положительно; А — отрицательно: или скорее Б электризован со знаком плюс, а А — со знаком минус». Он извинялся перед англичанами за новые выражения: «Эти термины мы можем использовать до тех пор, пока ваши философы не предоставят нам лучшие».
Фактически эти определения, внедренные Франклином, мы продолжаем использовать сегодня, включая другие неологизмы, изобретенные им для описания своих находок: батареи, заряда, нейтральной частицы, конденсации проводника. Отчасти значительность Франклина как ученого заключалась в его трудах: «Он писал как для несведущих людей, так и для философов, — отметил сэр Гемфри Дэви, химик начала XIX века, — и преподносил детали в одновременно развлекательной и понятной манере».
До этого времени считалось, что электричество включает два вида жидкостей, так называемые стекловидную и смолистую, которые можно было создать по отдельности. Открытие Франклина, гласящее, что генерирование положительного заряда сопровождается созданием такого же отрицательного заряда, известно как сохранение заряда и теория об однокомпонентной жидкости электричества. Концепция отражала счетоводческий склад ума Франклина, который впервые проявился в лондонском «Трактате». Тогда он утверждал, что удовольствие и боль всегда сбалансированы.
Это был прорыв исторических масштабов. Подытоживая ценность изобретения, которое выдержало проверку временем в течение двухсот лет, профессор Гарварда Бернард Коэн заявил следующее: «Закон Франклина о сохранении заряда должен считаться настолько же фундаментально значимым в физике, как и закон Ньютона о сохранении количества движения».
Помимо этого Франклин также открыл особенности электрического заряда — «прекрасное действие заостренных предметов», — с помощью которого он вскоре нашел возможность осуществить свои опыты. Он наэлектризовал маленький железный шар и повесил рядом с ним пробку, которую отбрасывало в сторону в зависимости от силы заряда шара. Когда он поднес кончик заостренного металла к шару, то спровоцировал появление заряда. Но округленная сторона не дала такого же заряда или искры, а когда ее изолировали вместо того, чтобы заземлить, металл и вовсе не создал заряда.
Франклин продолжал эксперименты, улавливая и сохраняя электрические заряды в простейшем виде конденсатора, названного лейденской банкой, в честь голландского городка, в котором был изобретен. Снаружи эти банки покрывались металлической фольгой. Внутри находился отделенный от фольги стеклянной изоляцией свинец (или вода, или металл), который можно подзаряжать с помощью проволоки. Франклин показал, что когда содержимое банки было заряжено, наружная фольга имела равный по силе, но противоположный заряд.
Помимо этого, помещая воду и металл внутрь заряженной лейденской банки без возможности создать искру, Франклин обнаружил, что заряд в них не сохранялся постоянно; зато он пришел к правильному выводу, что заряд удерживался внутри благодаря стеклу. Таким образом, он выстроил серию стеклянных листов, фланкированных металлом, зарядил их, скрепив проволокой, а затем дал имя новому устройству — «так называемой электрической батарее»[159].
Электричество стало для него еще одним поводом для излюбленных увеселений. Он создал заряженного металлического паука, который прыгал по комнате, как настоящий, наэлектризовал железную изгородь вокруг своего дома, чтобы извлекать искры для забавы гостей, также оснастил портрет короля Георга II электрошоком «государственной измены», который срабатывал, когда кто-то дотрагивался до позолоченной короны. «Если людей, стоящих в кругу, подвергнуть шоку, — шутил Франклин, — эксперимент будет называться „Заговорщики“». Друзья толпами стекались, чтобы увидеть его представления. Так он укрепил свою репутацию шутника (в одной из самых таинственных сцен романа Томаса Пинчона «Мэйсон и Диксон» Франклин выстроил нескольких молодых людей в ряд в таверне для того, чтобы с помощью батареи пропустить через них разряд, выкрикивая: «Возьмитесь все за руки, вы, пижоны»).
Близилось лето 1749 года, и возрастающая влажность воздуха существенно затруднила эксперименты. Франклин решил приостановить проведение опытов до осени. Несмотря на то что его находки имели огромное историческое значение, он все же должен был найти им практическое применение. Франклин жаловался Коллинсону, что «немного огорчен, так как мы до сих пор не смогли открыть ничего такого, что принесло бы пользу человечеству». И в самом деле, испытав множество теорий и парочку болезненных ударов током, лишивших его сознания, человек, всегда пытавшийся усмирить собственную гордыню, сказал, что единственный способ «применить обнаруженное электричество» — это употребить его так, чтобы «оно помогло сделать тщеславного человека смиренным».
Окончание сезона экспериментов послужило поводом для «вечеринки удовольствий» на берегу реки. Франклин описал ее в письме Коллинсону: «Мы собираемся убить индейку к ужину с помощью удара электрического тока и поджарить ее на электрической стойке, рядом с огнем, разожженным наэлектризованной бутылкой. При этом мы будем поднимать тосты за здоровье всех известных электриков Англии, Франции и Германии и пить из наэлектризованных бокалов под залпы ружей, заряженных от электрической батареи».
Увеселительное мероприятие прошло хорошо. Несмотря на то что индеек оказалось сложнее убить, нежели цыплят, Франклин и его друзья в конце концов справились с задачей, скомпоновав одну большую батарею. «Птицы, убитые таким способом, необычайно нежны при употреблении», — писал он, став кулинарным первооткрывателем жареной индейки. Что же касается практической стороны вопроса, для нее настанет время осенью этого года[160].
Похищение молнии с небес
В дневнике он вел учет экспериментов. В ноябре 1749 года Франклин зафиксировал несколько интригующих особенностей, объединяющих электрические искры и молнию. Он перечислил двенадцать из них, включая: «1. Дают свет. 2. Окрас света. 3. Искривленная направленность. 4. Быстрое движение. 5. Проводятся металлом. 6. Треск или шум при взрыве… 9. Убивает животных… 12. Серный запах».
Что еще важнее, он создал связь между этой догадкой о молнии и своими более ранними экспериментами по выяснению мощности остроконечных металлических объектов и возможностью извлекать электрические заряды. «Электрическую жидкость привлекают острые концы. Мы не знаем, свойственно ли это молнии. Но поскольку они схожи между собой во всех характеристиках, по которым их можно сравнивать, разве нет вероятности того, что они будут схожи и в этом?» К этому он прибавил судьбоносный боевой клич: «Да свершится эксперимент».
На протяжении веков разрушительный бич молнии, как правило, считался сверхъестественным феноменом или изъявлением Божьей воли. Когда приближалась гроза, люди звонили в церковные колокола, чтобы отогнать молнии. «Звуки освященного металла прогоняют демона и отводят грозу и молнии», — объявил святой Фома Аквинский. Но даже самые верные религии люди могли заметить, насколько малоэффективен этот метод. За более чем тридцать пять лет в 1700-х годах только в одной Германии молния поразила триста восемьдесят шесть церквей, убив при этом более сотни звонарей. В Венеции погибли около трех тысяч людей, когда тонны пороха, хранившегося в церкви, взорвались от удара молнии. Как позже вспоминал Франклин в разговоре с гарвардским профессором Джоном Уинтропом, «кажется, что молнии ударяют именно в шпили, пока звонят колокола; тем не менее при звуках приближающегося грома они продолжают благословлять новые колокола и бранить старые. Ведь могли уже подумать и о том, чтобы прибегнуть к какой-нибудь другой уловке»[161].
Многие ученые, включая Ньютона, отметили явную связь между молнией и электричеством. Но никто не провозглашал: «Да будет эксперимент», никто не планировал проведение методичного испытания, никто не думал на практике связать все это с мощностью остроконечных стержней.
Франклин набросал свои теории о молнии в апреле 1749 года, незадолго до окончания сезона, ознаменованного поджариванием индейки. Водяной пар в облаке может быть заряжен электричеством, предположил он, при этом положительно заряженные облака будут отделяться от отрицательно заряженных. Когда такие «наэлектризованные облака случайно сталкиваются», добавлял он, «высокие деревья, высокие башни, шпили, мачты кораблей… привлекают к себе электрический огонь, и так разряжается целое облако». Эта неплохая догадка натолкнула его на предположение: «Таким образом, опасно укрываться под деревом во время сильных порывов ветра, сопровождающих грозу». Эта же догадка привела его к самым знаменитым экспериментам[162].
Перед попыткой провести предложенные эксперименты самостоятельно в 1750 году Франклин описал их в двух знаменитых письмах Коллинсону, которые были представлены Королевскому обществу в Лондоне, а затем повсеместно опубликованы. Основная мысль заключалась в том, чтобы использовать высокий металлический стержень для привлечения электрического заряда от облака. По такому же принципу он использовал иглу, извлекая заряд из железного шара в лаборатории. Франклин подробно изложил предложенный эксперимент.
На вершине некоей высокой башни или шпиле установите подобие будки часового, достаточно большой, чтобы в ней мог поместиться человек и электрический стенд. Пускай из середины стенда выходит железный стержень… высотой в двадцать-тридцать футов, очень остро заточенный на конце. Если электрический стенд содержать чистым и сухим, человек, находящийся на нем, когда низко над ним проплывают облака, может быть наэлектризован и сможет образовать искры, так как стержень привлечет огонь из облака. Если человек почувствует какую-либо опасность (впрочем, я думаю, ее совсем не будет) пускай он, стоя на полу своей будки, периодически подносит к стержню виток проволоки, один конец которого будет прикреплен к свинцовой крыше; нужно держать ее за оловянную ручку (то есть изолировать себя). Таким образом, если стержень наэлектризован, искры ударят в стержень, а затем из него переместятся в проволоку, а человек останется невредим.