Физика. Великие открытия

Когда открытие Вольты стало достоянием всех ученых, оно произвело огромное впечатление. Не было, наверное, физика, который не построил бы у себя вольтов столб, и не потому даже, что желал убедиться в действительности этого открытия, но просто — как можно было не иметь у себя такого замечательного источника электричества.

Впрочем, поначалу открытие Вольты, конечно же, проверяли — нет ли ошибки здесь, действительно ли все так потрясающе просто, как пишет этот удивительный итальянец, только в пятьдесят пять лет раскрывший в полной мере свой талант. Это не значит, что ему не доверяли, но в науке совершенно необходима воспроизводимость результата. Не может быть в природе такого явления, которое удается получить только одному человеку — самому автору; оно должно быть доступно для повторения любому достаточно подготовленному ученому. Иначе какой же в нем смысл? Наука не поприще фокусников, не арена цирка, где маги глотают шпаги на глазах у изумленных зрителей; ее задача не удивлять, а делать человека могущественным.

Конечно, при первом знакомстве, каждое новое открытие — особенно достаточно простое, чтобы каждый мог подумать: господи, почему же я до этого не додумался? — вызывает удивление, изумление, даже недоверие.

В ноябре 1800 года Вольта докладывал о своем исследовании в Париже перед членами Французской академии, она называлась тогда Французским национальным институтом. Причем делал это дважды, на двух заседаниях, с интервалом в две недели, 7 и 21 ноября. Заслушав и обсудив, как пишут теперь в протоколах, сообщение Вольты, академия поручила специально созданной комиссии под председательством известного физика Био проверить правильность результатов. Комиссия работала почти год и повторила все, что было сообщено Вольтой. С помощью столба, сделанного по его чертежам, удалось воспроизвести все те явления, которые раньше получались с помощью электрических машин, но только в гораздо более сильной степени.

Обобщив результаты, комиссия высказала готовность доложить их перед всей академией. Был назначен день доклада — 1 декабря 1801 года. Было послано в Италию приглашение Вольте. Он вновь прибыл в Париж, нимало теперь уж не волнуясь, ибо был уверен в точности своей работы. Однако поволноваться ему все же пришлось, и основательно, потому что, приехав, он узнал, что на заседание академии пожелал прибыть сам консул Франции и что это он, Наполеон, и повелел вызвать ученого в Париж. Вероятно, Наполеон узнал о замечательном снаряде и захотел увидеть его действие, продемонстрированное лично автором. Поэтому Вольта вновь, в третий раз уж, докладывал свою работу, хотя приехал он, чтоб слушать других.

Существует картина, изображающая доклад Вольты перед Наполеоном. Вольта в парадном одеянии, при парике, ему приходится наклоняться, потому что он высок ростом и строен, несмотря на возраст, а Наполеон, как известно, ростом мал и длинных не очень-то жалует. Он стоит по другую сторону стола, рука заложена за борт мундира, лицо надменное, и по нему не определишь, понимает он что-нибудь из того, что ему говорит Вольта, или нет. Члены комиссии в почтительных позах расположились вокруг, их черед еще не наступил. Наконец Вольта закончил, и слово получает Био. Он сообщает о результатах работы комиссии, которые полностью подтверждают выводы Вольты.

Графский герб и ордена, которыми награжден Вольта.

И здесь оказывается, что Наполеон вполне понял значение открытия Вольты. Не успел Био закончить свою речь, как Наполеон предложил присудить итальянскому ученому большую золотую медаль академии — как знак уважения Франции. Предложение шло вразрез с академическим уставом, но его поставили на голосование, и оно было принято единогласно. Вероятно, не потому даже, что высочайшие предложения не отвергают, — действительно Вольта поразил всех своим выдающимся открытием.

Кстати, Бонапарт оценил не только вклад Вольты, но и вообще значение этой новой области физики и, желая стимулировать ее развитие во Франции, на этом же заседании предложил учредить от имени академии две премии за лучшие работы по гальваническому электричеству: одну — большую, за капитальное открытие типа вольтовского, другую — малую, ежегодную. Правда, эта мера поощрения ничего не дала; по иронии судьбы в этой области физики французские ученые так ничего и не сделали.

Интерес Наполеона к Вольте не остался эпизодом. Бонапарту, человеку самому выдающемуся, импонировал немолодой уже ученый с лицом, как писано в одной старинной книге, «благородным и правильным, как у древней статуи, широким лбом, покрытым морщинами от глубоких размышлений, взором, выражающим и спокойствие душевное и ум проницательный». Наверное, докладывали Наполеону и о некоторых странностях Вольты, привыкшего к деревенской жизни. В Париже немало удивлялись, например, видя, как он ежедневно заходил к булочнику, покупал большой хлеб и медленно сжевывал его прямо на улице, поглощенный в раздумья и не обращая никакого внимания на прохожих. Но кто из великих людей не имел странностей? Это только подчеркивало их отрешенность от суеты мирской, их углубленность в собственные мысли, столь ценные для человечества.

Наполеону показалось мало одной медали, он в тот же день послал Вольте две тысячи золотых и возмещение дорожных расходов. И далее высочайшие награды продолжали сыпаться, как из волшебного рога изобилия: крест только что учрежденного ордена Почетного легиона, крест железной короны, членство в Итальянской консульте, управляющей родиной ученого, титул графа, звание сенатора Королевства Ломбардского — кому еще из ученых выпадало столько почестей за одно только открытие?!

К чести Вольты надо сказать, светский успех не вскружил ему голову, он всегда был чужд суете славы, всем дворцам и гостиным предпочитал свой кабинет и старался не покидать его без надобности. И, даже приезжая в Лион на заседание консульты или в Милан на заседание сената, он думал только об одном — как бы поскорее уехать домой. И за все время ни разу не пожелал выступить — это Вольта, один из лучших лекторов Италии! Значит, не из боязни косноязычия, а от нежелания заниматься чем-нибудь, кроме науки.

Здесь Вольта, пожалуй, впадал в крайность. Он вообще отказывался участвовать в политической жизни страны, ему было все равно, кто находится у власти: он снисходительно позволял украшать своим именем деятельность многих правительств, а их в Ломбардии сменилось немало; он даже не разрешал вести в своем присутствии какие-либо политические разговоры, решительно пресекал их всякий раз, но, как человек тактичный, делал это с помощью шуток и каламбуров.

Страница письма Вольта, адресованною Бэнксу, от 20 марта 1800 гола, в котором он сообщает об изобретении нового аппарата.

Виды «столбов», описанных Вольтом в письме к Бэнксу. Сверху — «цепочка чашек». Буквой А обозначены серебряные пластины, буквой Z — цинковые.

Крутильные весы.

Но шутки шутками, а эта особенность Вольты стала известной, и не могу сказать, чтобы пленила его современников. Аполитичность вообще нельзя причислить к достоинствам человека, а если он известен, это качество делает его общественно ущербным. Потому что Вольта, если бы захотел, мог многое сделать для Италии, пользуясь своим влиянием у Наполеона.

Тот часто вспоминал итальянского физика; если он отсутствовал на каком-нибудь из приемов, Бонапарт немедленно спрашивал, не болен ли ученый. Когда в 1804 году Вольта решил было оставить преподавание в университете, Наполеон, узнав, решительно воспротивился. «Я не могу согласиться, — просил передать он в Италию, — на отставку Вольты; если его тяготят обязанности профессора, можно сократить их; если хочет, пусть читает одну лекцию в год; университет павийский будет поражен смертельно, когда из списка его членов исключится имя Вольты. Притом добрый генерал должен умереть на поле чести».

Генерал от физики внял просьбе императора и остался на кафедре. Но в 1819 году он все же покинул поле чести и — навсегда. Он оставил университет, оставил физику и удалился от дел в свой родной Комо, чтобы уже никуда не выезжать, никого не принимать, ничего не обсуждать. Было ему тогда семьдесят четыре года.

Он прожил еще восемь лет, окруженный только членами семьи. Его интерес к жизни постепенно угасал, и даже упоминание о столбе не вызывало у него никаких эмоций. Может, он вспоминал в эти годы свою жизнь, спор с Гальвани, длившийся семь лет и так и не законченный. Вероятно, жалел, что Гальвани не дожил до его победы — столб он не смог бы не оценить. Возможно, думал о странностях судьбы, наталкивающей иногда на счастливые откровения, как тогда у Луиджи с его больной женой; ведь если б не та лягушка, наверное, и он, Вольта, не занялся бы металлами и не пришел бы к открытию столба. Кто знает теперь, о чем он передумал за эти восемь лет, что вспомнил, о чем жалел, — посетителей он не принимал, а с близкими о физике не поговорить. А кроме физики, разве было у него что в жизни?…

Алессандро Вольта.

5 марта 1827 года восьмидесятидвухлетний знаменитый физик скончался. Вся Италия скорбела о смерти ученого, принесшего ей такую славу. Хотя многие из его современников отдавали себе отчет в том, что как ученый Вольта умер гораздо раньше — двадцать пять лет назад. После изобретения столба он уже практически ничего не сделал. Об этом много писали его биографы. Их удивляло и огорчало, что из восьмидесяти двух лет жизни плодотворными были всего лет десять, с сорока шести до пятидесяти шести. Разумеется, они утешали себя и общественность тем, что это было великое десятилетие, что за него Вольта сделал столько, сколько многие другие не сделали за всю жизнь. Но, конечно, было досадно, что такой мощный талант поздно начал и рано кончил. Как всегда в таких случаях, приводились разные гипотезы: одни полагали, что Вольта просто иссяк как ученый, истощил свой ум напряженной работой, другие считали, что он боялся уронить себя в глазах ученых, сделав что-нибудь менее значительное. Я не знаю, правы ли первые, но вторые не правы определенно. Если бы Вольта действительно так уж опасался за свой престиж, он не стал бы в 1817 году публиковать одну за другой две статьи — о граде и о периодичности гроз и сопровождающем их холоде.

Современники соорудили Вольте прекрасный памятник близ местечка Каленаго, родины его предков.

Но последователи, развившие его открытие, сделали ему памятник более значительный, хоть и меньшего размера. Маленькая батарейка, рождающая свет в фонаре, звук в приемнике, движение в моторе, — вот вечный памятник Вольте, так же как и надпись на ней, означающая величину напряжения.

Глава 6. Вильям Никольсон и Антони Карлайл. Открытие электролиза

Первоначальная форма электродов.

В предыдущей главе я говорил, что Джозеф Бэнкс, получив письмо Вольты, показал его до официального оглашения нескольким своим друзьям. Ну, вот отсюда все и начинается.

Снова Англия, родина закона всемирного тяготения. Первый год XIX столетия. Руке еще непривычно писать эти цифры — 1800. Но идут месяцы, все больше поводов для этого представляется ученым. Вот и 30 апреля 1800 года происходит случай, который был запечатлен для истории двумя английскими учеными, вызвавшими к жизни новое необычное явление.

Один из них — врач Антони Карлайл. Ему тридцать два года, он еще не очень известен, у него все еще впереди — вскоре он станет знаменитым хирургом. Его другу Вильяму Никольсону сорок семь лет, у него если не все уже позади, то многое: он был чиновником Ост-Индийской компании, разъездным комиссионером, директором училища, инженером; потом наконец поселился в Лондоне и стал издателем журнала, где печатались в числе прочих статьи по физике. Кроме издательской деятельности, Никольсон выступал еще и как писатель, и даже как физик. Это последнее его занятие интересует нас более других, потому что в тот день, 30 апреля 1800 года, когда он встретился с Антони, чтобы попробовать соорудить одну «штуку», он чувствовал себя несомненно физиком. Ибо штука эта была не что иное, как столб Вольты, о котором Никольсон узнал от Карлайла, а тот, в свою очередь, от Бэнкса, — это первая версия; вторая: Никольсон узнал первым эту новость от Бэнкса и сообщил ее Карлайлу; и, наконец, есть третья версия, полученная простым сложением первых двух: Бэнкс показал письмо Вольты обоим друзьям одновременно. Я не шучу: передо мной три книги, три истории физики, и в каждой приведена своя собственная интерпретация. Не так уж существенно, правда, какая из них более приближается к истине, может, даже на самом деле все было и не так, важно, что два момента во всех трактовках совпадают, и их-то мы и можем, как общий член при всех трех неизвестных, вынести за скобки, а то, что останется, не будем пытаться решать и оставим на совести авторов.

Итак, что же было несомненно? То, что Бэнкс, понимая, что ему не удастся по каким-то неизвестным нам причинам донести до членов Королевского общества в ближайшее время сообщение Вольты, и оценив его важность, решает сделать это приватным образом и дает прочесть письмо нескольким своим знакомым. Среди них оказываются Никольсон и Карлайл (или Карлайл и Никольсон), и два друга, явно пораженные великим открытием итальянского физика и прельщенные простотой столба, решают немедленно построить его сами. На первый взгляд их жгучий интерес к столбу может показаться несколько странным: один не совсем физик, другой совсем не физик. Но надо учесть, что гальваническое электричество открывало новые горизонты не только в самой физике, но и в медицине, и естественно, что Антони как врач интересуется прибором, позволяющим иметь это самое электричество под рукой в любое время. Потом: в науке конца XVIII-начала XIX века не было такой уж четкой границы между областями естествознания; это не наши дни, где, кроме физики и химии, есть еще и физическая химия, и мало того — химическая физика. И, наконец, согласитесь, какой естествоиспытатель, чем бы он ни занимался, устоит перед искушением построить у себя дома современнейший прибор — величайшее достижение человеческого разума, когда нужна для этого всего лишь горсть серебряных монет, кусочки цинка, картона, проволока и вода. И еще — немного умения.

Поскольку весь этот набор у них был, они и решили попытать счастья. А то, что, судя по всему, последнего слагаемого было не так уж много, они сначала не знали, а когда узнали, то оказалось, что именно в этом-то и заключается их везение, потому что благодаря их неумению и случилось все то, что случилось.

А случилось вот что. Поначалу все шло хорошо. Ученые взяли 17 серебряных монет достоинством в полукрону каждая, 17 цинковых кружков и 17 кружков картона, смоченных соленой водой, и сложили из этого, согласно рисунку Вольты, столб. К нижней, серебряной, монете припаяли одну проволоку, а к верхней, цинковой… а вот к ней не удалось. И поэтому вторую проволоку просто прижимали к цинковой пластинке, когда надо было включить прибор. Первые же опыты с построенным столбом вызвали у Антони и Вильяма неподдельный восторг — все совпадало с описанием Вольты. Теперь и у них есть источник гальванического электричества — у одних из первых в Лондоне. И они представляли, как на одном из ближайших же заседаний Королевского общества после официального зачтения письма Вольты, выступят с подтверждением его результатов. И пока все шло гладко и столб нормально работал, они не подозревали, что их выступление, кроме того, будет содержать еще собственное открытие. И когда прибор стал капризничать, они еще тоже ничего не знали. Они просто решили улучшить контакт между проволокой и цинком и накапали на верхнюю пластинку немного воды.

И тут они заметили странную вещь… Нет, впрочем, будем точны: заметил Карлайл. Никольсон сам признал это, описывая опыт в своем журнале в июньском номере за 1800 год: «В одном из таких опытов Карлайл заметил, что вокруг прикасавшейся к воде проволоки стал выделяться газ, который, как его ни мало было, показался мне имеющим запах, подобный водороду…»

Оставим на совести автора «запах, подобный водороду», — как известно, водород не имеет никакого запаха. Я уж не знаю, что Никольсон мог почувствовать тогда, но, в общем-то, хорошо, что он что-то почувствовал, пусть даже и то, что не существует. Потому что с этого момента стал существовать электролиз воды — ее разложение на водород и кислород под действием электрического тока.

Повторив еще несколько раз свой опыт и убедившись, что здесь нет ошибки — какой-то газ действительно выделялся каждый раз, — ученые уже специально взяли немного речной воды в трубку, трубку заткнули с двух сторон пробками, а в пробки вставили медные стержни от вольтовой батареи, но уже усиленной, состоящей из 36 пар. На этот раз через два с половиной часа в одном из концов трубки собралось заметное количество газа — несколько кубических сантиметров. Когда этот газ смешали с воздухом и подожгли смесь, она взорвалась. Так был обнаружен водород. На другом конце медный стержень почернел — это кислород окислил медь.

Поляризация молекул воды по Гроттгусу. 1806 год.

«Немало удивило нас, — пишет Никольсон, — что водород выделялся на одном конце, тогда как кислород — на другом, отстоявшем от первого почти на два дюйма». Не удивляйтесь этому удивлению — ученые, по существу, первый раз наблюдают разложение воды электрическим током. До этого было известно, что электрические заряды, полученные при трении, способны вызывать химические действия, но сколько длится разряд? Слишком мало, чтобы успеть заметить какую-нибудь реакцию и собрать ее конечный продукт. А вольтов столб был первым электрохимическим генератором, дающим ток длительное время, и вот отличие не замедлило сказаться. Через несколько дней после того, как в Англии стал известен этот замечательный снаряд, он помог сделать новое открытие, которое давно уже созрело и только ждало случая, чтобы заявить о себе.

Сообщение Никольсона и Карлайла произвело огромное впечатление. Тотчас же и другие исследователи начинают повторять этот нехитрый опыт и подмечают всё новые особенности. По-видимому, где-то в августе доходит новая весть и до Бристоля, а оттуда и до его пригорода Клифтона, местечка, которое стало известным в основном благодаря тому, что за десять лет до этого там был основан Пневматический институт, который в свою очередь остался известным только потому, что руководил им Хэмфри Дэви, один из крупнейших химиков XIX века, чье имя, как правило, связывают с открытием электролиза. Но прежде чем рассказать о нем, надо попрощаться с двумя его соотечественниками, впервые обнаружившими электролиз воды, обнаружившими — и прошедшими мимо.

Признаться, это редкий случай в истории науки, когда ученый, первым натолкнувшийся на какое-то новое явление, предоставляет другим возможность исследовать его подробно, а сам удаляется к иным делам. Однако именно таким образом и поступили Никольсон и Карлайл. Проделав для порядка несколько экспериментов, вдоволь наудивлявшись и поудивляв других, они оставили опыты по электролизу и разошлись. Карлайла ждала медицинская практика, Никольсона — его журнал. Я не хочу сказать ничего плохого об этих двух людях, но как не разглядели они, что держали в руках? Может быть, сказалось отсутствие должного образования? Или занятия медициной и издательством давали более высокий и стабильный доход, нежели наука? Быть может. Но, вероятно, правильный ответ заключается в том, что каждый старается в жизни делать то, что он может сделать лучше. Карлайл стал знаменитым врачом, Никольсон издавал журнал, в котором печатались многие ученые того времени. А электролиз — ну что электролиз? — он требовал времени, терпения и специальных знаний. И даже если бы они пожертвовали каким-то временем и даже если бы решили приобрести недостающие знания, а это тоже вопрос времени, то еще неизвестно, рассудили они, вероятно, чем все это кончится, принесет ли эта жертва что-нибудь им и науке. Ведь другие не будут ждать, пока они подучатся немного.

И, кстати, в этом пункте они оказались совершенно правы: никто не ждал даже недели, работы по открытому ими электролизу развернулись сразу же в нескольких лабораториях.

А за свою слепоту Никольсон и Карлайл были достаточно наказаны историей. Она, правда, оставила их имена среди имен исследователей электролиза, но — мелким шрифтом, да и то лишь в специальных изданиях.

Глава 7 Рождение электрохимии. Открытие вольтовой дуги и щелочных металлов

Хэмфри Дэви 1778–1829

Хэмфри Дэви родился в тот год, когда Вольта получил кафедру физики в Павии, — в 1778 году. Его способности проявились очень рано — в два года он уже хорошо говорил, а в пять читал и писал — и не изменяли ему до конца жизни. Всеми своими знаниями Хэмфри обязан только себе самому. Поступив в семнадцать лет в обучение к аптекарю, он составил программу своего самообразования, которой может позавидовать иное высшее учебное заведение. Вот некоторые из пунктов этой программы: ботаника, фармакология, анатомия, хирургия, химия, (заметьте, химия, которой он в дальнейшем посвятит свою жизнь, пока скромно стоит в середине списка), география, логика, физика, механика, риторика, история, математика; и языки — английский, французский, латинский, греческий, итальянский, еврейский. Настроен Хэмфри очень решительно.

В одной из ранних записных книжек, которые он вел для самого себя и которые были опубликованы после смерти братом, он записал: «Я не могу сослаться для своей характеристики ни на богатство, ни на власть, ни на знатное происхождение; и, однако же, если я останусь в живых, то надеюсь быть не менее полезным для человечества и для моих друзей, чем в том случае, если бы я был наделен всеми этими преимуществами». И надо сказать, Дэви прекрасно удалось доказать, что для пользы человечества вовсе не обязательно иметь «все эти преимущества».

Когда подошла очередь химии, Дэви соорудил себе в доме аптекаря небольшую лабораторию, оснастив ее самыми простыми и дешевыми приборами. Однако и на них ему удалось сделать многое, позволившее лучше понять природу изучаемых явлений. Через четыре месяца он создает свою собственную гипотезу о природе света и тепла. Ему удается познакомить с ней доктора Томаса Беддо из Бристоля. Сей ученый муж не сделал никакого особого вклада в науку, но он читал курс химии в Оксфордском университете, переводил на английский химические книги, выпущенные в других странах, занимался библиографией, и эти занятия, весьма уважаемые и нужные, создали ему имя у современников. Потомки же вспоминают о нем главным образом в связи с тем, что именно ему пришла в голову счастливая, хотя, на первый взгляд, нелепая мысль пригласить молодого, даже юного и никому не ведомого и ничего еще особого не сделавшего в науке Хэмфри Дэви на должность заведующего новым Пневматическим институтом.

Создан институт был также по инициативе доктора Беддо. В середине XVIII века были открыты многие газы, и ученые, медики в первую очередь, заинтересовались необычными свойствами, рассчитывая найти среди них какие-то, действующие лечебным образом на организм человека. Эту идею вынашивал и лелеял Томас Беддо, ибо был он не только химик, но и доктор медицины. Беддо выбрал наиболее разумный путь: чем разным ученым заниматься самостоятельно кустарными исследованиями, лучше создать специализированный институт, где и сосредоточить усилия всех, кому интересна данная тема. Как всякая частная инициатива, эта идея потребовала также и частных пожертвований. Беддо оказался человеком энергичным и сумел найти лиц, достаточно богатых, чтобы иметь возможность дать какую-то сумму денег, и достаточно просвещенных, чтобы иметь на это охоту. Среди главных жертвователей был даже Джеймс Уатт, знаменитый изобретатель паровой машины. Правда, он, помимо научных и общегуманных интересов, имел и личный интерес к этому начинанию: его сын Грегори был болен туберкулезом и Уатт надеялся, что спасение можно найти среди новых газов.

Вот так и был образован Пневматический институт в пригороде Бристоля — Клифтоне, куда 2 октября 1789 года выехал новый молодой директор. Этой поездке, правда, предшествовали некоторые колебания и оживленная переписка. Колебались не столько учредители института — их Беддо довольно быстро уговорил, — сколько сам Хэмфри. Он имел неосторожность — а может быть, осторожность — написать Беддо в ответ на его любезное приглашение, что примет оное, если ему будет положено «подобающее содержание». Причем повторил это несколько раз. Я не сказал бы, что такой меркантильный подход к науке способен украсить юного химика. Наверное, это понял и сам Дэви, потому что, объяснившись уже лично на сей счет, он больше не поднимает щекотливый вопрос, хотя, судя по письмам, его жалованье не было значительным. Поскольку он имел осторожность, а может быть, неосторожность — не уточнять своих требований, фраза «подобающее содержание» толковалось достаточно широко и позволяла Дэви в любой момент отступить, не нарушая границы приличия.

Приступив к работе в Пневматическом институте, Дэви уже имел перед собой программу действий. Она вытекала из тех целей, ради которых институт и был создан. Первый пункт ее гласил: испытание физиологического действия различных газов. Такого рода работы и поныне ведутся в научных учреждениях, однако никто их сейчас не делает так, как делал Дэви. Он решил испытывать действие всех газов на самом себе. Нетрудно представить, к чему бы это могло привести. Но Хэмфри повезло — он начал с закиси азота, а уж только потом, через несколько месяцев, научивших его осторожности, дошел до метана. Начни он в обратном порядке, боюсь, не пришлось бы мне теперь рассказывать о его дальнейшей жизни. Выбор закиси азота как исходной точки был удачен вдвойне. Помимо личной безопасности, Дэви обрел таким образом и личную известность, причем весьма значительную. Так нередко бывало в истории науки: не бог весть какое важное открытие — с научной точки зрения — становилось шумной сенсацией, приносящей автору гораздо больше известности и славы, чем оно того стоило. Так было, кстати, с первыми опытами Гальвани, так случилось и с открытием Дэви. И вновь помог в этом случай.

То, что Дэви начал с закиси азота не было случайным — еще в годы своего ученичества он пытался экспериментировать с этим газом, но в то время он не располагал достаточным его количеством. То, что он начал испытывать газ на самом себе, тоже не случайно, ибо это правило ввел в институте сам Дэви. Случайным оказалось лишь то обстоятельство, что во время опыта у Хэмфри разболелся зуб.

Правда, во время первых опытов с газом зуб о себе знать не давал. Поэтому запись Дэви, относящаяся к этому времени, хоть и красочна и интересна, но значения большого не имеет. Дэви на себе установил, что, вдохнув закись азота, человек становится веселым, беспричинно смеется, находится в радужном возбуждении. Отсюда и пошло название закиси азота, сохранившееся до сих пор: веселящий газ. Действительно же важный вывод был сделан Дэви в другой день, когда у него разболелся прорезающийся зуб мудрости. Несмотря на боль, Хэмфри решил продолжить опыты с веселящим газом. И как странно, стоило ему вдохнуть газ, боль прошла. Через некоторое время, когда действие газа кончилось, зуб снова заболел. Дэви опять подышал газом — и опять боль исчезла.

Тогда и была впервые сделана в дневнике запись об анестезирующем действии веселящего газа: «Так как закись азота убивает боль, то она может быть с успехом использована при хирургических операциях с небольшим пролитием крови». Так написал Дэви, продемонстрировав свою немалую дальновидность. Однако, несмотря на открытие, которое должно было бы вдохновить всех врачей, закись азота для анестезии была применена лишь через сорок четыре года, да и то не в Англии, а в Америке. Дантист Гораций Уэлз решился наконец использовать ее при удалении зубов. Но потом закиси азота вновь не повезло: ее вытеснили из хирургии хлороформ и эфир, обладающее более сильным наркотическим действием. И только в последние годы веселящий газ вновь появился в больницах.

Тем не менее открытие Дэви вызвало шумный интерес. Но не научный, а светский. Дэви наперебой приглашали в знатные дома, слава о молодом ученом перешагнула Ла-Манш и распространилась по Европе. Еще бы, он открыл «элексир жизни» — так окрестили закись азота некоторые невежественные люди, увидевшие в ней способ быстро исправить плохое настроение, вырваться из круга мрачных мыслей и тяжелых забот. Работать Дэви уже не давали; каждый день ему приходилось устраивать сеансы для влиятельных лиц, желавших, не вставая с кресла, посетить несуществующую страну грез и веселья. И все же за десять месяцев Хэмфри удалось собрать и обобщить материал по физиологическому действию закиси азота. Еще три месяца, и на стол издателя легла книга «Закись азота». Это было в 1800 году, в том самом году, начало которого ознаменовалось письмом Вольты Джозефу Бэнксу.

А дальше — дальше легко можно представить себе цепь событий. Бэнкс читает письмо Никольсону и Карлайлу; те сооружают батарею и обнаруживают разложение воды; их статья появляется в журнале Никольсона в июле; журнал этот читает регулярно Дэви, поскольку сам в нем печатается, и он, естественно, на время бросает все и начинает опыты с вольтовым столбом.

Темп исследований поистине невероятный: с сентября по декабрь Дэви печатает в журнале четыре статьи по гальванизму — по одной в месяц. В этих статьях он идет значительно дальше случайных наблюдений: он, по существу, закладывает основы новой науки — электрохимии.

Названия статей вполне невинны, по ним нельзя сказать, прибавил ли что-нибудь новое английский химик к работам итальянского физика. Лишь одна работа, датированная ноябрем, уже самим заглавием намекает на вклад молодого Дэви. Она называется «Заметки о некоторых наблюдениях над причинами гальванического феномена и о методах увеличения мощности вольтова столба». Поначалу Дэви как бы примеряется к открытию Вольты, затем он начинает примеряться к открытию Карлайла и Никольсона. Он ведь химик, его интересует химия, а не физика. А в электролизе воды, как и вообще в самом факте возникновения электрического тока в элементе, он угадывает процесс химический. Весь мир говорит о физической природе вольтова электричества, а Дэви заявляет, что ток рождается при окислении металлов и, следовательно, это явление целиком химическое. Далее ученый предпринимает экспериментальную разведку. Она приносит свои плоды, пока, правда, скромные: Дэви устанавливает, что, если цинковые пластины смочить чистой водой, столб работать не будет, как не будет он работать и в атмосфере водорода или азота, и, напротив, столб усиливает свое действие при погружении в кислород. Установив эти факты, пока еще не обобщая их, Дэви принимается за сообщение своих нерадивых соотечественников, поймавших было перо жар-птицы, но так и не уразумевших, что держали в руках.

Нет смысла подробно описывать содержание всех его работ того периода; наиболее важная, пожалуй, ноябрьская, в которой Дэви удалось найти путь увеличения мощности вольтова столба. Было бы неверным утверждать, что произошло это случайно; когда человек методично, шаг за шагом, продвигается вперед по неизведанной территории, пусть даже ощупью и пусть даже его действия носят иногда интуитивный характер, это все же поиск. Поначалу Дэви не искал чего-либо определенного, он просто внимательно знакомился со столбом Вольты, с необычными свойствами прибора, описанными самим изобретателем, подмечал новые. В один из дней, размышляя над тем, какую роль играет в столбе вода, смачивающая прокладки, он подумал: а что будет, если воду заменить кислотой?

Этот вопрос не столь наивен, с него — с «а что будет, если…» — начинается почти любой новый научный эксперимент. В этой бесхитростной фразе сконцентрирована вековая мудрость научного исследования, когда человек оказывается перед лицом неизвестности. И вместе с тем этот вопрос, конечно же, наивен. Потому что эта формула не только ученого, но и ребенка, впервые открывающего для себя мир. В этом смысле каждый из нас в детстве исследователь, но и каждый исследователь должен обладать детской непосредственностью в восприятии нового, способностью удивляться, а не только удивлять других. Еще великий Эйнштейн говорил, что такая способность — профессиональное качество ученого. Поэтому Дэви и удивился, обнаружив, что кислота действует ничуть не хуже воды. Тогда он стал уже умышленно пробовать разные кислоты. И заметил, что, когда кружочки смочены азотной кислотой, столб производит удар наибольшей силы. И тогда Дэви сделал первый шаг в направлении к современным аккумуляторам: он уменьшил число металлических пластин в столбе и получил при меньшем весе и размере батареи большую мощность.

Вероятно, в этот момент Дэви почувствовал, что находится на верном пути, который должен привести его к новым, еще более удивительным и важным открытиям. Казалось бы, тут надо бросить все другие дела, оставить все прежние планы и заняться только одним гальваническим электричеством. Но судьба Дэви сложилась так, что ему пришлось на несколько лет прервать начатое дело. Вернее, он сам выбрал свою судьбу. В конце концов, получив в декабре письмо от графа Румфорда с предложением покинуть Клифтон и переселиться в Лондон, он мог бы и отказаться, во всяком случае теперь, когда работа шла полным ходом, — от добра добра не ищут. Но уж слишком заманчиво предложение: и новая, более высокая должность, и более высокий оклад, и столица, и казенная квартира, и даже повар, — словом все, что полагается сотруднику вновь созданного Королевского института.

Не правда ли, может показаться совпадением: второй раз Хэмфри приглашают во вновь создаваемый институт. Но дело совсем в ином: в то время в Англии было не так уж много хороших химиков, а Дэви был хороший химик. И, кроме того, у него оказалось еще одно достоинство, высоко ценимое в том учреждении, куда его приглашали работать: талант лектора.

Королевский институт был создан 7 марта 1799 года. Инициатором его создания выступил граф Румфорд, который еще за двадцать три года до этого звался Бенджамином Томпсоном и имел американское подданство. Но в 1776 году он переехал в Англию, через три года был избран в члены Королевского общества, получил дворянский титул, а позднее и титул графа Священной Римской империи. А по существующей до сих пор в Англии традиции, человек, произведенный в графы или лорды, может выбрать себе новое имя.

Вильям Томсон, лорд Кельвин в конце жизни.

Нередко оно оказывается связанным каким-нибудь образом с тем географическим местом, где проживал или проживает избранник. Лорд Кельвин, например, взял себе имя по названию речки Кельвин, протекающей около Глазго, где он, будучи Вильямом Томсоном, жил и работал. А Бенджамин Томпсон выбрал себе имя в честь города Румфорда.

Так вот, получив титул дворянина, графа, члена Королевского общества (по-нашему академика) и еще и звание полковника и таким образом сделавшись влиятельной фигурой, он выступил в 1798 году с предложением: «создать по подписке в столице Британской империи общественный институт для распространения знаний, облегчения повсеместного внедрения полезных механических изобретений и усовершенствований, а также для обучения приложению науки к решению повседневных жизненных проблем». Идея, как видите, неплохая, но, к сожалению, большинство из первоначальных благих намерений так и остались невыполненными, особенно те, которые касались улучшения положения бедняков. В конечном счете, поначалу во всяком случае, именно это и имел в виду Румфорд, поскольку работал он в то время в «Обществе улучшения жизненных условий и повышения благосостояния бедных». Вероятно, это же имел в виду король Англии, когда дал согласие войти в число основателей нового института. По британской традиции, участие короля в любой организации давало ей право называться королевской, поэтому и новый институт был назван Королевским институтом Великобритании.

На организационном собрании председательствовал уже знакомый нам сэр Джозеф Бэнкс; он же был избран президентом института, а граф Румфорд — секретарем. Новому научному учреждению отвели хорошее здание, оборудовали его специальными лабораториями, прекрасным читальным залом, квартирами для сотрудников. Словом, дело поставили на широкую ногу.

Правда, когда через сто пятьдесят лет преемника Румфорда, генерального секретаря института Мартина, спросили, что дал науке институт, он ответил лаконично: «Институт — это то место, где жил и работал Фарадей».

Бенджамин Томпсон Румфорд 1753–1814

Пришел Дэви в Королевский институт в качестве ассистента профессора химии Гарнетта. Однако после первой же публичной лекции молодого сотрудника, на которую пожаловали и Бэнкс, и Румфорд, стало ясно, что Дэви недолго ходить в ассистентах. Граф Румфорд, покидая зал, сказал: «Чего бы он ни потребовал, институт ему даст». А епископ, посетивший эту лекцию, тут же предложил Дэви любое духовное звание.

Все современники единодушно отмечают небывалый успех лекций Хэмфри. Его манера говорить, необычная для ученого, свойственная скорее адвокату или оратору, приводила публику в такой восторг, что на лекции стало трудно попасть. О молодом химике заговорили уже не только ученые, но и «весь Лондон» — город, который трудно чем-нибудь удивить. В чрезвычайно короткий срок Хэмфри покорил лондонское общество, как недавно бристольское. Этому в какой-то мере способствовала еще и его внешность — Дэви считали одним из самых красивых мужчин британской столицы.

Словом, вся суета, связанная с переездом, устройством, новыми знакомствами, новыми обязанностями, отвлекла Дэви на некоторое время от науки. Хотя он по должности стал не только лектором-ассистентом, но и директором лаборатории, основное время занимала у него подготовка к лекциям. Для него это было дело новое, раньше ему не приходилось выступать публично, а кроме того, он очень скоро понял, что дар лектора принесет ему не только успех в обществе и славу, но и заветное звание профессора химии.

Дело в том, что его шеф, профессор Гарнетт, совершенно не умел читать популярные лекции и бубнил нечто нечленораздельное перед слушателями, которые и так едва-едва разбирались в азах химии. Поэтому руководство института уже через два года вынудило Гарнетта подать в отставку. И, естественно, его место было предложено Дэви. 31 мая 1802 года Хэмфри стал профессором. А было ему тогда всего двадцать три года.

Сохранился текст вводной лекции Дэви, посвященной роли химии в современном ему обществе. Читая ее, просто не веришь, что писана она почти двести лет назад. Кажется, будто читаешь стенограмму популярной лекции, только что прочитанной в обществе «Знание». Вот лишь некоторые отрывки: «Прекрасная химия — мать наук — должна стать рычагом цивилизации. Огонь, вода, дождь, град и снег, превращение неживой материи в живое существо — все эти примеры относятся к области химических явлений…

Минералогия была простой коллекцией плохо подобранных терминов, пока введение химического анализа не создало основы классификации минералов, покоящейся на их химическом составе…

Ботаника и зоология пронизаны химией, ибо от химических процессов зависят питание и рост существ, разнообразное изменение их формы, постоянное возникновение новых существ и, наконец, их смерть и разложение…

Медицина и психология тоже обязаны химии большинством своих методов. Химией является искусство приготовления лекарств, и незнание научных фармакологических процессов не раз имело тяжелые последствия…

Но ценность химии не исчерпывается ее дополнением для других наук. Ее можно применить в большинстве обиходных процессов…

Тесно связано с химией и сельское хозяйство. Растительные продукты в большом количестве и лучшего качества можно получить только применением в земледелии методов, основанных на научных принципах…

Люди добывают и обрабатывают металлы, люди изготовляют кожи, приготовляют стекло, фарфор, производят десятки тысяч самых различных вещей, и везде химическая технология является научной основой производства предметов, составляющих материальную базу нашего общества».

Каково? Какую надо иметь гениальную интуицию, чтобы предвосхитить будущие победы химии; ведь, скажем, о механизмах превращения неживой материи в живую тогда не имели ни малейшего представления; это только в самые последние годы стало известно, что свойства живых организмов определяются химической структурой молекул белков и нуклеиновых кислот.

А стиль? Может быть, приведенные отрывки не самые удачные в этом смысле, я выбирал их по научной ценности, но в лекции есть места, сделавшие бы честь современному публицисту. Недаром английский поэт Кольридж признался: «Я посещал лекции Дэви не только для пополнения своего научного багажа; в аудитории Королевского института я обогащал свой запас слов и метафор».

А вот еще одно свидетельство современника, относящееся к значению лекций не для слушателей, а для самого лектора: «Комплименты, приглашения и подарки дождем посыпались на него со всех сторон; всякий искал его общества и гордился знакомством с ним».

Такой успех способен вскружить голову любому человеку, особенно если ему всего двадцать три года. Не устоял, конечно, и Дэви. Он превратился поначалу в лондонского денди, в свободное от светских развлечений время занимавшегося наукой. И где уж тут вспомнить об электролизе, — он едва успевал готовиться к лекциям. То был критический момент в его жизни. Еще немного, и с серьезной наукой было бы покончено, он стал бы модным лектором, и только. Но надо отдать должное Дэви — у него хватило силы воли противостоять искушению, призвание исследователя оказалось сильнее. Уже через год, насытившись успехом, дифирамбами, стихотворными посвящениями, он записал в своем дневнике: «Действительное и живое существование я веду только среди предметов моей научной работы. Обычные развлечения и удовольствия нужны мне только в качестве перерывов в потоке моих мыслей».

Казалось бы, теперь уж, когда Дэви снова стал ежедневно бывать в лаборатории, он непременно должен был вернуться к электролизу. Но этого опять не случилось. Молодой профессор не во всем был волен поступать как захочет: ему платили жалованье и ему заказывали исследования. В течение двух-трех лет он вынужден был заниматься вопросами сельского хозяйства, минералогии, дубления кож. И не без успеха. Ему даже присудили высшую научную награду за работу в области минералогии.

В эти же годы его избрали в Королевское общество. Он стал академиком. Получив право писать перед своим именем три магические буквы, мечту каждого английского ученого, — F.R.S. — член Королевского общества, Дэви получил и большую свободу действий. И только тогда наконец смог вернуться к тому, на чем остановился в Клифтоне.

Но только теперь уже с большим размахом — в соответствии с новыми возможностями.

Он не забыл того, что оставил пять лет назад. Судя по обширной программе исследований, которую он составил, и темпераменту, с каким принялся ее осуществлять, к старым, уже известным ему фактам успели прибавиться новые гипотезы. Ведь пока Хэмфри переезжал в Лондон, свыкался с новым положением, потом упивался достигнутым успехом, другие исследователи не сидели сложа руки — в европейских странах одна за другой появлялись работы, посвященные электролизу. Кто только не приложил свою руку — в буквальном смысле — к электродам вольтова столба! В Париже — Николас Готтро, преподаватель музыки; в Мюнхене — Иоганн Риттер, двадцатишестилетний талантливый фармацевт и химик, человек с безудержной фантазией, заблуждавшийся чаще, чем следовало бы ученому; в Риме — Христиан Гротгус, двадцатилетний уроженец Литвы; в Санкт-Петербурге — профессор Военно-медицинской академии Василий Петров; в Стокгольме — Иене Берцелиус, профессор медицины и фармацеи. И, конечно же, их успехи, их новые идеи подстегивали Дэви, торопили его вернуться к своим наблюдениям, ему было что сказать по этому поводу, и он далеко не во всем был согласен со своими коллегами. Он злился на себя теперь: ведь он раньше других начал эту тему; по существу, он принял ее из рук Никольсона и Карлайла, да вот поди ж ты — тут этот переезд, эта новая жизнь.

Рис. I. Архимед, по преданию, изобрел первый винт для подъема волы, чтобы способствовать орошению земель в Египте. Архимедов винт состоит из клина, который при вращении создает давление, направленное в одну сторону.