Следующая остановка в нашем путешествии сквозь время и пространство приходится на середину XVII столетия. Город Магдебург. Не успев приехать, мы сразу понимаем, что время для посещения выбрано не лучшим образом. На территории Германии, раздробленной на бесчисленные княжества, догорает Тридцатилетняя война — первый, но, к сожалению, не последний общеевропейский конфликт. Разделившись на два лагеря, государства пытаются доказать свои права диктовать волю «всему христианскому миру». В едином блоке с испано-австрийскими Габсбургами, поддерживая императора, (сначала Матвея, а потом подряд двух Фердинандов), выступало папство, польско-литовское государство и католические князья Германии. В антигабсбургскую коалицию в разное время, кроме немецких протестантских князей, заинтересованных в сохранении своих земель и независимости, вступили Чехия и Дания, Голландия, Швеция, Россия, Англия и, наконец, Франция. Но основные бои разворачивались в центре Европы, где владетельные немецкие князья не могли договориться между собой. В результате в последний период войны, охватывающий 1635–1648 годы, и союзники, и противники одинаково вытаптывали нивы, разоряли города. Мародеры шведско-французских войск ничем не отличались от мародеров имперско-испанских. Население разграбленных княжеств вело непрерывную и ожесточенную партизанскую войну с теми и с другими.
Но военный перевес явно склонялся в сторону Франции и Швеции. Возникла даже перспектива раздела Германии между этими странами, когда в 1648 году был заключен Вестфальский мир.
Магдебург особенно пострадал в войне. После долгой осады ландскнехты Габсбургов захватили штурмом и разграбили город. Они перебили почти все население, а потом сожгли Магдебург дотла. Но подошли войска шведского короля, и наемники отступили. Вместе со шведами возвратились на родное пепелище успевшие уехать именитые горожане, среди которых был и молодой сын местного пивовара Отто Герике. Страшная картина открылась их глазам. Но люди редко предаются отчаянию подолгу. Оставшимся в живых предстояло немало работы: нужно было прокладывать улицы среди руин, возводить новые мосты. Вот когда пригодилось образование сына пивовара. Не напрасно он столько лет изучал правоведение, математику и механику в Голландии и в германских университетах, а потом служил инженером в шведских войсках. Герике с жаром принимается за работу.
Профессия инженера довольно древняя. Сначала так называли тех, кто управлял военными машинами, потом добавили к ним саперов, подрывников. В XVI веке в Голландии появились первые гражданские инженеры — специалисты по строительству дорог и мостов.
Постепенно, как сказочная птица Феникс из пепла, встает на берегу Эльбы новый Магдебург. Но положение города непрочно. Войска то одной, то другой воюющей стороны располагаются в нем на постой. А после заключения мира саксонский курфюрст вообще прислал в него постоянный гарнизон Нелегко горожанам содержать прожорливых солдат. И вот возникает мысль: а не послать ли молодого пивовара-инженера ко двору? Пусть попробует уговорить курфюрста отозвать гарнизон и разрешить заменить его городской милицией. Не зря же Герике, кроме механики, учился еще и правоведению?..
Сложная миссия увенчалась успехом. И город избирает удачливого дипломата бургомистром. Магдебуржцев не остановило даже то, что Герике одновременно со своими многочисленными обязанностями увлекался физическими экспериментами. Он вытягивал воздух насосом из плоской бутыли, и она лопалась со страшным звоном. Он велел отковать два медных полушария, снабдил их краном, сложил и тоже откачал воздух. Полушария так слиплись, что и шесть впряженных лошадей не могли оторвать половинки друг от друга. Но стоило открыть кран и впустить туда воздух, как они сами собой свободно распались… Чудеса! Конечно, лучше бы он только варил пиво, как-то солиднее для бургомистра. Но поскольку научные занятия не мешали городским делам и доходам богатеев, горожане смотрели на чудачества Герике снисходительно. А когда, показав кое-что из своих «кунштюков» при дворе курфюрста, Герике добился и новых льгот для Магдебурга, люди стали даже им гордиться. Молва разнесла не только быль, но и небылицы об ученом бургомистре по всей Германии. Знатные особы специально стали приезжать в Магдебург, чтобы поглядеть на знаменитый барометр, установленный Герике возле своего дома, познакомиться с физическими приборами, изобретенными им, а заодно и отведать пива. Профессия пивоваров была в роду Герике наследственной.
Должность бургомистра и частые поездки ко двору отвлекают Герике от любимых занятий. Но, как истинный немец, он тщательно записывает результаты всех опытов, надеясь, что когда-нибудь аккуратность сослужит ему добрую службу.
Был ли Отто Герике ученым? Вряд ли. Скорее — изобретателем. Это не менее достойная категория людей, снедаемых неутолимым зудом любознательности в сочетании с желанием все испробовать, все сделать своими руками. Сегодня мы бы назвали его физиком-экспериментатором. Некоторые биографы высказывали предположение, что для Герике внешний эффект был важнее проникновения в суть наблюдаемого явления. И потому тихие, неэффектные опыты с магнитами и электрической силой, добываемой трением, его не увлекали… Вряд ли это справедливо. Познакомившись с трактатом Гильберта, он задумал повторить описанные опыты, но при этом поставить их с размахом. Так, чтобы даже самые заядлые скептики уверовали в силу науки и… в мастерство самого Герике.
Но дабы слабые проявления электрической силы были заметны, нужно научиться добывать большее количество электричества, чем это делал Гильберт, натирая зерна янтаря и серные шарики, насаженные на палочки.
И вот толстяк бургомистр спешит к мастеру-стеклодуву. О, он задумал хитрую штуку! Пусть сначала мастер выдует ему большой стеклянный пузырь, величиной не меньше чем с детскую голову. В этот пузырь он велит налить расплавленную серу. А когда та охладится и застынет, стекло можно разбить. У него в руках останется большой шар из серы, на котором от трения соберется, конечно же, больше электричества, чем добывал врач английской королевы…
Для середины XVII века это была довольно сложная технологическая задача — изготовление большого шара из серы. Сложная и дорогая. Но немецкие мастера славились своим умением.
Прошло время, и шар отлит, освобожден от стеклянной оболочки, отшлифован и даже насажен на железную ось с рукояткой, чтобы удобнее было его укреплять на станине. Получилась первая в истории науки и техники электрическая машина… Ах, если бы он знал, что нет никакой надобности в сере, что стеклянный шар, натертый сухой ладонью, электризуется так же, как и сделанный из серы! Но Герике этого не знал. Он лишь повторял опыты, уже описанные великими авторитетами, и старался подметить то, чего те не заметили.
Герике с восторгом наблюдает, как танцуют пушинки над натертым шаром, не рискуя опуститься. А те, что все-таки опускаются, отскакивают от шара прочь. Экспериментатор снимает шар со станины и преследует пушинку, заставляя ее лететь в желаемом направлении. Он управляет ее полетом… «Э! — говорит он себе. — Похоже, что наэлектризованное тело не только притягивает, но и отталкивает легкие тельца. В чем же здесь причина?» У Гильберта о причинах ни слова. Иезуит Афанасий Кирхер наполнил свой труд о магните баснями, вроде того что магнит не любит чеснока и увеличивает свою силу, ежели его обернуть красной тряпкой или окунуть в горячую кровь козла… В 1639 году вышла еще одна книга — итальянского монаха-естествоиспытателя Никколо Кабео. В ней немало рассуждений о причине притяжения как магнита, так и наэлектризованных тел: «Из натираемого тела начинается истечение невидимой жидкости, коя расталкивает прилегающий к телу воздух и производит в нем завихрения. Вихри эти и увлекают притягиваемые легкие тельца». Ну что же, путаное, конечно, но все-таки объяснение. А вот как быть с отталкиванием?
Герике заметил, что стоит дотронуться до оттолкнувшейся от шара пушинки, как она снова устремляется к шару. А коснувшись его поверхности, уносится прочь… В один из теплых солнечных дней такая пушинка стала преследовать нос самого экспериментатора, и, как он ни отворачивался, она коснулась его и тут же полетела снова к шару. Чудеса!
Пожалуй, до него никто с электрическим отталкиванием не проделал столько опытов. Во всяком случае, ни в одной из книг об этом не написано. Может быть, это его открытие?!
Кроме того, он обнаружил, что электрическая сила распространяется по льняной нитке на расстояние целого локтя от серного шара. А сам шар, будучи хорошо натерт, светится в темноте слабым синеватым светом и, испуская крохотные искры, тихо потрескивает…
Бургомистр привязывает на длинную нитку легкий шарик из бузины к потолку и подносит к нему натертый серный шар. Куда бы он ни повернулся, маленький шарик всюду следует за большим, оборотясь к нему строго одной своей стороной. «Уж не так ли и Луна управляется силами, истекающими из Земли? — думает бургомистр. — Может быть, электрические и магнитные силы помогут объяснить строение космоса?»
Эта весьма живучая идея была высказана, как вы, наверное, помните, еще Гильбертом. Не отрицал и Галилей связи между суточным вращением Земли с ее столь наглядными магнитными силами. Задачу выяснить гармонию мира и построить «архитектуру Вселенной» ставил перед собой астроном Иоганн Кеплер. Самые главные задачи века!
Гильберт родился через год после смерти Коперника. Иоганн Кеплер родился через 28 лет после смерти польского астронома. Галилео Галилей был на шесть лет младше Кеплера, а Отто фон Герике родился, когда тридцатилетний Кеплер, переехав к Тихо Браге, на должность ассистента, только-только потерял своего патрона.
Система мира — главное, что волновало и интересовало всех естествоиспытателей, астрономов, философов. Какие силы объединяют небесные тела, в чем причина непревзойденной мировой гармонии? В той или, иной форме этот вопрос был, есть и будет одним из основных в человеческом познании всех времен. При этом смысл его мало меняется от количества сложных и архисложных теорий, облеченных в непроницаемые для непосвященных математические одежды.
Конечно, сесть бы ему за стол, обдумать все, описать результаты опытов в книге, в которой не будет ни грана выдумки, а только то, что он видел и испытал сам… Но где там! Проклятая служба не оставляет ни минутки свободного времени.
Как-то на рейхстаге в Регенсбурге он демонстрировал свои опыты и машины перед самим императором и собравшимися курфюрстами. Удостоился похвалы. А потом некто по имени Каспар Шотт описал все его приборы и опыты да и издал в виде книги… Спасибо, что упомянул имя Герике, а не себе присвоил славу экспериментатора. Между тем его собственное сочинение подвигается вперед трудно. Никогда он не думал, что писание требует столько времени и усилий. Наконец в 1663 году он отдает рукопись амстердамскому издателю. Теперь остается только ждать.
Незаметно бежит время. Он уже не безвестный экспериментатор и не безродный пивовар. За научные заслуги император возвел его в дворянское достоинство. Вот только годы не ждут…
Ему уже семьдесят, а его книга, прекрасное правдивое описание опытов с великолепными рисунками, которые так дорого ему стоили, все еще не может увидеть света.
Лишь в 1672 году вышла книга из-под пресса типографии. Герике был счастлив. Его не расстроило даже то, что в качестве гонорара пришлось довольствоваться семьюдесятью пятью экземплярами первого тиснения да обещанием книгоиздателя прислать еще двенадцать со второго, коли оно будет. Жаль вот только, много времени прошло и мало его осталось. Сколько лет у него украли неблагодарные городские дела и политика!
Устал он на посту бургомистра. А в отставку все не увольняют. Наконец просьба удовлетворена. Можно будет заняться любезными сердцу экспериментами. Наконец-то горожане стали чаще видеть громоздкую фигуру своего «десятипудового бургомистра» (именно такое прозвище дали ему насмешники) в окнах домашнего кабинета. Да только продолжалось это недолго.
Через два года после его отставки в Магдебурге началась чума. Новые власти все делают не так, а его не слушают. Старик!.. Обидевшись, он покидает родной город и уезжает к единственному оставшемуся сыну в Гамбург. А там вскоре и умирает в возрасте 84 лет.
Книга Отто фон Герике быстро разлетелась по европейским странам и побудила многих естествоиспытателей повторить и проверить описанные опыты. И это было прекрасно, потому что, проверяя, ученые невольно изменяли условия эксперимента и получали новые результаты, накапливали новые факты.
В Италии опыты с электрическим притяжением и отталкиванием вели члены Академии дель Чименто. В Англии Роберт Бойль, опытный экспериментатор, нашел, что все тела обнаруживают большую электрическую силу, если их перед натиранием чисто вытереть и согреть… Не оттого ли теплым солнечным днем даже нос почтенного магдебургского бургомистра принял такое живое участие в игре с пушинкой?..
Однако славу Бойля составляли его пневматические эксперименты. И он не мог не проверить, как ведут себя наэлектризованные тела в пустоте. Оказалось, что электрическая сила не зависит от наличия воздуха. Но что же она тогда собой представляет?..
А тут пришло новое сообщение. На этот раз из Франции. Некто Пикар, изготовляя трубку для барометра, заполнил ее ртутью и перевернул, чтобы в запаянном конце осталась торичеллиева пустота. Вечером, случайно встряхнув прибор, он обнаружил слабое свечение ртути. «Живое серебро» светилось, будто фосфор, когда экспериментатор встряхнул трубку. В чем тут было дело?..
Опыт этот породил много споров. Одни считали, что в ртути присутствует особый «меркуриальный фосфор». Другие осторожно говорили, что причиной свечения может быть электризация стеклянных стенок трубки при встряхивании ртути. Тогда к единому мнению не пришли. Нужны были дальнейшие эксперименты, исследования.
Как возникла солнечная система?
Вы никогда не задумывались над этим вопросом? Правда, кое-кому может показаться, что вроде бы не место в книжке, посвященной электричеству, говорить о космогонии. Но это только на первый взгляд. Главное проявление электрических и магнитных сил — в притягивании и отталкивании. А разве это не те воздействия, которые нужны для того, чтобы собрать вместе пыль и обломки вещества, летающие в космосе, закрутить их в огромную карусель, разделить на части и сформировать из главного кома звезду, а из комков поменьше — планеты?
Нет, нет, не отмахивайтесь от такой идеи.
Несколько лет тому назад в издательстве «Молодая гвардия» вышла моя книжка «Занимательно о космогонии», в которой я рассказывал о различных гипотезах, созданных людьми, чтобы объяснить происхождение планет, звезд и галактик. Я получил довольно много писем от читателей, в которых было немало своих гипотез, составленных на разных уровнях знакомства с наукой. В большинстве своем они интересны тем, что их авторы думали о больших проблемах, возводя фундамент собственного мировоззрения.
В современной космогонии отсчет времени жизни космогонической гипотезы с участием электромагнитных сил ведется обычно от 1912 года. Именно тогда известный астроном К. Биркеланд попытался серьезно ввести в механизм образования Солнечной системы эти силы. Поскольку первоначальная туманность должна была во что бы то ни стало состоять из смеси заряженных частиц, Солнце вполне могло сыграть роль «сепаратора» и распределить бестолково летающий вокруг него рой частиц по слоям или кольцам.
Правда, тогда все планеты по своему составу должны резко отличаться не только друг от друга, но и от оставшихся обломков, залетающих к нам на Землю в виде метеоритов. Между тем метеориты, падающие на Землю, почему-то имеют очень сходный с нею состав… Нет, похоже, что-то в гипотезе Биркеланда оказалось недодуманным.
После окончания второй мировой войны шведский астрофизик Ханнес Альфвен развил предположения, высказанные Биркеландом в начале века. Он представил, что туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных частиц, а вот Солнце обладало сильным магнитным полем. Под действием излучения Солнца и собственных столкновений атомы ионизировались. При этом ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку.
Правда, и в этом случае атомы более легких элементов должны были ионизироваться вблизи Солнца, а атомы тяжелых элементов — дальше. Следовательно и ближайшие к Солнцу планеты должны бы состоять из наилегчайших элементов, то есть из водорода и гелия, а более отдаленные — содержать в себе железо и никель… Увы, астрономические наблюдения настойчиво говорят об обратном!
Электромагнитные силы должны были играть важную роль в формировании планетной системы, но какую? И вот английский астроном Фред Хойл разрабатывает новый вариант гипотезы…
Сначала, как и полагалось, в недрах огромной туманности, изначально обладавшей магнитным полем, зародилось Солнце. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, похожей на диск. Этот диск постепенно разгонялся, забирая движение у центрального светила. Момент количества движения переходил в основном к диску, в нем образовались планеты. Солнце же постепенно притормаживалось.
Хойл считал, что момент от Солнца передавался не всем частицам туманности одинаково, а в основном газообразным, которые легче превращаются в ионы. В своей работе ученый так и пишет: «Приобретая момент количества движения, планетное вещество удалялось от солнечного сгущения. Нелетучие вещества конденсировались и отставали от движущегося наружу газа. Именно с этим процессом связан тот факт, что планеты земной группы: 1) имеют малые массы; 2) почти полностью состоят из нелетучих веществ; 3) находятся во внутренней части системы».
Подобный механизм, по мнению Хойла, создавал условия для существования возле Солнца некой каменножелезной зоны, которая в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера переходила в область, где, напротив, преобладали вода и аммиак, а дальше… Дальше планеты должны были состоять из веществ еще более легких, чем составные части Юпитера и Сатурна. И вот тут-то получался «прокол», ибо плотность вещества Урана и Нептуна снова растет!..
Нет, что и говорить, желание привлечь к образованию Солнечной системы электрические и магнитные силы вполне похвально, но доводы пока не очень убедительны. Пока следует признать, что даже частичное привлечение электрических и магнитных сил в качестве созидающих при образовании солнечного семейства надежд не оправдало. Здесь еще предстоит работать, работать…