Приключение великих уравнений
Шрифт:
Франклин ввел в науку понятие положительного и отрицательного электричества. Когда мы пользуемся словами "батарея", "конденсатор", "проводник", "заряд", "разряд", "обмотка", мы вряд ли помним о том, что Франклин первым дал названия всем этим вещам.
В последние годы своей жизни Франклин стал одной из выдающихся фигур политической жизни Америки, активным борцом за освобождение Америки от колониального ига Англии.
В двадцать семь лет он, помимо всего прочего, был популярнейшим писателем Америки. Его "Бедный Ричард" выдержал бессчетное количество изданий. "Я мог бы попытаться вызвать к себе добрые чувства, провозгласив, что я пишу эти выпуски не для чего иного, как для блага общества; но это было бы неискренне, и кроме того, современники мои слишком умны для того, чтобы быть обманутыми
Бенджамен Франклин.
"Альманах Бедного Ричарда" был чем-то вроде календаря, содержащего практические советы, изречения (типа "нельзя заставить пустой мешок держаться прямо", "своим можешь назвать лишь то, что съел") и занимательные рассказы. Образ бедного Ричарда - "полуголодный ученый старикан, допекаемый своей сварливой женой, рассуждающий о пользе бережливости, подмигивающий молоденьким женщинам" - оказался необычайно популярным и жизненным. "Альманах" издавался около тридцати лет. Для нас во всем этом, помимо иллюстрации высокого "общего уровня таланта" Франклина, важно и то, что "Альманах", так же как и издававшаяся им же "Пенсильванская газета", дали Франклину возможность разбогатеть и к сорока годам "отдалиться от дел". Наличие свободного времени и денег немало способствовали успехам Франклина в области электричества.
Франклин был обаятельнейшим, образованнейшим человеком своего времени. Веселый и жизнерадостный, атлетически сложенный, Франклин всегда окружен интересными и влиятельными людьми - дипломатами, принцами, учеными и очаровательными женщинами.
Но вернемся к семи "электрическим" годам из жизни Франклина, точнее, к тем из них, которые были связаны с доказательством электрической природы молнии.
После случайно прослушанной популярной лекции Франклин, решив систематизировать все, что он узнал от других и понял сам, развил довольно простую, но стройную и, как впоследствии оказалось, правильную теорию статического электричества и его передачи от одного тела к другому - ту самую теорию, которую мы проходим в школе, впервые знакомясь с электричеством. Сейчас мы сделали бы лишь одну поправку к этому учению - Франклин наугад принял, что то тело, которое накапливает электричество, заряжается положительно. Тело, теряющее электричество ("электрическую жидкость" по терминологии Франклина), заряжается отрицательно. Мы знаем сейчас, что носителем электричества в проводниках является отрицательно заряженный электрон. Поэтому наэлектризованное тело, на наш взгляд, должно быть признано отрицательным. Естественно, что Франклин не мог предугадать этого, и для того, чтобы не ломать установившиеся со времени Франклина представления, сейчас направление тока (от "плюса" к "минусу") принимают обратным направлению происходящего в действительности процесса - движения электронов.
Франклин вдохновенно творил новую теорию. Идеи вытекали друг из друга, обретали мелодию, гармонию, изящно модулировали и образовали, наконец, блестящую симфонию статического электричества. Атмосферу необыкновенной легкости, игры, но игры, в тайных закоулках которой могут скрываться великие открытия, атмосферу, в которой творил он свою теорию, передал Бенджамен Франклин в одном из своих писем к английскому другу:
"Ввиду того, что наступает жаркая погода, когда электрические опыты доставляют мало удовольствия, мы думаем покончить с ними на этот сезон, завершив все довольно веселым пикником.
На берегах реки Скулкилл искра, переданная с одного берега на другой без какого-либо проводника, кроме воды, зажжет одновременно на обоих берегах реки спиртовки (этот опыт, к изумлению многих видевших его, мы уже проделывали некоторое время тому назад)... Индейка к нашему ужину будет умерщвлена электрическим ударом и зажарена на электрическом вертеле огнем, зажженным наэлектризованной банкой; мы выпьем за здоровье всех известных физиков... из наэлектризованных бокалов под салют орудий, стреляющих от электрической батареи"6.
Теория статического электричества помогла Франклину сделать сенсационное открытие - он первым доказал, что молния, с грохотом прорезающая небо, и искра, полученная с помощью
лейденской банки, это одно и то же явление, только в разных масштабах.Нельзя сказать, что такая аналогия была очень уж новой. Еще великий Ньютон писал в одном из своих писем в 1716 году:
"Тот, кто копается в глубоких шахтах знания, должен, как и всякий землекоп, время от времени подниматься на поверхность подышать чистым воздухом. В один из таких промежутков я и пишу вам... Я много занимался замечательными явлениями, происходящими, когда приводишь в соприкосновение иголку с кусочком янтаря или смолы, потертой о шелковую ткань. Искра напомнила мне молнию в малых размерах..."
Но "напомнила" - это еще не доказательство. Нужно было очень ясно представить себе электрические процессы, происходящие в атмосфере, чтобы сделать решающий шаг - поставить ясный эксперимент, со справедливостью доказывающий, что молния и искра - одно и то же.
...О нежные воспоминания детства! Призрачный и светлый мир, населенный умными, добрыми существами, большими яркими цветами, бабочками и стрекозами! Мир, где наслаждаются самым обычным: небом, облаками, запахами с такой остротой, которая, быть может, придет во всей последующей жизни лишь несколько раз. О, как прекрасен и ярок мир, который мы в спешке взрослых будней не успеваем заметить...
В один из незабываемых дней своего детства великий Франклин, тогда еще мальчик Бен, смастерил с помощью взрослых белоснежное трепещущее чудо, стремящееся при малейшем ветре выпорхнуть из тонких детских рук на свободу, в высокие голубые глубины, где хозяин лишь ветер, теплым потокам которого должен повиноваться новый воздушный змей. Тонкая, но прочная веревка с палкой (чтобы крепко держать вырывающийся змей) - все, что связывает маленького Бена с большим белым парусником - или птицей?
– неслышно несущимся где-то высоко впереди. Бен бежит за ним по улочкам, выбегает на зеленый луг, полный травы, цветов и пчел; но корабль несется выше и дальше, и некогда Бену отдохнуть, перевести дух. Он бежит по колено в траве, обнаженное тело омывается теплым летним воздухом, а впереди препятствие - пруд. Безрассудность детства? Бен в пруду, в руках - крепко зажатая палка с веревкой. Бен переворачивается на спину, и вдруг начинает плавно скользить по поверхности воды, влекомый воздушным парусником; опасный и невыразимо приятный для Бена эксперимент, к счастью, благополучно окончился на другом берегу пруда...
Это детское воспоминание Франклина, "отнявшего молнию у небес и власть у тиранов", по выражению его биографа Тюрго, конечно же, сыграло свою роль в осуществлении знаменитых франклиновских экспериментов с воздушным змеем.
"Когда змей и веревка намокнут от дождя и вследствие этого станут проводить электричество, - писал Франклин, - то поток его обильно исходит из ключа при приближении суставов пальцев. От него можно зарядить банку. Электрическим огнем, полученным таким образом, можно зажечь спирт и сделать все опыты, совершаемые обычно с натираемым шаром или трубкой. Этим полностью доказывается тождество электрического вещества с веществом молнии".
Здесь уже не Ньютоновское "напоминает". Франклин определенно указывает, что "вещество молнии" и "вещество электричества" "тождественны". Интересно заглянуть, так сказать, в "творческую лабораторию" Франклина, пришедшего к этому выводу. Вот что писал он 1 ноября 1749 года:
"Электрическая жидкость имеет с молнией следующее сходство: 1. Дает свет. 2. Тот же цвет света. 3. Ломаное направление. 4. Быстрота движения. 5. Проводится металлами. 6. Создает треск или шум при взрыве. 7. Встречается в воде или во льду. 8. Разрывает предметы, через которые проходит. 9. Убивает животных. 10. Плавит металлы. 11. Зажигает легко воспламеняющиеся вещества. 12. Серный запах".
Открытие Франклина было высоко оценено М. В. Ломоносовым, а один из видных тогдашних русских поэтов несколько позже, уже после опытов Гальвани и Вольта, откликнулся на открытие связи между электрической искрой и молнией следующим шутливым стихотворением:
Итак, Узнал я наконец,
Тебя, Зевес самодержавный!
Узнал, что мир - большой глупец,
А ты - проказник презабавный!
Два металлических кружка
Да два телятины куска
С цепочкой медной за ушами