Глава 4

Глава 4

Притяжение электрическое, сиречь электризация

Ученые и любители, изучавшие магнитное притяжение, естественно, не могли пройти мимо притяжения электрического. И здесь начало увлечения опытами относится к XVII веку.

Уильям Гильберт экспериментировал не только с магнитами, но и с телами электризующимися, то есть приобретающими способность притягивать от трения. Его очень интересовал вопрос: как зависит эта способность от природы тел? Ученый даже сконструировал прибор для измерения силы электризации. Приближая к одному концу стрелки своего электроскопа наэлектризованный предмет, Гильберт наблюдал ее поворот и определял таким образом силу притяжения.

При этом он разделял все тела на два класса — «электрики» и «неэлектрики». К электрикам, то есть к электризующимся телам, оказались отнесенными янтарь, ялмаз, смола, стекло, канифоль, прочие диэлектрики. К классу же «неэлектриков» принадлежали все металлы. Это было понятно. Потому что, натирая их, Гильберт должен был держать металлические предметы в руке и таким образом давал возможность уходить полученным зарядам в землю.

Опыты врача английской королевы по электризации тел особого значения для нарождавшейся науки об электричестве не имели. Более интересны экспериментальные исследования электричества, которыми занимался магдебургский бургомистр Отто Герике, известный нам по школьному курсу физики своими «пневматическими опытами». Работы Герике имеют непосредственное отношение к нашей теме, поэтому остановимся на них более подробно.

В середине XVII столетия обстановка в Германии была удручающей. В раздробленной на многочисленные княжества стране догорали руины Тридцатилетней войны. Войска под разными флагами одинаково вытаптывали поля, грабили и разоряли крестьян, сжигали и разрушали города. Мародеры шведско-французских войск ничем не отличались от своих коллег, поддерживавших имперско-испанские притязания Габсбургов. А население вело непрерывную и ожесточенную партизанскую войну как с теми, так и с другими… Наконец, в 1648 году был заключен Вестфальский договор о мире. Люди смогли вернуться в разрушенные жилища, приступить к их восстановлению. Нужно было пахать и сеять. Жизнь продолжалась…

В старинном торговом городе на Эльбе — Магдебурге у жителей были те же заботы. Город сильно пострадал во время войны. После долгой осады ландскнехты Габсбургов захватили его и полностью разграбили. Они перебили почти все население, а постройки сожгли. Можно сказать, что в мае 1631 года Магдебург был почти полностью разрушен. Грудой руин предстал он перед глазами двадцативосьмилетнего инженера Отто Герике, сына пивовара, когда он вместе с немногими уцелевшими воротился на пепелище.

И тут, как нигде в другом месте и в других обстоятельствах, пригодились образование и профессия молодого инженера. Он взялся за дело. Под его руководством прокладывались новые улицы, возводились мосты. Постепенно, как сказочная птица Феникс, восстал из пепла Магдебург.

Но в город вновь вошли имперские войска и стали на постой. Легко ли горожанам содержать прожорливый гарнизон? И «отцы города» решают послать ко двору молодого Герике, чтобы он уговорил курфюрста отозвать войска и заменить их своими — из горожан…

Сложная миссия увенчалась успехом. И, уверовав в дипломатические способности сына пивовара, горожане избирают его бургомистром. Их не остановило даже то обстоятельство, что Герике много времени отдавал физическим опытам. В конце концов, у всех свои недостатки. Увлечения молодого бургомистра немало помогали Магдебургу. Знатные особы приезжали посмотреть на физические чудеса, которые с большим размахом демонстрировал Герике. А он, в свою очередь, добивался все новых и новых льгот для города.

Некоторые ученые презрительно относились к опытам пивовара. Они говорили, что для Герике внешний эффект важнее результата и уж конечно важнее проникновения в подлинную суть явления. Трудно с этим согласиться.

Познакомившись с описанием свойств янтаря электризоваться, а также узнав, что силою притяжения начинают обладать серные шарики, если их потерять, Герике заказывает стеклодуву большой стеклянный шар величиной с детскую голову. Внутрь он велит налить расплавленную серу, и, когда та застывает, разбивает стекло. Теперь у него в руках большой серный шар, на котором от трения должно собраться больше таинственного электричества, чем на маленьких шариках предшествующих экспериментаторов.

Он насаживает шар на железную ось с рукояткой, укрепляет на станине и с помощником натирает его ладонями. Действительно, после натирания серный шар начинает притягивать пушинки и другие легкие тельца. Причем некоторые из них, пристав к поверхности шара, вращаются с ним вместе наподобие предметов, вращающихся вместе с Землей. Это наблюдение ему еще пригодится.

Продолжая опыты, он заметил, что электризация распространяется по льняной нитке на расстояние в локоть. А сам шар, будучи хорошо натерт, светится, в темноте синеватыми искорками, которые потрескивают, когда гаснут.

Все больше результатов накапливает Герике, тщательно записывая то, что делает. Хорошо бы, конечно, сесть за стол, обдумать все и описать в книге, в кото рой будет только правда. Да вот заботы о городе не оставляют свободного времени.

Постепенно Герике начинает томиться своими обязанностями. Ему хочется больше времени отдавать любимому, делу. Как-то на рейхстаге в Регенсбурге он демонстрировал опыты самому императору и собравшимся курфюрстам. Удостоился похвалы. За научные заслуги император пожаловал ему дворянство, и Герике не без удовольствия прибавил к своей фамилии частицу «фон». Но одновременно какой-то проходимец описал все его приборы и опыты, издав книгу без должного упоминания имени автора экспериментов…

Когда из-под печатного пресса вышла в свет его собственная книга, ему уже исполнилось 70 лет. И все равно Отто фон Герике был счастлив. Он ушел наконец со своего поста бургомистра. Два года спустя в Магдебурге начинается чума, и Герике уезжает из родного города в Гамбург к сыну. Там и умирает он в возрасте 84 лет.

Опыты, описанные фон Герике, стали широко известны, и их повторяли в разных странах. Сила электрического притяжении, свечение искры — все это было ново и загадочно.

В XVII веке, как и ранее, одной из загадок, волновавших просвещенные умы, была проблема происхождения Земли. Нет, теперь уже не одной Земли, а целой Солнечной системы. После работ Коперника, Галилея, Кеплера, наконец, после труда великого Ньютона силы притяжения вошли в обиход науки. Но как, пользуясь только притяжением, сформировать планетную систему? Как заставить материю не слипаться в единый ком, а разделиться на небесные тела?

Нет, одного притяжения здесь было недостаточно. Нужно было изыскать силы отталкивания! И Герике, толстый магдебургский бургомистр, увидел их во взаимодействии наэлектризованных тел. Он так и написал об этом в своем труде. И не его-вина, что люди долгое время не обращали должного внимания на это предположение. Успехи «астрономии тяготения» затмили все иные подходы к теме. Казалось, что законы Ньютона и Кеплера дают поистине безграничные возможности астрономам-вычислителям. И они действительно блестяще справлялись со всеми задачами, которые ставило перед ними время… Вот. только как быть с космогонией? Этой науке для создания строгой, стройной картины образования Солнечной системы по-прежнему недоставало сил отталкивания. И со временем специалисты вновь, уже серьезно вооруженные, обратились к предложениям фон Герике.

По сути дела серный шар на рукоятке в руках магдебургского бургомистра был первой электрической машиной, электростатическим генератором, как сказали бы сегодня. Однако это его изобретение не было подхвачено современниками. Довольно долгое время в каждой стране экспериментаторы сами изобретали и строили электрические машины, как это было, например, в Лондонском королевском обществе.

Отворяется дверь, ведущая во внутренние помещения Грешем-колледжа, и два оператора вносят какой-то станок, похожий на ножное точило. Такая же станина, большое колесо с ручкой, а наверху вместо точильного камня прилажен стеклянный шар, из которого выкачан воздух. Следом за установкой появляется и ее изобретатель, Фрэнсис Гауксби, — демонстратор, подготавливающий опыты для очередных заседаний.

Задергиваются шторы на окнах. В сумрачном помещении становится совсем темно. Один из операторов вращает ручку машины, а Гауксби прижимает ладони к шару… И — о чудо! Натертый шар начинает светиться. Точь в точь как когда-то светились барометрические трубки, заполненные ртутью, при встряхивании. Сколько тогда было споров о природе свечения! Но разве его опыты не доказательство того, что свет есть результат электризации, а не какого-то там светящегося «меркуриального фосфора» в духе алхимиков прошлых веков?

Опыт на этом не кончается. Остановив вращение, экспериментатор подносит к погасшему и темному шару руку. И тотчас же большая, едва ли не в дюйм величиной, голубая искра с треском выскакивает из наэлектризованного прибора и ощутимо клюет поднесенный палец.

Значит, электричество рождает не только силу притяжения, но и искры… Интересно бы узнать: холодные они или горячие? Ученые джентльмены по очереди подносят пальцы к вновь и вновь электризуемому щару и вскрикивают, ощутив укол. Все это чудесно и непонятно. Правда, кто-то вспоминает, что несколько лет тому назад некий доктор Уолл, натерев, янтарь, также извлек из него искру, предположив, что ее свет и треск представляют собой в некотором роде молнию и гром. Но природа атмосферных явлений была в то время совершенно неизвестна людям. Многие продолжали считать молнию вспышкой воспламеняющихся серных паров, накапливающихся в атмосфере. И блестящая догадка Уолла осталась незамеченной. Сам Гауксби подобно своим предшественникам полагал, что заряженные тела являются источниками некоего «эффлувиума» — истечения, переходящего с наэлектризованных тел на ненаэлектризованные. Оттого-то, дескать, последние и светятся вблизи наэлектризованных тел. Иногда вместо своей машины со стеклянным шаром Гауксби применял для электризации длинные стеклянные трубки,

Ньютон не оставался равнодушным к демонстрациям электрических явлений. Как и другие члены общества, он с любопытством смотрел на манипулирование хранителя приборов, снисходительно восхищался результатами, но не больше. Главные работы великого физика были уже позади, его больше интересовали вопросы истории, хронологии и… религии. Да и ни у кого из присутствовавших должного энтузиазма не было. Опыты Гауксби не производили такого впечатления, как когда-то, скажем, «пневматические» эксперименты Герике или Бойля и Гуна. Внимание к чуть заметным проявлениям электричества со стороны ученого мира XVIII столетия было весьма недостаточным. После смерти Гауксби эти работы в Лондонском обществе и вовсе захирели.

В середине XVIII столетия экспериментальные исследования новой, неведомой электрической силы перемещаются во Францию.

В Париже в ту пору жил католический священник по имени Жан Антуан Нолле (1700-1770). Принадлежал он к ордену иезуитов, был хорошо образован, начитан и увлекался физикой. Аббат Нолле — именно под таким именем вошел он в историю науки — являлся профессором физики, читал лекции в разных аудиториях, сопровождая их эффектными опытами, не пропускал заседаний Парижской академии, был знаком и переписывался буквально со всеми более или менее известными естествоиспытателями. Его короткую фиолетовую сутану с небольшим воротником хорошо знали в научных кружках. И все-таки настоящим ученым аббат не был. Популяризатором — да, прилежным и добросовестным информатором, увлеченным любителем, кем угодно из околонаучной публики, но не профессиональным ученым, хотя его заслуги перед наукой достаточно велики,

В те годы беззаботная жизнь французских аббатов в качестве приживалов побуждала многих молодых людей, особенно младших сыновей из дворянских фамилий, не имевших надежд на наследство, посвящать себя духовному званию. Орден, в который они вступали, помогал им устроиться домашними учителями, духовниками или просто друзьями-нахлебниками в знатные и богатые дома. При этом они должны были, естественно, чем-то быть всегда интересны своим патронам. И тут каждый выбирал себе амплуа в соответствии со вкусами хозяев и своими пристрастиями: большинство выбирало сплетни, кое-кто литературу, а иногда и науку.

Иезуиты, считая одной из главных своих задач воспитание и обучение юношества, открыто поощряли занятия наукой членов ордена, среди которых было немало серьезных ученых.

В конце тридцатых годов аббат Нолле часто бывал в доме директора Парижского ботанического сада Шарля Франсуа Дюфе, члена Парижской Академии, человека страстно увлеченного опытами с электрической материей. Он добывал таинственную силу, натирая стеклянную трубку суконной тряпочкой, и накапливал электричество в различных изолированных телах.

Однажды, когда Нолле посетил своего друга, тот показал ему петли из шелковых шнурков, свисавшие с потолочной балки в его лаборатории. Они придавали комнате мрачноватый оттенок помещения парижского прево… Однако это не смущало экспериментатора. Он залез в петли и расположился в них так, чтобы ни рукавом, ни полой камзола не коснуться пола. Затем предложил Нолле с помощью той же стеклянной трубки зарядить его электричеством. И когда после этого он захотел взять в руку небольшую стеклянную палочку, которую ему протянул аббат, из пальцев Дюфе выскочила вдруг большая голубая искра, которая с явно расслышанным треском кольнула обоих исследователей. Можно понять тот ужас, с которым позже аббат Нолле рассказывал об этом всему Парижу.

В том же году Дюфе опубликовал подробное сообщение об изучении электрических искр и голубоватого свечения, которое окружало электризуемые тела. «Возможно, — писал он, — что в конце концов удается найти средство для получения электричества в больших масштабах и, следовательно, усилить мощь электрического огня, который во многих из этих опытов представляется (если можно сопоставлять нечто маленькое с чем-то очень большим) как бы одной природы с громом и молнией».

И это было едва ли не первым в истории науки опубликованным высказыванием об электрической природе молнии.

Начиная примерно с середины XVIII века опыты с электричеством, получаемым от трения, стали любимыми развлечениями образованных людей. Изумительные и совершенно непонятные свойства электризуемых тел не только притягивать к себе пушинки и соломинки, но и светиться, рождать искры, сопровождаемые треском, который отдаленно напоминал гром, — все это приводило людей в подлинный восторг. Но как научиться добывать большие порции электричества?

После Герике и Гауксби электрические машины, основанные на добывании чудесной силы путем трения, долгое время оставались слабосильными установками. Им еще предстояло пройти длинный путь развития, прежде чем они стали настоящими физическими приборами, пригодными для научной деятельности ученых. И исследователи электричества наверняка бы еще долгое время топтались на месте, если бы не одно случайное изобретение. Речь идет о так называемой лейденской банке.

Шел XVIII век. Соборный настоятель небольшого померанского городка, некто Эвальд Георг фон Клейст, потихоньку от прихожан занимался электрическими опытами. Не то чтобы он боялся преследований. Нет, слава богу, в XVIII столетии ученых уже не обвиняли в колдовстве и не жгли на кострах. И не потому, разумеется, что отцы церкви стали более мягкосердечными. Время изменилось, изменилось и общественное мнение. Теперь многие представители монашеских орденов занимались наукой, да и пастыри божьи… Но вводить стадо господне во искушение не стоило. И потому пастор фон Клейст результатов своих исследований не публиковал и за эксперименты принимался лишь после ухода экономки, тщательно занавесив окна.

Электрическая машина отца настоятеля была чрезвычайно слабой. И искры, которые он извлекал из нее, никакого впечатления при свете не производили. Тут поневоле задумаешься: а нельзя ли накопить эту силу?

Однажды, в счастливые часы занятий электрическими исследованиями, фон Клейст решил попробовать зарядить электричеством гвоздь. Ну а почему бы нет? Скорее всего, именно этот предмет попался ему под руку. Он вставил железный стержень в бутылочку из-под микстуры — отца настоятеля мучил кашель — и поднес к кондуктору машины. Несколько оборотов стеклянного шара, и электричество должно было родиться и перейти на гвоздь. Далее его следовало вынуть из бутылочки. Клейст взялся за головку гвоздя и тут же получил весьма ощутимый электрический удар. Но откуда? Его машина неспособна была давать и десятой доли таких зарядов. Он решил повторить опыт. Ах эта немецкая дотошность! Отец настоятель записывал мельчайшие подробности каждого опыта. Еще и еще… Каждый раз накопившаяся сила исправно и довольно чувствительно щелкает настоятеля собора по пальцу. А что будет, если налить в склянку спирт или ртуть? Удары усиливаются!

Некоторое время спустя, убедившись, что он, священник из города Каммина, открыл тщетно отыскиваемый способ накапливания электричества, Эвальд Георг фон Клейст описал результат своих опытов и послал письмо в Данциг тамошнему протодиакону. Отец протодиакон физикой не увлекался, но был хорошо знаком с бургомистром Даниелем Гралатом организатором общества естествоиспытателей в Данциге. Общество жаждало деятельности, и потому новинка фон Клейста пришлась как нельзя более кстати.

Бургомистр Гралат начал с того, что взял бутыль большего размера с большим гвоздем и научился заряжать эту систему, используя в качестве обкладки вместо собственной руки фольгу. Это было тоже открытием. Потом он составил из бутылей с электричеством батарею и… бедные члены общества! Именно они первыми испытывали на себе результат увлечений своего председателя.

…Строго говоря, как ученый, Питер ван Мушенбрук не был звездой первой величины. Но в Лейденском университете были прекрасная физическая лаборатория, давние традиции и слава серьезного учебного заведения. Лучи этой славы, привлекали учеников, которые давали доход профессору Мушенбруку, тем более что герр профессор умел красно и значительно говорить, надувал щеки и тряс париком, рассказывая о своих несравненных опытах… Умение подать себя и в науке дело не последнее. Двести же с лишним лет назад находилось немало простаков, называвших ловкого интерпретатора не иначе, как «великий Мушенбрук».

Однажды некий Кунеус, сынок богатого лейденского горожанина, желавший поразвлечься, решил наполнить электрической материей банку с водой. По воззрениям того времени — мысль вовсе не такая уж и абсурдная. Вода — жидкость, и электрическая материя обладает свойствами жидкости. Кунеус налил в банку воду, взял в руку и опустил туда металлический стержень, соединенный с кондуктором электрической машины, затем стал крутить ручку. Некоторое время спустя он решил стержень вынуть…

Кунеус рассказывал позже, что, коснувшись стержня, испытал ни с чем не сравнимое потрясение. Отдадим должное профессору Мушенбруку, который тут же решил проверить открытие ученика на себе. Сильный электрический удар поверг его в большое изумление. "Испытать его еще раз я не согласился бы даже ради французской «короны», — именно так заявил он, рассказывая об эффекте.

Одним из первых о лейденском эксперименте узнал аббат Нолле. Именно о лейденском, а не об изобретении зарядной банки в стране «грубых тевтонцев». Нолле не только усовершенствовал лейденскую банку, он составил из нескольких целую батарею и получил сильные, стреляющие искры.

В Версале в присутствии короля и придворных Нолле выстраивает 180 мушкетеров кольцом. Велит им взяться за руки, а крайним предлагает прикоснуться к электродам лейденской банки, заряженной от электрической машины. «Было очень курьезно видеть, — пишет очевидец, — разнообразие жестов и слышать вскрик, исторгаемый неожиданностью у большей части получающих удар». А король веселился… Еще больший интерес появился в его глазах, когда почтенный аббат поставил рядом с невинной банкой клетку с беззаботно порхающим воробьем. Вот подсоединены контакты. Банка заряжена. Наступил момент, когда птичка слишком близко приблизилась к предательским контактам.

Проскочила голубая искра, раздался треск, и несчастная пичуга упала на пол клетки бездыханной.

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

— Браво! — повторили придворные, спеша уйти вместе с королем от этого ученого служителя бога, только что продемонстрировавшего им, что электричество может не только развлекать…

Благодаря популяризаторской деятельности Нолле опыты со столь простым и доступным прибором, как лейденская банка, получили широкое распространение. Их повторяли в аристократических салонах и в ярмарочных балаганах. Голубыми искрами, извлеченными из пальцев наэлектризованного добровольца, поджигали спирт и порох, убивали мышей и цыплят. В одном из парижских монастырей 700 благочестивых братьев во Христе, взявшись за руки, образовали живую цепь. И все, как один, высоко подпрыгнули и возопили от страха, когда крайние монахи разрядили через себя батарею невзрачных банок, наполненных таинственной электрической жидкостью.

Опыты повторяли в Англии и Италии, в России и Германии. В газетах писали о чудесных исцелениях паралича благодаря электрическим ударам.

Семь «электрических лет» Бенджамина Франклина

Несколько лет тому назад, когда отношения между США и СССР еще не были столь сильно «заморожены» американской администрацией, мне довелось побывать в составе писательской группы в ряде городов Соединенных Штатов.

Мы прилетели в Нью-Йорк, а улетали через три недели из Вашингтона. Однако речь пойдет о городе, находящемся между американским «мегаполисом» и столицей, — о Филадельфии. Расположен город в штате Пенсильвания, на берегу небольшой и очень грязной речки Скулкилл, впадающей в не менее грязную реку Делавер, и сейчас представляет собой мощный промышленный и экономический центр США: машиностроение, нефтепереработка и химическая промышленность, федеральный резервный банк, Академия естественных наук, Пенсильванский университет, Институт Франклина…

На этом имени давайте остановимся, поскольку ради него и предпринята наша экскурсия.

Итак, Филадельфия. Начнем с городской ратуши. Когда-то это было внушительное здание, возвышавшееся среди маленьких домиков и коттеджей. На башне бронзовая фигура Вильяма Пенна, основавшего город в 1683 году. Почти рядом — Дом независимости. Здесь в июле 1775 года была провозглашена независимость страны от Великобритании. Коренные филадельфийцы — их, правда, осталось не так-то много — гордятся своей историей, своими знаменитыми согражданами.

Американцы — мастера по части разного рода выдумок. Нам рассказывали, что несколько лет назад, 17 января 1975 года, перед ратушей собралась довольно внушительная толпа. Это было удивительно, потому что день ничем не выделялся из чреды прочих, да и время позднее — на темном январском небе уже зажглись яркие звезды. В ратушу пропускали по специальным билетам только приглашенных.

Когда все собрались, четверо кондитеров внесли в зал на вытянутых руках огромный юбилейный торт, уставленный свечами. Не пытайтесь сосчитать — их было более двухсот пятидесяти. Для одной человеческой жизни явно многовато. Юбилейный торт водрузили на стол заседаний. К нему подошел какой-то человек, протянул провода и подключил торт к сложной электронной схеме с фотоэлементами, усилительными каскадами, сервомотором, соединенным с оптическим устройством и с реле. Вот включен ток. Разноголосая толпа затихла. Сервомотор повернул оптическое устройство, и оно нацелило небольшой телескоп на какую-то звезду…

Но, пожалуй, пришло время сделать несколько пояснений. Начнем со свечей — их 269! Телескоп повернут и нацелен на звезду, удаленную от нашей Солнечной системы на расстояние в 269 световых лет. А что, если отнять от даты торжества — 1975 года — 269 лет? В результате получается 1706 год, да еще 17 января. Что это за дата? День и год рождения Бенджамина Франклина.

Но вот движение поворотной системы окончилось. В объективе — избранная звезда. И луч ее света, родившийся одновременно с Франклином и только-только добежавший до нашей земли, попадает на фотоэлемент. В нем он превращается в электрический сигнал, который усиливается и заставляет сработать реле. Щелкает выключатель, и на огромном торте одновременно вспыхивают свечи. Гремит музыка. Инженеры, ученые, техники, прибывшие на торжество, отдают дань великому гражданину. На мраморном бюсте горят слова: «Eripuit coelio fulmen sceptrique tyrannis» («Он отнял молнию у небес и власть у тиранов»).

…Франклину шел сорок первый год, когда случайно, в компании с приятелями, он забрел в своем родном городе Бостоне на популярную лекцию по электричеству, которую читал приезжий лектор доктор Спенс. Лекция, как стояло в афише, сопровождалась наисовременнейшими опытами — «Чудеса грядущего века!». На лекцию так на лекцию, все равно других развлечений в Бостоне не сыщешь.

Веселый здоровяк Бен Франклин последним протиснулся в дверь, втайне рассчитывая посмеяться над ученым доктором и его опытами. И… был сначала очарован, а потом и покорен слабенькими электрическими искорками, которые доктор Спенс извлекал при помощи электрической машины, заряжающей уже повидавшую виды лейденскую банку. А когда Франклин, несмотря на силу и рост, присел от неожиданности, испытав «электрический удар», общество надолго потеряло его как перспективного и выдающегося деятеля, всецело отдававшегося политической деятельности.

Бенджамин Франклин родился в семье ремесленника, переселившегося на американские берега из Англии, где вместе с семьей подвергался религиозным преследованиям. Папаша Франклин перевез все свое многочисленное семейство на маленький запустелый островок в Бостонской гавани и сначала занялся красильным производством, а потом выделкой свечей и мыла.

В доме было 17 детей. Бен — младший. И хотя к его отрочеству многие братья и сестры стали вполне самостоятельными людьми, мальчик смог проучиться в школе всего год — учение в английских колониях Нового Света стоило дорого. Но и за это время он наловчился читать по слогам и считать. В десять лет Бен начал помогать отцу, а потом поступил в типографию старшего брата, обязавшись за науку и обучение отработать по контракту 8 лет бесплатно.

Представьте себе — в 10 лет за станком. В ту пору одними из немногих удовольствий мальчугана являлись чтение набираемых в типографии книжек, редкие игры со сверстниками да запуск воздушных змеев над холмистой поверхностью полуострова в глубине Массачусетской бухты. Именно там располагался город Бостон. Когда-то индейцы назвали этот полуостров Шау-мут, что в переводе означало «Живые ключи». Здесь, среди болот, холмов и оврагов, отделявших реку от берега моря, выросли первые дома Бостона. Когда Бену исполнилось 17 лет, он переехал в Филадельфию.

Три года спустя Франклин основал собственную типографию и занялся политической деятельностью. Более того, объединив приятелей, среди которых были печатники, землемер, стекольщик, сапожник и столяр, создал клуб «Джунта», в котором каждую пятницу проводились собрания. Члены «Джунты» читали и слушали доклады и устраивали дискуссии по проблемам политики и морали.

Местные аристократы с презрением именовали их «клубом кожаных фартуков». Но Франклин не зря называл свой кружок «клубом взаиморазвития». Каждый его член старался блеснуть живым наблюдением, оригинальной мыслью. Глубина суждения ставилась выше ссылок на авторитеты, хотя все члены общества высоко ценили книгу. Согласно уставу, количество членов «Джунты» не должно было превышать 12 человек. В отличие от масонских лож в «Джунте» царила обстановка подлинного равенства. Это был настоящий клуб молодых рабочих, объединенных «чистым духом поиска истины», так говорил об этом сам Франклин.

В 1729 году он стал издавать в Филадельфии «Пенсильванскую газету», которая скоро стала самой распространенной в Северной Америке. Два года спустя Франклин открывает первую Публичную библиотеку, а в 1743 году — Американское философское общество. Членами его были уже люди науки. Однако «Джунта» не погибла. Клуб превратился в Американское общество для развития и распространения полезного знания. Потом оно слилось с медицинским обществом и в конце концов объединилось с Американским философским обществом.

Поглядев «потрясающие» опыты доктора Спенса, Франклин, в ту пору уже политический деятель, дипломат и богач, немедленно купил, хорошо поторговавшись, все оборудование экспериментатора и увез к себе в Филадельфию. Здесь он научился обращаться с злектрической машиной и лейденскими банками и обнаружил, что, если на заряженном кондукторе электрической машины укрепить заостренный металлический прут, электричество с кондуктора стекает постепенно, без искр и треска. Практический ум американца тут же увидел возможности применения этого эффекта. Если молния во время грозы — та же электрическая искра, то не удастся ли с помощью заостренного металлического шеста разрядить облака и свести опасные заряды на землю?

Семь «электрических лет» пробежали в жизни Франклина. Что такое семь лет? Но Франклин успел сделать столько, на что другому понадобилось бы семьдесят семь…

Прежде всего следовало убедиться в том, что небесное электричество и земное, из обыкновенной электрической машины или накопленное путем трения стеклянной трубочки на лейденской байке, — одно и то же.

Наука не оторвала Франклина от общественной деятельности. С 1737 по 1753 год он — почтмейстер Филадельфии, а с 1753 года — и всех 13 североамериканских колоний Англии, он фактически создал регулярное почтовое сообщение в Северной Америке. Франклин участвует в созыве первого конгресса представителей колоний в г. Олбани и едет в Лондон, где разоблачает злоупотребления английских чиновников и борется против рабства негров. И все это одновременно с занятиями наукой. Ничто, чему он научился, что узнал, не лежало у него мертвым грузом. Он все использовал. Даже память о детских увлечениях — о запуске воздушных змеев. Потихоньку от жены Франклин соорудил из ее шелкового платка большой воздушный змей, приделал к нему металлическое острие из проволоки и, выбрав ветреный день, когда грозовые тучи низко стлались над землей штата Пенсильвания, приступил к опыту. Он запустил змей высоко, под самые облака, насколько хватило бечевки. К концу ее привязал металлический ключ, а к ключу — шелковую ленту, поскольку уже знал, что шелк электричество не проводит. За шелковую ленту он и держался.

Скоро веревка намокла. И когда вдалеке блеснула первая молния, Франклин поднес к ключу лейденскую банку. Длинная голубая искра «клюнула» металлический шарик центрального электрода. Франклин тут же проверил заряд электроскопом. Листочки прибора послуш но разошлись. Блеск! Он действительно свел электричество с неба. И эта таинственная субстанция ничем не отличалась от той, что добывалась простым трением, ..

«Прекрасно! — ликовал ученый, — Больше я не позволю тебе убивать людей, сжигать дома и корабли. Мы настроим заостренных шестов, которые сведут все молнии на землю!» И Франклин начинает широкую кампанию за повсеместную установку громоотводов.

Он всегда трудился увлеченно! Весело смеялся, когда свидетели его опасных опытов вздрагивали от треска сиренево-розовых искр. Он не только работал весело, но и весело отдыхал… «Ввиду того, что наступает жаркая погода, когда электрические опыты доставляют мало удовольствия, мы думаем покончить с ними на этот сезон, завершив все довольно веселым пикником… — писал он в Англию, где у него после дипломатических поездок осталось немало друзей. — На берегах реки Скулкилл искра, переданная с одного берега на другой без какого-либо проводника, кроме воды, зажжет одновременно на обоих берегах спиртовки… Индейка к нашему столу будет умерщвлена электрическим ударом и зажарена на электрическом вертеле огнем, зажженным наэлектризованной банкой. Мы выпьем за здоровье всех известных физиков… из наэлектризованных бокалов под салют орудий, стреляющих ог электрических батарей…»

Не этот ли стиль пытались возродить почитатели ученого, собравшиеся на праздник в Филадельфию спустя более двух столетий после смерти Франклина?

Впрочем, Франклин писал в Англию не только развлекательные письма. Он сообщал в Лондонское королевское общество о всех результатах своих исследований, и его письма с удовлетворением зачитывались на заседаниях. Скоро эти письма, написанные прекрасным слогом, были изданы отдельной книгой «Опыты и наблюдения над электричеством, проделанные в Филадельфии в Америке Бенджамином Франклином». Их перевели на французский и немецкий языки, и скоро с ними познакомился весь ученый мир Европы.

Весть об открытии Франклином воздушного, или атмосферного, электричества разнеслась по всем странам. Опыты американца повторяли ученые и любители. Это была настоящая сенсация, и она никого не оставляла равнодушным. Не нужно забывать, что в описываемое время прослойка просвещенной интеллигенции незначительна. Не только среди простого народа, но и в кругах буржуазии и дворянства по-прежнему была широко распространена вера в знамения и чудеса, в существование привидений и бесовского наваждения, в колдунов и ведьм.

Молния в небе, молния-разрушительница, причина пожаров и несчастий была хорошо знакома людям независимо от континента, страны или исповедуемой религии. Для всех она — грозное и страшное явление, связанное с высшими силами. И потому низведение молнии на землю, влияние человека на нее не могло не производить сенсации.

Вполне естественно, что в России, взбудораженной эпохой Петра I, любая новость попадала на благодатную почву. Еще Петр I издал декрет о присылке столицу всевозможных диковинок. С жадностью и восторгом неофита искал он повсеместно все неожиданное, как природное, так и рукотворное. И это устремление к новому не могло исчезнуть сразу после смерти царя.

Об опытах Франклина в России узнали впервые из статьи, переведенной из кельнской газеты и помещенной в «Санкт-Петербургских ведомостях» 1752 года. Вот что там было написано:

"Никто бы не чаял, чтоб из Америки надлежало ожидать новых наставлений об электрической силе, а однако учинены там наиважнейшия изобретения. В Филадельфии, в Северной Америке, господин Вениамин Франклин столь далеко отважился, что хочет вытягивать из атмосферы тот страшный огонь, который часто целыя земли погубляет. А именно делал он опыты, для изведания, не одинакова ли материя молнии и электрической силы, и действие догадку его так подтвердило, что от громовых ударов следующим образом охранить себя можно: на вершинах строений или кораблей надлежит утвердить железныя востроконечныя прутья перпендикулярно поставленныя; вышиною от 10 до 12 футов и для охранения от ржи позолоченные; а от нижнего конца прутьев спустить проволоку к подошве строения наземь или от мачтового каната на кораблях.

Как чинили сей опыт в марлийском саду железным прутом, вышиною в 40 футов поставленным, и на электризованном теле утвержденном, во время грому, который шел через то место, где был прут, то бывшия при том персоны вытянули такия искры и движении, которыя подобны тем, кои производятся обыкновенною электрическою силою.

В Париже 18 мая из утвержденного 99 футов вышиною и в виноградном саду поставленного прута вытягивали многая искры через полчаса и более в то самое время, как густая туча над тем местом. Сии искры совершенно походили на исходящий из фузеи огонь и причиняли такой же стук и такую же опасность. Другими опытами тоже подтверждено явилось, что с помощью востроконечных прутов у громовых туч огонь отнять можно".

И это в то время, когда споры о природе молнии и громоотводе не утихали еще даже на родине Франклина. Ученый первым установил на своем доме изолированный железный шест, соединил его проводником с землею и даже включил в цепь звонок, чтобы молния сама предупреждала хозяина дома о своем появлении.

Год спустя в одном из своих писем он изложил подробно теорию громоотвода, предлагая заострять верхний конец металлического шеста, поскольку заметил, что с острия электричество стекает постепенно, без внезапных разрядов. В Америке громоотводы распространились довольно быстро. В самой Филадельфии скоро уже все крупные здания были снабжены защитными устройствами. Лишь французское посольство, в силу предубеждения перед новшествами, отказалось от установки громоотвода. И вот — ирония судьбы. В 1782 году именно в это здание ударила молния, и оно сгорело.

Во Франции опытами с атмосферным электричеством занимались многие исследователи. Однако, когда один из жителей Омера установил на крыше своего дома громоотвод, его соседи усмотрели в этом прямой вызов небу и заставили муниципалитет вынести постановление о снятии богопротивного прибора. Владелец дома затеял тяжбу с городскими властями. Он поручил ведение дела молодому юристу из Арраса, небезызвестному Максимильену Робеспьеру, в будущем — деятелю Великой французской революции. И тот выиграл процесс, обретя при этом значительную популярность среди горожан.

Во всем мире шли ожесточенные споры по поводу громоотводов. В Англии на конец металлического шеста предлагали надевать шар, чтобы сделать притянутую молнию безвредной. В Германии кое-кто полагал, что громоотвод вызывает засуху, а в Америке с церковных амвонов раздавались уверения в том, что землетрясения, сотрясающие земли Нового Света, имеют своими причинами неблагочестие прихожан, выражавшееся также в установке громоотводов на крышах своих домов.

Молния. XX век

Здесь, пожалуй, стоило бы еще раз вернуться к механизму образования и развития молнии с современных позиций. При этом один из главных вопросов: откуда и как образуется электрический заряд в облаке?

Наблюдения показывают, что облака состоят из мириад крошечных капелек воды. Частицы воды в облаке непрерывно движутся, сталкиваются. Одни сливаются в капли, другие, наоборот, разбрызгиваются сильными порывами ветра. Поднимаясь наверх, они замерзают и превращаются в кристаллики льда, которые еще разламываются, сталкиваясь друг с другом.

В исследовательских лабораториях не раз ставили опыты, показывавшие, что при отрыве от капли воды мелких частичек или при ее замерзании капля приобретает электрический заряд. Не исключено, что именно такой процесс ведет к накапливанию электричества в облаке. В верхней его части — положительного, в нижней — отрицательного. Однако существуют и другие предположения ученых о механизме электризации.

Так или иначе, но наша «облачная машина» накопила заряды. И разность потенциалов между облаком и землей или между отдельными частями облака достигла критической величины…

Видели ли вы, как весной из большой лужи талой воды рождается ручеек? Извиваясь среди бугорков нерастаявшего снега и нагромождений льдин, он прокладывает себе дорогу по извилистому пути наименьшего сопротивления. Примерно так же начинается и «пробой» — движение лавины электронов в воздухе, когда напряженность электрического поля переваливает за критическую величину. Только процесс этот, разумеется, идет значительно быстрее. Электроны разгоняются полем, приобретают большие скорости. Сталкиваясь с атомами воздуха, они разбивают их, ионизируют. Воздух в узком канале из обычного состояния изолятора превращается в плазму — в отличный проводник. Всего сотую долю секунды нужно, чтобы первый импульс — лидер молнии скачками добрался бы от облака до поверхности земли. И вот тут-то и начинается бурное соединение отрицательных зарядов, скопившихся в канале, который проложил лидер, с положительными зарядами, наведенными на земле, на кроне дерева или на высоких строениях. Теперь уже от земли вверх по проложенному пути бьет гигантское пламя основного разряда, достигая в своем движении скоростей в десятки тысяч километров в секунду.

За первым импульсом в принципе может следовать второй, третий… Бывает, что их насчитывается по нескольку десятков. Но чаще — два, три, не больше. При этом продолжительность каждого импульса — сотые доли секунды, глазу не заметить. Столь же кратковременны и промежутки между ними. Поэтому молния, несмотря на свою прерывистость, представляется наблюдателю единым длинным разрядом.

А почему молнии сопровождаются громом? Процесс этот довольно любопытен. Двигаясь в канале молнии, лавины заряженных частиц в считанные доли секунды сильно разогревают воздух, превращая его в плазму, и он рывком расширяется. Это расширение подобно удару, который порождает звуковые волны. Их-то мы и слышим. Естественно, чем больше электричества пройдет через разрядный канал, чем резче будет этот удар, тем громче звучит голос молнии.

Бывают ли «тихие молнии»? Оказывается, бывают, хотя мне и не довелось встречать. Но о том писал уже Лукреций в шестой книге своей замечательной поэмы «О природе вещей», о бесшумных молниях рассказывал французский физик XVIII-XIX веков Доминик Франсуа Араго, много занимавшийся исследованием электрических явлений.

Сегодня существует предположение, что без грома развиваются те молнии, которые начинаются и спадают постепенно. Представьте себе раскаленную плазму в канале разряда молнии, которая давит на стенки канала, но они не раздуваются бесконечно, поскольку отдельные линии тока в канале вследствие одинаковости их направления сильно притягиваются друг к другу. Наступившее равновесие тех и других сил поддерживает канал. И если ток в нем нарастает и спадает постепенно, это равновесие практически не нарушается. Другое дело, когда ток обрывается вдруг, рывком. Канал под действием внешнего давления «схлолывается», и тут уж жди грома.

Наблюдательный читатель сразу же задаст следующий вопрос: «Почему от маленькой искры мы слышим одиночный треск, а от длинной молнии он доносится раскатами?»

Попробуйте сами ответить на него. Нетерпеливым я подскажу, тем более что ответ заключен в самом вопросе. Какова длина средней молнии? Несколько километров. А скорость звука? 330 метров в секунду при обычных условиях. Вот и доносится до нас гром от разных участков молнии неодновременно. Отсюда — раскаты. Продолжительность грома зависит от многих причин — от извилистости пути молнии, отражения от облаков или стены падающего дождя, от земли и строений на ней… Звук ведь довольно хорошо отражается. Используя это его свойство, в Японии вдоль шоссе с интенсивным движением в районах населенных пунктов, где дома близко подходят к обочине, ставят звукоотражающие стены. И не так-то уж они высоки — метра три. При этом, понятно, на самом шоссе децибеллы растут, а жителям спокойнее. Нам рассказывал наш гид, что сейчас муниципалитеты, по чьим землям должны проходить автострады, не дают разрешения на прокладку дороги, если строительная фирма не обязуется закрыть их в согласованных пределах противошумовыми заслонами.

Сегодня ученые научились получать сверхвысокие напряжения, но в механике образования молнии еще много белых пятен. Судите сами: чтобы получить в лаборатории искусственную молнию, нам приходилось поднимать напряженность поля чуть ли не до 3 миллионов вольт на метр. В облаках же при измерениях того же параметра с самолетов получать больше 200 — 300 тысяч вольт на метр никогда не удавалось. А молнии там все-таки возникают — и какие!

Определенно прав тот англичанин, который сказал как-то, что, когда ученые начинают слишком много о себе воображать, природа подкрадывается к ним сзади и дает хо-орошенького пинка!

Молнии бывают и без всякой грозы. Вулканологи, изучавшие извержения, много раз отмечали страшные электрические разряды в облаках вулканического пепла. А несколько лет тому назад мир был взволнован сообщениями о катастрофических взрывах на японских супертанкерах. Самое необычное заключалось в том, что суда взрывались уже пустыми, во время промывки колоссальных танков сильной струей воды.

Одно из объяснений гласит, что при промывке образовывались облака нефтеводяной пыли, частицы которой несли электрические заряды. Тут достаточно было одной крохотной искорки…

Сколько тайн хранит история науки, история техники! Возьмите те же громоотводы. Считается, что изобрел их Франклин. А как же римляне? Кроме того, некоторые историки утверждают, что то же самое делали и египтяне еще задолго до римлян. Похоже, что свысока относиться к предкам определенно не стоит.

Ловцы молний. XX век

В конце первой четверти XX столетия перед учеными во весь рост встала проблема получения высоких и сверхвысоких напряжений. Физикам нужны были сильные электрические поля, для того чтобы быстрее разгонять заряженные частицы и бомбардировать мишени. Во всех странах развивалась работа по изучению строения атома. Электростатические генераторы поднимали напряжение до миллиона вольт. Но этого было мало. Вот если бы удалось заставить работать молнию… В 1928 году трое молодых ученых — Браш, Ланж и Урбан — решили реализовать эту идею.

На горе Дженеросо в Швейцарии, где атмосфера всегда щедро насыщена электричеством, физики подняли на мачтах на высоту примерно около 80 метров металлическую сетку. Это устройство собирало из туч столько электричества, что его потенциал поднимался до 10 миллионов вольт. Очевидцы рассказывали, что опыты производили страшное впечатление и требовали от ученых большого мужества. Иногда напряжение на сетке достигало максимума, воздушный промежуток с оглушительным треском пробивала длинная, более четырех метров, искра. За одну сотую секунды — именно такое время длился разряд, сила тока достигала десятков тысяч ампер!