Страница:
Тридцати лет он уже знаменит, он изобрел электрофор - прибор для опытов со статическим электричеством (в том и только в том смысле изобрел, в каком это можно говорить в науке. Вольта, например, прямо указывал, что многим в этом изобретении он обязан русскому академику Эпинусу).
Прибор Вольта был очень прост - он состоял из сургучной подушки, металлического диска со стеклянной ручкой, собственного пальца и... кошки (или кошачьей шкуры, однако кошка предпочтительней, потому что для хорошей электризации шерсть должна быть теплой). Принцип действия электрофора по сути дела тот же, что и у современных школьных электрофорных машин, и состоит в том, что заряд, сообщенный сургучу при трении его кошкой, может быть увеличен в произвольное число раз при повторении цикла опускания металлической плиты на сургуч и отведения ее назад. При этом палец экспериментатора служит тем мостиком, по которому из диска убегает при каждом цикле очередная порция зарядов "ненужного" противоположного знака.
Алессандро Вольта.
На Вольта золотым дождем сыплются почести многих академий. Его электрофор - удобный прибор для получения мощных разрядов электричества, но электричества статического. Главные открытия Вольта впереди, за десятками лет - это изобретение источника электричества нового, невиданного типа, не электричества, скапливающегося на расческе, на куске янтаря, или сейчас - на нейлоновых вещах, а электричества движущегося, динамичного, мощного.
А пока Вольта - профессор, профессор прогрессивный и смелый. Он порывает с латинским языком и учит студентов по книгам, написанным на итальянском.
Он много путешествует: Брюссель, Амстердам, Париж, Лондон, Берлин. Его друзья - Франклин, в то время представитель английских колоний в Америке, и Лавуазье. Каждый город приветствует его собраниями ученых, вручением золотых медалей и другими почестями.
Внушительное зрелище! Но насколько слабее оно того, которое будет через десятки лет, когда Вольта проедет по издавна знакомым ему иностранным городам создателем Вольтова столба - первой электрической батареи!
А пока Вольта чуть ли не на пятнадцать лет отдаляется от электричества и занимается интересными, но не относящимися к нашей теме вещами.
И вот - сенсация! Профессору попадается на глаза только что вышедший трактат Гальвани "Об электрических силах в мускуле". Трактат потрясает его. Потрясают Вольта и слухи об опытах над мертвыми животными и людьми, проводимые Гальвани и его последователями. Он перечитывает трактат и находит в нем то, что ускользнуло от внимания самого автора, - упоминание о том, что эффект содрогания лапок наблюдался лишь тогда, когда лапок касались двумя различными металлами. Вольта решает поставить видоизмененный опыт, но не на лягушке, а на самом себе.
"Признаюсь, - писал он, - я с неверием и очень малой надеждой на успех приступил к первым опытам: такими невероятными казались они мне, такими далекими от всего, что нам доселе известно было об электричестве... Ныне я обратился, сам был очевидцем, сам производил чудное действие и от неверия перешел, может быть, к фанатизму!".
Фотография вольтова столба, изготовленного самим Вольта.
Столб уничтожен во время пожара в 1901 году.
Теперь Вольта можно было увидеть за странным занятием: он брал две монеты - обязательно из разных металлов и... клал их себе в рот - одну на язык, другую - под язык. Если после этого монеты или кружочки Вольта соединял проволочкой, он чувствовал солоноватый вкус, тот самый вкус, но гораздо слабее, что мы можем почувствовать, лизнув одновременно два контакта батарейки. Из опытов, проведенных раньше с машиной Герике и электрофором, Вольта знал, что такой вкус вызывается электричеством.
Поставив теперь друг на друга свыше ста металлических (цинк и серебро) кружков, разделенных бумагой, смоченной соленой водой, Вольта получил довольно мощный источник электричества - Вольтов столб. Присоединив к верхнему и нижнему концам столба проводнички и взяв их в рот, Вольта убедился, что его источник, в противовес машине Герике и электрофору, действует не одно краткое мгновение разряда статического электричества, а постоянно.
Сразу вслед за этим Вольта сделал еще одно изобретение - он изобрел электрическую батарею, пышно названную "короной сосудов" и состоявшую из многих последовательно соединенных цинковых и медных пластин, опущенных попарно в сосуды с разбавленной кислотой, - уже довольно солидный источник электрической энергии. Солидный, конечно, по тем временам: сейчас с помощью "короны сосудов" можно было бы привести в действие разве что электрический звонок.
20 марта 1800 года Вольта сообщил о своих исследованиях Лондонскому королевскому обществу. Можно считать, что с того дня источники постоянного электрического тока - Вольтов столб и батарея стали известны многим физикам и нашли широкое применение. Распространению известности и расширению опытов с электричеством способствовало приглашение Вольта в Париж для чтения лекций перед видными физиками Франции.
Первого сентября Вольта выехал в Париж вместе с профессором Бруньятелли, проводившим эксперименты по золочению с помощью электричества.
Уже по пути в Париж, в Женеве, в их честь были даны невиданные пиры. Четыре недели занял путь до Парижа, долгое ожидание, почести неописуемые. Бертолле, Био, Лаплас, Кулон, Кювье, все "бессмертные", все академики, казалось, соревновались друг с другом в оказании почестей Вольта и его спутнику.
Через месяц Вольта принят Первым консулом - Наполеоном. Наполеон интересовался науками, справедливо полагая, что сила государства в новом веке немыслима без их процветания. Особенно Наполеона поразило разложение химических веществ при помощи электричества.
- Посмотрите-ка, - обратился он к своему лекарю Корвизарту, - это прообраз жизни! Вольтов столб - это позвоночник, желудок - отрицательный полюс, а почки - положительный!
До сих пор неясно происхождение загадочных предметов, найденных археологами в отвердевшем иле неподалеку от берегов Тигра, южнее Багдада. Этим предметам - несколько тысяч лет. Небольшие сосудики из обожженной глины, соединенные последовательно, содержат внутри необычную начинку: разъеденные медные цилиндрики и бруски, а также битум. Анализ показал, что разъедание цилиндриков скорее всего объясняется воздействием уксусной или лимонной кислот, хорошо тогда известных. Электрический элемент? Это подтверждается рядом косвенных данных. Электрический элемент за тысячи лет до Вольта!?
Вольта стал рыцарем Почетного легиона, Железного Креста, получил звание сенатора и графа. Наполеон не упускал случая посетить заседания Французской академии наук, тем более, что он был академиком по классу геометрии, каковым сам себя некоторое время назад избрал.
А однажды Наполеон, увидев в библиотеке академии лавровый венок с надписью "Великому Вольтеру", стер последние буквы таким образом, что получилось: "Великому Вольте"...
Однако Вольта не очень радовало повышенное внимание Наполеона. Он видел, как "ревнуют" французские академики, чувствовал, как постепенно начинает отдаляться от них.
Старость свою Вольта провел в Комо. 28 июля 1823 года апоплексический удар (ему было уже семьдесят восемь) уложил его надолго в постель; от удара Вольта так полностью никогда не оправился. Умер Вольта через четыре года, восьмидесятидвухлетним стариком.
Он был похоронен на старом кладбище, где через несколько лет его семья воздвигла над могилой сооружение, напоминающее небольшой замок, украшенный аллегорическими фигурами и горельефами, а также бюстом Вольта, выполненными известным скульптором Комолли.
В 1875 году наследники Вольта разрешили двум антропологам Цезарю Ломброзо и Паоло Мантегацца, по просьбе университета, где так много лет преподавал Вольта, вскрыть гробницу Вольта и обмерить его череп.
На церемонии вскрытия гробницы присутствовали представители правительства и всех итальянских университетов.
Результаты обмера черепа Вольта были впервые доложены антропологами в одном из научных итальянских учреждений - Институте Ломбардо. Череп Вольта был крупным, он напоминал черепа древних римлян, которые часто находили археологи. Объем мозга был значительно выше среднего. Некоторые особенности строения черепа Вольта позволяли, по данным науки того времени (вспомните пресловутые "шишки таланта"), уверенно сказать, что Вольта был... стяжателем.
Последнее заявление вызвало смех у присутствующих - настолько хорошо была известна всем безукоризненная честность, бескорыстность, прямота, высочайшая нравственность ученого.
О жизни Вольта, особенно личной, известно очень мало. Известно, что он был столь же любящим отцом и мужем, сколь когда-то преданным сыном. Он женился тридцати девяти лет на знатной Терезе Пеллегрини и имел от нее трех сыновей: Джованни, Фламино и Луиджи.
Он прожил долгую и счастливую жизнь. К сожалению, почти все его личные вещи, приборы, а также одиннадцать громадных папок его трудов сгорели во время пожара. А останки его самого не смогли рассказать ученым чего-либо нового.
Но Вольта вечен, несмотря на то что никто уже не пользуется вольтовыми столбами и уже редко кто называет "вольтову дугу", открытую Петровым, "вольтовой".
Вольта вечен, потому что есть
один вольт,
сто двадцать семь вольт,
тысяча киловольт,
миллиард электрон-вольт.
тетрадь третья
Время задуматься
Как прекрасно почувствовать единство целого комплекса явлений, которые при непосредственном восприятии казались разрозненными!
А. Эйнштейн
Это было волшебное, похожее на сон время, когда окончился хоровод масок, и все они стали ненужными, когда открытия лежали жемчужинами на океанском берегу, и - хочешь, бери! И как трудно было протянуть руку, и как вместо жемчужин попадались гнилые водоросли. И как, наконец, уравнения Максвелла, великие уравнения, были написаны строка за строкой, связывающие воедино и электрический и магнитный миры, строка за строкой, буква за буквой, знак за знаком...
Аркюэльское созвездие
Наполеон Бонапарт, неистовый корсиканец, генерал, Первый консул, император Франции мало известен тем небольшим в его жизни обстоятельством, что он вольно или невольно содействовал быстрому исследованию электричества.
Однако важность его вмешательства в "электрические дела" начала прошлого века и степень поддержки переоценить трудно. В послереволюционной Франции действительно наблюдался резкий подъем научной деятельности, и что важнее всего, именно в то время во Франции впервые в мире возникли ученые-профессионалы, ученые, для которых главным было не преподавание, а занятие наукой. Наполеон впервые ввел в практику широкую поддержку ученых со стороны государства.
Наполеон помог создать организацию, в которую вошло редкое созвездие талантов - Гей-Люссак, Гумбольдт, Араго, Бертоле и Лаплас. В деревянных домах Бертоле и Лапласа происходили горячие словесные баталии между учеными, любой талантливый человек мог найти там не только моральную поддержку, но и возможность, например, поработать в лаборатории. Дома эти были расположены в пригородной парижской деревушке - Аркюэле, и поэтому общество, собиравшееся здесь, стали называть "Аркюэльским".
Покровительство Наполеона наукам имело, в известном смысле, корни случайные. Началось с того, что одним из преподавателей Наполеона в Военной школе был знаменитый французский астроном, математик, физик Пьер Симон Лаплас. Блестящий математик произвел на будущего императора большое впечатление, и поэтому сразу же после того, как Наполеон стал у кормила власти, Лаплас был назначен министром внутренних дел. Однако почета на новом посту не имел, поскольку дела шли плохо, и уже через шесть недель Лаплас был заменен. Наполеон писал впоследствии: "Великий математик не потратил много времени на то, чтобы показать себя никудышным администратором. Он везде умудрялся находить мелочи, а не проблемы и вносил дух бесконечно малых в администрацию".
Однако Лаплас стал техническим экспертом, членом сената и другом Наполеона. Относительно последнего утверждения можно спорить, ибо Наполеон мог, например, заявить Лапласу: "Ваша жена слишком стара для того, чтобы одевать нарядные платья". Другой раз Наполеон спросил Лапласа, почему тот похудел. Выяснилось, что у Лапласа только что умерла дочь. "Стоит ли худеть из-за этого? Вы математик, и разработав теорию этого события, можете легко убедиться в том, что все стремится к нулю!".
Отношение Наполеона к науке и ее деятелям было все же весьма благоприятным. Это дало даже повод французскому поэту, историку и общественному деятелю Ламартину позднее писать, что во времена Наполеона "только цифрам все разрешали, только цифры чествовались, осыпались благами и награждались".
Так, однако, было не всегда. Покровительство наукам началось лишь после приезда в Париж в 1801 - 1802 годах Вольта. (Наполеон не сделал ему официального приглашения, но обещал через главнокомандующего французскими войсками в Италии обеспечить безопасный проезд.)
7, 12 и 22 ноября 1801 года Наполеон посетил лекции (мемуары) Вольта, причем в первый же день выступил с речью, из которой можно было понять, что он считает приезд Вольта крупной вехой в истории французской науки. Далее он сказал, что французские ученые и в дальнейшем будуг приглашать к себе виднейших ученых мира, а Вольта, как первый в плеяде, награждается золотой медалью. В этой речи Первый консул посулил крупные суммы в качестве премии за важные исследования в области электричества.
Слова не разошлись с делом, примерно через полгода Наполеон написал министру внутренних дел письмо, в котором предлагал учредить ежегодную медаль и премию в 3 тысячи франков за лучшие работы а области "вольтаического электричества". Кроме того, он писал: "Я желаю для ободрения исследователей учредить премию в 6.0 тысяч франков тому, кто своими экспериментами и открытиями продвинет электричество и гальванизм до уровня, сравнимого с уровнем исследований Вольта и Франклина. Иностранцы также должны допускаться к конкурсу на равных основаниях". Далее Наполеон писал, что желает объединить усилия ученых, работающих в области электричества, поскольку, как он считает, на этом пути будут сделаны великие открытия.
Обещанным премиям дана была невиданная по тем временам реклама. Сначала о них объявили в Институте, где была образована по такому случаю комиссия, включавшая Лапласа, Кулона, Био. Размеры призов были оглашены под звуки фанфар. Позднее объявления о премиях были опубликованы в газетах и журналах. Поскольку премии по тем временам были колоссальные, большое число ученых, ранее пренебрегавших электричеством, сейчас стали усиленно работать в этой области. Тотчас же по личному распоряжению Наполеона в Политехнической школе была изготовлена целая батарея вольтовых столбов самых различных размеров, в том числе рекордный по величине столб, состоявший из 600 пар квадратных (30x30 см) цинковых и медных пластин (здесь можно судить о достижении нашего соотечественника профессора Василия Владимировича Петрова, который шестью годами раньше создал батарею, состоящую из 1000 пар элементов, правда, несколько меньших по площади).
Премии, однако, выплачены, по существу, не были. Комиссия в течение десятка лет не смогла найти ученого, достойного получить большой приз. Что касается малого приза, то он присуждался несколько раз (в том числе Гэмфри Дэви за разложение кислот при помощи электричества), затем несколько лет комиссия не находила достойных, а после отправки Наполеона на Святую Елену премия больше не выплачивалась. Премия была вновь предложена племянником Наполеона Наполеоном III уже в 1852 году, когда пора блестящих французских открытий в области электричества прошла.
Золотая пора была в 20-х годах, когда Био, Савар, Лаплас, Араго и Ампер создали "закон Био-Савара-Лапласа", "диск Араго" и "правило Ампера". А Ампер получил за свои работы памятник, состоящий всего лишь из пяти букв, - единицу тока, названную его именем. Эта награда, пожалуй, ценнее, чем какие-то несколько тысяч франков.
Старшим из аркюэльского созвездия был Лаплас - старше остальных более чем на двадцать лет. Обычно ему приписывают крестьянское происхождение. Однако он получил хорошее образование. Для выпускников бенедиктинской школы, которую окончил Лаплас, уготовано было два пути - церковь и армия. Семья настаивала на церковной карьере, но великолепные успехи Пьера Симона Лапласа в литературе и математике решили проблему - поначалу Пьер Симон занялся искусствами. Позже, однако, он отправился в Париж с рекомендательным письмом к знаменитому математику д'Аламберу, который способствовал его назначению профессором математики в военной школе. Там-то Лаплас впервые и встретился с молодым Наполеоном. Подружившись с ним, а затем женившись на внучке знаменитого французского математика Фурье, Лаплас в дополнение к своему большому математическому таланту приобрел и влияние административное, столь способствовавшее французским успехам в изучении электричества.
Современники писали о нем: "Лаплас был рожден довести все до совершенства, все исчерпать, решить все, что решению поддается. Он бы завершил и небесную механику, если бы наука эта имела конец". Некоторые называли его Ньютоном своего времени. Лаплас умер ровно через сто лет после Ньютона - 5 марта 1827 года, явившись на склоне лет свидетелем расцвета французских, да и не только французских, исследований.
Другому члену этого славного созвездия - Жану Батисту Био, старшему из остальных, суждена была грустная доля пережить всех своих соратников. Его жизнь была наполнена разнообразной и блестящей деятельностью. Начал он с артиллериста, затем попал в Политехническую школу, откуда вышел первоклассным математиком. Потом - профессор в Центральной школе, чем только не занимавшийся: он обследовал только что упавшие метеориты, запускал с Гей-Люссаком воздушные шары, мерил вместе с Араго дугу меридиана на Балеарских островах, помогал Ньепсу - одному из изобретателей фотографии; кстати, одну из самых первых в мире фотографий сделали с Био.
Савар был моложе Био на семнадцать лет. В историю он вошел как один из создателей "закона Био-Савара-Лапласа" - математической зависимости, связывающей величину магнитного поля, создаваемого током, с величиной этого тока.
Следующий член сообщества - Доминик Франсуа Жан Араго был на пять лет старше Савара. Он отличался от прочих членов прежде всего своим огненным темпераментом - уже его фамилия выдает испанское происхождение. Отец его владел плантациями винограда и оливковых деревьев. Учился Араго в Париже в Политехнической школе - там, где как раз сооружались по приказу Наполеона гигантские вольтовы столбы. Покровительство Лапласа сделало для Араго возможным, при его блестящих способностях, стать Секретарем Парижской обсерватории, где он познакомился с Био. В книге "История моей юности" Араго со вкусом описывал приключения в Северной Африке, свою работу во Франции, свои поразительные успехи в науке. Он стал членом Академии наук двадцати трех лет. Его книги до сих пор не потеряли в большой мере своей ценности. Его наблюдения над грозами на суше и в море легли в основу книги "Гром и молния", из которой мы приводили большое число интересных до сего времени выдержек.
И, наконец, последний из созвездия, формально не входивший в "Общество", Ампер. Последний, разумеется, лишь по порядку, но не по той роли, которую его труды сыграли в истории науки, может быть, стоит даже сказать - человеческой цивилизации.
"Этот докучливый умник Ампер"
Известие о его смерти не было воспринято современниками слишком драматически...
А сейчас есть город Ампер, железнодорожная станция Ампер, научно-исследовательский центр имени Ампера, музей Ампера, "Общество друзей Ампера". Наконец, в международной системе единиц среди четырех главных единиц - метра, килограмма, секунды, ампера - лишь одна единица названа в честь ученого.
Только специалисты знают сейчас имя его сына литератора Жан-Жака Ампера, а когда-то отец был совсем мало известен, зато имя сына знал чуть не каждый. В чем-то справедливы слова знаменитого некогда Шатобриана, покровителя Жан-Жака: "Поэт с несколькими стихами уже не умирает для потомства... Ученый же, едва известный в продолжении жизни, уже совершенно забыт на другой день смерти своей..."
Мировая слава Ампера началась с того памятного немногим заседания Международного конгресса электриков в 1893 году, когда термин "ампер" был официально введен в нашу речь в качестве одной из основных единиц электротехники - единицы силы электрического тока.
Бронзовый Ампер, восседающий сейчас на одной из площадей своего родного города Лиона, вряд ли похож на настоящего, живого Ампера - тот был человек из плоти и крови, он "скорее был уродлив, чем некрасив, одевался плохо и был явно неряшлив, всегда ходил "на всякий случай" с большим зонтом, был неуклюж и неловок"8.
Андре-Мари Ампер.
Жизнь его с самого начала складывалась неудачно. Отец, мировой судья в Лионе, во время революции 1789 - 1793 годов был казнен на гильотине, хотя, казалось, всегда действовал с лучшими намерениями. "Я сомневаюсь, чтобы... нашелся хотя бы один гражданин, который был бы предан отечеству, как я... я всегда добросовестно относился к моим обязанностям и болел за дело..." - писал он жене перед казнью. В том же письме он описывает и неблагоприятное состояние семейных финансов: "Самым большим моим расходом была покупка книг и геометрических приборов, без которых мой сын не мог бы обойтись".
Андре-Мари получил волей несчастного отца хорошее образование, хотя не посетил ни одного класса школы. Он увлекался математикой, тринадцати лет он даже представил в Лионскую академию наук свое решение задачи о квадратуре круга, задачи, как известно, принципиально неразрешимой. Он, как и его отец, увлекался литературой, сохранилось большое число стихотворений Ампера, даже писем в стихах. Увлекался он механикой, химией, греческим языком, ботаникой, усовершенствованием конструкции воздушных змеев - это уже явно под впечатлением недавних опытов Франклина.
Время юности Ампера - время великих открытий в области электричества. Эксперименты Франклина были проведены, когда Амперу было шестнадцать, первая статья Вольта о гальваническом электричестве появилась, когда Амперу двадцать пять. В это же время по приказу Наполеона Французская академия наук объявляет конкурс с большими премиями за работы в области вольтаического электричества.
Естественно, что все эти события не могли оставить увлекающегося Ампера невозмутимым и уже со времен франклиновых опытов Ампер то и дело возвращается к электричеству.
У двадцатисемилетнего Ампера уже намечаются в самом общем виде те идеи, благодаря которым он через много лет приобретет признание, выразив их в неожиданной и яркой форме языком новой науки - электродинамики.
Некоторые исследователи придерживаются эффектного мнения о том, что вся электродинамика Ампера была разработана в течение двух недель, непосредственно следовавших за демонстрацией в Париже опытов Эрстеда. Однако вряд ли это так. Вопросы связи электричества и магнетизма занимали Ампера еще за двадцать лет до того дня, когда его посетило озарение. И все эти двадцать лет его идея находилась с ним, он думал о ней, может быть, не непрерывно, но достаточно настойчиво. Может быть, такое состояние можно сравнить с хранением пороха в крюйт-камере: там взрыва не будет до тех пор, пока не возникла искра; или еще лучше - с накоплением ядерного горючего, которое. взрывается, когда его количество превосходит критическую массу. Материал - мысли и эксперименты, раздумья и беседы до поры до времени спокойно накапливались у Ампера. Быть может, не хватало лишь немногого до создания "критической массы" знаний.
Откуда это известно? Из раздобытых исследователями творчества Ампера документов следует, что однажды, а именно 24 декабря 1801 года, Ампер присутствовал на докладе Вольта в Лионской академии, и не только присутствовал, но и отважился (после невероятно знаменитого тогда Вольта!) в свои двадцать шесть лет прочесть собственный мемуар - наброски системы, которая должна была бы объединить самые разрозненные отрасли физической науки в одно стройное знание. В нем электричество и магнетизм сводились к одним и тем же неправильным механистическим представлениям. Бесстрастный язык академического протокола фиксирует, что Ампер после Вольта выглядел не очень-то блестяще; кроме того, шепелявость и глухой голос Ампера не способствовали эффекту его выступления.
Таким образом, Ампер интуитивно видел какие-то общие, хотя и неверные, корни, связывающие, или, точнее, питающие и электричество и магнетизм.
К такому же выводу можно прийти, просмотрев черновик речи (к ней он долго готовился), которой Ампер начал чтение в Лионе курса физики: "Нам, пожинающим плоды трудов гениев, не разделяя их славы, следует, я полагаю, особенно стараться свести к минимуму число принципов, объясняющих все физические явления".
Мы теперь знаем, что Амперу именно таким путем удалось "разделять славу гениев".
Однако заняться электричеством в те годы Амперу не пришлось, несмотря, в частности, и на желание получить премию имени Вольта. Он увлекся математикой, где выполнил некоторые работы, связанные с такой модной теперь теорией игр, и именно благодаря математическим успехам стал довольно быстро двигаться по академической лестнице славы.
Прибор Вольта был очень прост - он состоял из сургучной подушки, металлического диска со стеклянной ручкой, собственного пальца и... кошки (или кошачьей шкуры, однако кошка предпочтительней, потому что для хорошей электризации шерсть должна быть теплой). Принцип действия электрофора по сути дела тот же, что и у современных школьных электрофорных машин, и состоит в том, что заряд, сообщенный сургучу при трении его кошкой, может быть увеличен в произвольное число раз при повторении цикла опускания металлической плиты на сургуч и отведения ее назад. При этом палец экспериментатора служит тем мостиком, по которому из диска убегает при каждом цикле очередная порция зарядов "ненужного" противоположного знака.
Алессандро Вольта.
На Вольта золотым дождем сыплются почести многих академий. Его электрофор - удобный прибор для получения мощных разрядов электричества, но электричества статического. Главные открытия Вольта впереди, за десятками лет - это изобретение источника электричества нового, невиданного типа, не электричества, скапливающегося на расческе, на куске янтаря, или сейчас - на нейлоновых вещах, а электричества движущегося, динамичного, мощного.
А пока Вольта - профессор, профессор прогрессивный и смелый. Он порывает с латинским языком и учит студентов по книгам, написанным на итальянском.
Он много путешествует: Брюссель, Амстердам, Париж, Лондон, Берлин. Его друзья - Франклин, в то время представитель английских колоний в Америке, и Лавуазье. Каждый город приветствует его собраниями ученых, вручением золотых медалей и другими почестями.
Внушительное зрелище! Но насколько слабее оно того, которое будет через десятки лет, когда Вольта проедет по издавна знакомым ему иностранным городам создателем Вольтова столба - первой электрической батареи!
А пока Вольта чуть ли не на пятнадцать лет отдаляется от электричества и занимается интересными, но не относящимися к нашей теме вещами.
И вот - сенсация! Профессору попадается на глаза только что вышедший трактат Гальвани "Об электрических силах в мускуле". Трактат потрясает его. Потрясают Вольта и слухи об опытах над мертвыми животными и людьми, проводимые Гальвани и его последователями. Он перечитывает трактат и находит в нем то, что ускользнуло от внимания самого автора, - упоминание о том, что эффект содрогания лапок наблюдался лишь тогда, когда лапок касались двумя различными металлами. Вольта решает поставить видоизмененный опыт, но не на лягушке, а на самом себе.
"Признаюсь, - писал он, - я с неверием и очень малой надеждой на успех приступил к первым опытам: такими невероятными казались они мне, такими далекими от всего, что нам доселе известно было об электричестве... Ныне я обратился, сам был очевидцем, сам производил чудное действие и от неверия перешел, может быть, к фанатизму!".
Фотография вольтова столба, изготовленного самим Вольта.
Столб уничтожен во время пожара в 1901 году.
Теперь Вольта можно было увидеть за странным занятием: он брал две монеты - обязательно из разных металлов и... клал их себе в рот - одну на язык, другую - под язык. Если после этого монеты или кружочки Вольта соединял проволочкой, он чувствовал солоноватый вкус, тот самый вкус, но гораздо слабее, что мы можем почувствовать, лизнув одновременно два контакта батарейки. Из опытов, проведенных раньше с машиной Герике и электрофором, Вольта знал, что такой вкус вызывается электричеством.
Поставив теперь друг на друга свыше ста металлических (цинк и серебро) кружков, разделенных бумагой, смоченной соленой водой, Вольта получил довольно мощный источник электричества - Вольтов столб. Присоединив к верхнему и нижнему концам столба проводнички и взяв их в рот, Вольта убедился, что его источник, в противовес машине Герике и электрофору, действует не одно краткое мгновение разряда статического электричества, а постоянно.
Сразу вслед за этим Вольта сделал еще одно изобретение - он изобрел электрическую батарею, пышно названную "короной сосудов" и состоявшую из многих последовательно соединенных цинковых и медных пластин, опущенных попарно в сосуды с разбавленной кислотой, - уже довольно солидный источник электрической энергии. Солидный, конечно, по тем временам: сейчас с помощью "короны сосудов" можно было бы привести в действие разве что электрический звонок.
20 марта 1800 года Вольта сообщил о своих исследованиях Лондонскому королевскому обществу. Можно считать, что с того дня источники постоянного электрического тока - Вольтов столб и батарея стали известны многим физикам и нашли широкое применение. Распространению известности и расширению опытов с электричеством способствовало приглашение Вольта в Париж для чтения лекций перед видными физиками Франции.
Первого сентября Вольта выехал в Париж вместе с профессором Бруньятелли, проводившим эксперименты по золочению с помощью электричества.
Уже по пути в Париж, в Женеве, в их честь были даны невиданные пиры. Четыре недели занял путь до Парижа, долгое ожидание, почести неописуемые. Бертолле, Био, Лаплас, Кулон, Кювье, все "бессмертные", все академики, казалось, соревновались друг с другом в оказании почестей Вольта и его спутнику.
Через месяц Вольта принят Первым консулом - Наполеоном. Наполеон интересовался науками, справедливо полагая, что сила государства в новом веке немыслима без их процветания. Особенно Наполеона поразило разложение химических веществ при помощи электричества.
- Посмотрите-ка, - обратился он к своему лекарю Корвизарту, - это прообраз жизни! Вольтов столб - это позвоночник, желудок - отрицательный полюс, а почки - положительный!
До сих пор неясно происхождение загадочных предметов, найденных археологами в отвердевшем иле неподалеку от берегов Тигра, южнее Багдада. Этим предметам - несколько тысяч лет. Небольшие сосудики из обожженной глины, соединенные последовательно, содержат внутри необычную начинку: разъеденные медные цилиндрики и бруски, а также битум. Анализ показал, что разъедание цилиндриков скорее всего объясняется воздействием уксусной или лимонной кислот, хорошо тогда известных. Электрический элемент? Это подтверждается рядом косвенных данных. Электрический элемент за тысячи лет до Вольта!?
Вольта стал рыцарем Почетного легиона, Железного Креста, получил звание сенатора и графа. Наполеон не упускал случая посетить заседания Французской академии наук, тем более, что он был академиком по классу геометрии, каковым сам себя некоторое время назад избрал.
А однажды Наполеон, увидев в библиотеке академии лавровый венок с надписью "Великому Вольтеру", стер последние буквы таким образом, что получилось: "Великому Вольте"...
Однако Вольта не очень радовало повышенное внимание Наполеона. Он видел, как "ревнуют" французские академики, чувствовал, как постепенно начинает отдаляться от них.
Старость свою Вольта провел в Комо. 28 июля 1823 года апоплексический удар (ему было уже семьдесят восемь) уложил его надолго в постель; от удара Вольта так полностью никогда не оправился. Умер Вольта через четыре года, восьмидесятидвухлетним стариком.
Он был похоронен на старом кладбище, где через несколько лет его семья воздвигла над могилой сооружение, напоминающее небольшой замок, украшенный аллегорическими фигурами и горельефами, а также бюстом Вольта, выполненными известным скульптором Комолли.
В 1875 году наследники Вольта разрешили двум антропологам Цезарю Ломброзо и Паоло Мантегацца, по просьбе университета, где так много лет преподавал Вольта, вскрыть гробницу Вольта и обмерить его череп.
На церемонии вскрытия гробницы присутствовали представители правительства и всех итальянских университетов.
Результаты обмера черепа Вольта были впервые доложены антропологами в одном из научных итальянских учреждений - Институте Ломбардо. Череп Вольта был крупным, он напоминал черепа древних римлян, которые часто находили археологи. Объем мозга был значительно выше среднего. Некоторые особенности строения черепа Вольта позволяли, по данным науки того времени (вспомните пресловутые "шишки таланта"), уверенно сказать, что Вольта был... стяжателем.
Последнее заявление вызвало смех у присутствующих - настолько хорошо была известна всем безукоризненная честность, бескорыстность, прямота, высочайшая нравственность ученого.
О жизни Вольта, особенно личной, известно очень мало. Известно, что он был столь же любящим отцом и мужем, сколь когда-то преданным сыном. Он женился тридцати девяти лет на знатной Терезе Пеллегрини и имел от нее трех сыновей: Джованни, Фламино и Луиджи.
Он прожил долгую и счастливую жизнь. К сожалению, почти все его личные вещи, приборы, а также одиннадцать громадных папок его трудов сгорели во время пожара. А останки его самого не смогли рассказать ученым чего-либо нового.
Но Вольта вечен, несмотря на то что никто уже не пользуется вольтовыми столбами и уже редко кто называет "вольтову дугу", открытую Петровым, "вольтовой".
Вольта вечен, потому что есть
один вольт,
сто двадцать семь вольт,
тысяча киловольт,
миллиард электрон-вольт.
тетрадь третья
Время задуматься
Как прекрасно почувствовать единство целого комплекса явлений, которые при непосредственном восприятии казались разрозненными!
А. Эйнштейн
Это было волшебное, похожее на сон время, когда окончился хоровод масок, и все они стали ненужными, когда открытия лежали жемчужинами на океанском берегу, и - хочешь, бери! И как трудно было протянуть руку, и как вместо жемчужин попадались гнилые водоросли. И как, наконец, уравнения Максвелла, великие уравнения, были написаны строка за строкой, связывающие воедино и электрический и магнитный миры, строка за строкой, буква за буквой, знак за знаком...
Аркюэльское созвездие
Наполеон Бонапарт, неистовый корсиканец, генерал, Первый консул, император Франции мало известен тем небольшим в его жизни обстоятельством, что он вольно или невольно содействовал быстрому исследованию электричества.
Однако важность его вмешательства в "электрические дела" начала прошлого века и степень поддержки переоценить трудно. В послереволюционной Франции действительно наблюдался резкий подъем научной деятельности, и что важнее всего, именно в то время во Франции впервые в мире возникли ученые-профессионалы, ученые, для которых главным было не преподавание, а занятие наукой. Наполеон впервые ввел в практику широкую поддержку ученых со стороны государства.
Наполеон помог создать организацию, в которую вошло редкое созвездие талантов - Гей-Люссак, Гумбольдт, Араго, Бертоле и Лаплас. В деревянных домах Бертоле и Лапласа происходили горячие словесные баталии между учеными, любой талантливый человек мог найти там не только моральную поддержку, но и возможность, например, поработать в лаборатории. Дома эти были расположены в пригородной парижской деревушке - Аркюэле, и поэтому общество, собиравшееся здесь, стали называть "Аркюэльским".
Покровительство Наполеона наукам имело, в известном смысле, корни случайные. Началось с того, что одним из преподавателей Наполеона в Военной школе был знаменитый французский астроном, математик, физик Пьер Симон Лаплас. Блестящий математик произвел на будущего императора большое впечатление, и поэтому сразу же после того, как Наполеон стал у кормила власти, Лаплас был назначен министром внутренних дел. Однако почета на новом посту не имел, поскольку дела шли плохо, и уже через шесть недель Лаплас был заменен. Наполеон писал впоследствии: "Великий математик не потратил много времени на то, чтобы показать себя никудышным администратором. Он везде умудрялся находить мелочи, а не проблемы и вносил дух бесконечно малых в администрацию".
Однако Лаплас стал техническим экспертом, членом сената и другом Наполеона. Относительно последнего утверждения можно спорить, ибо Наполеон мог, например, заявить Лапласу: "Ваша жена слишком стара для того, чтобы одевать нарядные платья". Другой раз Наполеон спросил Лапласа, почему тот похудел. Выяснилось, что у Лапласа только что умерла дочь. "Стоит ли худеть из-за этого? Вы математик, и разработав теорию этого события, можете легко убедиться в том, что все стремится к нулю!".
Отношение Наполеона к науке и ее деятелям было все же весьма благоприятным. Это дало даже повод французскому поэту, историку и общественному деятелю Ламартину позднее писать, что во времена Наполеона "только цифрам все разрешали, только цифры чествовались, осыпались благами и награждались".
Так, однако, было не всегда. Покровительство наукам началось лишь после приезда в Париж в 1801 - 1802 годах Вольта. (Наполеон не сделал ему официального приглашения, но обещал через главнокомандующего французскими войсками в Италии обеспечить безопасный проезд.)
7, 12 и 22 ноября 1801 года Наполеон посетил лекции (мемуары) Вольта, причем в первый же день выступил с речью, из которой можно было понять, что он считает приезд Вольта крупной вехой в истории французской науки. Далее он сказал, что французские ученые и в дальнейшем будуг приглашать к себе виднейших ученых мира, а Вольта, как первый в плеяде, награждается золотой медалью. В этой речи Первый консул посулил крупные суммы в качестве премии за важные исследования в области электричества.
Слова не разошлись с делом, примерно через полгода Наполеон написал министру внутренних дел письмо, в котором предлагал учредить ежегодную медаль и премию в 3 тысячи франков за лучшие работы а области "вольтаического электричества". Кроме того, он писал: "Я желаю для ободрения исследователей учредить премию в 6.0 тысяч франков тому, кто своими экспериментами и открытиями продвинет электричество и гальванизм до уровня, сравнимого с уровнем исследований Вольта и Франклина. Иностранцы также должны допускаться к конкурсу на равных основаниях". Далее Наполеон писал, что желает объединить усилия ученых, работающих в области электричества, поскольку, как он считает, на этом пути будут сделаны великие открытия.
Обещанным премиям дана была невиданная по тем временам реклама. Сначала о них объявили в Институте, где была образована по такому случаю комиссия, включавшая Лапласа, Кулона, Био. Размеры призов были оглашены под звуки фанфар. Позднее объявления о премиях были опубликованы в газетах и журналах. Поскольку премии по тем временам были колоссальные, большое число ученых, ранее пренебрегавших электричеством, сейчас стали усиленно работать в этой области. Тотчас же по личному распоряжению Наполеона в Политехнической школе была изготовлена целая батарея вольтовых столбов самых различных размеров, в том числе рекордный по величине столб, состоявший из 600 пар квадратных (30x30 см) цинковых и медных пластин (здесь можно судить о достижении нашего соотечественника профессора Василия Владимировича Петрова, который шестью годами раньше создал батарею, состоящую из 1000 пар элементов, правда, несколько меньших по площади).
Премии, однако, выплачены, по существу, не были. Комиссия в течение десятка лет не смогла найти ученого, достойного получить большой приз. Что касается малого приза, то он присуждался несколько раз (в том числе Гэмфри Дэви за разложение кислот при помощи электричества), затем несколько лет комиссия не находила достойных, а после отправки Наполеона на Святую Елену премия больше не выплачивалась. Премия была вновь предложена племянником Наполеона Наполеоном III уже в 1852 году, когда пора блестящих французских открытий в области электричества прошла.
Золотая пора была в 20-х годах, когда Био, Савар, Лаплас, Араго и Ампер создали "закон Био-Савара-Лапласа", "диск Араго" и "правило Ампера". А Ампер получил за свои работы памятник, состоящий всего лишь из пяти букв, - единицу тока, названную его именем. Эта награда, пожалуй, ценнее, чем какие-то несколько тысяч франков.
Старшим из аркюэльского созвездия был Лаплас - старше остальных более чем на двадцать лет. Обычно ему приписывают крестьянское происхождение. Однако он получил хорошее образование. Для выпускников бенедиктинской школы, которую окончил Лаплас, уготовано было два пути - церковь и армия. Семья настаивала на церковной карьере, но великолепные успехи Пьера Симона Лапласа в литературе и математике решили проблему - поначалу Пьер Симон занялся искусствами. Позже, однако, он отправился в Париж с рекомендательным письмом к знаменитому математику д'Аламберу, который способствовал его назначению профессором математики в военной школе. Там-то Лаплас впервые и встретился с молодым Наполеоном. Подружившись с ним, а затем женившись на внучке знаменитого французского математика Фурье, Лаплас в дополнение к своему большому математическому таланту приобрел и влияние административное, столь способствовавшее французским успехам в изучении электричества.
Современники писали о нем: "Лаплас был рожден довести все до совершенства, все исчерпать, решить все, что решению поддается. Он бы завершил и небесную механику, если бы наука эта имела конец". Некоторые называли его Ньютоном своего времени. Лаплас умер ровно через сто лет после Ньютона - 5 марта 1827 года, явившись на склоне лет свидетелем расцвета французских, да и не только французских, исследований.
Другому члену этого славного созвездия - Жану Батисту Био, старшему из остальных, суждена была грустная доля пережить всех своих соратников. Его жизнь была наполнена разнообразной и блестящей деятельностью. Начал он с артиллериста, затем попал в Политехническую школу, откуда вышел первоклассным математиком. Потом - профессор в Центральной школе, чем только не занимавшийся: он обследовал только что упавшие метеориты, запускал с Гей-Люссаком воздушные шары, мерил вместе с Араго дугу меридиана на Балеарских островах, помогал Ньепсу - одному из изобретателей фотографии; кстати, одну из самых первых в мире фотографий сделали с Био.
Савар был моложе Био на семнадцать лет. В историю он вошел как один из создателей "закона Био-Савара-Лапласа" - математической зависимости, связывающей величину магнитного поля, создаваемого током, с величиной этого тока.
Следующий член сообщества - Доминик Франсуа Жан Араго был на пять лет старше Савара. Он отличался от прочих членов прежде всего своим огненным темпераментом - уже его фамилия выдает испанское происхождение. Отец его владел плантациями винограда и оливковых деревьев. Учился Араго в Париже в Политехнической школе - там, где как раз сооружались по приказу Наполеона гигантские вольтовы столбы. Покровительство Лапласа сделало для Араго возможным, при его блестящих способностях, стать Секретарем Парижской обсерватории, где он познакомился с Био. В книге "История моей юности" Араго со вкусом описывал приключения в Северной Африке, свою работу во Франции, свои поразительные успехи в науке. Он стал членом Академии наук двадцати трех лет. Его книги до сих пор не потеряли в большой мере своей ценности. Его наблюдения над грозами на суше и в море легли в основу книги "Гром и молния", из которой мы приводили большое число интересных до сего времени выдержек.
И, наконец, последний из созвездия, формально не входивший в "Общество", Ампер. Последний, разумеется, лишь по порядку, но не по той роли, которую его труды сыграли в истории науки, может быть, стоит даже сказать - человеческой цивилизации.
"Этот докучливый умник Ампер"
Известие о его смерти не было воспринято современниками слишком драматически...
А сейчас есть город Ампер, железнодорожная станция Ампер, научно-исследовательский центр имени Ампера, музей Ампера, "Общество друзей Ампера". Наконец, в международной системе единиц среди четырех главных единиц - метра, килограмма, секунды, ампера - лишь одна единица названа в честь ученого.
Только специалисты знают сейчас имя его сына литератора Жан-Жака Ампера, а когда-то отец был совсем мало известен, зато имя сына знал чуть не каждый. В чем-то справедливы слова знаменитого некогда Шатобриана, покровителя Жан-Жака: "Поэт с несколькими стихами уже не умирает для потомства... Ученый же, едва известный в продолжении жизни, уже совершенно забыт на другой день смерти своей..."
Мировая слава Ампера началась с того памятного немногим заседания Международного конгресса электриков в 1893 году, когда термин "ампер" был официально введен в нашу речь в качестве одной из основных единиц электротехники - единицы силы электрического тока.
Бронзовый Ампер, восседающий сейчас на одной из площадей своего родного города Лиона, вряд ли похож на настоящего, живого Ампера - тот был человек из плоти и крови, он "скорее был уродлив, чем некрасив, одевался плохо и был явно неряшлив, всегда ходил "на всякий случай" с большим зонтом, был неуклюж и неловок"8.
Андре-Мари Ампер.
Жизнь его с самого начала складывалась неудачно. Отец, мировой судья в Лионе, во время революции 1789 - 1793 годов был казнен на гильотине, хотя, казалось, всегда действовал с лучшими намерениями. "Я сомневаюсь, чтобы... нашелся хотя бы один гражданин, который был бы предан отечеству, как я... я всегда добросовестно относился к моим обязанностям и болел за дело..." - писал он жене перед казнью. В том же письме он описывает и неблагоприятное состояние семейных финансов: "Самым большим моим расходом была покупка книг и геометрических приборов, без которых мой сын не мог бы обойтись".
Андре-Мари получил волей несчастного отца хорошее образование, хотя не посетил ни одного класса школы. Он увлекался математикой, тринадцати лет он даже представил в Лионскую академию наук свое решение задачи о квадратуре круга, задачи, как известно, принципиально неразрешимой. Он, как и его отец, увлекался литературой, сохранилось большое число стихотворений Ампера, даже писем в стихах. Увлекался он механикой, химией, греческим языком, ботаникой, усовершенствованием конструкции воздушных змеев - это уже явно под впечатлением недавних опытов Франклина.
Время юности Ампера - время великих открытий в области электричества. Эксперименты Франклина были проведены, когда Амперу было шестнадцать, первая статья Вольта о гальваническом электричестве появилась, когда Амперу двадцать пять. В это же время по приказу Наполеона Французская академия наук объявляет конкурс с большими премиями за работы в области вольтаического электричества.
Естественно, что все эти события не могли оставить увлекающегося Ампера невозмутимым и уже со времен франклиновых опытов Ампер то и дело возвращается к электричеству.
У двадцатисемилетнего Ампера уже намечаются в самом общем виде те идеи, благодаря которым он через много лет приобретет признание, выразив их в неожиданной и яркой форме языком новой науки - электродинамики.
Некоторые исследователи придерживаются эффектного мнения о том, что вся электродинамика Ампера была разработана в течение двух недель, непосредственно следовавших за демонстрацией в Париже опытов Эрстеда. Однако вряд ли это так. Вопросы связи электричества и магнетизма занимали Ампера еще за двадцать лет до того дня, когда его посетило озарение. И все эти двадцать лет его идея находилась с ним, он думал о ней, может быть, не непрерывно, но достаточно настойчиво. Может быть, такое состояние можно сравнить с хранением пороха в крюйт-камере: там взрыва не будет до тех пор, пока не возникла искра; или еще лучше - с накоплением ядерного горючего, которое. взрывается, когда его количество превосходит критическую массу. Материал - мысли и эксперименты, раздумья и беседы до поры до времени спокойно накапливались у Ампера. Быть может, не хватало лишь немногого до создания "критической массы" знаний.
Откуда это известно? Из раздобытых исследователями творчества Ампера документов следует, что однажды, а именно 24 декабря 1801 года, Ампер присутствовал на докладе Вольта в Лионской академии, и не только присутствовал, но и отважился (после невероятно знаменитого тогда Вольта!) в свои двадцать шесть лет прочесть собственный мемуар - наброски системы, которая должна была бы объединить самые разрозненные отрасли физической науки в одно стройное знание. В нем электричество и магнетизм сводились к одним и тем же неправильным механистическим представлениям. Бесстрастный язык академического протокола фиксирует, что Ампер после Вольта выглядел не очень-то блестяще; кроме того, шепелявость и глухой голос Ампера не способствовали эффекту его выступления.
Таким образом, Ампер интуитивно видел какие-то общие, хотя и неверные, корни, связывающие, или, точнее, питающие и электричество и магнетизм.
К такому же выводу можно прийти, просмотрев черновик речи (к ней он долго готовился), которой Ампер начал чтение в Лионе курса физики: "Нам, пожинающим плоды трудов гениев, не разделяя их славы, следует, я полагаю, особенно стараться свести к минимуму число принципов, объясняющих все физические явления".
Мы теперь знаем, что Амперу именно таким путем удалось "разделять славу гениев".
Однако заняться электричеством в те годы Амперу не пришлось, несмотря, в частности, и на желание получить премию имени Вольта. Он увлекся математикой, где выполнил некоторые работы, связанные с такой модной теперь теорией игр, и именно благодаря математическим успехам стал довольно быстро двигаться по академической лестнице славы.