Текст книги "Самые знаменитые ученые России"

Автор книги: Геннадий Прашкевич

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 39 страниц) [доступный отрывок для чтения: 14 страниц]

Борис Семенович Якоби

Электротехник, создатель гальванотехники.

Родился 9 сентября 1801 года в Потсдаме в семье банкира.

До окончательного переезда в Россию Якоби носил имя Мориц Герман Якоби. Начальное образование получил дома и в гимназии.

В 1821 году Якоби поступил в Берлинский университет, но уже через год перевелся на физико-технический факультет Геттингена, который окончил в 1823 году.

Получив профессию инженера-строителя, Якоби руководил возведением нескольких крупных зданий в Потсдаме, также разрабатывал проект большого дорожного моста, а позже канала для регулирования речных вод в районе города Ораниенбурга.

В 1829 Якоби приняли в «Союз поощрения промышленной деятельности в Пруссии»; он получил звание архитектора.

В 1833 году Якоби переехал в Кенигсберг, где его младший брат Карл Густав преподавал математику в университете.

Продолжая заниматься строительными работами, Якоби все свое свободное время отдавал изучению литературы по электричеству и магнетизму – явлениям тогда новым и весьма его увлекшим. Сам проводил опыты и строил простые приборы. В 1834 году построенный им электродвигатель привлек внимание электротехников своей новизной и практичностью. За эту работу Кенигсбергский университет присудил Якоби степень доктора философии.

В известной речи «Об использовании естественных сил природы для нужд человека», произнесенной в июне 1834 года в Кенигсбергском физико-экономическом обществе, Якоби проанализировал основные характерные черты современного ему производственного процесса с его все более и более явственно возрастающей тенденцией как можно полнее использовать все доступные человеку виды энергии с целью замены физической силы человека естественными силами природы.

Таких естественных сил или видов энергии было в то время немного.

К ним Якоби отнес мускульную силу самого человека и животных, энергию воды, энергию ветра и энергию пара.

Животный двигатель, на взгляд Якоби, несмотря на множество явных удобств, обладает весьма ограниченной мощностью. Ученый подсчитал, что если бы, например, в Англии все механические двигатели были заменены лошадьми, то лошадей для этого потребовалось бы около миллиона. Понятно, что прокормить такое количество животных крайне нелегко.

Человек как двигатель, указал Якоби, имеет несомненные преимущества перед любым животным, но человек – создание Божие, он должен стремиться к более высокому предназначению. К тому же, без человека производственный процесс попросту немыслим, значит, главное назначение человека – управлять производством, выполнять самые сложные операции, постоянно совершенствуя свое умение, свои знания.

Энергия ветра из-за его непостоянности ограничена.

Энергия воды, хотя и дает большую полезную работу, но плотины, к примеру, не всегда можно поставить именно там, где требуется энергия.

Обобщая сказанное, Якоби пришел к выводу, что необходимо искать пути, ведущие если не к полной, то хотя бы к большей независимости человека от природы.

Построив действующую модель электрического двигателя, Якоби продемонстрировал его возможности группе известных ученых, среди которых были знаменитый немецкий естествоиспытатель А. Гумбольдт, директор Кенигсбергской обсерватории астроном Ф. Бессель, а также русский академик В. Я. Струве, возглавлявший в то время Дерптскую обсерваторию.

Эффект оказался несомненный.

По ходатайству Гумбольдта Якоби даже получил от прусского правительства 600 талеров на исследования.

К сожалению, это были весьма небольшие деньги, развернуть на них широкие работы было невозможно. Не видя других возможностей продолжить интересующие его работы, Якоби, по приглашению Струве, в 1835 году переехал в Россию. Там он получил должность в Дерптском университете.

Через два года Якоби переехал в Петербург и принял русское подданство.

После того как в 1821 году М. Фарадей установил, что проводник с током вращается вокруг магнита и наоборот, неоднократно предпринимались попытки использовать открытие Фарадея в практических целях. Но исследователей сбивал с толку паровой двигатель. Пытаясь создать мотор, работающий с помощью электрического тока, они шли на поводу старой идеи, связанной с поступательными движениями поршня.

Якоби первый понял преимущество вращающегося электромотора.

Используя законы, открытые Гальвани, Вольтом, Ампером и Фарадеем, Якоби построил свой магнитоэлектрический двигатель. Работая над ним, он даже думать запретил себе о поршне. Нуждаясь в средствах, в докладной записке, поданной российскому правительству, Якоби указал на особую важность предлагаемой им работы и выразил самое искреннее желание «…посвятить все свое время и всю свою энергию этому делу именно теперь, когда не остается больше никаких сомнений в успехе задуманного, и не только для того, чтобы не отказываться от своих прежних трудов, но и для того, чтобы мое новое отечество, с которым я уже связан многими узами, не лишилось славы сказать, что Нева раньше Темзы или Тибра покрылась судами с магнитными двигателями».

Умело написанная докладная записка возымела свое действие.

В 1837 году специальная «комиссия по приложению электромагнетизма к движению машин по способу профессора Якоби» начала свою работу.

В комиссию вошли известные русские ученые П. Л. Шиллинг, Э. Х. Ленц, М. В. Остроградский, А. Я. Купфер, Н. Н. Фусс, полковник корпуса горных инженеров Л. Г. Соболевский, капитан корпуса корабельных инженеров С. А. Бурачек. Возглавил комиссию «по приложению электромагнетизма» вице-адмирал И. Ф. Крузенштерн, так как император Николай I весьма серьезно заинтересовался проектом Якоби, и, прежде всего, той перспективой, что будущий электродвигатель вполне можно будет ставить на военные и гражданские морские суда.

Интерес императора придал делу размах, в этом Якоби оказался счастливчиком. Впрочем, и само дело обещало многое: навсегда уйти от неуклюжих и тяжелых паровых машин, сжигавших много топлива.

Особо Якоби подчеркивал выгоды создания электрического двигателя с вращательным движением. Будучи совершенно уверен в своей правоте, он сразу решил создать не модель, а действующий образец.

«Я уже не говорю о крайней простоте, – писал он, – с круглым беспрерывным движением, о конструктивных ее преимуществах и легкости превращения кругового движения во всякое другое, какого требует данная рабочая машина. Я с самого начала был проникнут этими мыслями, еще когда я не представлял себе, каким образом мне удастся осуществить свою машину; я тогда имел в виду практическое ее применение, и задача представлялась мне настолько важной, что я не хотел тратить силы на выдумывание игрушек с возвратно-поступательным движением, которые удостоились бы чести быть поставленными в один ряд с электрическим звонком в отношении их эффекта».

В сентябре 1838 года на Неве и на каналах Петербурга можно было увидеть необычное судно: не было на нем гребцов, не валил дым из труб, да и труб не было. Тем не менее, странное судно упорно двигалось в назначенном ему направлении, неся при этом более десятка пассажиров.

Это испытывался ботик Якоби с электрическим двигателем.

В первый же день ботик за семь часов покрыл расстояние в четырнадцать километров. Разумеется, расстояние небольшое, но никто сразу и не ждал от новой машины значительных результатов.

Продемонстрированный Якоби электрический двигатель представлял собой две группы электромоторов, имеющих общие вертикальные оси. Вращение указанных осей с помощью конических шестерен передавалось на горизонтальную, на которой крепились гребные колеса. Источником тока для двигателя служили 320 медно-цинковых гальванических элементов.

Газета «Северная пчела» с восторгом сообщала читателям:

«Обращаясь к электромагнетической лодке…

Мы находим в ней небольшую машину, которая при четырех футах высоты занимает пространство не более ¾ аршина в длину и полтора аршина в ширину. По виду кажется, что механизм лодки состоит из двух столбов, между которыми через всю ширину лодки идет железная ось. На конце оси находятся гребные колеса, устроенные точно так, как на пароходах…

Гальванические батареи, составляющие в этих машинах собственное жизненное начало, обыкновенно делаются из цинка, меди и разжиженной серной кислоты. В здешних снарядах употребляли вместо меди тонкую платиновую пластинку…»

Кстати, последнее усовершенствование было введено самим Якоби.

«В средние века, – с энтузиазмом сообщала газета, – фанатики сожгли бы господина Якоби, а поэты и сказочники выдумали о нем легенду, как о Фаусте. В наше время мы не сожжем его, а согреем чувством признательности за его полезные труды и вместо легенды скажем правду, а именно, что господин Якоби, сверх учености, отличный человек во всех отношениях, потому что в нем нет педантства, а есть истинная, пламенная страсть к наука и столь же пламенное желание быть полезным гостеприимной и благодарной России…»

Заключение специальной комиссии тоже подчеркнуло значение работ Якоби.

«В противоположность первоначальному плану, – говорилось в официальном отчете, – по которому предположено было производить опыты на тихой воде, удалось совершить плавание по самой Неве и даже против течения…»

В особом дополнении к отчету капитан корпуса корабельных инженеров С. А. Бурачек заявил, что в будущем результаты испытаний электродвигателя несомненно обещают возможность его применения на военных кораблях. При этом капитан Бурачек совершенно справедливо указывал на весьма существенный недостаток парусников: как только раскаленное ядро попадает в паруса и рвет их, так парусник теряет маневренность. А недостатки паровых машин капитан Бурчек видел в том, что раскаленное ядро всегда может пробить паровой котел, или сбить дымовую трубу, или разрушить гребные колеса.

Что же касается электродвигателя, указывал капитан С. А. Бурачек, то его достаточно легко укрыть от ядер противника. К тому же, небольшой электродвигатель освободит корабль от огромного груза угля, усилит его ход и возможность маневра.

К сожалению, скоро стало понятно, что добиться значительного повышения мощности двигателя будет трудным делом, так же, как и создать легкие, емкие и надежные источники тока. По этой причине в 1842 году специальная комиссия приняла решение о приостановке работ «…впредь до открытия какого-либо нового пути, могущего вести к усовершенствованию приложения магнитной силы к движению судов».

Разумеется, это было разумное решение.

Даже сейчас мы все еще не имеем аккумуляторов, которые могли бы свободно конкурировать с двигателями, работающими на бензине.

5 октября 1838 года Якоби сообщил на заседании Петербургской академии наук об открытом и разработанном им способе получения точных копий различных предметов.

Этот день справедливо считается днем рождения гальванопластики.

Когда в 1840 году вышел в свет труд «Гальванопластика, или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов с помощью гальванизма», имя Якоби сразу стало известно всему ученому, и не только ученому миру. В течение короткого времени Якоби получил массу самых разных премий, почетных орденов и званий. А в 1842 году за многие оригинальные работы, прославившие русскую науку, Якоби был избран действительным членом Петербургской академии наук.

Открытие гальванопластики, по словам самого Якоби, было сделано случайно.

Готовя к очередному опыту гальванический элемент, технический служитель, помощник Якоби, во время чистки медного цилиндра, случайно отделил от него несколько кусочков меди, достаточно обширных, но тонких и хрупких. Разумеется, Якоби сделал помощнику замечание, указав при этом, что медь, из которой был сделан цилиндр, была, видимо, плохо им сплющена, а потому сдвоена.

«Его (помощника) горячий протест, – вспоминал Якоби в 1846 году, – навел меня на мысль решить вопрос о происхождении этих кусков, сравнив их внутреннюю поверхность с внешней поверхностью цилиндра.

Начав это исследование, я тотчас же увидел несколько почти микроскопических царапин напильника на обеих поверхностях, точно соответствующие друг другу: вогнутые на поверхности цилиндра и рельефные на поверхности отдельного листка.

Гальванопластика, – скромно замечает ученый, – явилась следствием этого тщательного исследования».

Проверяя возникшие предположения, Якоби применил в качестве электрода медную пластинку, на которой было выгравировано его имя, и сразу же получил точный негативный отпечаток с пластинки. После этого Якоби проделал подобный же опыт с пятаком. Тоже весьма символично: в наше время гальванопластика получила широкое распространение в деле изготовления точных и во всем сходных между собой клише, необходимых для печатания государственных бумаг, в том числе и денежных знаков.

В 1840 году Якоби был удостоен Демидовской премии.

Понимая важность сделанного Якоби открытия, Российское правительство купило у ученого идею гальванопластики за 25 тысяч рублей серебром, тут же предложив опубликовать все полученные сведения в открытой печати, чтобы они стали доступны всем.

Якоби не возражал.

В течение ближайших нескольких лет в гальванопластической мастерской Якоби были осаждены многие пуды меди и золота, пошедшие на статуи и барельефы Исаакиевского собора, Эрмитажа, Большого театра в Москве, Петропавловского собора. Для одной только позолоты куполов Храма Спасителя в Москве и Исаакиевского собора ушло 45 пудов 32 фунта золота.

В Париже, на всемирной выставке 1867 года, Якоби за свое изобретение был награжден Золотой медалью.

Знаменитый М. Фарадей, с интересам относившийся к работам Якоби, писал ему 17 августа 1839 года:

«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 Philosophical Magazine в надежде, что они признают эти новости важными для своих читателей. Я уверен, что этим нисколько не огорчил Вас; я именно желал, чтобы, подобно мне, и другие знали о достигнутых Вами замечательных результатах. Буду питать надежду, что тем или иным путем вновь услышу, по возможности в непродолжительном времени, о дальнейших результатах Ваших трудов, особенно по части применения к механическим целям, и я самым душевным образом желаю, чтобы Ваши большие труды получили высокую награду, которой они заслуживают.

Как подумаю только об электромагнитной машине в «Great Western» или «British Queen» (известные в то время корабли британского флота) и отправке их этим способом в плавание по Атлантическому океану или даже в Ост-Индию!.. Какое это было бы славное дело!..

И те пластинки, которые вы мне прислали, не только весьма мне приятны и лестны, но и сами по себе обе прекрасны в теоретическом и практическом отношениях и все, кто бы их здесь ни видел, восхищаются ими…»

Якоби создал несколько конструкций различных электрических телеграфов, весьма совершенных для своего времени, в частности, самый первый буквопечатающий аппарат (1850). Впрочем, эти работы сразу были засекречены военным ведомством и научная общественность долгое время о них ничего не знала. Так же, как и о гальванических противопехотных и морских минах, которые разрабатывал Якоби.

В 1842 году Якоби связал пишущим телеграфом Зимний дворец с Главным штабом, а в следующем году – с Главным управлением путей сообщения. Электрические сигналы поступали на электромагнит пишущего аппарата, который притягивал к себе вертикально расположенный стержень с укрепленным на нем карандашом. Часовой механизм периодически передвигал экран в горизонтальном направлении перпендикулярно карандашу и тот рисовал некоторую волнистую линию, которую, зная секрет, несложно было расшифровать.

В 1843 году, протягивая новую линию пишущего телеграфа между Петербургом и Царским селом, Якоби впервые в мировой практике использовал для второго провода землю.

Якоби принадлежит десять конструкций самых разных видов телеграфных устройств.

В 1850 году, например, он изобрел оригинальный буквопечатающий телеграфный аппарат.

Под действием движущихся электромагнитов в передающем и в приемном аппаратах синхронно вращались указательные стрелки, занимая в каждый данный момент одинаковое положение над циферблатами с буквами. На одной оси со стрелкой, жестко связанное с ней, находилось типовое колесо с буквами. Чтобы передать нужную букву, телеграфист при помощи штифта устанавливал стрелку прямо напротив нужной буквы. Одновременно на приемной станции против той же буквы устанавливалось указательная стрелка вместе с типовым колесом. При этом срабатывали электромагниты и прижимали к типовому колесу бумажную ленту, на которой отпечатывались нужные буквы одна за другой.

Все указанные работы были засекречены, но однажды, будучи в Берлине, в дружеской компании Якоби показал чертежи своего аппарата, на что, разумеется, не имел права. Этой утечкой информации незамедлительно воспользовался инженер В. Сименс. Внеся в конструкцию Якоби некоторые изменения, В. Сименс совместно с механиком И. Гальске организовал серийное производство подобных аппаратов. Так началась деятельность знаменитой электротехнической фирмы «Сименс и Гальске», которая быстро захватила в свои руки все европейские подобные учреждения, в том числе и в России. Позже Якоби не раз с горечью говорил, что изобретение, сделанное им, как это часто бывает, обогатило не его, а людей, не причастных к изобретению.

Много сил отдал Якоби военному делу.

«Наша система подводных мин, – писал он в 1847 году, – и найденные нами средства, ручавшиеся нам за действительность их, совершенно неизвестны заграничным правительствам».

Это действительно было так.

К началу Крымской войны в особой «гальванической» команде хорошую подготовку по электроминному делу, разработанному Якоби, получили многие русские офицеры, матросы и солдаты. До этого вместе с Якоби они участвовали в реальных испытаниях подводных мин, которые проводились почти ежегодно в Петербурге на Большой Невке, у Петропавловской крепости и в районе Ревеля.

В 1847 году большие показательные испытания действия подводных мин были проведены в районе между Кронштадтом и Ораниенбаумом в присутствии императора Николая I и всех высших военных чинов.

Сперва демонстрировалось действие незаряженных мин, соединенных с гальванической батареей, установленной на берегу, и, в свою очередь, соединенной с телеграфным аппаратом. Когда с минами сталкивалось гребное судно, управляемое матросами, срабатывал запал, гальваническая цепь замыкалась и на телеграфном аппарате звонил колокольчик. Затем были проведены опыты с боевыми минами, имевшими пороховой заряд, – но при разомкнутой цепи. Необходимо было показать, что свои суда могут проходить над минами, не подвергаясь опасности. И, наконец, проведена была самая ответственная часть испытаний. Цепь, соединявшая батарею с боевыми минами, замыкалась, корабль, проходя над миной, задевал ее, – срабатывал запал, происходил взрыв.

Во время Крымской войны по предложенной Якоби системе был минирован Кронштадский рейд, что не позволило английским и французским кораблям подойти к Петербургу.

Якоби беспокоила судьба Севастополя.

Он сделал все, чтобы помочь осажденному городу.

Он добился того, чтобы военное начальство отправило все необходимое для минирования Севастопольского рейда: наилучший охотничий порох, минные бочки деревянные и металлические, специальные проводники, соединительные приборы, гальванические батареи и запалы. Однако князь А. С. Меншиков, командовавший обороной, отказался от минирования рейда. В феврале 1853 года князь Меншиков был отстранен от командования, но время было упущено, мины Якоби не успели защитить город.

За год до смерти, Якоби писал в своей автобиографии:

«…Работы мои были направлены в смысле применения силы гальванизма к военному делу. Начало моих работ по этому предмету совпадает с началом 1840 года. Следовательно, Россия обратила внимание на эту столь существенную в настоящее время отрасль военного производства почти тридцатью годами раньше других государств, которые теперь пользуются плодами сделанных в этом отношении успехов и усовершенствований.

Изобретенные мною и усовершенствованные мины (торпедо) едва ли в сущности уступают новейшим торпедо других государств, несмотря на приложенные в этих странах усиленные старания к усовершенствованию упомянутого снаряда, которым Россия первым владела задолго до того, как подобное средство военной обороны стало известно за границей. Будучи употреблены впервые на войне при обороне Кронштадта, русские торпедо моей конструкции представляли, как известно, серьезное препятствие нападению со стороны англо-французского флота».

Якоби был членом тринадцати зарубежных научных обществ, почетным доктором и профессором многих отечественных и зарубежных университетов, членом-корреспондентом нескольких иностранных академий. Среди его близких друзей и научных корреспондентов были А. Беккерель, К. М. Бэр, Я. Берцелиус, Ф. П. Литке, М. Фарадей, В. Я. Струве, А. Н. Лодыгин, Н. Н. Зинин, М. В. Остроградский, А. Гумбольдт. Он работал с Менделеевым, Петрушевским, Хвольсоном, Яблочковым, Ленцем, Слугиновым.

«Я черпал из науки только то, что ведет или обещает повести к практическим результатам, – писал Якоби, вспоминая пройденный путь. – Я поставил себе задачу примирить науку и технику, стереть несправедливую разницу, которую установили между теорией и практикой».

Это ему, несомненно, удалось.

Умер Якоби 3 марта 1874 года в Петербурге от сердечного приступа, – вполне счастливый, достойный, сумевший выразить себя человек, из Морица вдруг превратившийся в Бориса, и никогда этого не стеснявшийся, а наоборот, гордившийся этим.