Оливер Хевисайд.
Хевисайд разработал без строгого математического доказательства общеупотребительные теперь операторный и символический методы. После открытий Герца он заинтересовался проблемой распространения электромагнитных волн и установил, что в верхних слоях атмосферы должен быть ионизированный слой, отражающий радиоволны (сейчас назван "слоем Хевисайда"). Именно этот слой позволяет нам слышать передачи на коротких волнах за тысячи километров, а не в пределах прямой видимости, как телевизионные передачи.
Восемнадцати лет, в 1868 году, он поехал в Данию работать телеграфистом. Между Англией и Данией был проложен в то время подводный телеграфный кабель. Молодой Хевисайд с удивлением убедился, что из Англии в Данию можно было передавать сигналы со скоростью, в два раза большей, чем в обратном направлении. Это его заинтересовало, и он долго искал разгадку. Лишь через много лет уравнения Максвелла помогли ему сделать это. Оказалось, что в Англии и Дании кабели имели разное сечение. Предложенная на основании решения "линия без искажения" обогатила не одного предпринимателя, а великий Хевисайд продолжал жить в бедности и одиночестве в захолустном английском городке.
Многие сравнивают Хевисайда с Эйнштейном. И действительно, между этими двумя людьми много общего: оба они были учеными-одиночками; оба любили музыку (Хевисайд играл на эоловой арфе), оба не оставили учеников, оба не стремились к особой строгости доказательств, оба открыли великую, оба были исключительно просты и отличались полным отсутствием тщеславия.
Наконец, оба. в конце жизни стремились создать теорию, которая обобщила бы электромагнитные и гравитационные силы.
Мы знаем, что теория Максвелла - теория электромагнитного поля. И Эйнштейн и Хевисайд хотели обобщить уравнения на случай гравитационного поля - поля тяжести.
Как мы знаем, Эйнштейну это не удалось. По отношению к Хевисайду ничего определенного утверждать нельзя - после смерти в 1925 году рукописи Хевисайда были похищены...
Он умер семидесяти пяти лет. Семидесяти пяти лет он заболел, и его отвезли на автомобиле в больницу. Это была его первая встреча с автомобилем и врачом... И последняя.
тетрадь четвертая
Время изобретать
Все в этом мире двигается - вагон ли трамвая, пароходы, паровозы, - все это двигается в конечном счете вовсе не электрической силой, не углем, а нашим разумом. Несомненно, не будь этого, не было бы электричества.
М. Горький
Мысль, сбросившая оковы незнаний, руки, обретшие свободу действий, создают то, что потом будет названо "веком электричества". Все изобретается заново, все заново понимается - даже те уравнения, скрытой силой которых произведены были эти перемены.
Ученый, открытый в библиотеке
Все началось с того, что в конце прошлого века один из профессоров Военно-медицинской академии, а именно приват-доцент Н. Г. Егоров, стал читать лекции по физике также и в Петербургском университете. Среди его студентов был и А. Л. Гершун, впоследствии профессор, очень увлекавшийся лекциями Егорова.
С наступлением летних каникул все разъехались кто куда. А Гершун решил провести лето, работая в публичной библиотеке города Вильно и изучая литературу по физике.
Он просмотрел уже не одну сотню книг, когда наткнулся на небольшой томик под названием "Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче баттереи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков, находящейся при Санкт-Петербургской медико-хирургической академии", отпечатанный "в Санкт-Петербурге, в типографии Государственной медицинской коллегии 1803 года".
Времени у Гершуна было немного, хотел он было отставить фолиант малый в сторону, да подумал, что автор книги - некий Петров, видимо, предшественник их нынешнего профессора Егорова, поскольку Петров, так же, как и Егоров, работал в Медико-хирургической а ныне Военно-медицинской академии, как видно из названия.
Только это случайное обстоятельство и заставило Гершуна внимательно прочитать книгу. И чем дальше вчитывался студент, тем сильнее увлекался перед ним раскрывался мир ученого, абсолютно неизвестного. И мир этот содержал сенсационность - неведомый Петров открыл электрическую дугу, сделал ряд других крупных открытий в электротехнике и вообще был первым в мире человеком, посмотревшим на электричество с позиций технических - с точки зрения пользы, которую электричество могло бы принести людям. Неизвестный ученый был первым электротехником.
Вызывало восхищение уже название книги. "Известие о гальвани-вольтовских опытах..." в противовес широко распространенному термину "гальванический" ведь не всем, далеко не всем было видно тогда тождество "гальванического" и "вольтаического" электричеств. Нужно было обладать большой научной смелостью, чтобы всего через три года после открытий Вольта уверенно отождествить электричество Вольта и электричество Гальвани и отдать должную честь Вольта.
А дальше шли совсем удивительные вещи. "Если, - писал неизвестный Петров, - на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями (directors), сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может".
Гершун внимательно посмотрел на обложку книги. Год издания 1803, опыты проведены в 1802 году. Нет никакого сомнения, что "весьма яркий белого цвета свет", появляющийся между углями, - это электрическая дуга, причем открытая на несколько лет раньше Дэви, которому приписана великая честь открытия. И что очень важно, этот неведомый профессор прямо указывает, что с помощью открытого им света "темный покой довольно ярко освещен быть может" - то есть прямо и впервые выдвигается идея электрического освещения.
По возвращении к занятиям Гершун рассказал о поразившей его находке Н. Г. Егорову и своим товарищам. Немедленно были организованы поиски других трудов загадочного профессора Петрова. Большое число интереснейших работ Петрова обнаружилось в сборнике "Умозрительные исследования Санкт-Петербургской академии наук" и в многочисленных других трудах, в том числе в книге "О фосфорах прозябаемого царства и об истинной причине свечения гнилых дерев", где, в частности, высказываются интересные взгляды на природу люминесценции17.
О находке студента была напечатана заметка в "Электричестве". Труды Петрова стали внимательно изучаться, и тут выяснилось, что многие его идеи и исследования представляют не только исторический интерес.
Так благодаря случайному открытию Гершуна мировой науке стал известен первооткрыватель вольтовой дуги и первый в мире электротехник Василий Владимирович Петров. Теперь ни в одном солидном учебнике электротехники нельзя пройти мимо открытий Петрова, который уже практически во всем мире признается первооткрывателем вольтовой дуги и электрического освещения. К сожалению, забвение Петрова в течение многих десятилетий было настолько глубоким, что не сохранилось ни портрета ученого, ни сколько-нибудь достоверных и подробных сведений о его жизни. Все, из чего можно извлечь сведения о нем, - его труды и протоколы, бесчисленные академические протоколы...
Так вот, протоколы. В них - вся жизнь Петрова, по крайней мере та, которая относилась к науке, и даже отголоски жизни личной.
Первые протоколы свидетельствуют, что в 1795 году тридцатичетырехлетний Петров становится профессором в Санкт-Петербургской военно-медицинской (Медико-хирургической) академии, для чего ему пришлось прочесть специальную "пробную" лекцию, которая произвела, по-видимому, хорошее впечатление. Профессор Петров стал усиленно добиваться устройства в академии физического кабинета. "Рапорты", "представления", "донесения" Петрова начальству пожухлыми листами свидетельствуют о неописуемо трудной борьбе. Окружающие Петрова люди были бесконечно далеки от идей, связанных с устройством каких-либо кабинетов по физике. Порой кажется, что все эти документы - глас вопиющего в пустыне. Горячность иных строк - свидетельство отчаяния человека, неспособного проломить крепостные стены косности.
К физике тогда вообще относились весьма подозрительно. Считалось, что "физические науки... обращены на то, чтобы опровергнуть повествование о сотворении мира, о потопе и о других достоверных событиях, о которых священные книги сохранили для нас память".
Но вот в "рапортах" начинают изредка проступать мажорные нотки. Из анатомического кабинета удается добыть несколько первых приборов, затем - о, радость! - удается получить деньги на заказ приборов и даже на выписку их из-за границы. Петров получает возможность купить несколько физических приборов у петербургских аристократов, баловавшихся науками (это было модно со времен Екатерины, которая "ужас как" любила, например, электрические опыты. Затем мода стала проходить, и у аристократов появилась возможность продать свои недешевые игрушки, например, тому же Петрову). В 1797 году Петров приобретает у какого-то вельможи две электрические машины, "стекло которых имеет вид цилиндра", и электрическую машину, "коей стеклянный круг имеет в диаметре 40 английских дюймов, а медный кондуктор 5 футов длины и 5 дюймов в диаметре", а также коллекцию постоянных магнитов - коллекцию, которой суждено позже сыграть определенную роль в жизни Петрова. О своих покупках Петров делает донесение конференции академии, причем указывает, что многие экспонаты неисправны, нуждаются в переделке и ремонте (в одном из последующих донесений читаем, что "переправка", проделанная по указаниям Петрова, "произвела сильнейший успех").
Хлопоты Петрова по поводу создания физического кабинета были в самом разгаре, когда до Санкт-Петербурга дошли вести об опытах Вольта, об изобретении им нового, невиданного до тех пор источника электричества вольтова столба. Петров интуитивно почувствовал важность проведения исследований с вольтовым столбом. Свидетельство этому - пожелтевший рапорт Петрова конференции академии: в нем обоснование непременной необходимости иметь в академии вольтов столб, чтобы можно было проводить в академии "опыты, которыми многие европейские физики начинают теперь заниматься гораздо с большим против прежнего радением". Видимо, ходатайство прозвучало очень убедительно, потому что в решении конференции имеется пункт о выделении на нужды физического кабинета 300 рублей, причем 200 из них предназначались для заказа "гальванического прибора" из 200 цинковых и медных кружков каждый диаметром около 25 сантиметров, а оставшиеся 100 рублей ассигнованы были на "хрустальные с медной оправой приборы с пьедестальцем для поддержания их (кружков) и ящик из красного дерева с особенными листами для укладывания порознь всех приборов".
Этот относительно небольшой столб был повторением, по существу, столбов, уже построенных к тому времени в Европе. Исследования на нем не удовлетворили Петрова - он не мог уже довольствоваться "салонными" небольшими "столбцами", чувствуя, что увеличение столба должно привести не только к количественному возрастанию эффекта, скажем, к увеличению длины искры, но и к принципиально новым открытиям. И поэтому Петров всеми возможными способами убеждает начальство отпустить средства на громадный, невиданный доселе нигде в мире столб. И... добивается.
"Огромной величины батарея", изготовленная по проекту Петрова, состоит из 4200 медных и цинковых кружков - то есть в двадцать раз больше по количеству кружков, чем первый столб. Общая длина столба 12 метров. Выполнен он необычно - столб лежит в нескольких ящиках красного дерева, соединенных между собой изготовленным самим Петровым проводом и изолированным им же с помощью сургуча. Этот столб, вне всякого сомнения, самый крупный и совершенный в то время во всем мире. Благодаря "лежачей" конструкции тяжелые металлические кружки не выдавливали жидкости, которой были пропитаны бумажные кружки, разделяющие цинковые и медные элементы. Именно выдавливание жидкости в "стоячих" дотоле известных столбах, как ни странно, препятствовало созданию особо крупных батарей. Остроумное решение Петрова открыло ему путь к постройке элемента, которого не знал еще мир - "огромной гальвани-вольтовской батареи".
Кстати, о том, как можно было оценить в то время "мощность" столба. Ни одного из приборов, которыми мы пользуемся сейчас для измерения электрического тока, тогда не было - только через тридцать лет Фарадей откроет принципы, на которых основано действие привычных нам вольтметров и амперметров. Так как же мог, например, Петров говорить о том, что у него "огромная наипаче" батарея, способная производить "приметно сильнейшие действия?" Оказывается, Петров использовал в качестве чувствительного амперметра свой собственный палец. На пальце срезалась кожа, и оголенные провода подносились прямо к открытой ране чем больнее и неприятнее было, тем, значит, мощнее батарея.
Когда собрана была впервые лежащая в ящиках красного дерева двенадцатиметровая электрическая анаконда, когда голое жало ее ввел Петров в свою умышленную рану, большое было для него страдание и счастье. Счастье потому, что открылись невиданные научные горизонты. И исследователем неведомого материка пришлось ступить Петрову в новую область - в область электричества, способного одарить его сильной ч сладкой болью, способного быть могучим, способного быть полезным и вредным, в область электричества технического, в область электротехники.
Первые же опыты принесли успех. Батарея настолько мощна, что от внимательного глаза Петрова не могут скрыться искры, возникающие при разрыве цепи батареи. А если в месте разрыва - угольки, то между ними возникало "больше или меньше яркое пламя".
Вот оно - первое в мире упоминание о возможности использовать электрический свет! Из этой фразы родились наши спокойные вечера при удобном и мягком свете, наши светлые ночные улицы, видные, как рассказывают космонавты, даже из кабины космического корабля, несущегося на двухсоткилометровой высоте в холодном и темном космосе.
Но нет, фраза неточна: не стали труды Петрова настольной книгой грядущих электротехников-осветителей, не его имя связывалось с появлением у людей электрического света. Сейчас восстановлена истина - именно Петров - автор величайшего в истории человечества открытия, но открытия, не послужившего людям.
Лишь с опозданием чуть не в сто лет Петров получил свою долю мировой славы. Но мне кажется, что вряд ли он был бы удовлетворен этим. Его всегда отравляла бы мысль о том, что его открытие прошло незамеченным тогда, когда оно было нужным. Приоритет Петрова открылся тогда только, и слава его и гордость наша возникли тогда только, когда электрические лампочки были уже обычным оборудованием, дешевым и надежным, ничем не примечательным и привычным.
Но перед тем как подойти к рассуждениям о причинах столь печального события, скажем несколько слов о том, что не только "вольтова" дуга и электрическое освещение были впервые замечены Петровым. Первый человек, взглянувший на электрические явления с позиций не физика, но техника-электротехника, описал, открыв, и многие другие важные технические приложения электричества. "Напоследок, посредством огня, сопровождающего течение гальвани-вольтовской жидкости, при употреблении огромной батареи, пытал я превращать красные свинцовые и ртутный, а также сероватый оловянный оксиды в металлический вид; следствия же сих опытов были такие, что упомянутые оксиды, смешанные с порошком древесных углей, салом и выжатыми маслами, при сгорании сих горючих тел иногда с пламенем принимали настоящий металлический вид...".
Если перевести фразу на современный технический язык, то окажется, что в данном опыте Петров положил начало электрометаллургии в дуговых печах, причем металлургии довольно изощренной даже по современным понятиям - действию электрической дуги Петров подвергал не просто окислы, а шихту из окислов металлов с углеродом (древесные угли, сало, масла - по существу, углерод, только в своеобразных формах и соединениях). Насколько потрясающими "на безотрадном общем фоне", по выражению академика С. И. Вавилова, были эксперименты Петрова, можно лишь слабо представить, вспомнив, что в начале девятнадцатого века, когда Петров проводил свои опыты, не было известно ни одного технического приложения электричества, даже самого элементарного, не то что освещение или плавка в пламени дуги.
И все наблюдения и открытия, которыми чаял Петров принести пользу людям, остались неизвестными и практически бесполезными - можно ли представить себе большую трагедию для человека-творца?
Причин множество. Одна из них та, что все свои труды Петров писал по-русски. Многие видные профессора, впоследствии размышлявшие на тему "феномен Петрова", писали, что, будь труды Петрова написаны по-латыни, он сразу стал бы всемирно известным физиком. Другая причина - общий низкий уровень науки того времени в России, "безотрадный фон", о котором писал академик С. И. Вавилов. Еще одна причина - "немецкое засилье" в Санкт-Петербургской академии.
Документы академии свидетельствуют, что в 1802 году, как раз во время работ, приведших к открытию электрической дуги, группа русских академиков Санкт-Петербургской академии вошла с представлением об избрании профессора Медико-хирургической академии Василия Петрова членом-корреспондентом академии. Подписали представление академики Севергин, Захаров, Озерецковский и Гурьев. Академик по кафедре физики Крафт подписать представление отказался. Однако протоколом академии бесстрастно засвидетельствовано, что Петров, несмотря ни на что, был избран. Академик Крафт и вообще вся немецкая группа не смирились и стали всячески препятствовать работе Петрова в академии. Первый же удар группа нанесла книге "О гальвани-вольтовских опытах", в которой была описана впервые в мире электрическая дуга, начала электрометаллургии и другие важнейшие эксперименты. Когда "Известие о гальвани-вольтовских опытах" вышло из печати, академик Крафт, сам физик посредственный, отказался представить Академии наук новую книгу Петрова, как того требовали правила.
Дальше - больше. В "Приложении к технологическому журналу Академии наук" Крафт публикует в 1805 году статью, в которой выставляет не члена-корреспондента и первого в мире электротехника В. В. Петрова первооткрывателем электрической дуги, а механика академических мастерских Меджера. В статье ни словом не упоминается о книге Петрова, вышедшей за два года до статьи, и о том, что там уже была описана "вольтова" дуга.
Крафт и его группа шли на любые уловки, чтобы не подпускать Петрова к академической деятельности. Лишь в 1807 году избранный пять лет назад член-корреспондент получил первую академическую должность - "смотрение за физическим кабинетом и поддержание оного в надлежащем порядке совместно с академиком Крафтом".
После смерти Крафта в 1815 году мытарства Петрова не прекратились.
Непременный секретарь академии Фукс и вновь избранный академик Паррот, пользовавшийся покровительством Александра I, возглавлявшие "немецкую группу", не переставали атаковать Петрова, выставляя его нерадивым хранителем физического кабинета, обвиняя его в том, например, что в кабинете за время руководства им академиком (теперь уже) Петровым ослабли искусственные магниты!
Многочисленные "сообщения" Петрова, сохранившиеся в архивах академии, полны оправданий в связи с абсурдными обвинениями.
"1. Г. новый академик написал в своем донесении, что будто бы в физическом кабинете нет барометра, но я утверждаю, что сей академик видел три барометра...