Ломоносов: Всероссийский человек
Шрифт:
Это, в общем, все, что знали об электричестве люди до 1740-х годов, когда опытами с электричеством занялся, за многие тысячи километров от Петербурга, один естествоиспытатель-дилетант. Этому человеку суждено было сыграть в культуре и истории своей страны роль, в каких-то отношениях аналогичную роли нашего героя в русской культуре. А поскольку страна эта стала со временем могущественнейшей державой в мире, имя этого человека, Бенджамина Франклина (1706–1790), известно едва ли не всем на земном шаре.
Сын типографа, сам обучавшийся в юности лишь типографскому делу, Франклин стал прославленным публицистом, памфлетистом, сатириком, родоначальником американской прозы. В качестве дипломата он, уже на склоне лет, добился помощи восставшим североамериканским британским колониям со стороны
Электричеством Франклин занялся в 1745 году. Приборы ему доставлялись из Лондона, из Британского королевского общества. Там же зачитывались его письма, в которых он излагал результаты своих экспериментов и возникшую на их основе теорию. Письма эти принесли ему славу. Самоучка, не получивший университетского образования, удостоился докторской мантии и членства во многих научных обществах мира.
Суть теории Франклина заключалась в следующем. Электричество — это особая жидкая субстанция, пронизывающая тела, так же как флогистон или теплород. Если этой жидкости слишком много, тело наэлектризовано положительно; если ее недостает — отрицательно; при натирании электричество возникает, потому что «электрическая жидкость» переходит из одного тела в другое. Наличие положительного и отрицательного электрического заряда — таково было первое открытие Франклина.
Другое открытие заключалось в следующем: металлический шест может отнимать электричество у заряженного кондуктора на далеком расстоянии. Это позволило ему провести опыты, доказавшие существование электрической силы в атмосфере, электрическую природу грома и молнии. (Получен ответ на еще один вопрос, смущавший двадцать лет назад членов Петербургской академии!) Как настоящий янки, Франклин позаботился о практическом применении своих изысканий. «Если грозовые облака действительно наэлектризованы, то нельзя ли в таком случае защитить от удара молнии дома, церкви, корабли и пр. устройством высоких заостренных железных шестов», — писал он в 1750 году. Так был изобретен молниеотвод.
В 1752 году весть об открытиях Франклина дошла до Петербурга. Ими сразу заинтересовался профессор физики Рихман. Этот человек уже не раз упоминался на страницах нашей книги, но сейчас он выходит на авансцену. Поэтому скажем о нем чуть подробнее.
Георг Вильгельм Рихман родился в 1711 году в Пернове (Пярну) в семье казначея. О себе он сообщает, что он «родом лифляндец». Трудно сказать, были его родители немцами или настоящими «лифляндцами» — онемеченными эстонцами. Во всяком случае, он, в отличие от большинства профессоров, родился российским подданным. Учился он «на собственном иждивении» в Галле и Йене, затем состоял при Крафте. Лишь в 1740 году он удостоился звания адъюнкта. Год спустя он стал вторым профессором физики, а в 1744 году, после отъезда Крафта, возглавил физическую кафедру. В том же году была написана первая редакция его главного труда — «Размышления о количестве теплоты, которое должно получаться при смешивании жидкостей, имеющих определенные градусы теплоты», в котором впервые было выведено уравнение теплового баланса. Рихман также открыл, что металлы отличаются по «способности удерживать теплоту».
Все эти исследования приходятся как раз на те годы, когда вопросами теплоты занимался Ломоносов. Два ученых работали не только в одной академии, но и в одной лаборатории. Правда, Рихмана интересовали чисто количественные характеристики взаимодействия разнотемпературных объектов, а Ломоносова — физический механизм нагревания. Но очевидно, что, занимаясь такими близкими вопросами, они должны были тесно общаться между собой. Вероятно, тогда они и подружились. Весной 1752 года начался новый этап их совместной работы.
Строго говоря, Рихман еще в середине 1740-х годов, наряду с теплотой, занимался электричеством. Независимо от Франклина он изобрел «электрометр» — прибор для измерения величины электрического заряда. Изучая электропроводность и электроемкость различных жидкостей, он произвел сотни опытов. Ему доводилось демонстрировать свои эффектные эксперименты при дворе. Рихман зажигал нефть и спирт, поднося к ним наэлектризованные тела. Императрица была в восторге. Были у профессора опыты еще более эффектные. Как пишет его биограф В. Н. Белюстов, Рихман «электризовал людей и, соединив их между собой проводником, сообщал электрический заряд одному изолированному человеку, а соединив того с другим, ненаэлектризованным, получал искры и „ощутительный свет“». Ломоносова очень увлекали эти опыты друга, и он тоже стал экспериментировать, изучая влияние электричества на человеческий организм. «Если голову под проволоку поставить, то почувствуешь колотье. Так же, когда плечо приложишь к проволоке, то и сквозь платье колотье почувствуешь. <…> Когда молоток приложишь ко лбу и зубам, а другим концом к проволоке, то почувствуешь немалую болезнь. <…> Маленькие животные чувствуют большую болезнь, нежели великие. Я надеюсь, что карлам больнее будет, нежели рослым людям…» — так описывал он свои опыты. Последняя фраза может шокировать современного читателя, но «я надеюсь» на языке XVIII века значит всего лишь «я полагаю». К тому же Ломоносов и Рихман экспериментировали не на карликах, а в основном на себе. Да и опасность, связанная с электричеством, еще не была очевидна. Рихману пришлось убедиться в этом ценой жизни.
В 1747 году, после пожара в академии, опыты с электричеством прекратились, чтобы возобновиться пять лет спустя. Уже в июле Рихман строит в своем доме (на углу Большого проспекта и 5-й линии Васильевского острова) «громовую машину». Ломоносов тем временем строит такие же «машины» в Боновом доме и в Усть-Рудице. Главной частью всех этих машин был двухметровый шест с железным навершием, пропущенный через крышу. К навершию прикреплена была проволока, идущая к воротам дома, а дальше — в комнату, где ее конец закреплялся шелковой веревкой на вбитом в стену гвозде. На проволоке была навешена железная линейка (к которой привязывалась льняная нить). Во время грозы ученые, извлекая искры из железной линейки, убеждались в наличии «электрической силы». О том, насколько это опасно, они и не догадывались.
Уже 21 июля профессор физики в присутствии своих коллег демонстрировал «электрическую силу громовых туч». Всем желающим предлагалось взять одной рукой «наэлектризованную громом линейку», другой — железную проволоку, соединенную с лейденской банкой. Смельчаки «чувствовали часто потрясение в обеих руках, как то при художественном электризовании делается». Обо всех этих опытах с удовольствием писали «Санкт-Петербургские ведомости», а Ломоносов с восторгом сообщал о новом открытии в «Письме о пользе стекла»:
Вертясь Стеклянный шар дает удары с блеском, С громовым сходственный сверканием и с треском, Дивился сходству ум, но, видя малость сил, До лета прошлого сомнителен в том был. Внезапно чудный слух по всем странам течет, Что от громовых туч опасности уж нет! Что та же сила туч гремящий мрак наводит, Котора от Стекла движением исходит, Что зная правила изысканны Стеклом, Мы можем отвратить от храмин наших гром…Но слова о том, что «от громовых туч опасности уж нет» были преждевременными, и вскоре ученым пришлось на личном примере в этом убедиться.
Сам Ломоносов тоже сделал несколько важных наблюдений, о которых писал Шувалову 11 мая 1753 года:
«Приметил я у своей громовой машины, 25 числа сего апреля, что без грому и молнии, чтобы слышать и видеть можно было, нитка от железного прута отходила и за рукою гонялась; а в 28 число того же месяца при прохождении дождевого облака без всякого чувствительного грома и молнии происходили от громовой машины сильные удары с ясными искрами и треском далеко слышным…» Ученый видел здесь подтверждение своей давней теории о теплоте «и нынешней — об электрической силе». Ломоносов и Рихман усиленно готовились к «публичному акту»: «Он будет представлять опыты свои, а я теорию и пользу от оной происходящую».