Сегодня вряд ли найдется человек, не слыхавший имени Фарадея. О его открытиях написано много книг. Известны и основные этапы его жизненного пути: от ученика переплетчика к лаборанту, а затем ассистенту профессора Гемфри Дэви и, наконец, к члену Лондонского королевского общества, профессору и директору лаборатории Британского королевского института. И все-таки о жизни самого ученого сказать можно немногое. Внешне она была не очень примечательна. «Великие события, — как писал когда-то Больцман по поводу „тихой“ биографии другого ученого, Густава Кирхгофа, — совершались исключительно в его гстпове». Вот, например, каким вспоминает Фарадея французский химик Дюма:
«Фарадей был среднего роста, жив, весел, глаз всегда наготове, движения быстры и уверенны; ловкость в искусстве экспериментирования невероятная. Точен, аккуратен, весь — преданность долгу… Он жил в своей лаборатории, среди своих инструментов; он отправлялся в нее утром и уходил вечером с точностью купца, проводящего день в своей конторе. Всю свою жизнь он посвятил постановке все новых и новых опытов, находя, в большинстве случаев, что легче заставить говорить природу, чем ее разгадать…
Моральный тип, явившийся в лице Фарадея, поистине явление редкое. Его живость, веселость напоминают ирландца; его рефлектирующий ум, сила его логики напоминают шотландских философов; его упрямство напоминало англичанина, упорно преследующего свою цель…»
Я не стану пересказывать биографию Фарадея, что потребовало бы многих страниц и явилось известным повторением работы, уже проделанной ранее другими. Я приведу лишь несколько фактов из его детства и юности. Фактов, сыгравших, как мне кажется, важную роль в жизни этого ученого, поучительных и в наши дни для тех, кто питает склонность к науке.
«Мое образование, — рассказывал Майкл Фарадей, — было самым заурядным и включало в себя начальные навыки чтения, письма и арифметики, полученные в обычной дневной школе. Свободное время я проводил дома и на улице». Когда Майклу исполнилось двенадцать лет, его школьные годы кончились. Так было принято в той среде, к которой принадлежал Фарадей. Вопросы образования вряд ли беспокоили его родителей. Не могли помочь в этом деле советами и дяди Майкла. Хотя один из них «был кровельщиком, другой — сапожником, третий — фермером, четвертый — даже мелким торговцем, это были люди труда, скромные и честные».
«Не остается сомнений в том, что Фарадей вырос среди людей, принадлежащих к обширному классу, живущему тяжелейшим физическим трудом, в условиях, в которых он мог получить лишь немного духовной пищи», — писал биограф ученого, доктор Бен Джонс, в книге «Жизнь и письма Фарадея», выпущенной в 1870 году.
Неподалеку от дома Фарадеев на Бландфорд-стрит находилась небольшая книжная лавка и переплетная мастерская Жоржа Рибо. Сюда и поступил учеником переплетчика Майкл.
Трудно сегодня сказать, когда именно и по какой причине юный подмастерье переплетчика заинтересовался содержанием книг, над которыми работал ножницами и клеем. Впрочем, явление это не исключительное. Среди старых переплетчиков было немало книгочеев и знатоков книги. Но Фарадей, начав читать, вскоре оставил без внимания романы и описания путешествий — естественное «чтиво» для человека его возраста и образования. Больше всего его привлекали статьи из Британской энциклопедии с описаниями опытов и аппаратов для экспериментирования.
Однажды кто-то сдал в переплетную Рибо популярную книжку «Беседы по химии», написанную некой госпожой Марсе. Кажется, она была супругой врача. Книжка попала к Фарадею. Непритязательные опыты, описанные простым и доступным языком, возбудили воображение юноши. Самостоятельный характер и недоверчивость, свойственные возрасту, побудили проверить то, о чем говорилось в книге. Особенно важно это было сделать, когда результат описанного опыта выходил за рамки привычного ожидания. Здесь его мог убедить только факт. «Пожалуйста, не думайте, чтобы я был глубоким мыслителем или отличался ранним развитием, — писал он. — Верил столько же в „Тысячу и одну ночь“, сколько в „Энциклопедию“. Но факты были для меня важны, и это меня спасло. Факту я мог доверяться; но каждому утверждению я мог всегда противопоставить возражение. Так проверил я и книгу г-жи Марсе с теми небольшими опытами, на производство которых у меня были средства, после чего мне пришлось убедиться, что книга соответствует фактам, насколько я их понимал». Так оценивал сам Фарадей значение этой немудрящей книжки в своей жизни.
Как важно вовремя получить именно ту духовную поддержку, которой жаждет сердце. Перевести юношеский нигилизм в жажду познания, показать роль Его Величества Факта и научить добывать факты самостоятельно…
Проверить слова учителя на опыте почти равноценно собственному открытию. Это не значит, конечно, что каждый проделавший дюжину домашних экспериментов к тридцати пяти годам станет членом Королевского общества. Но то, что в будущем он более критично отнесется к чужому мнению, проявит независимость и самостоятельность убеждений, — на это, пожалуй, надеяться можно.
Майкл Фарадей не был исключительным ребенком. Живой и общительный, он отличался от других мальчиков его возраста, может быть, только несколько большей любознательностью, недоверчивостью к словам и упорством самостоятельного характера.
«Мой хозяин, — писал Фарадей, — позволял мне иногда посещать вечерние лекции физики, которые читал господин Татум в своем собственном доме. Я узнал об этих лекциях по объявлениям, вывешенным в окнах лавок, недалеко от его дома. Плата за вход была 1 шиллинг. Брат Роберт дарил мне деньги на лекции».
Фарадей побывал на лекциях блестящего исследователя и талантливого лектора, профессора химии Королевского института сэра Гемфри Дэви и остался в полном восторге от того, что увидел и услышал. К этому времени в его жизни наступила пора больших перемен. Срок ученичества в переплетной мастерской подошел к концу. Майкл перешел к другому хозяину, стал самостоятельным двадцатилетним рабочим парнем и должен был трудиться без всяких скидок и послаблений. Трудовой день не оставлял ему, как и всякому другому английскому рабочему, времени на посторонние дела. И Майкл с тоской смотрел, как химические приборы и электрическая машина, сделанная его руками, покрываются пылью. Он уже не представлял себе жизни без экспериментов. Надо было что-то решать.
В переплетную часто заходил некто по имени мистер Дэне — член Королевского института. Это он снабдил Фарадея билетами на лекции Дэви. Наблюдая за тем, как мается молодой человек, Дэне посоветовал обратиться с просьбой к профессору Дэви: не найдет ли тот для него работу в лаборатории? Майкл с радостью ухватился за эту идею. Для подкрепления своей просьбы и доказательства серьезности намерений Фарадей переписал начисто прослушанные им лекции Дэви, красиво переплел и приложил к письму… Потянулись дни ожидания. Может быть, важный сэр и не ответит на послание переплетчика, как не отвечали другие, раньше… Но вот однажды вечером Фарадея, который уже спал после работы, разбудил стук. Он вскочил с постели, отворил дверь и увидел на Веймонт-стрит прямо перед домом, в котором жил, карету. Лакей подал ему записку. Это было приглашение посетить сэра Гемфри на следующее утро.
Случай помог Фарадею. Во время одного из опытов в лаборатории взрывом обожгло глаза Дэви. И он пригласил Майкла временно поработать у него переписчиком. Можно себе представить, как трудно было молодому человеку потом возвращаться к опостылевшему ремеслу. Но наступил день, когда Дэви уволил своего ассистента, а его место предложил Фарадею.
В том же году осенью Дэви предложил Майклу поехать с ним в качестве секретаря в путешествие по Европе. Майкл с радостью согласился. Его, правда, несколько смущало то, что на первых порах ему пришлось бы выполнять еще и обязанности камердинера сэра Гемфри, поскольку старый слуга ехать отказался. Но в конце концов это были мелочи по сравнению с интересными встречами и множеством блестящих экспериментов, которые производил его патрон в лучших лабораториях Европы. Так прошел год и полтора. Путешествие, возможно, продолжилось бы и дальше, если бы не несносный характер леди Гемфри Дэви. Она умудрялась отравлять существование и мужу, и его ассистенту. И в конце концов вынудила их прервать свои ученые занятия и поездку и возвратиться в Англию.
Надо сказать, что, несмотря на мелкие неприятности, путешествие необыкновенно обогатило Майкла Фарадея. Расширился его кругозор, он познакомился со многими выдающимися представителями европейской науки и получил прекрасную выучку как экспериментатор. По возвращении в Лондон он некоторое время продолжал работать в лаборатории Дэви, а затем стал ассистентом профессора Бранда. И «так покойно, ловко и скромно исполнял на лекциях свою работу, что в то время говорили: „Лекции Бранда текут как по маслу“».
К этому времени относится одно весьма знаменательное событие в жизни Фарадея, сыгравшее большую роль в его дальнейшей деятельности.
Исследователи давно заметили, что пламя зажженного газа или даже обыкновенной свечи часто начинает мигать в такт со звуком. Более того, в определенных условиях пламя само начинает звучать в тон музыки, усиливая воспроизводимые звуки. Эта способность пламени приходить в колебания долгое время оставалась необъясненной, пока профессор Август Делярив не дал своей теории явления.
Проверяя выводы Делярива, Фарадей рядом простых, но очень эффектных и убедительных опытов доказал ошибочность этой теории. «Открытие ошибки в работе опытного исследователя, — пишет в своих воспоминаниях Джон Тиндаль — друг и сотрудник Фарадея, — составляет эпоху в жизни молодого ученого; и когда это обстоятельство, как в случае с Фарадеем, порождает уверенность в себе, оно неизбежно влечет за собою прекрасные последствия».
Фарадей поверил в себя. С этого момента его самостоятельные работы, анализы и исследования по оригинальности замысла и по виртуозности выполнения превосходят все, что делается в Королевском институте. Его авторитет начинает беспокоить даже самого сэра Гемфри Дэви. Стареющий ученый испытывает невольное чувство зависти к успехам своего бывшего ассистента. А Фарадей, почувствовав свою силу, буквально рвется вперед, торопится, подстегиваемый проснувшимся честолюбием, и порой… допускает ошибки…
Рождение электродвигателя
Однажды в лабораторию Дэви, бывшего в ту пору уже президентом Королевского общества, зашел вице-президент доктор Волластон. Его занимала мысль о способе превратить замеченное Эрстедом отклонение электрическим током магнитной стрелки в ее непрерывное вращение. Волластон полагал, что можно получить и обратное действие, то есть вращение проводника с током около магнита. Однако ни один из поставленных им опытов не привел пока к успеху.
Фарадей с интересом слушал беседу ученых. Мысль его заработала, и он тут же предложил идею приспособления иглы к магниту на чувствительном подвесе. Волластон высказал сомнение в успехе. А Дэви, как обычно, предложил: «Попробуйте…» И Фарадей стал пробовать.
Задача, поставленная Волластоном, оказалась труднее, чем думали сначала. Фарадею пришлось еще раз перечитать все, что было написано по этому поводу, и немало поломать голову, прежде чем у него родилась идея установки для эксперимента. Нужна была конструкция, в которой ток действовал бы только на один полюс магнита. Тогда силы взаимодействия заставят проволоку с током совершать вращательное движение.
Тем временем наступили рождественские каникулы. Джентльмены, обладающие достаточным состоянием, разъехались по традиции из Лондона. Фарадей остался едва ли не один в институте. Этим летом он женился на сестре своего приятеля и получил от администрации квартиру больше той, в которой жил раньше. Теперь у него был свой кабинет.
Утром первого рождественского дня после посещения церкви молодая чета вернулась домой. Сара направилась на кухню поколдовать над индейкой и пудингом, а Майкл остался в столовой протирать графины и накрывать на стол. Впрочем, он был чрезвычайно доволен, когда зашедший кузен жены сменил его за этим занятием. Кузен вытащил из кармана маленькую веточку вечнозеленой омелы, и Майкл, по обычаю, поцеловал под нею Сару. Потом он тут же улизнул к себе в кабинет. Там на столе стояла уже почти готовая установка, с помощью которой он надеялся получить желаемое взаимодействие магнита и электрического тока. На деревянной подставке с медным штативом стояла рюмка, унесенная из хозяйства супруги, наполненная ртутью. На дне рюмки лежал кусочек воска, в который был вставлен вертикально небольшой магнитный стержень. Один из его полюсов на полдюйма выдавался над поверхностью ртути. От шарнира в конце поперечины на штативе шел прямой медный проводник, достаточно длинный, чтобы погрузиться в ртуть тоже на полдюйма, и проткнутый сквозь пробку для придания ему плавучести. Рядом с установкой стоял вольтов столб. Фарадей подключил один полюс батареи к сосуду с ртутью, а другой — к медному проводнику. Тот дрогнул и стал медленно вращаться вокруг полюса магнита. Замысел Волластона наконец осуществился! Фарадей перевернул магнитный стержень и снова замкнул цепь. Проволока послушно стала крутиться в другую сторону…
— Сара! Роберт! Посмотрите, посмотрите! — закричал он.
Конечно, ни супруга Фарадея, ни ее кузен не знали физики. Но оба с затаенным дыханием смотрели, как по поверхности ртути, налитой в обычную рюмку, без всяких усилий со стороны Майкла бесшумно вращалась тоненькая проволочка.
Вряд ли и сам Фарадей в ту минуту полностью осознавал все значение содеянного. Ведь перед ним фактически был первый в мире электрический двигатель! Но он, безусловно, понимал, что первым из людей превратил электрическую энергию в механическую.
Не теряя ни минуты, рискуя съесть пережаренную индейку и пригоревший пудинг, он сел и написал статью о своем открытии, а потом отослал ее в редакцию. Через несколько недель статья в том виде и в той редакции, в какой написал ее Фарадей, появилась на страницах журнала.
А спустя еще несколько дней среди членов Королевского института пополз слух, что Фарадей ни много ни мало украл идею доктора Волластона и, не упомянув даже имени вице-президента в своей статье, пытается присвоить себе славу первооткрывателя магнитного вращения. Источником обвинения был как будто сам президент Дэви, который, конечно, несколько сгустил краски.
Фарадей понимал свою оплошность, казнил себя за поспешность и очень переживал. Он пытался объясниться, предпринял множество усилий, чтобы оправдаться и вернуть себе доброе имя. Он поехал к самому Волластону, чтобы принести извинения…
В общем, этот промах дорого обошелся Фарадею. Но зато он на всю жизнь запомнил правила бережного обращения с чужими идеями. И всегда неукоснительно их выполнял.
Он занимается то химией, то физикой, и везде ему сопутствует удача. В 1824 году наступил момент, когда Фарадей вплотную подошел к исполнению заветной мечты — вступлению в члены Лондонского королевского общества. Несмотря на славу искуснейшего экспериментатора, быть принятым в ряды этой почтенной организации оказалось не просто. Лишь после многих хлопот и волнений Фарадей был принят. Текст предложения о его приеме гласил: «М-р Майкл Фарадей, джентльмен, замечательно сведущий в химических науках и автор нескольких статей, опубликованных в „Трудах Королевского общества“, выражает желание стать членом общества; мы, нижеподписавшиеся, на основании личного знакомства рекомендуем его, как человека в высшей степени заслуживающего этой чести, человека, который, вероятно, станет полезным и ценным членом общества». Рекомендацию подписали более двадцати человек. И первыми стояли подписи Волластона и Дэви. Теперь Фарадей мог писать перед своим именем буквы «F.B.S.» — «член Королевского общества».
Познакомившись с работами Фарадея, конструированием электродвигателей занялись многие исследователи. Сначала это были модели, совершающие возвратно-поступательное движение, как в паровой машине. Появились двигатели с качающимися якорями. Но это были малоперспективные направления.
От нового двигателя желательно было получить чисто вращательное движение. И на это были направлены усилия изобретателей.
«Mobilis in mobile»
Помните ли вы, чьим девизом были слова, приведенные в заголовке? Означают они «подвижный в подвижном» и являлись девизом подводного корабля «Наутилус» из бессмертного романа «Двадцать тысяч лье под водой», написанного французским писателем Жюлем Верном в 1867 году. Запомните эту дату. А теперь переберем в памяти некоторые подробности конструкции фантастического «Наутилуса». Длина — 70 метров. Максимальная ширина — 8 метров. Водоизмещение — 1500 тонн…
По сегодняшним меркам — габариты довольно скромные. Но вспоминаем дальше: двойной корпус из стали повышенной прочности позволял подводной лодке погружаться на любую глубину. При этом мощный прожектор разгонял мрак мира безмолвия на полмили вперед. Не поднимаясь на поверхность, «Наутилус» мог пройти до 4000 километров!..
Откуда автор серии романов «Необыкновенные путешествия» черпал технические идеи для своих произведений?..
Однажды настойчивая английская журналистка Мэри Бэллок уговорила Жюля Верна показать ей свой рабочий кабинет, ввести ее в «тайное тайных». Ей пришлось подняться по узкой винтовой лестнице на верхний этаж, где она увидела скромную небольшую комнату со столом, рабочим креслом и кроватью.
— Как, и это все? — удивилась журналистка.
И тогда хозяин дома повел ее коридором, сплошь увешанным географическими картами, и отворил дверь в соседнюю комнату, заставленную книжными шкафами. Это была библиотека. Всевозможные труды по географии и записки путешественников, книги по геологии, физике, химии, по астрономии и технологии бесчисленных производств заполняли шкафы. Тут же находилась великолепная картотека, составленная самим Верном и содержащая интересные сведения по всем отраслям знаний.
Громадный стол посредине был завален газетами, журналами и бюллетенями научных обществ. Когда он успевал все это прочитывать и что мог он найти для фантазий, опережающих время, в научной литературе своей эпохи?.. Между прочим, не так мало… Мы остановились на подводной лодке. Давайте-ка посмотрим, что делалось в мире в этом направлении к 1867 году?..
1863 год. Во Франции спущена на воду подводная лодка, изобретенная капитаном Буржуа и инженером Брюном: 41,5 метра длины, 6 метров ширины и 3,5 метра высоты. Лодка вооружена шестовой миной и благодаря машине, работающей на сжатом воздухе, развивает скорость до 5 узлов. После удачных испытаний и лестных отзывов комиссии лодка сдана порту.
1866 год. В России на Кронштадтском заводе построена и спущена на воду подводная лодка конструкции петербургского фотографа Александровского: длина — 110 футов (33,5 метра), ширина — 13 футов (3,9 метра), высота — 12 футов (3,6 метра). Водоизмещение — 220 тонн. Движение силой сжатого воздуха, который хранился в двухстах газгольдерах. Испытание прошло удачно. Однако, когда в дальнейшем лодку опустили на глубину 14 саженей (примерно 30 метров), обшивка не выдержала и судно затонуло.
Строились в ту пору лодки в Англии, строились в Америке, так что сама идея подводного плавания, как говорится, витала в воздухе. Но что оживляло жюльверновский «Наутилус»? Давайте прислушаемся к диалогу, который ведут между собой капитан Немо и его пленник профессор Аронакс…
«— Тут, господин профессор, я должен буду дать вам некоторые разъяснения, — сказал капитан Немо, — не угодно ли выслушать их?
Помолчав немного, он сказал:
— В природе существует могущественная сила, послушная, простая в обращении. Она применима в самых различных случаях, и на моем корабле все подчинено ей. От нее исходит все! Она освещает, отапливает, приводит в движение машины. Эта сила — электрическая энергия!
— Электрическая энергия? — удивленно воскликнул я.
— Да, сударь.
— Однако ж, капитан, исключительная быстроходность вашего корабля плохо согласуется с возможностями электрической энергии. До сей поры динамическая сила электричества представлялась весьма ограниченной и возможности ее чрезвычайно ничтожны.
— Господин профессор, — отвечал капитан Немо, — способы использования электричества на корабле значительно отличаются от общепринятых…»
Вот, оказывается, в чем дело — электричество! Таинственные, сверхмощные гальванические элементы, использующие, по словам капитана Немо, извлеченный из морской воды хлористый натрий, то есть обычную поваренную соль, в соединении со ртутью. Они давали электрический ток и питали насосы и двигатели, освещали, отапливали и осуществляли вентиляцию подводной лодки наравне с десятками еще других работ.
Впрочем, поскольку капитан Немо был уверен, что его пленник, как и он сам, отныне навсегда связан с подводным кораблем, он не скрывал от профессора Аронакса ничего…
«— Вы видите, — сказал капитан Немо, — я пользуюсь элементами Бунзена, а не Румкорфа. Последние не дали бы мне такого высокого напряжения. Батарей Бунзена у меня не так много, но зато работают они на большой мощности. Электрическая энергия, выработанная батареями, передается в машинное отделение, приводит в действие электромоторы, которые через сложную систему трансмиссий сообщают вращательное движение гребному валу. И несмотря на то что винт в диаметре равен 6 метрам, скорость вращения его доходит до 120 оборотов в секунду.
— И вы развиваете скорость…
— Пятьдесят миль в час.
Тут крылась тайна, и я не настаивал на ее разъяснении. Как может электричество дать столь высокое напряжение? В чем источник этой сверхмощной энергии? В высоком ли качестве арматуры нового образца, в которой индуктируется ток? В системе ли трансмиссий неизвестной дотоле конструкции, способной довести силу напряжения до бесконечности? Я не мог этого понять…»
Электричество! Жюль Верн был убежден, что именно оно «в будущем заменит ветер, воду и паровые двигатели», преобразует технику, коренным образом изменит жизнь общества. Откуда у писателя была такая уверенность? Но попробуем продолжить наши розыски в истории техники прошлого столетия.
На службе второму отечеству
Летом 1839 года праздношатающиеся гуляки облепили набережную Невы, ибо узрели чудо. От Петропавловской крепости отвалила двенадцативесельная шлюпка с единственным пассажиром. Он сидел на корме — плотный невысокий господин в цивильном костюме. Тонкие губы крепко сжаты, брови насуплены. Несколько дружных гребков — и шлюпка на середине реки. По команде матросы осушили весла. Пассажир, сказав несколько слов с сильным немецким акцентом, нагнулся и стал колдовать над ящиком, уставленным стеклянными банками, от которых тянулись толстые провода к машине, соединенной с большими колесами, наподобие мельничных, спущенными с бортов в воду. Шлюпку уже изрядно снесло течением, когда под руками пассажира раздался негромкий треск и колеса завертелись. Повернувшись носом против течения, шлюпка пошла, разрезая свинцовую невскую волну. Пошла сама, против течения!
Так состоялось первое в мире практическое испытание электрического двигателя, который был сконструирован и построен в России и питался от батареи гальванических элементов Грове. Изобретателем двигателя и был тот самый господин на корме. Звали его Борисом Семеновичем Якоби.
Жюлю Верну было десять лет, когда по свинцовым волнам реки Невы поплыла против течения шлюпка, приводимая в движение электродвигателем Якоби. Я не знаю, был ли знаком французский романист с трудами российского изобретателя, но можно предположить, что был. Потому что основные работы Бориса Семеновича Якоби публиковались не только в «Известиях Санкт-Петербургской академии наук», кстати — на французском языке, но были напечатаны и в Германии — в физико-химическом журнале «Анналы», издаваемом Иоганном Поггендорфом, а также были изданы Парижской академией наук.
Исследователи обычно разбивают весь путь технической эволюции электродвигателя на несколько этапов. Самый первый, от опыта Фарадея в 1822 году, охватывает эпоху создания моделей, которые показывали возможность преобразования электрической энергии в механическую. Это, по сути дела, предыстория, заканчивающаяся описанием Якоби практического образца в «Известиях Парижской академии наук» в 1834 году. Начинается оно так: «Г. Якоби из Кенигсберга послал в академию заметку об изобретенной им магнитной машине, в которой магнетизм является движущей силой. Вот описание его машины…» И заканчивалась статья известием, что «сообщение г. Якоби передается на рассмотрение гг. Амперу и Беккерелю».
Мориц Герман Якоби родился в Потсдаме в 1801 году и учился в Геттингенском университете по специальности архитектора. В 1835 году Якоби переехал в Россию на должность профессора гражданской архитектуры в Юрьевском (ныне Тартуском) университете. Однако герра профессора более архитектуры привлекали изыскания в области «приложения электромагнетизма к движению машин». И потому он не колеблясь принял предложение Петербургской академии наук и был прикомандирован к комиссии для «исследования электромагнитных притяжений и законов намагничивания железа».
Это был крутой поворот в жизни «немецкого специалиста». Потому что в отличие от многих других Якоби сразу и навсегда связал свою судьбу с Россией. Он сменил подданство, принял более привычное для русского слуха имя Бориса Семеновича и женился на русской — Александре Григорьевне Кохановской. Тридцать девять лет оставшейся жизни отдал Якоби служению России, считая ее «вторым отечеством, будучи связанным с нею не только долгом подданства и тесными узами семьи, но и личными чувствами гражданина». Так писал он, отвечая на неизбежные вопросы со стороны властей к натурализовавшемуся иностранцу.
В России Якоби встретился с Ленцем. Это был счастливый случай в жизни обоих. Связанные дружбой, оба ученых бок о бок трудились в новой, развивающейся области науки об электричестве. Ленц, как мы назвали бы его сегодня, был теоретиком. Якоби — экспериментатором и очень изобретательным человеком.
Казалось бы, после такого блестящего начала, каким явилось испытание двигателя на Неве, от Якоби следовало ожидать дальнейшего совершенствования и усовершенствования своего двигателя. Тем более что слава о нем прокатилась по всей Европе. Однако, дав подробное описание конструкции и принципа работы двигателя, Якоби обстоятельно проанализировал его экономическую эффективность и… пришел к выводу о нецелесообразности его применения. Паровая машина пока что побеждала.
Нет, конечно, Борис Семенович был убежден, что гальваническая батарея со временем станет и более надежной, и более дешевой установкой. Он сам много сил приложил, исследуя разнообразные химические элементы. Но трудностей на пути к конкурентоспособному по сравнению с паровой машиной электрическому двигателю в своей статье не скрывал. Это обстоятельство изрядно поохладило пыл тех, кто питал необоснованные иллюзии о возможности беспредельного увеличения полезной работы электрического тока за счет совершенствования магнитоэлектрических машин. Но о том речь дальше…
Занимаясь поисками более надежных источников питания для своего двигателя, Якоби обратил внимание на то, что слой меди, оседающей на электроде, нарастает исключительно равномерно, повторяя в точности все неровности и все царапинки на поверхности электрода. При этом осажденный слой было довольно легко отодрать. Счастливая мысль поразила Бориса Семеновича. Он снял медную табличку с входной двери, на ней было выгравировано его имя, сунул на место медного электрода и скоро получил точное негативное изображение надписи. Он взял тяжелый медный пятак и получил оттиск с одной и другой стороны. Это было чудесное открытие. И очень своевременное. Дело в том, что в России готовилась реформа перехода на денежную систему ассигнаций взамен кредитных билетов. И дело затягивалось изготовлением точных клише, таких, какие не могли бы оказаться подделанными фальшивомонетчиками. Изобретение Якоби снимало проблему. Изобретатель получил возможность организовать мастерскую гальванотехники. В заказах недостатка не было. Статуи и барельефы для Исаакиевского собора, для Зимнего дворца, для Большого театра в Москве, для Петропавловского собора и других зданий. На электродах гальванопластических ванн оседала не только медь… Более 45 пудов золота пошло на золочение куполов соборов Санкт-Петербурга и храма Спасителя в Москве, все эти заказы выполнили мастерские гальванопластики. А Якоби, чтобы познакомить со своим изобретением европейских ученых, сделал гальванопластическую копию с металлической пластинки, на которой было выгравировано: «Фарадею от Якоби с приветствием». Копия поехала в Англию, в адрес «короля физиков», откуда скоро пришел ответ: «Меня так сильно заинтересовало Ваше письмо и те большие результаты, о которых Вы даете мне такой обстоятельный отчет, что я перевел его и передал почти целиком издателям „Философикал мэгэзин“ в надежде, что они признают эти новости важными для своих читателей…»
Фарадей не ошибся. Мастерские гальванопластики стали возникать во всех странах. А отчет Якоби, представленный на Всемирной выставке 1867 года в «Записках Академии наук», оказался едва ли не самым популярным экспонатом.
Заслуги Бориса Семеновича Якоби в области электротехники весьма значительны. Он создал целый ряд приборов, в которых к тому времени нуждалась наука и развивающаяся промышленность. Среди них телеграфный аппарат и линия связи между Зимним дворцом, Царскосельским дворцом и Главным штабом; изобрел способ гальванопластики, первый электродвигатель. Наконец, во время Крымской войны он разработал новый метод подрыва мин с помощью магнитоэлектрической машины. Большая жизнь всегда знаменуется большой работой, и «второе отечество» сделало все, чтобы имя Якоби не оказалось забытым…
Великое открытие
С момента открытия Эрстедом влияния электрического тока на магнитную стрелку исследователей стала преследовать мысль: а нельзя ли решить и обратную задачу: превратить магнетизм в электричество? Во Франции над этой задачей ломали себе голову Ампер и Араго. В Швейцарии — профессор механики Женевской академии Жан Даниэль Колладон. В Америке — молодой физик Джозеф Генри, известный как создатель одного из самых сильных электромагнитов в мире. В Англии над той же проблемой бился Фарадей.
Сегодня, когда мы читаем, что крупнейшие ученые бились над тем, что так легко получается в школе на уроках физики, в душу проникает сначала недоумение, а потом может родиться и пренебрежение к тем, кто за постановку простого школьного опыта был удостоен звания «Великий ученый». Здесь имеет смысл объяснить, что в те времена поставить дюжину опытов вовсе не означало двенадцать раз взять необходимые приборы, катушки с проводом и магниты, составить нужную электрическую цепь и записать значения отклонений стрелок на приборах. А потом на основании известных законов рассказать, что в этой цепи происходит.
Во времена Фарадея все обстояло не так. Мало того, что экспериментатор должен был придумать сам опыт. У него не было никаких приборов. Их тоже предстояло изобрести. В лабораториях мира не существовало даже изолированной проволоки. И никто ни малейшего представления не имел о тех законах, по которым должно развиваться электрическое воздействие и реакция электрической цепи. Все это предстояло еще открыть.
Первым Ампер предположил, а потом и доказал, что вокруг проводника с током образуется магнитное поле. Так он объяснил причину эффекта, обнаруженного Эрстедом. Исследователи сразу подумали: если постоянный ток в проводнике наводит постоянное магнитное поле, то почему бы постоянному магнитному полю не навести в проводнике постоянного тока? Надо только найти правильное расположение того и другого и подобрать достаточно сильный магнит…
Сегодня, пожалуй, каждый знает, что, будь это именно так, мы получили бы вечный двигатель, работающий без потребления энергии. А это абсурдно. Из ничего — ничего и не бывает. Но это знаем мы с вами 150 лет спустя. А тогда даже закон сохранения энергии еще вовсе не казался столь уж безоговорочным.
Установить в наши дни, кто первым заметил эффект наведения тока в проводнике магнитным полем, довольно трудно. Рассказывают, что швейцарский профессор Колладон, намотав две обмотки на один каркас и включив во вторую гальванометр, заметил, что стрелка прибора дергается при включении в первичную обмотку электрической батареи. «Может быть, что-то трясет прибор?» — подумал Колладон и… отнес гальванометр в другую комнату. Теперь, замкнув рубильник, он вынужден был ходить из одного помещения в другое. И когда доходил до прибора, стрелка всегда мертво стояла на нуле.
Некоторые историки науки уверяют, что американец Джозеф Генри первым заметил, как при движении магнита возле проводника в проволоке появляется электрический ток. Он даже собирался написать об обнаруженном явлении статью. Да все откладывал, поскольку именно в это время вел переговоры с Принстонским колледжем, где собирался занять место профессора физики… И упустил время. В Америку пришел журнал со статьей Фарадея…
Майкл Фарадей поражал окружающих своей аккуратностью. Каждый из своих опытов он подробно записывал в дневник, рисовал схему и составлял выводы, которые удавалось сделать. Записав еще в 1822 году: «Превратить магнетизм в электричество», Майкл не раз возвращался к этой мысли, придумывал то один опыт, то другой. Очевидно, он знал, что этой проблемой интересуются и другие экспериментаторы, потому что в 1831 году принялся за нее вплотную и работал как одержимый. Каждое утро он в одно и то же время являлся в лабораторию. Его ассистент отставной сержант артиллерии Андерсон спрашивал: «Будем ли мы сегодня работать, мистер Фарадей?» — и, получив неизменно утвердительный ответ, отправлялся готовить инструменты и приборы.
Джон Тиндаль, многие годы друживший с Фарадеем, писал о качествах характера ученого: «Самым выдающимся из них была любовь к порядку. Самые запутанные и сложные вещи в его руках располагались гармонически. Кроме того, в прилежании к труду он выказывал немецкое упорство. Это была порывистая натура, но каждый импульс давал силу, не позволявшую ни шагу отступить назад. Если в минуты увлечения он решался на что-нибудь, то этому решению оставался верен и в минуты спокойствия». Наверное, потому, поставив однажды перед собой задачу «превратить магнетизм в электричество», он девять лет спустя все-таки ее решил.
В то утро 29 августа 1831 года он, как и раньше, включил батарею в приготовленную Андерсоном катушку и зафиксировал толчок, который испытала стрелка гальванометра, включенного во вторичную обмотку. Толчок — и стрелка на нуле. При выключении то же самое, только стрелка отклонялась в другую сторону. В чем тут дело?
Вместе с Андерсоном он тщательно проверил установку. Но никаких причин для странного поведения стрелки не обнаружил. Тогда он решил изменить условия опыта. Заменил батарею заряженной лейденской банкой. А обмотки Андерсон намотал на кольцо из мягкого железа. При наличии железного сердечника толчки стрелки стали гораздо сильнее. Фарадей снова и снова изменяет условия экспериментов и постепенно приходит к определенному выводу. Причина наведения — индукции — тока во вторичной обмотке заключается в движении магнита. Именно в движении! Он бросается к дневнику: «Электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое».
Это было решение! Решение задачи, поставленной без малого десять лет тому назад. Андерсон с неодобрением смотрит, как его сорокалетний шеф — вы подумайте, такой солидный человек! — пляшет в лаборатории нечто напоминающее зажигательную ирландскую джигу.
Железное кольцо с двумя обмотками явилось прообразом будущих трансформаторов, без которых электрификация нашей эпохи вряд ли была бы вообще возможна. Впрочем, мы еще встретимся с этой проблемой.
Рождение генератора
Фарадей прекрасно понимал значение сделанного им открытия. Он заключил, что когда постоянный ток проходит по первичной обмотке, сама она, как и вторичная обмотка, приходит в особое «электротоническое» состояние. По-видимому, думал он, это есть «состояние напряжения и может быть рассматриваемо как эквивалентное току электричества, по крайней мере равное тому току, который получается, когда это состояние индуцируется или прекращается…».
Не удивляйтесь туманности и некоторой неловкости формулировок, помните, что не только еще не было терминологии, но и сам эффект, наблюдаемый ученым, был вовсе не так ясен, как сейчас.
Идея электростатического увлечения зарядов в соседнем проводнике была во времена Фарадея чрезвычайно распространена среди физиков. Ведь и Ампер в 1822 году пришел к ошибочному выводу, что «ток электричества стремится возбудить в проводниках, около которых он проходит, ток электричества одного с ним направления».
Девять лет спустя Фарадей на опыте убедился, что возбужденные токи имеют противоположное направление первичным. И к тому же возникают в виде импульса, короткого броска… Ах, сколько мучений доставили Майклу Фарадею попытки сформулировать общее правило для направления индуцированных токов. Он публикует два правила: 1) гальванический ток вызывает в приближаемой к нему параллельной проволоке ток противоположного направления, а в удаляемой — ток того же направления; 2) магнит вызывает в перемещающемся возле него проводнике ток, зависящий от направления, в котором проводник в своем движении пересекает магнитные линии.
Год спустя молодой профессор Петербургского университета Э. X. Ленц заметил, что Фарадей дал два правила для одного и того же явления. «Сейчас же по прочтении статьи Фарадея, — писал он, — я пришел к мысли, что все опыты по электродинамической индукции могут быть легко сведены к законам электродинамических движений, так что если эти последние считать известными, то этим самым будут определены и первые… Мое представление оправдалось на ряде опытов».
И дальше Ленц формулирует свое правило: «Если металлический проводник движется поблизости от гальванического тока или магнита, то в нем возбуждается гальванический ток такого направления, что если бы данный проводник был неподвижным, то ток мог бы обусловить его перемещение в противоположную сторону; при этом предполагается, что покоящийся проводник может перемещаться только в направлении движения или в противоположном направлении».
Сегодня это замечательное правило, сыгравшее огромную роль в истории электричества, формулируется проще: «Индукционный ток имеет такое направление, что его магнитное поле препятствует изменению того магнитного поля, которое вызвало появление индукционного тока».
Между тем Фарадей форсирует работу в лаборатории. Его эксперименты становятся удачнее и яснее. Он вспоминает загадочный опыт Араго, показанный в 1824 году, и глубоко задумывается… «Если вращать медный диск вблизи магнитной стрелки или магнита, подвешенного таким образом, что он может вращаться в плоскости, параллельной плоскости диска, то магнит стремится следовать движениям диска; при вращении магнита диск следует за его движением».
Записывая эти строчки в журнал своих «экспериментальных исследований», Фарадей уже прикидывал, какой практический выход может из него следовать. «Получив электричество из магнита вышеописанным образом, я полагал, — пишет он дальше, — что опыт г-на Араго может стать источником получения электричества, и надеялся, что путем использования электрической индукции земного магнетизма мне удастся сконструировать новую электрическую машину…»
Воодушевленный этим намерением, он вместе с Андерсоном устанавливает между полюсами большого магнита Королевского общества вращающийся медный диск. Соединяет два скользящих контакта с гальванометром и велит отставному сержанту крутить ручку, заставляющую диск вращаться. Гальванометр показывает наличие электрического тока. Фарадей счастлив. Так был создан прообраз первого в мире электрического генератора.
Описанное десятилетие с 1820 по 1831 год было весьма урожайным в физике. На ученых буквально обрушился поток самых разнообразных электромагнитных явлений, открытых экспериментаторами. Нужно было осмыслить их теоретически, привести в порядок и «разложить по полочкам». Первым, как я уже говорил, за это принялся Ампер. Но его теория появилась до открытия электромагнитной индукции. Затем в 1845 году немецкий физик Франц Нейман теоретически обобщил результаты опытных работ Фарадея и Ленца. А другой ученый, Густав Теодор Фехнер — физик, физиолог и философ, — попытался распространить на явление электромагнитной индукции теорию Ампера. Третью попытку построить теорию электричества и электромагнетизма в том же 1845 году предпринял профессор Лейпцигского университета Вильгельм Эдуард Вебер. Все они старались создать математический фундамент теории электромагнитных взаимодействий.
Фарадей же, который не знал математики, со своей стороны, старался построить качественную физическую картину всех наблюдаемых им явлений. «Примененный Фарадеем в его исследованиях метод состоял в постоянном обращении к эксперименту в качестве средства проверки правильности его идей и к постоянному развитию идей под прямым влиянием эксперимента» — так писал Максвелл в своем «Трактате об электричестве и магнетизме».
Фарадей всегда подчеркивал, что он высказывается только как экспериментатор. Его теоретические выводы сильно отличались от формализованных теорий Неймана и Фехнера, Вебера и других теоретиков, и многие ученые, как правило, игнорировали их. Научный мир с изумлением воспринимал его сообщения о новых экспериментальных открытиях, но относился скептически, чтобы не сказать саркастически к его теоретическим взглядам. Они считались как бы некоторым хобби виртуозного экспериментатора. А зря, потому что в дальнейшем именно качественные идеи Фарадея восторжествовали над всеми математическими теориями.
Правда, для этого они должны были также быть облечены в строгую математическую форму. И это сделал Джемс Клерк Максвелл в шестидесятых годах прошлого века сначала в статьях, а потом в капитальном труде под названием «Трактат об электричестве и магнетизме», вышедшем в свет в 1873 году.
Первая же статья Максвелла «О фарадеевских силовых линиях» была им написана еще студентом Кембриджского университета и доложена Кембриджскому философскому обществу в 1855 году. Автору шел тогда всего двадцать четвертый год… Но уже тогда он писал: «Современное состояние учения об электричестве представляется особенно неблагоприятным для теоретической разработки. Законы распределения электричества по поверхности проводников были выведены из опытов. В некоторых своих частях математическая теория магнетизма была установлена, между тем как в других — недостает опытных данных… Современная теория электричества и магнетизма, охватывающая все относящиеся сюда явления… должна строго удовлетворять законам, математическое выражение которых уже известно, и, кроме того, давать способы вычисления явлений в тех предельных условиях, когда известные формулы неприменимы».
Прошло несколько лет, и Максвелл создал такую теорию, создал классическую электродинамику со своими знаменитыми уравнениями, удовлетворяющими всем тем требованиям, которые были выдвинуты в его юношеской статье.
Майкл Фарадей — человек
Конечно, Фарадей занимался не только опытами. Он много работал, но умел со вкусом и отдыхать, время от времени отправляясь с женой по традиции в Бат или Брайтон на модные курорты.
«Он не любил светского общества, но театр привлекал его и приводил в лихорадочное опьянение, — пишет французский физик Дюма. — Закат солнца в деревне, буря на морском берегу, альпийские туманы возбуждали в нем живейшие ощущения; он понимал их, как художник, бывал взволнован, как поэт, или анализировал их, как ученый. Взгляд, слово, жест — все выдавало в таких случаях тесную связь его души с душой природы».
Фарадей был чужд зависти и самомнения, нередко встречавшихся в среде ученых. Не получив систематического образования, он всю жизнь стремился к самосовершенствованию. И «его совершенство, — как говорил тот же Дюма, — которое, как я думал, было у него врожденным, было плодом постоянного самонаблюдения и непреклонной душевной твердости». Когда его назначили директором лаборатории в Королевском институте и ему, как профессору, предстояло читать лекции, Фарадей целый год учился ораторскому искусству, учился четко и ясно излагать свои мысли. Он просил друзей указывать ему на неточности и ошибки, которые допускал на лекции. А его ассистент обязан был не только следить за ходом его изложения, но и время от времени класть на кафедру перед ним картонки с надписью «Помедленнее», если он начинал торопиться, или «Заканчивайте», когда он увлекался. «Зачем столько подготовки к тому, чего лучше вас не знает никто из слушателей?» — спрашивали его. «Мало самому знать, — кротко отвечал Фарадей, — нужно уметь передать свои знания другим».
Фарадей любил читать лекции. Для детей он вел рождественский цикл, рассказывал о химии, физике, об электричестве и о теплоте. Совсем недавно на прилавках книжных магазинов появилась (и уже в который раз!) его книжка «История свечи» — непревзойденный шедевр научно-популярной литературы. Именно при Фарадее рождественские лекции для детей в Королевском институте стали традицией.
Фарадей рассказывал на них о свече и лампе, о печной трубе и о золе. Может быть, в этом и заключался их успех? Ведь это так важно: определить, что именно должно быть интересно человеку в его возрасте сегодня и что будет ему в пору понять и усвоить завтра.
В последние годы жизни память Фарадея стала ослабевать, притуплялся острый ум. Он сам обнаружил у себя признаки подступившей старости и постепенно отказался от всех занимаемых должностей. Он отклонил предложение королевского двора о возведении его в рыцарское достоинство и дважды отказывался от высокой чести стать президентом Королевского общества.
В пятницу 20 июня 1862 года Фарадей на середине прервал свою лекцию в Королевском институте. Подойдя к краю эстрады, он внимательно вгляделся в зал и неожиданно поделился со слушателями мыслью о том, что, пожалуй, слишком долго находится здесь… Присутствовавшие поднялись и долго аплодировали старому ученому. Больше Фарадей не читал, не входил в лекционный зал и не поднимался на кафедру. Дома в дневнике он так объяснил причину своего ухода: «Здесь я провел счастливые годы, но настало время уйти из-за потери памяти и усталости мозга. Причины:
1. Колебания и неопределенность в доказательствах, на которых лектор должен настаивать.
2. Неспособность извлечь из памяти ранее накопленные сокровища знаний.
3. Тускнеют и забываются прежние представления о своих правах, чувстве собственного достоинства и самоуважения.
4. Сильная потребность поступать справедливо по отношению к другим и неспособность сделать это. Удалиться».
Какую силу духа и стойкость надо было иметь для такого вывода и поступка! Фарадею было в то время 70 лет.
«Ученый должен быть человеком, который выслушивает любое предположение, но определяет его справедливость сам. Внешние признаки явлений не должны связывать суждений ученого, у него не должно быть излюбленной гипотезы, он обязан быть вне школ и не иметь авторитетов. Относиться почтительно он должен не к личностям, а к предметам. Истина должна быть главной целью его исследований. Если к этим качествам еще добавится трудолюбие, то он может надеяться приподнять завесу в храме природы», — писал Майкл Фарадей.
Эмилий Христианович Ленц
Имя Ленца уже не раз встречалось в нашем повествовании, и читатель имел возможность сделать вывод о том, что этот ученый сыграл весьма важную роль в развитии учения об электричестве. Время Фарадея-Ленца было сложным для науки. Экспериментаторы накопили множество разнообразных сведений об электрических явлениях, а объяснения не находили.
В ту пору довольно большой круг интересовавших физиков явлений объяснялся присутствием и поведением «невесомых жидкостей». Так, тепловые явления старались объяснить поведением «теплорода», способного переливаться из одного тела в другое. Проявления магнетизма — существованием «магнитной жидкости», действие электрических сил — наличием «электрической жидкости». Причем физиков немало смущало то обстоятельство, что, с одной стороны, электричество можно было «добывать» трением, с другой — при помощи гальванических элементов, то есть химическим путем. В 1821 году добавилось термоэлектричество Зеебека. Затем Фарадей показал, что можно получать электричество еще и индукционным путем…
Многочисленные дурно поставленные непрофессионалами опыты при этом давали разноречивые результаты, а следовательно, приводили и к неверным выводам. Так, одно время считалось, что к токам, полученным путем фарадеевской индукции, не применимы законы, выведенные для гальванических токов от химических элементов. В свою очередь, «гальванические явления» считались отличающимися от «истинно электрических», демонстрируемых электрической силой, получаемой от трения и накапливающейся в лейденских банках. Возникало впечатление, что явления разных электрических сил обусловливаются разными причинами. Одни от собственно электрического флюида и «гальванической жидкости», другие от «индукционной электрической жидкости». В условиях такой путаницы следовало прежде всего проникнуться идеей о единой природе и единых законах для любого электрического тока, подтвердив это экспериментами. Сделать это впервые удалось Э. X. Ленцу.
«Тотчас же по просматривании мемуара Фарадея, — писал он в своем знаменитом докладе Петербургской академии наук 29 ноября 1833 года, — мне показалось, что все без исключения опыты электродинамического распространения (индукционных токов. — А. Т.) могут быть очень простым способом сведены обратно к законам электродинамических движений, так что ежели эти законы известны, то и все явления электродинамических распределений (индукционных токов. — А. Т.) могут быть выведены из них».
После убедительных экспериментов Ленц дал обобщенный закон индукции, о котором речь уже шла. То есть, размышляя о физической сущности исследованного явления, он пришел к обобщению: «Ежели мы хорошо уясним себе приведенный выше закон, то мы сможем вывести заключение, что каждому явлению движения под действием электромагнитных сил должен соответствовать определенный случай электромагнитной индукции». Выражаясь современным языком, можно сказать i каждому электромагнитному явлению соответствует определенное магнитоэлектрическое явление.
Вместе с Якоби Ленц установил, что любая магнитоэлектрическая машина, которая служит для производства электрического тока, может быть использована в качестве электродвигателя, если через ее якорь или «арматуру», как тогда говорили, пропускать ток от постороннего источника.
Ленц родился в старинном прибалтийском городе Дерпте (ныне город Тарту в Эстонской ССР) в 1804 году и получил при крещении имя Генрих Фридрих Эмиль.
Шестнадцати лет поступил он в Дерптский университет, где очень скоро обратил на себя всеобщее внимание выдающимися способностями и серьезным отношением к учебе.
В 1823 году наш знаменитый мореплаватель Отто Евстафьевич Коцебу пригласил молодого человека принять участие в кругосветном путешествии на шлюпе «Предприятие» в качестве физика и натуралиста экспедиции. Ленц, естественно, согласился и блестяще справлялся со своими обязанностями в течение всего плавания. Свидетельством его успехов является то, что сразу по возвращении Ленц был принят адьюнктом Петербургской академии наук и четыре года спустя, едва достигнув 26 лет, стал ординарным академиком.
Деятельность свою в Академии наук Ленц начал с реорганизации лаборатории физики и постановки целой серии работ по электричеству и магнетизму. Именно там, независимо от Джоуля, вывел он закон, утверждающий, что количество тепла, выделяющееся в проводнике при прохождении тока, прямо пропорционально сопротивлению проводника и квадрату силы тока. Затем он повторил опыты Дэви, обнаружившего, что при нагревании электрическое сопротивление провода растет, и нашел закон, по которому должна меняться электропроводность металлов с изменением температуры.
В то же время он преподавал в Морском кадетском корпусе, возглавлял кафедру физики и физической географии в Петербургском университете. Был избран сначала деканом физико-математического факультета, а потом и ректором. Он преподавал в Михайловском артиллерийском училище, читал лекции в Главном педагогическом институте, и везде вокруг Ленца теснились молодые люди — ученики и помощники. Позже из этой школы вышли замечательные ученые, сыгравшие видную роль в развитии физической науки.
Многие достижения Ленца опережали время, и о них забывали. А через полвека — открывали вновь, называя краеугольными камнями нарождающейся электротехники.
Когда в 1831 году Фарадей открыл новое явление, которое мы сегодня называем электромагнитной индукцией, современники вполне оценили огромное значение открытия. Многие тут же включились в работу, черпая первые сведения из перепечатанных во многих журналах фарадеевских «Исследований по электричеству». Другие горестно сетовали по поводу того, что великий экспериментатор «на самую малость» опередил их собственные работы на ту же тему. Находились и такие, кто пытался представить себя соучастниками события… Между тем строгого понимания сути нового явления не было ни у кого. Даже сам Фарадей делил открытое им явление на два вида — на «магнитоэлектрическую» и «вольтаэлектрическую» индукцию. И для определения направления индуцируемого тока давал существенно разные правила в обоих случаях.
Я уже говорил, что многие ученые позволяли себе снисходительно относиться к теоретическим построениям своего английского коллеги. И потому до бесконечности переиначивали формулировки Фарадея и давали свои правила для токов, подчас совершенно неверные.
Ленц, которому едва исполнилось 29 лет, подошел к актуальному вопросу со свойственной ему строгостью и вывел свое знаменитое правило, которое вот уже полтора столетия наизусть заучивают школьники, а потом повторяют студенты электротехнических вузов.
Можно перечислить для наглядности те основные направления в электромагнетизме, которыми занимался Эмилий Христианович, кроме работ по электромагнитной индукции. Здесь труды по нагревательному действию электрического тока и не менее знаменитый закон Джоуля-Ленца. Причем в этой работе ему пришлось сделать строгое обоснование и разъяснение закона Ома, в котором все еще сомневались современники. Ленц первым высказал принцип эквивалентности, согласно которому, как мы сегодня знаем, всякая динамо-машина может быть электромотором. Он поставил убедительные опыты, подтверждающие загадочный эффект Пельтье, по замораживанию воды возле спая висмута и сурьмы, через который пропускался гальванический ток. Нельзя не вспомнить его замечательные работы совместно с Якоби, посвященные вопросу о действии электромагнитов. Они пришлись на то время, когда сооружение этих приборов почиталось за искусство. И все эти фундаментальнее открытия и труды находились на самых главных направлениях развития молодой науки об электричестве, на рубеже перехода от «гальванизма» к современной электротехнике.
Его трудолюбие и разносторонность невероятны. Кроме всего, Ленц был еще геофизиком и океанографом, университетским профессором и администратором, преподавал во множестве учебных заведений, являлся академиком и непрерывно вел научную работу. Он написал несколько учебников и руководств, которые пользовались большой популярностью и выдержали не одно издание. При этом его лекции и учебники, его научная работа отличались всегда замечательной ясностью и строгой систематичностью.
Фигура Эмилия Христиановича Ленца в истории физики, в истории науки занимает видное место как по своим научным результатам, так и по нравственному облику, являясь примером честного и беззаветного служения своей родине — России.