Текст книги "Мир электричества"

Глава 2. Явления природные и… рукотворные

Свистит ветер в вантах. Гудят барабанным гулом паруса. С волны на волну переваливается тяжелый галеас, принадлежащий только что основанной Ост-Индской компании.

Галеас, по сути, – большая галера, вернее, нечто среднее между гребным и парусным судном. В основном он считался военным кораблем и состоял на вооружении многих стран Европы в XVI–XVII веках.

На высоком мостике капитан. Время от времени он сверяет курс по прибору, спрятанному в тяжелый ящик из мореного дуба. Там, на дне в закрытом сосуде плавает на куске легкой коры крохотная железная стрелка. Где бы ни скитался корабль, как бы ни трепали его жестокие штормы, черный конец стрелки упрямо тянется к путеводной Полярной звезде. Астрологи уверяют, что там, в небе, на конце хвоста Малой Медведицы, находится магнитный камень. К нему-то и тянутся все магниты Земли.

Трудно сказать сегодня, кто первым придумал использовать магнит для указания верного пути в открытом океане. Может быть, китайцы, а может быть, финикийцы. В Европу «указатель пути» попал довольно поздно. Правда, уже в XI веке он был подробно описан в одном из манускриптов. А в XV веке, отправляясь на поиски Индии в Море мрака (как тогда называли Атлантический океан), магнитным указателем уже пользовался Колумб.

Галеас XVII века

Если заглянуть в вахтенный журнал нашего галеаса да разобрать каракули рук, не привычных к тонкому гусиному перу, можно установить, что корабль, о котором идет речь, направляется в королевство Английское, в славный торговый город Лондон. И что на дворе начало XVII века, а точнее, 1601 год, месяц февраль, а день 25-й…

Не попробовать ли и нам на время представить себя на борту этой тяжелой и малоповоротливой парусно-гребной посудины? Что если и нам отважиться вместе с представителями Ост-Индской компании ступить на английскую землю? Мы попадем в царствование королевы Елизаветы, во времена Шекспира, Гарвея и Гильберта – трех первых Уильямов, принесших славу своему государству. Мы попадем в начало деятельности Фрэнсиса Бэкона – великого философа, перевернувшего мировоззрение целой эпохи.

Итак, мы на галеасе. Под нашими ногами палуба – пятьдесят метров в длину, – не так мало для XVII века, не правда ли? Сотня гребцов-галерников. Кое-кто из них прикован к своим скамьям цепями – очевидно, каторжники. И над всем этим – три мачты с мощным парусным оснащением. Да еще пушки между гребцами. А на шканцах виднеются кирасы солдат. Прибрежные воды всюду кишат пиратами.

Созвездие Малой Медведицы в старинном звездном атласе Яна Гевелия

Но вот и берег. Слава Всевышнему! Корабль входит в устье Темзы. Пользуясь приливом, капитан направляет судно вверх по реке в Лондон. Наши спутники начинают готовиться к высадке. Последуем и мы их примеру.

Прежде всего переоденемся. Лучше всего подойдет застегнутый доверху черный камзол с высокими оплечьями и длинными рукавами. Он толсто подбит ватой и туго-натуго простеган. К камзолу прилагаются толстые, словно сшитые из ватного одеяла, короткие панталоны. Еще надо надеть высокий накрахмаленный воротник, который режет шею, и толстый суконный плащ… Ну и мода! Но туго наваченный камзол и панталоны предохраняют от кинжала наемного убийцы. А в плаще запутается шпага противника при уличной ссоре.

Неповоротливое судно уже у причала, и мы выходим в город. Не удивляйтесь узким улицам с канавами для нечистот. Мы с вами в Лондоне начала XVII века. Осторожно! Прижмитесь спиной к стене. Из-за поворота вылетели верховые. Они скачут, не разбирая дороги.

Английский костюм конца XVI – начала XVII века

Наш путь в Виндзор, именно там находится сейчас лейб-медик английской королевы Уильям Гильберт. Правильнее его, конечно, называть сэром Уильямом Гильбертом Колчестерским – так величают его пациенты. Но остановимся на том, что привычнее.

Виндзор – красивейшее место в графстве Беркс. От центра Лондона примерно километров двадцать. Здесь, на правом берегу Темзы, еще в XI веке Вильгельм Завоеватель построил замок. Потом его много раз перестраивали, украшали. И в конце концов Виндзор сделался любимым местом жительства английских королей.

Ныне доктор Гильберт должен показывать ее величеству магнитные опыты. Вы спросите, какое отношение придворный врач имеет к магниту? Самое непосредственное! Год назад, в 1600 году, из-под печатного пресса вышел его обширный труд «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов». Шесть книг, написанных на прекрасном латинском языке.

Вам не совсем понятно, почему лейб-медик занимается исследованиями магнита? Сейчас попробую объяснить.

Ковка железа и превращение его в магнит

Дело в том, что о магните с незапамятных времен ходили самые невероятные слухи. Знахари шептали, что магнит возвращает молодость, красоту и здоровье. Об этом писал даже сам великий Ге-бер – алхимик и врач, живший на рубеже VIII и IX веков. Был он арабом, и его настоящее имя звучало как Джабир ибн Хайян, латинисты переделали его в Гебера. Писал о магните и другой арабский ученый – знаменитый Аверроэс, настоящее имя которого тоже звучало непривычно для европейского уха – Абуль-Валид Мухаммед ибн Ахмед ибн Мухаммед ибн Рошд. Он жил в XII веке в Кордове и Севилье и, как все средневековые лекари, уверял, что толченый магнитный камень с водой – прекрасное слабительное.

Обо всем этом Гильберт знал. А поскольку семидесятилетнюю королеву не могла не волновать проблема сохранения молодости и красоты, залогом чего, как известно, является исправное функционирование желудка, ее придворный врач просто обязан был изучать свойства магнита.

Магнетизм был одним из самых таинственных природных явлений. Почему, к примеру, если расположить раскаленную железную полосу на наковальне строго с севера на юг, то откованное железо оказывается намагниченным? А стоит изменить направление этой полосы, сколько ни стучи молотом, никаких магнитных свойств она не приобретет.

Отдадим Гильберту должное. После многолетних опытов он осмелился, несмотря на авторитеты, утверждать, что прием толченого магнитного камня внутрь «вызывает мучительные боли во внутренностях, чесотку рта и языка, ослабление и сухотку членов». Правда, при этом и он не отрицал, что магнит «возвращает красоту и здоровье девушкам, страдающим бледностью и дурным цветом лица, так как он сильно сушит и стягивает, не причиняя вреда». Врач обязан быть не только образованным, но и осторожным человеком.

Уильям Гильберт Колчестерский (1544–1603)

Вы скажете: он противоречит самому себе! Правильно, но его последнее утверждение могло быть и данью авторитетам, и маленькой ложью во спасение. Представьте на минутку себя на месте королевы. Многие годы ваш лейб-медик занимается какими-то опытами, уверяя, что ищет способ сохранить ваше августейшее здоровье. И за это вы платите ему вполне приличное вознаграждение. Затем, много лет спустя, он выпускает в свет научный труд, из которого становится ясно, что лекарства, коими он вас пользовал, на деле могут только ухудшать самочувствие. Боюсь, что после этого лейб-медику не поздоровится. Гильберт был умен и не понимать этого не мог.

Ну а теперь, уяснив себе состояние дел и познакомившись заочно с нашим героем, отправимся в Виндзор…

Мы не станем объяснять, как нам удалось попасть в небольшое общество, которое собралось в покоях королевы. Главное – мы в числе приглашенных и никого не удивляет наше присутствие.

В Виндзоре всегда весело: охоты, театральные представления, торжественные приемы. Правда, возраст королевы Елизаветы уже не тот, и она предпочитает тихие развлечения. Потому и решено под вечер устроить демонстрацию чудес доктора Гильберта.

С большинством кавалеров и дам мы незнакомы, но кое-кого узнаём. Вот, например, главное, как нам кажется, действующее лицо: высокий шестидесятилетний джентльмен. Он слегка лысоват. Бритый подбородок выдает в нем человека, не принадлежащего к придворной аристократии. Одет он скромно: в черный атласный камзол с испанским воротником и в плащ, наброшенный на плечи. Висячие усы не позволяют заподозрить в нем и священника.

Это сам доктор Уильям Гильберт. Он переставляет различные предметы на столе, приготовленном для опытов. Все ждут королеву.

А вот среди гостей и еще знакомое лицо: высокий лоб, внимательные глаза, горящие внутренним беспокойством. Человеку немного за сорок. По сравнению с остальными он молод. Пышные кружева подпирают аккуратную бородку. Пожалуй, костюм и облик выдают его некоторое тщеславие, а манера держаться – честолюбие. Но есть в нем одновременно и что-то виноватое. Это Фрэнсис Бэкон – младший сын лорда-хранителя печати и всего-навсего солиситор – стряпчий лондонского суда. Странно, что он оказался здесь. Канцлер казначейства да и влиятельный лорд Бурлей – муж его тетки – не очень-то жалуют молодого Бэкона. Один считает его опасным оппозиционером, другой – просто «мечтателем». Сюда, на ученый вечер, он, скорее всего, приглашен как философ.

Фрэнсис Бэкон (1561–1626)

Королева Елизавета I вошла и тихо опустилась в приготовленное кресло у камина. Вечером особенно заметно, как она немолода. Кажется, что веснушки и темные пятна с возрастом расплылись и создали общий нездоровый фон и без того не слишком красивого ее лица. Прическа из рыжеватых, густо выбеленных сединой волос, перевитых жемчугом, поредела. Голова ее все еще высоко поднята. Но не заслуга ли это высокого воротника? И не тяжелое ли платье, расшитое золотом, не дает согнуться стану этой пожилой и усталой женщины? Впрочем, глаза у королевы зорки и блестят любопытством. Она махнула платком, давая знак начинать.

– Ваше величество! – Гильберт говорил мягко, приятным голосом, как и подобает врачу. – Я собираюсь, если будет на то Божья воля, не умаляя заслуг тех, кто говорил о том до меня, изложить здесь перед вами открытую мною с помощью многих трудных и дорогостоящих экспериментов истину, которая противоречит мнению многих других философов, даже самых древних. Почему магнитная стрелка, применяемая на кораблях вашего доблестного флота, всегда показывает одно направление?.. Почему?

Гильберт обвел взглядом собравшихся. Здесь самые мудрые люди королевства: тонкие политики, дипломаты, военачальники и флотоводцы. Что-то они ответят?

– Позвольте, сэр Уильям. – Слово взял седобородый лорд Адмиралтейства. – Какая же это загадка? Всем морякам известно, что намагниченное железо направляется к северу, поскольку ему сообщается сила полярных звезд, подобно тому как за солнцем поворачивают свои головки цветы.

Придворные одобрительно закивали головами. Говорящий прав – кто не знает, что в небе имеется большой магнитный камень?.. Лейб-медик взял со стола шар, выточенный из магнетита.

– Ваше величество! Я не намереваюсь прибегать к измышлениям и утомительным умозаключениям. Мои аргументы, как вы легко можете видеть, основаны только на опыте, разуме и демонстрации. Этот шар, выточенный с немалыми расходами из магнитного камня, я назвал тереллой, что означает «маленькая Земля», «Земелька». Я подношу к ней магнитную стрелку – и вы видите?.. Джентльмены, все видят, как один конец стрелки притягивается к одному полюсу тереллы, а второй – к другому?.. Не так ли ведут себя и стрелки компасов, установленных на кораблях флота ее величества? И не значит ли это, что вся наша Земля является неким большим магнитом?..

Английская королева Елизавета I (1533–1603)

Придворные переговаривались: «Сэру Уильяму не откажешь в проницательности и ловкости в доказательствах». А Гильберт продолжал:

– Век мудрого правления вашего величества даровал человечеству неисчислимые богатства: открыт Новый Свет, изобретено книгопечатание, телескоп, компас. Эти открытия стали источниками нового могущества, открыли новые горизонты, но в то же время предложили человеческому гению и новые задачи. Как решить их? Здесь поможет только опыт…

– Доктор Гильберт совершенно прав, когда говорит об опыте! Однако опыт опыту – рознь.

Придворные и даже сама королева повернули головы на голос. Ах, это всего лишь чрезвычайный адвокат короны, нищий философ Фрэнсис Бэкон. Вечно он вмешивается, старается показать свой ум. Тем временем, заметив всеобщее внимание, Бэкон продолжил:

– Опыт есть основа науки. Но какой опыт? Разве количество бессистемно проделанных экспериментов приводит к пополнению копилки знаний? Надо не просто увеличивать количество опытов, а создать новый метод. И опираясь на него, выработать правила для произведения опытов. Только тогда они приведут к изобретению нового. А изобретение – высшая цель науки. Экспериментирование же наугад лишь вводит в заблуждение, а не просвещает людей…

Гильберт казался спокойным, хотя его руки задрожали.

– Если ваше величество позволит мне продолжить, то, возможно, я своими опытами сумею ответить сэру Фрэнсису.

Терелла Гильберта

Компас Гильберта

Придворные перешептывались. Лорд-канцлер, наклонившись к королеве, говорил ей что-то на ухо. Глаза Елизаветы блестели. Она обожала споры. Конечно, если они не затрагивали интересов короны и государства.

– Продолжайте, сэр Уильям!

Гильберт стал водить магнитной стрелкой по поверхности тереллы.

– Взгляните, ваше величество, на разном отдалении от полюсов стрелка по-разному наклоняется, изменяя свое горизонтальное положение. Это обстоятельство было замечено еще двадцать лет назад верным подданным вашего величества, мореходом и строителем компасов Робертом Норманом. Он открыл наклонение магнитной стрелки к горизонту и тем самым доказал, что точка притяжения для нее находится не на небе. – Гильберт слегка поклонился в сторону лорда Адмиралтейства (зачем наживать себе врагов при дворе!), – …а на земле.

Его слова заставили протиснуться вперед двух адмиралов. Их интересует: нельзя ли использовать способность магнитной стрелки не только для указания направления север-юг, но и для определения местонахождения корабля в открытом море?

– Наши моряки верят, что магнитную стрелку притягивают громадные железные горы, которые находятся на севере, – сказал один из них. – Мореплаватели рассказывают, что они притягивают неосторожно приблизившиеся корабли, вырывают из них гвозди, и суда разваливаются, обрекая на гибель команду…

Морская карта с линиями магнитных склонений, составленная Гильбертом

Гильберт терпелив. Он улыбнулся и напомнил об арабских сказках «Тысяча и одна ночь», где имеется подобный рассказ.

– Посмотрите, как ведет себя стрелка возле тереллы. Ее наклонение уменьшается к экватору, и, напротив, на магнитных полюсах стрелка изо всех сил стремится встать вертикально. Все дело в том, джентльмены, что наша Земля суть огромный магнит.

Затем Гильберт положил небольшие магнитные стерженьки в легкие кораблики и пустил их плавать в узкое корыто с водой. Всплескивали руками дамы, наблюдая, как навстречу устремляются суденышки со стерженьками, повернутыми друг к другу разноименными полюсами. И как расходятся те, на которых стержни смотрят друг на друга одинаковыми концами. Присутствующие были в восторге. Вот поистине сокрушающий ответ этому выскочке Бэкону. Действительно, победа очевидна. Королева улыбалась. А Гильберт продолжал:

– Если ваше величество соблаговолит согласиться с выводом, что Земля – магнит, то остается сделать один шаг до допущения, что и другие небесные тела, в особенности Луна и Солнце, наделены также магнитными силами. А коль скоро так, то не в магнетизме ли заключается причина приливов и отливов, не в нем ли и причина движения небесных тел?

Магнитная стрелка, свободно плавающая в жидкости

Вряд ли кто-нибудь из присутствовавших мог понять всю глубину высказанного Гильбертом предположения. Один лишь Бэкон готовился вновь возразить. И он непременно сделал бы это, потому что Гильберт поддерживал учение польского астронома Николая Коперника о движении Земли, а Бэкон его отрицал. Но в это время кто-то больно наступил ему на ногу, и молодой стряпчий увидел рядом побелевшие от гнева глаза дяди.

– Не могли бы вы, сэр, немного переждать со своими заключениями, которые никого не интересуют.

Лорд-канцлер снял с пальца кольцо с крупным бриллиантом.

– Прошу вас, сэр Уильям, проверьте, не пропадет ли сила вашего магнита, если положить рядом этот камень? Ведь, кажется, есть мнение, что бриллианты уничтожают притяжение?..

– Милорд, – ответил врач, – боюсь, что одного камня, даже с вашей руки, недостаточно, чтобы проверить это утверждение. А у меня таких драгоценностей нет…

Взгляды присутствующих обратились к королеве. Поколебавшись, Елизавета приказала принести несколько крупных камней из сокровищницы. Такая игра ей нравилась. Во-первых, королеве всегда доставляло удовольствие любоваться блеском своих бриллиантов. Во-вторых, она была женщиной. И это – лишняя возможность похвастаться. А в-третьих… В-третьих, было, конечно, забавно посмотреть, не уничтожат ли драгоценные камни силу магнита.

Гильберт обложил магнит семнадцатью крупными алмазами и поднес к нему другой магнит. Раздался щелчок. Оба стержня слиплись. Присутствующие захлопали в ладоши.

– Ваше величество может убедиться, что и это мнение древних оказывается ложным. Однако силой притяжения обладает не один магнит. Древние и новые писатели упоминают, что желтый янтарь, будучи натерт, притягивает солому и прочие легкие тельца. Я же обнаружил, что не только это вещество обладает притяжением. Взгляните…

Гильберт укрепил в держателе из темного дерева один из бриллиантов королевы и стал натирать его полой плаща.

– Сэр Уильям, мы надеемся, что после этого опыта камень не исчезнет и не испортится? – обеспокоилась одна из присутствующих дам.

– Случись так, это было бы великим открытием. И ее величество, как истинная покровительница наук, я уверен, ни секунды не пожалела бы о такой потере. Корона Англии не обеднеет от такой жертвы.

Притягивание магнитом железных предметов

Придворные изумились ловкости, с которой лейб-медик парировал обращенные к нему слова. А королева подумала, что ее врач не просто так напоминает о том, что научные искания стоят денег. Придется ему пожаловать какую-то сумму. Вдруг что-то и впрямь пригодится на флоте.

Гильберт тем временем уже поднес к натертому алмазу соломинку, наколотую на зубочистку. И все увидели, как под влиянием неизвестной силы соломинка тянется к камню.

– Точно так же притягивают легкие тела сапфир и рубин, опал, аметист, берилл и горный хрусталь. Даже простое стекло и непрозрачные сера и смола обладают подобной притягательной силой.

Японский и китайский компасы

Долго продолжались опыты. Гильберт забавлял присутствующих тем, что, незаметно водя магнитом под листом пергамента, поворачивал брошенные на его поверхность железные ключи и шпоры. Он заставлял танцевать обрывки бумаги, поднося к ним натертую стеклянную палочку или фигурку, выточенную из прозрачного янтаря.

– Многие тела после натирания принимают силу электрона – электризуются, – продолжил свои объяснения лейб-медик, – многие, но не все… Сколько бы мы ни терли благородный жемчуг и слоновую кость, прекрасный паросский мрамор и алебастр, они не приобретают электрической силы притяжения. Не электризуются и металлы.

– Но тогда природа магнитной силы и силы электрической должна быть различна? – Это восклицание непроизвольно вырвалось из уст Бэкона, вызвав снова ропот неудовольствия.

Гильберт задумался, но лишь для того, чтобы поточнее сформулировать ответ. Все эти вопросы тысячу раз продуманы им в тиши кабинета и за лабораторным столом.

– Сэр Фрэнсис прав. Об этом я уже писал в своей книге. Слишком много различий между проявлениями магнетизма и электричества, чтобы считать их природу единой.

Магнитная сила постоянна. Она – свойство, присущее телу, в духе великого Аристотеля. Притяжение же электрической силой создается лишь трением. Кроме того, магнит притягивает только железо. Его сила не боится ни воды, ни огня. Электрическая же сила притягивает многие вещи, но она капризна и зависит от погоды, уничтожаясь при влажности. Некоторые философы считают, что трением изгоняется из тел тончайшая жидкость, служащая для их связи. Она-то и вызывает электрическое притяжение, подобно тому, как воздух заставляет стремиться к центру Земли все тела, когда их лишают опоры!…

Королева зевнула. Ученая беседа наскучила всем. Один лишь Бэкон, казалось, готов был слушать до бесконечности. Но его глаза так часто загорались блеском еле сдерживаемого возражения, что Гильберт старался не смотреть в его сторону. Он устал от демонстраций. Не доверяя слугам, сам собрал приборы, откланялся и ушел почти незамеченным.

Поспешим вслед за ним и мы. Тем более придворные вновь увлеклись дворцовыми сплетнями, разговорами о лошадях и о собаках для травли лисиц.

Галилео Галилей (1564–1642)

«Из доказательств наилучшее – есть доказательство опытом», – напишет Бэкон несколько лет спустя. И тут же добавит: «Однако нынешние опыты бессмысленны. Экспериментаторы скитаются без пути, мало продвигаясь вперед, а если найдется серьезно отдающийся науке, то и он роется в одном каком-нибудь опыте, как Гильберт в магнетизме».

Странное высказывание для того, кто во главу угла всей новой науки требовал поставить экспериментальный метод. Впрочем, сегодня нам трудно сказать, насколько принципиальны были те побуждения, которые двигали непоследовательным Бэконом в оценке трудов лейб-медика королевы.

Совсем иначе звучит отзыв другого современника Гильберта, итальянского ученого Галилео Галилея: «Величайшей похвалы заслуживает Гильберт. за то, что он произвел такое количество новых и точных наблюдений. И тем посрамлены пустые и лживые авторы, которые пишут не только о том, чего сами не знают, но и передают все, что пришло им от невежд и глупцов».

Жаль, что сам Гильберт не узнал об этой блестящей оценке. В марте 1603 года умерла королева, а несколько месяцев спустя – и ее врач. Перед смертью Гильберт завещал все свое имущество Лондонскому обществу медиков. Однако пожар уничтожил приборы. Осталось лишь сочинение «О магните…» да имя автора на обложке.

Галилей и ученики

Много это или мало? Научные труды быстро стареют. На достижения первооткрывателей наслаиваются работы последователей, и те скоро начинают казаться невероятной архаикой. Впрочем, перелистаем желтые страницы шести книг, переплетенных в телячью кожу. Попробуем пробиться через старинную латынь и выпишем свойства магнита, сформулированные Гильбертом:

«1. Магнит в различных своих частях обладает различной притягательной силой; на полюсах эта сила наибольшая.

2. Магнит всегда имеет два полюса: северный и южный, кои весьма различны по своим свойствам.

3. Разноименные полюсы магнитов притягиваются, одноименные отталкиваются.

4. Земной шар есть большой магнит.

5. Получить магнит с одним полюсом невозможно.

6. Магнит, подвешенный на нитке, располагается всегда в пространстве таким образом, что один его конец указывает на север, а другой – на юг».

С тех пор прошло много лет. Магнетизм веществ широко применяется в науке и технике. Без знания законов магнетизма были бы невозможны ни энергетика, ни радиотехника, ни морская и космическая навигация, ни приборостроение, ни автоматика и телемеханика. Этот список можно продолжать до бесконечности, поскольку явления магнетизма важной составляющей частью вошли в саму основу нашей цивилизации.

А много ли нового о природе магнита узнали мы со времени Гильберта? Увы! Черный камень из страны магнетов по-прежнему крепко хранит в неприкосновенности свои главные тайны.

В память же о Гильберте единица разности магнитных потенциалов в Международной системе единиц (СИ) носит сегодня название «гильберт». И прав английский поэт Джон Драйден, написавший, что «Гильберт будет жить, пока магнит не перестанет притягивать».