Приключение великих уравнений
Шрифт:
Но перед тем как перейти к описанию двух лихорадочных недель, нам нужно вернуться на несколько месяцев назад, с тем чтобы присутствовать на некоей знаменитой лекции, где профессор Эрстед случайно (в том смысле случайно, в котором только и можно говорить о научных открытиях, "созревших" для того, чтобы их сделать) обнаружил родство двух сил, которые раньше столь настойчиво отделялись друг от друга после Гильберта, указавшего, и совершенно справедливо, на принципиальные различия между магнитными и электрическими явлениями. Теперь же логика развития науки привела к тому, что явления вновь объединились, но уже на основе новых представлений - представлений Ампера. Спираль описала свой завиток, поднявшись выше на неизмеримо более высокую ступеньку познания.
Но поспешим же, дорогой читатель, скорее в лаборатории и лекционные залы, на корабли и к ящикам с сокровищами, к растерянным хозяевам и коварным молниям, приведшим и Эрстеда, и многих других к решению загадки!
Корабли, компасы, случайности
Однажды Доменик-Франсуа Араго, блестящий и необыкновенно темпераментный ученый - вы уже читали о нем, - видел, как на рейде Пальмы, главного порта Майорки, появилось французское военное судно "Ля-Ралейн". Состояние его было настолько жалким, что судно едва дошло своим ходом до причала. Это было в 1808 году, после грандиозного поражения французского флота под Трафальгаром и установления Францией "морской блокады" ненавистной Англии. Слово "англичане" было на устах у всех, наблюдавших печальную картину. Однако когда команда сошла на берег и на борт поднялось несколько именитых французов, в том числе и Араго (Араго в свои двадцать два года уже мог считаться "именитым" - ведь всего через год его за большие научные заслуги изберут академиком!), выяснилось, что англичане в данном случае были ни при чем, а все разрушения на корабле были причинены молнией. Пока комиссия ходила по кораблю, наблюдая сгоревшие мачты и надстройку, Араго поспешил к компасам и там увидел примерно то, что и ожидал: стрелки компасов были перемагничены молнией.
Через год, копаясь в том, что еще несколько дней назад было генуэзским судном (оно разбилось, наскочив на скалы вблизи алжирских берегов), Араго снова обнаружил, что стрелки компасов были перемагничены. В кромешной тьме южной ночи капитан, направив судно по компасу к северу, подальше от опасных мест, на самом деле неудержимо двигался к тем опасностям, которых старался избежать, - он шел к югу, обманутый магнитным компасом, пораженным молнией...
Нужно сказать, что Араго очень упорно искал подобные случаи и в конце концов собрал довольно большое их количество. Вот несколько выдержек из богатой коллекции:
Английское судно "Дувр" 9 января 1748 года на 47 градусах 30 минутах северной широты и 22 градусах 15 минутах западной долготы попало в сильную грозу. Ударом молнии расщепило грот-мачту, обожгло частично палубу, некоторые каюты, борта. Капитан Уэддел, сверив По звездам направление стрелок компасов, убедился, что все они - перемагничены, все четыре; лежавшие невдалеке стальные и железные предметы были также сильно намагничены.
Около 1775 года два английских судна двигались параллельными курсами из Лондона в Барбадос. На широте Бермудских островов корабли разметало штормом один из них был поражен молнией, она сломала мачту и изодрала в клочья паруса. Другое судно не пострадало. Капитан его с удовлетворением осматривал после грозы лишь освеженную дождем палубу, но был несказанно удивлен, увидев, что первое судно сменило курс и двинулось обратно в Англию. Однако вскоре оттуда прибыл матрос, опрашивающий, почему второе судно решило идти назад, в Англию? После бурной сцены выяснения отношений компасы обоих судов были подвергнуты тщательной проверке - выяснилось, что у судна, пораженного молнией, полярность стрелки компаса переменилась на обратную, и капитан судна плыл на восток, будучи в полной уверенности, что плывет на запад.
В коллекции Араго - рассказ весьма известного тогда ученого Бойля (помните "закон Бойля - Мариотта"?). В июле 1781 года корабль "Альбермал" находился в ста километрах от мыса Кейп-Код. Когда наступила ночь, то оказалось, по положению на небе звезд, что на корабле, накануне пораженном молнией, из трех компасов два вместо того чтобы показывать на север, как прежде, указывали на юг, а прежде северный конец третьего компаса направлен был к западу.
Компасы, однако, не были единственными жертвами молний. Так, в ночь с 21 на 22 февраля 1812 года молния поразила корабль "Голимин". В результате все стальные части часов с репетицией, стоявших в головах спящего капитана, сильно намагнитились, а сам капитан был ранен в голову. Шрам на капитанской голове через некоторое время бесследно исчез, чего не скажешь о приобретенном магнетизме часов - они и через тридцать лет безбожно врали.
Приводит Араго и примеры "сухопутные". Он рассказывает, что когда-то молния ударила в лавку одного шведского сапожника. Все его немудрящие сапожные инструменты и гвозди так намагнитились, что то и дело в неподходящие моменты прилипали друг к другу. И пришлось сапожнику распрощаться со своими любимыми инструментами.
А вот и обещанные читателю сокровища. Они лежали в сундуке уэкфильдского купца и состояли из весьма ценных по тем временам (дело было в году 1731) столовых принадлежностей, а предназначены были для отправки в новую английскую колонию - Америку. После удара молнии часть предметов расплавилась, а часть очень сильно намагнитилась.
Все эти на первый взгляд малозначащие факты Араго собирал не зря. Только отгремели франклиновские и русские (Ломоносова и Рихмана) эксперименты с молнией. Молния - это гигантская электрическая искра! Сейчас нам трудно почувствовать сенсационность такого заявления, но в то время многие простые люди, не то что ученые, восторженно приветствовали открытие Франклина: оно, кроме того, открывало путь в область новых "серендипити" - открытий на каждом шагу. Араго, собравший множество фактов, свидетельствующих о связи молнии с магнетизмом, чувствовал, что он - на пороге какого-то нового открытия. Однако он не видел, как можно соединить молнию с магнетизмом, показать, так сказать, магнитную природу молнии, как Франклин показал ее электрическую природу.
Радость и досада - вот, возможно, те чувства, когда он увидел решение долго не дававшейся ему задачи. Решение, найденное другим...
Имя его - Ганс Христиан Эрстед, профессор химии копенгагенского университета. Нельзя сказать, что имя Эрстеда было Араго неизвестно. Члены Аркюэльского кружка принимали в 1801 году двадцатичетырехлетнего доктора философии, скверно говорившего по-французски, занимавшегося неизвестно чем. В частности, он когда-то получил золотую медаль за исследование "Границы поэзии и прозы", а кончил университет фармацевтом. Особых почестей оказано тогда Эрстеду, разумеется, не было. Он путешествовал по Европе и, в частности, по Франции не как Вольта или Гершель, визиты которых поддерживались честолюбивым французским правительством, а просто как молодой странствующий ученый, желающий свести кое-какие знакомства в научных кругах. В Германии он познакомился с довольно известным физиком Иоганном Вильгельмом Риттером, прославившимся, во-первых, изобретением аккумулятора, а во-вторых, своим редким талантом "наводить тень на плетень" - запутывать относительно ясные вопросы. Французские "трофеи" Эрстеда были так же значительны - это наиболее видные аркюэльцы, в том числе Араго, Лаплас, Бертоле, Био, Савар и многие другие. Для того чтобы сейчас познакомиться с таким количеством светил, не хватило бы, наверное, нескольких жизней.
Ганс Христиан Эрстед.
Особенно большое впечатление произвели на Эрстеда опыты Вольта, а также их повторение и развитие Риттером. Не был совершенно безразличен молодой плохо обеспеченный Эрстед и к наполеоновской "Премии имени Вольта". Но главное - то, что он "чувствовал открытие", как ищейка, идущая по следу, он знал, что открытие - рядом.
Открытие носилось в воздухе. Риттер в своем письме Эрстеду, осмелев, даже назвал дату предстоящего "великого открытия", - 1820 год. Он был прав, как никогда, и совершил его именно Эрстед.
Эрстед видел цель, он шел к ней напролом. Его соображения не были похожи на соображения Араго. Эрстед увидел сходство электрических и магнитных явлений. Он за несколько лет до своего открытия прямо поставил цель: "Следует испробовать, не. производит ли электричество... каких-либо действий на магнит..." Соображение было простым: электричество может производить свет искру, звук - треск, наконец, оно может производить тепло - проволока, по которой идет ток, нагревается. Спрашивается, не может ли электричество производить магнитных действий, или, как выражался Эрстед, производить действия на магнит "как таковой". Говорят, Эрстед не расставался с магнитом, который должен был непрерывно напоминать ему о необходимости думать в этом направлении. Магнит совершил, видимо, немало километров в Эрстедовом сюртуке, пока... Нет, магнит Эрстеду так и не пригодился.