753 года. На 6 сентября того года назначено было ежегодное публичное собрание Академии наук, на котором оба ученых должны были выступить с докладами по атмосферному электричеству. Времени оставалось мало, и ученым нельзя было пропускать ни одной грозы.
Вот почему, едва только 26 июля с севера поднялась большая грозовая туча, оба ученых заспешили к своим инструментам. Туча была гигантской, внутри нее грохотали громы, она черной стеной надвигалась на Васильевский остров, где жили Ломоносов и Рихман. Стояла страшная духота. Дождя не было. Все жители захлопывали ставни, спасаясь от возможных ударов молний.
"Сперва - пишет Ломоносов, - не было электрической силы, но через некоторое время она появилась и из проволоки стали выскакивать искры при приближении к ней проводящих предметов. Внезапно гром чрезвычайно грянул в то самое время, как я руку держал у железа и искры трещали... Все от меня прочь бежали, и жена просила, чтобы я прочь шел". Кончилось тем, что решительная жена Ломоносова потребовала, чтобы он отошел от приборов и садился за стол поданы были щи. И Ломоносов подчинился. "Да и электрическая сила почти перестала".