Текст книги "Ломоносов"

Автор книги: Евгений Лебедев

Глава II

Что может смертным быть ужаснее удара,

С которым молния из облак блещет яра?

М. В. Ломоносов

Что зыблет ясный ночью луч?

М. В. Ломоносов

У Ф. И. Тютчева, много размышлявшего над судьбою и наследием Ломоносова, есть удивительной силы и простоты четверостишие о Природе. О великом искушении познания:

 
Природа – Сфинкс. И тем она верней
Своим искусом губит человека,
Что, может статься, никакой от века
Загадки нет и не было у ней.
 

Когда обозреваешь все сделанное Ломоносовым, поневоле приходишь в «содрогательное удивление». Но когда начинаешь вчитываться в его научные труды, поэтические произведения, письма, заметки, наброски, постепенно приходишь к мысли, что Ломоносов, в сущности, – это Сфинкс без загадки. Настолько естественным, само собою разумеющимся начинает казаться чудо. Чудо его всеобъемлющей гениальности. Чудо его всеприсутствия в нашей культуре. Просто он старался не оставлять без ответа вопросы, которые у него возникали. Именно поэтому он ушел из своей деревни в Москву, а потом в Киев, а потом опять в Москву, а дальше в Петербург, в Германию... Число вопросов растет, а он по-прежнему ни одного старается не оставить без ответа. И ничего с собою не может поделать. Возможно, эта-то воплощенная непобедимость желания ответить на все вопросы и есть Ломоносов в своей сокровенной и откровенной сути.

Тут вот что стоит заметить: каждый из нас, особенно в детстве, бывает обуреваем этой жаждой ответов. Но подавляющее большинство, видя, в какой неимоверной прогрессии возрастают вопросы, рано или поздно начинает убеждать себя, что на все вопросы ответить нельзя, что необходимо избирать себе те или иные реальные, удобовыполнимые задачи. И во все времена на людей, подобных Ломоносову, современники (из тех, кто мыслит приземленно-реально) смотрели с недоумением, опаской, раздражением, тревогой: ведь на их глазах происходили только поиски ответов, а сами ответы отнюдь не гарантировались. Даже если ответы добывались, оценить их мало кто мог. Иначе говоря – посторонний глаз видел прежде всего эмоциональные издержки либо приобретения на пути к ответу – отчаяние, нетерпение, энтузиазм, восторг. Неслучайно петербургские академики за спиной Ломоносова называли его «бешеным мужиком» (конечно же, здесь не только манеры имелись в виду, но и страсть, с которой профессор химии брался «не за свои дела»).

Ломоносовские доброжелатели, при всем их восхищении перед необъятностью его интересов, и те опасались, не слишком ли много он на себя берет. У Ивана Шувалова, который очень часто выступал как бы посредником между Ломоносовым и императрицей, к этим чисто личным ощущениям прибавлялись соображения внешней необходимости. Однажды он пожурил Ломоносова за недостаточно быстрое продвижение его в работе над «Древней российской историей»), которую тот начал по желанию Елизаветы. В высшей степени интересно и поучительно посмотреть, как Ломоносов «извинялся» за энциклопедизм своих устремлений в ответном письме к меценату (1753): «Что до других моих, в физике и в химии, упражнений касается, чтобы их вовсе покинуть, то нет в том ни нужды, ниже возможности. Всяк человек требует себе от трудов успокоения: для того, оставив настоящее дело, ищет себе с гостьми или с домашними препровождения времени картами, шашками и другими забавами, а иные и табачным дымом, от чего я уже давно отказался, затем что не нашел в них ничего, кроме скуки. Итак, уповаю, что и мне на успокоение от трудов, которые я на собрание и на сочинение Российской истории и на украшение российского слова полагаю, позволено будет в день несколько часов времени, чтобы их вместо бильяру употребить на физические и химические опыты, которые мне не токмо отменою материи вместо забавы, но и движением вместо лекарства служить имеют; и сверьх сего пользу и честь отечеству, конечно, принести могут едва меньше ли перьвой».

Вот так просто и с достоинством сам Ломоносов поведал о неизбежности своего энциклопедизма (а заодно и 24-летнему покровителю наставительно намекнул, что не должен «искать себе с гостьми или домашними препровождения времени картами, шашками и другими забавами» тот, кто действительно хочет служить просвещению). Когда вчитываешься в ломоносовские документы, подобные этому, чудо кажется настолько естественным и объяснимым, что его как будто и вовсе нет. Это примерно так же, как в природе: мы знаем, почему парит орел, знаем, насколько целесообразно устроена эта огромная птица, – и кости-то полые внутри, и строение крыла-то нам известно, и воздушные потоки восходящие мы держим в уме. Словом, никаких загадок, все понятно. Однако, когда видишь, как парит орел, эти сведения, поставляемые нам наукой и детально, но в частностях, объясняющие механику полета, забываются и в конце концов все вновь становится необъяснимым. И для объяснения уже самой этой непостижимости и величественности полета (которая не менее очевидна, чем данные орнитологии и аэродинамики) вновь обретает силу и точность старая, добрая «терминология» – загадка, тайна, чудо. Так же и с Ломоносовым: когда от детального изучения его отдельных трудов возвращаешься к исходной точке, вновь (и, пожалуй, еще в большей степени, чем прежде) буквально содрогаешься от удивления: и как же только вся эта громада знаний и дел оказалась доступной и посильной одному человеку! И тут уже не тютчевские строки о Природе, цитированные выше, приходят на память, а слова самого Ломоносова (с которыми, возможно, Тютчев и спорил):

 
Коль многи, смертным неизвестны,
Творит Натура чудеса!
 

Одним из таких неизвестных чудес Натуры в 1750-е годы, несмотря на выдающиеся опыты и открытия, сделанные физиками к этому времени, продолжало оставаться атмосферное электричество. Ломоносов еще в предыдущее десятилетие заинтересовался этой проблемой. Тогдашний его интерес выразился прежде всего в том, что он начал постоянно «чинить электрические воздушные наблюдения», делая записи в своем журнале, размышляя над ними, штудируя соответствующую литературу. Наблюдения эти касались двух атмосферных явлений: гроз и северных сияний. Сколь сильно в ту пору волновало Ломоносова все связанное с атмосферным электричеством, свидетельствует его «Вечернее размышление» (1743), где он, еще не будучи готовым к изложению своих физических идей в форме диссертации или «специмена», высказал догадку о природе полярных сияний, которую впоследствии развил уже научно, ссылаясь при этом на свое стихотворение: «...ода моя о северном сиянии, которая сочинена 1743 года, а в 1747 году в Риторике напечатана, содержит мое давнейшее мнение, что северное сияние движением Ефира произведено быть может».

Впрочем, академические обстоятельства поначалу стимулировали его занятия в основном грозовым электричеством. В письме от 15 августа 1744 года Л. Эйлер известил Петербургскую Академию наук о том, что Берлинская Академия объявила конкурс на решение задачи о причинах электрических явлений. На ту пору петербургские ученые уже вели самостоятельную работу по этим проблемам. Наиболее активными были Ломоносов и Георг-Вильгельм Рихман (1711–1753), один из ломоносовских наставников по Академическому университету в 1736 году. Начиная с 26 апреля 1744 года Ломоносов вел регулярные записи своих наблюдений над грозами. В том же году занялся электричеством и Рихман. Письмо Л. Эйлера помогло им активизировать свои исследования, в конечном счете и объединить их.

Но не только общность научных интересов подтолкнула Рихмана к Ломоносову. Это произошло во многом еще и благодаря тому обособленному положению, которое занимал Рихман во внутриакадемической расстановке сил: не будучи русским, он и иностранцем не был.

Родился Рихман в лифляндском городе Пернове (ныне эстонский город Пярну), который всего лишь за несколько месяцев до того был взят войсками графа Б. П. Шереметева и присоединен к России. Первоначальное образование Рихман получил в Ревеле (ныне Таллинн), а затем «на собственном иждивении» обучался физике и математике в Германии – в университетах Галле и Йены. Впрочем, в 1735 году, не закончив ни того ни другого университетского курса, не удовлетворенный уровнем преподавания (вспомним конфликт Ломоносова с Генкелем!), он приезжает в Петербург и зачисляется студентом в Академию «для занятий физическими науками» под руководством профессора Крафта. Год спустя у Крафта начал учиться и Ломоносов, приехавший из Москвы: вполне вероятно, что они не однажды встречались в ту пору, но подружиться, конечно же, не могли, так как вскоре Ломоносов был направлен в Германию. В 1740 году Рихман становится адъюнктом, а еще через год – уже профессором физики. Работами по калориметрии, теплообмену и испарению жидкости он завоевал европейский авторитет. Им была выведена формула определения температуры смеси жидкостей («формула Рихмана»), и по сей день одна из основных в теплофизике. Он выполнил целый ряд важных экспериментов по теплоемкости и теплопроводности «твердых тел, окруженных воздухом» и показал, что «наибольшую способность удерживать теплоту имеют латунь и медь, затем идет железо, после чего олово и, наконец, свинец из всех исследованных... тел имеет наименьшую способность удерживать теплоту». Кроме того, Рихман изобрел несколько новых научных приборов: гидравлический испаритель для точного определения количества испаряемой воды, термометр для измерения среднесуточной температуры воздуха, барометр особой конструкции.

Когда Рихман и Ломоносов приступили к изучению электрических явлений, эта область физики была на пороге поистине революционных преобразований.

Вплоть до середины XVIII века европейские ученые имели дело лишь с «кабинетным» электричеством и, по существу, не прибавили ничего качественно нового к представлениям древних греков, открывших само явление электризации, наблюдая за способностью янтаря в результате трения притягивать к себе легкие тела. Впрочем, со временем в недрах неторопливых экспериментов стали вызревать ростки новых представлений об электричестве и на рубеже XVI–XVII веков начали пробиваться на поверхность.

В 1600 году была опубликована книга английского физика Вильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земля», в которой на основе проведенных опытов был значительно расширен круг тел, поддающихся электризации при натирании (кроме янтаря, сюда вошли стекло, хрусталь, алмаз, сера и др.), было введено в связи с этим разделение всех физических тел на электрические и неэлектрические, а также была высказана догадка об электрических и магнитных полях. В 1672 году немецкий физик Отто фон Герике описал свои знаменитые опыты с «магдебургскими полушариями» в книге «Новые, так называемые магдебургские опыты, относящиеся к пустому пространству». Этот труд знаменовал собою начало в физике эры электростатических машин. Их прототип образца 1672 года выглядел так: «Желающий пусть возьмет сферический стеклянный сосуд величиной с детскую голову, наполнит его размельченной серой и расплавит ее; после охлаждения разобьет сосуд и вынет шар, который нужно хранить в сухом месте, а если желательно, то можно в шаре пробуравить отверстие, в которое вставить железный стержень, чтобы удобно было вращать шар вокруг него, как вокруг оси». Шар, вращаемый вокруг оси и натираемый ладонью, не только притягивал к себе пушинку, но и отталкивал ее от себя. Кроме того, он светился в темноте и потрескивал (явление, которое три четверти века спустя будет рассматриваться как аналог молнии и грома).

В начале XVIII века англичанин С. Грей открыл явление электропроводимости. В 1733–1737 годах француз Ш. Ф. Дюфе проводил опыты, позволившие ему сделать вывод о неоднородности электричества. Ученый выделял две его разновидности: «Первое электричество получается при натирании стекла, горного хрусталя, драгоценных камней, шерсти животных и др.; второе при натирании смолы, янтаря, копаловой камеди». Впоследствии электрический заряд, получаемый в первом случае («стеклянный», по терминологии Дюфе), стал называться положительным, а во втором («смоляной») – отрицательным.

Однако ж все эти исследования носили лабораторный характер и прямо не затрагивали проблем, связанных о электричеством атмосферным. Между тем в глубокой древности люди чисто эмпирически, не предпринимая каких-либо попыток научно объяснить грозовые явления, пришли к пониманию природы этих явлений. В Древнем Египте, как показали раскопки, было известно, что от молний можно защититься высокими столбами, покрытыми листовым металлом и заостренными вверху. Иосиф Флавий свидетельствовал, что храм Соломона в Иерусалиме был снабжен медными водосточными трубами, уходящими в подземные резервуары (за тысячу лет не было ни одного разрушения, вызванного молнией). Плиний Старший в «Естественной истории» поведал о том, что в старину люди защищались от молний посредством высоких металлических столбов, врытых в землю (возможно, в этом предании содержался глухой отзвук молвы об изобретенных египтянами мерах защиты от молнии).

В начале XVIII века мысль о сродстве свечения и треска во время электрических экспериментов с молнией и громом во время гроз все настойчивее овладевала умами ученых. В 1716 году разрозненные догадки в этом направлении поддержал своим авторитетом великий Ньютон. Но были и противники подобного взгляда на природу грозовых явлений, и среди них такой крупный физик, как голландец Питер Мушенбрек, изобретатель прообраза современных электрических конденсаторов – так называемой «лейденской банки». В 1748 году он попытался разбить оппонентов следующими здравомысленными доводами: «Весь удар молнии вибрирует в воздухе, образуя змеевидные линии, а прохождение электричества осуществляется через пустоту и никогда не происходит через воздух... Молния мгновенно расплавляет и пробивает металлы, электричество же не способно расплавить тончайшие листы меди, золота или серебра; молния в воздухе с треском разряжается одна, без наличия какого-либо тела, электричество же, как замечено, одно в воздухе никогда не производило треска».

Однако ж в ту самую пору, когда П. Мушенбрек пришел к своему умозаключению, не оставлявшему, казалось бы, никаких шансов сторонникам электрической природы гроз, на другом конце Земли, в Западном полушарии, а точнее – в североамериканском городе Бостоне, великий самоучка Бенджамен Франклин уже два года как плодотворно трудился в своем физическом кабинете над доказательством обратного. Летом 1750 года он попытался опубликовать результаты своих исследований в письмах, направленных в Лондонское королевское общество. В них говорилось, что обкладки изобретенной П. Мушенбреком «лейденской банки» заряжены противоположным электричеством и что заостренный металлический стержень отбирает электричество от заряженного кондуктора. Кроме того, Б. Франклин предлагал экспериментально установить идентичность атмосферного и лабораторного электричества. С этой целью, писал он, надо поставить на высоком месте будку, из которой должен был идти наружу высокий (двадцать футов) заостренный железный стержень. Человек, сидящий в будке на скамейке со стеклянными ножками, держа «за сургучную ручку» конец заземленной проволоки, должен во время грозы прикоснуться им к внутреннему концу железного стержня. Появление искр в точке соприкосновения и будет означать идентичность атмосферного и лабораторного электричества.

Лондонское королевское общество отказалось печатать сообщение Б. Франклина. Впрочем, его знакомый, один из членов этого авторитетного ученого собрания, в конце 1751 года издал его письма в частной типографии, и они стали, таким образом, известны в научных кругах Европы. Первая же экспериментальная проверка идей Б. Франклина, осуществленная в мае 1752 года французским физиком Т. Далибаром (да простится неизбежный здесь каламбур), с блеском и треском подтвердила их правоту: железный шест в сорок футов вышины дал в Марли, под Версалем, во время случившейся там сильной грозы изумительно яркие и крупные искры. А немного погодя и сам Б. Франклин добился успеха, запустив во время грозы воздушный змей с прикрепленным к нему металлическим острием (это отступление от своих же рекомендаций было вызвано тем, что Б. Франклин жил в местности низменной, и будка, им описанная, была бы неэффективна; между тем Т. Далибар проводил свой опыт в точном соответствии с описанием Б. Франклина). Тогда же Б. Франклин сконструировал первый громоотвод. Спустя столетие Александр Гумбольдт так оценивал открытия Б. Франклина: «...с этого периода электрические процессы переходят из области спекулятивной физики в область мировоззрения, из тесноты кабинетов на просторы природы».

Ломоносов и Рихман очень скоро узнали об опытах Т. Далибара и Б. Франклина. Новые данные необходимо было соотнести с направлением собственных исследований. Рихман соорудил у себя на дому модернизированный вариант незаземленной установки Франклина (или «громовой машины», как удачно назвал ее Ломоносов). Уже 21 июля 1752 года в газете «Санктпетербургские ведомости» появилась заметка, в которой рассказывалось и о самой машине и о том, для чего она была сделана Рихманом: «Из середины дна бутылочного выбил он иверень (т. е. кусок. – Е. Л.) и сквозь бутылку продел железный прут длиною от 5 до 6 футов, толщиною в один палец, тупым концом и заткнул горло ее коркою. После велел он из верхушки кровли вынуть черепицу и пропустил туда прут, так что он от 4 до 5 футов высунулся, а дно бутылки лежало на кирпичах. К концу прута, который под кровлею из-под дна бутылочного высунулся, укрепил он железную проволоку и вел ее до среднего апартамента все с такою осторожностию, чтобы проволока не коснулась никакого тела, производящего электрическую силу. Наконец, к крайнему концу проволоки приложил он железную линейку, так что она перпендикулярно вниз висела, и к верхнему концу линейки привязал шелковую нить, которая с линейкою параллельно, а с широчайшею стороною линейки в одной плоскости висела...»

Отсюда явствует, что «громовая машина» Рихмана была снабжена простейшим электрометром его же системы. Далее в заметке сообщалось, что Рихман ежедневно с самого начала июля следил за тем, «отскочит ли нить от линейки и произведет ли потому какую электрическую силу, токмо не приметил ни малейшей перемены в нити. Чего ради с великою нетерпеливостию ожидал грому, который 18 июля в полдень и случился. Гром, по-видимому, был не близко от строения, однако ж он после первого удара тотчас приметил, что шелковая нить от линейки тотчас отскочила, а материя с шумом из конца линейки в светлые искры рассыпалась и при каждом осязании причиняла ту же чувствительность, какую обыкновенно производят электрические искры...» Подчеркнув, что «не надобно к тому опыту ни электрической машины, ни электризованного тела» и что «гром совершенно служит вместо электрической машины», газета подводила следующий итог: «Итак, совершенно доказано, что электрическая материя одинакова с громовою матернею, и те раскаиваться станут, которые преждевременными маловероятными основаниями доказывать хотят, что обе материи различны».

Сам Рихман об итогах опыта доложил коллегам в Академии месяц спустя в других, менее патетических выражениях: «18 июля, после полудня, когда слышны были раскаты грома, я наблюдал то, что до той поры тщетно ждал, не только отталкивание нити от линейки, но и электрический огонь, с шипением вырывавшийся из конца железной линейки; из проволоки также извлекались с треском электрические искры при прикосновении к ней, где бы ее ни касались, – не иначе, как бывает это при искусственной электризации проволоки посредством электрической машины». Рихман высказал весьма плодотворные мысли о том, что вследствие идентичности атмосферного и лабораторного электричества молнию в принципе можно изучать в физическом кабинете и что существует неразрывная связь между электрическими и магнитными явлениями, что наэлектризованные тела окружены электрическими полями.

В поэме «Письмо о пользе Стекла» (обстоятельный разговор о которой все еще впереди) Ломоносов по свежим следам (поэма писалась в конце 1752 года) воспел опыты Далибара, Франклина и своего друга Рихмана:

 
Внезапно чудный слух по всем странам течет,
Что от громовых стрел опасности уж нет!
Что та же сила туч гремящих мрак наводит,
Котора от Стекла движением исходит,
Что, зная правила, изысканны Стеклом,
Мы можем отвратить от храмин наших гром.
Единство оных сил доказано стократно.
Мы лета ныне ждем приятного обратно:
Тогда о истине Стекло уверит нас,
Ужасный будет ли безбеден грома глас?
Европа ныне в то всю мысль свою вперила
И махины уже пристойны учредила.
 

Ломоносов и сам к тому времени проводил исследования по изучению атмосферного электричества. В одном из отчетов о проделанной работе он писал: «В 1752 году... в физике: 1) чинил электрические воздушные наблюдения с немалою опасностию...» Но к концу года, надо полагать, они с Рихманом решили объединить свои усилия, о чем, собственно, и свидетельствует косвенным образом строчка из поэмы: «Мы лета ныне ждем приятного обратно».

Именно лето 1753 года стало кульминационной точкой и совместных их исследований, ж личной их дружбы. Как и положено настоящему поэту, Ломоносов был пророком. Вопрос, заданный им в «Письме о пользе Стекла»: «Ужасный будет ли безбеден грома глас?» – оказался роковым.

Впрочем, обо всем по порядку.