4
Батарея, которую принялся сооружать В. Петров, располагалась в деревянных ящиках общей длиной в 12 метров - это уже было действительно внушительное сооружение. Она не шла ни в какое сравнение со всеми существовавшими тогда в мире батареями. Стены деревянных ящиков, перегородки Петров покрывает сургучным лаком. Он делает изоляцию из воска, из лака для проводов, он подбирает провода. Он применяет параллельное соединение проводников. Все это впервые. Впервые возникали понятия - параллельное соединение проводников. Может быть, поэтому так трудно оценить сделанное Петровым и представить сложности, с которыми он столкнулся. Это очень трудно - восстановить незнание, представить себе, чего мы не знали.
Все происходило, как в первый день творения. Петров выбирал провода и уже в процессе работы устанавливал, что надо их толщину подбирать в соответствии с силой тока. Но закон Ома еще не был открыт и не существовало понятия сопротивления проводников. Очень хочется привести целиком фразу Петрова из его книги "Известия о гальвани-вольтовских опытах": "И поелику серебряная книпель часто бывает столь тонка, что она составляет только четвертую или пятую долю линии, то и надобно свивать ее вчетверо и даже вшестеро для получения снурка в одну только линию толщиною, каковая нужна для всех опытов, требующих сильность действия и весьма скорого движения гальвани-вольтовской жидкости: поелику я заметил, что при всех прочих одинаких обстоятельствах происходит весьма великое различие в следствиях опытов тогда, когда гальвани-вольтовская жидкость протекает по металлическим проводникам большего и меньшего состава".
Тут приведено первое в физике указание на соотношение "сильности действия", "весьма скорого движения гальвани-вольтовской жидкости" и сопротивления.
Не существовало никаких измерительных приборов, поэтому он не мог выразить этого соотношения количественно. Ему помогала лишь наблюдательность, какое-то поразительное чутье, ибо он столкнулся с действием вещества невидимого, нематериального, неуловимого. Представьте себе сегодня положение экспериментатора, лишенного всяких измерительных приборов…
С началом своих опытов Петров вступил в соревнование с довольно большой группой ученых разных стран. Во Франции исследованием гальванического электричества занялись Фуркруа, Воклен, Тенер, Симон. В Англии - Вилькенсон, Бенкман, Анонц, Кадберстон. В Германии - Штенберг, Пфафф, Джильберг, Громсдорф. В России одновременно с Петровым строит большую батарею академик Крафт. Это не считая тех ученых, которые уже упоминались и которые начали свои исследования до публикации письма Вольты. Я с удивлением обнаруживал новые и новые имена в старых научных журналах. Рушились мои представления о медлительной, независимой жизни ученых-одиночек начала прошлого века. Писали друг другу письма, сообщали, как идут опыты, делились размышлениями. Элемент сотрудничества был куда сильней, чем казалось. В той Европе, перегороженной шлагбаумами княжеств, герцогств, разделенной религиозными распрями, национальными предрассудками, столько было всяких заслонов, страхов, а ученые общались. Они поверх всего из страны в страну устанавливали свои коммуникации. Они не желали считаться с общепринятыми правилами. Во время войны Франции с Англией знаменитый английский химик Гемфри Дэви приезжает из Лондона в Париж, чтобы сообщить о своих последних работах, и получает награды от Парижской академии наук.
Наверное, мы слишком любим отделять свое время от прошлого. Время, в котором располагаются наши жизни, кажется нам исключительным. Мы убеждены, что современная наука несравнима с наукой прошлого, тем более, если это прошлое отстоит на полтора века. На самом деле метод науки изменяется вовсе не так быстро, как нам бы хотелось.
И успехи современной науки вряд ли можно отнести на счет "повышения степени умственного развития людей" (де Бройль). Говоря проще - умнее ли стали современные ученые, чем их предшественники? Интересно было бы поместить современного физика в условия В. Петрова, лишив его всяких измерительных приборов и методов измерения, знаний каких-либо законов, привычного оборудования, - на положении этакого физического Робинзона мог ли бы он сделать больше, чем В. Петров?
На одной дискуссии писатель-фантаст утверждал, что современная наука, в отличие от прошлого, лишена наглядности, поэтому понимать ее чрезвычайно сложно, то ли дело раньше, во времена Ньютона. Закон всемирного тяготения было легко себе представить. Каждый мог вообразить, что планеты ходят вокруг солнца, как коза на веревке. "Но веревки-то нет и не было, - заметил ему известный историк науки Б. Г. Кузнецов, - потому и не существовало и во времена Ньютона никакой наглядности. Это теперь мы можем вообразить веревку. Веревка сплетается десятилетиями или даже столетиями."
Грандиозным был самый замысел Петрова - создать батарею такой величины. Скачок от 150 до 2000 пар элементов был разителен.
Петров, конечно, и не мог знать, что он получит от новой батареи.
Когда Гершель строил свой зеркальный сорокафутовый телескоп, он хотел увидеть дальше и больше, чем видно было в старых телескопах. Ему хотелось рассмотреть планеты. Батарея Петрова была тоже электрическим телескопом. Петров не знал, что он может получить, построив такую батарею. Им двигало лишь предчувствие экспериментатора.
5
И вот наступил день, когда в руках у Петрова вспыхнула электрическая дуга.
После разных предварительных опытов Петров берет угли - не просто угли, а угли, способные к проведению светоносных явлений, - присоединяет их к полюсам батареи и получает между этими углями дугу. Петров раздвигает угли на расстояние "от одной до трех линий", то есть от 2,5 до 7,5 миллиметра, и дуга вздувается и горит поразительно ярким светом. Это было явление неожиданное, непредвиденное. Природа огня была непонятна, ничего подобного физики нигде и никогда еще не получали. Что это был за огонь, откуда он взялся, что горело? И когда через десять лет, повторяя, по сути дела, опыты Петрова, не зная о них и независимо от него, такую же дугу получили Дэви, а затем Био, - они тоже стали в тупик перед природой происходящего. Био писал недоуменно и осторожно: "Исключительно трудно, чтобы не сказать невозможно, объяснить происхождение этого светового явления и нагревания при подобных условиях. Следует ли их объяснить сжатием веществ, на которые действует электричество? Но в таком случае давление должно было бы обнаружиться однажды при самом начале опыта, так как ток идет непрерывно; тогда за счет этого давления можно было бы отнести разве только первую вспышку света, но никак не дальнейшее его существование. Не порождается ли свет обоими электрическими началами непосредственно при их столкновении?"
Человеческий глаз не видел еще ничего подобного: впервые зажегся электрический свет - не искра, искра была известна, - а именно свет, "коим темные покои могут быть освещены", как писал Петров. Гальванический огонь, "коего ослепляющий блеск на больших вольтовых батареях и на угольях подобен бывает солнечному сиянию", - вот куда дотянулся человек. "Да будет свет!" - и стал свет.
Мы не знаем точной даты, когда это произошло, - где-то в начале 1802 года. Свои опыты Петров производил ночью. Окна его лаборатории в Медико-хирургической академии выходили на Неву. Еще известно, что помощников у него не было, он был один, когда впервые увидел этот свет. В течение месяца каждонощно в окнах лаборатории вспыхивал странный, дрожащий, непонятный еще миру свет, освещая берег замерзшей Невы с редкими масляными фонарями.
Тысячелетиями человек боролся с тьмой. История света, хотя бы всего лишь в рисунках, восхищает неистощимой выдумкой. Чадили факелы легионеров, потрескивали лучины, курились греческие масляные светильники; зажигали свечи, восковые, сальные, стеариновые, и газовые фонари, и керосиновые лампы. И всюду, в сущности, горел тот же огонь, сохраненный от первобытного костра. Цивилизации, сменяясь, передавали его как эстафету, которой, казалось, не будет конца.
В жизни человечества, по выражению Стефана Цвейга, есть звездные часы. Решающие пики времени, когда события, вызванные гением одного человека, определяют судьбу цивилизации, ход развития будущего. Таким звездным часом был и тот миг, когда на набережную Невы упал первый электрический свет. Фактически он ничего не изменил, но он стал началом отсчета.
Наука имеет немало таких вдохновенных звездных часов. Порой они сохраняются, эти точные даты открытия. Известны часы откровения, породившие таблицу Менделеева, догадку Пастера, открытие Фарадея. История науки полна прекрасных легенд, начиная от Архимеда, от его победного крика "эврика!", с которым он мчался по улицам Сиракуз. Порой приукрашенные, они венчают долгие скрытые усилия, невидимую никому цепь разочарований, неудач и тысячи отвергнутых вариантов. Вдохновение концентрируется и разряжается ослепляющей, часто эффектной вспышкой, которая попадет в хрестоматию. Но задолго до этого никому не ведомые предыстории складывают личность ученого.
Архимед стал Архимедом до того, как он воскликнул "эврика!". Индивидуальны только поиски и ошибки. Самое открытие обезличено. Законы природы существуют независимо от их выявителей, так же как Америка существовала независимо от Колумба. Закон Архимеда не носит в себе отпечатка его личности. Америка не изменилась, если б ее открыл другой. Скорей она открыла Колумба.
А вот ход поисков, путешествие - у каждого свое. Сомнения, неудачи, заблуждения, изгибы мысли ученого - тут все зависит от личности, от свойств таланта, и характера, и работоспособности.
Так, многие трудности, ошибки, повторные опыты Фарадея объясняются плохой его памятью, особенно во второй половине его жизни.
Само открытие приходит, как правило, с неумолимой неизбежностью. Радио создал Попов, но если бы не было Попова, радио создал бы Маркони или еще кто-либо. Любое открытие неизбежно. Все, чем обладает сегодня человечество, должно было появиться. Личности лишь меняли сроки событий. И большей частью не очень значительно. Независимо от гения Эдисона, электрическая лампочка стала бы сегодня такой же. И не "почти такой же", а именно такой же. История с дугой Петрова убедила меня в грустной строгости этого правила. Выражение "человечество обязано научному гению такого-то" означает совсем иное, и это очень верно уловил Эйнштейн: "Моральные качества замечательного человека имеют большее значение для его поколения и для исторического процесса, чем чисто интеллектуальные достижения. Эти последние сами зависят от величия духа, величия, которое обычно остается неизвестным".
В самом деле, чем волнуют нас образы великих ученых? Отнюдь не своими научными достижениями, а тем, как они добивались этих успехов. Большинство людей не очень-то разбираются в теории относительности, в свойствах пространства, но они знают нравственное величие Эйнштейна, у них существует облик этого человека. Жизнь и подвиги Джордано Бруно, Эдисона, Ломоносова, Мечникова, Николая Вавилова, Галилея существуют поверх подробностей их научных работ. Достижения Джордано Бруно укладываются сегодня в несколько строчек. Многое в работах прошлого устарело, они существуют как пройденная ступенька в лестнице прогресса, но нравственная история подвигов этих людей жива, ею пользуются, она учит. Костер, на который взошел Джордано Бруно, светит из мглы средневековья и жжет человечество до сих пор.
Был ли у Петрова свой костер? То есть свой подвиг, жертва, необходимость выбора… В этом смысле Петров, пожалуй, единственный из ученых XIX века, чья личность для нас, подробности, переживания, связанные с его открытием, остались тайной. Внешне все обстояло вполне заурядно-благополучно. Однако великие открытия требуют величия духа, о котором упоминал Эйнштейн. В чем заключалось оно?
Я пытался вообразить, что происходило в те ночи в физическом кабинете Петрова. Пламя гудело, выдувалось, дрожало, слепило глаза, сила его и жар устрашали, и природа была неведома. Оно воспринималось как чудо. Вначале было чудо. Может быть, даже страх перед вызванной силой. Вначале было изумление. Все остальное - сотни опытов; ночи и дни, проведенные в лаборатории, были преодолением чуда, борьбой с изумлением. Он породил чудо, и он же уничтожал его. Он удалялся от чуда по мере того как опробовал, сжигал в его пламени все, что могло гореть, плавил то, что могло плавиться.
Не было материалов, способных устоять перед этим огнем, температура его превышала все известные до сих пор источники теплоты. Постепенно, шаг за шагом, Петров исследовал свойства нового явления. Напряжение батарей 1700 вольт могло представить серьезную опасность для экспериментатора. Если Петров и не сознавал ее в полной мере, он не мог не ощущать грозной силы добытого им огня. Личная опасность не останавливала его. Но подобное "рабочее" мужество - вещь сама собой разумеющаяся для каждого ученого. Другое требовало величия духа.
Чудом было, когда Левенгук увидел в микроскоп то, что происходит в капле воды, и чудом был свет, добытый Петровым. Он его именно добыл, он его похитил у природы. Он был Прометеем, и Зевс разгневался на него…
Жаль, что мы не знаем подробностей, какими сопровождалось открытие Петрова. История каждого открытия полна необычайных деталей, случайностей.
Первое, что сделал Рентген в тот день, когда обнаружил действие Х-лучей, - он протянул руку между трубкой и экраном и увидел на экране кости своей руки с черной полоской на пальце. Он не сразу догадался, что это было обручальное кольцо.
Первое слово, которое передал по радио Попов, было "Герц". А Джон Флеминг, который долго работал над радиолампой и вдруг нашел в старом журнале листок с описанием эффекта Эдисона, - и идея первой двухэлектродной лампы сразу сложилась. Можно было бы составить увлекательный и поучительный свод подобных историй, где неповторимо сочетаются наблюдения, случайное вдохновение, сны, слово, оброненное женой, облака над Парижем, которые помогли Беккерелю открыть радиоактивность, дамы, выходящие из экипажа, которые вдруг осенили математика Анри Пуанкаре, паутина, поблескивающая на солнце…
Текст "Известий о гальвани-вольтовских опытах" - это суховатое описание опытов, описание итоговое, отжатое, очищенное от эмоций. В книге не осталось следов тех чувств, которые обуревали ученого. В них нет и того, что сохранилось в лабораторных дневниках Фарадея. Недоумение, поиски, сомнения. И лишь по слабым примерам можно догадываться об азарте, который охватил Петрова. Впервые вспыхнувшее неведомое пламя осветило целый мир новых явлений, материки, которых еще никто не видал, во все стороны простирались неосвоенные таинственные земли.
Петров и так и этак пытается определить, что же представляет собой электрическое пламя; он заменяет угольные электроды металлическими; он опускает в пламя дуги золото, серебро, олово, цинк - металлы плавятся. Он помещает дугу под воздушный колпак, откачивает воздух - металлы плавятся и без воздуха. Он сует в пламя бумагу, сухие дощечки, порох, спирт, мятное и гвоздичное масло. Увлеченно он пробует все, что есть под руками. Вспыхивают водород, пучки соломы, трава, разные сорта бумаги. Опыты эти порой наивны, хаотичны. Но поток случайных материалов, который сыплется в огонь, вдруг обрывается, и начинается исследование. Сгорают уже не просто сухие дощечки, в дощечке проделано небольшое отверстие. Дощечка ставится между электродами, и лишь в этом случае тела сгорают "с желанным результатом"…
6
Он снова ищет свет. Всячески видоизменяя опыты, он выманивает эту неуловимую гальвани-вольтовскую жидкость.
Меняет формы электродов: один электрод - шар, другой - плоскость; один - игла, другой - плоскость; он зажигает дугу между иглой - шаром, иглой - иглой, перебирает все возможные сочетания. Надо еще попробовать менять материал электродов. Плоскость - дно серебряного стакана, игла - медь, а если игла - железо, а если игла - серебро, а если плоскость - уголь? А теперь проверим все эти комбинации в "безвоздушном месте". Как истекает эта таинственная гальвани-вольтовская жидкость с разных форм электродов. Опять же исключительно чутьем Петров нащупывает зависимость характера разряда от полярности. Но ведь еще не существует такого понятия - "полярность". Есть только медные и цинковые пластинки. Смысл этого опыта оставался многие годы незамеченным. Только через тридцать пять лет можно было понять, что означало это описание: "…я приметил, что свет, сопровождающий течение гальвани-вольтовской жидкости, сильнее сказывается тогда, когда тот батарей полюс, посредством коего не отделяется газ при разложении воды, например, каким-нибудь металлом, бывает сообщением с медною оправой колокола; напротив того, другой полюс, с помощью которого образуется газ, сообщаем бывает с какой-нибудь медной частью воздушного насоса".
Что значит полюс, "с помощью которого образуется газ"? При электролизе воды на одном из полюсов бурно выделялся водород; сейчас-то мы знаем, что водород выделяется на катоде, то есть на электроде, соединенном с цинковой пластинкой. В те времена Петров не имел представления о направлении тока, не было деления на положительный и отрицательный полюсы, Петрову надо было найти какое-то свое разделение, и он находит признак, имеющий внутренне неизменное качество полюсности, - полюс, у которого выделяется газ, и полюс, у которого не выделяется газ.
В 1838 году Фарадей обращает внимание на подобную же зависимость, когда-то найденную Петровым: влияние полярности электродов разной конфигурации на потенциал пробоя. Фарадей понятия не имеет о работах Петрова, но он как бы подхватывает их, продолжает в том направлении, какое казалось Петрову наиболее важным. Изучая разряд при низком давлении, Фарадей обнаруживает темное пространство (оно получило название "Фарадеево темное пространство") между тлеющим свечением у катода и положительным столбом.
Конечно, преемственность Петров - Фарадей - мнимая, воображаемая. Найдя ее, я мог лишь соразмерить талант Петрова и ощутить горечь от того, как сложилась судьба его открытий. От каждой новой серии опытов Петрова эти чувства досады, и восхищения, и горечи возрастали.
Как заправский электрометаллург, Петров производит плавку металлов в пламени дуги. Получает окислы, восстанавливает металлы из этих окислов.
Его занимает, как меняется световой эффект дуги в зависимости от разрежения, от расстояния между электродами.
Фантазия его неистощима. Ему удается охватить своими опытами почти весь комплекс явлений, которые потом будут разрабатываться в течение почти сотни лет: сварка, плавка металлов, освещение, разряд в газах, теория пробоя…
Ему не с кем было советоваться, обсуждать результаты. Он зашел слишком далеко вперед. Никто не был заинтересован в его исследованиях. Никто не торопил, не ждал…
Его не ждали также ни награды, ни слова, и он это знал. В чем черпал он силы, ведя свой одинокий поединок с природой?
Одиночество Петрова было безвыходным, вынужденным. Во Франции в это время работали совместно замечательные физики - Араго, Гей-Люссак, Био, Френель, Лаплас, Фуркруа, Воклен, Тенер, Симон. Вскоре после революции они получили возможность свободно общаться с английскими коллегами, с немецкими, итальянскими. Это живое общение, энергичная циркуляция идей, фактов создавали колоссальные преимущества. В России к началу века страх перед революционной крамолой окончательно заглушил начинания Петра I.
В России ученые, даже масштаба В. Петрова, были отрезаны, изолированы от живого общения с европейской наукой.