Сказка о трёх богатырях, которые сразились с «электрическим драконом»

Ник. Горькавый
«Наука и жизнь» №2, 2017

Другие научные сказки Ник. Горькавого см. в «Науке и жизни» №11, 2010, №12, 2010, №1, 2011, №2, 2011, №3, 2011, №4, 2011, №5, 2011, №6, 2011, №9, 2011, №11, 2011, №6, 2012, №7, 2012, №8, 2012, №9, 2012, №10, 2012, №12, 2012, №1, 2013, №11, 2013, №1, 2014, №2, 2014, №3, 2014, №7, 2014, №8, 2014, №10, 2014, №12, 2014, №1, 2015, №4, 2015, №5, 2015, №6, 2015, №7, 2015, №9, 2015, №1, 2016, №2, 2016, №3, 2016, №6, 2016, №8, 2016, № 11, 2016.

Журнальный вариант одной из научных сказок из новой книги Ник. Горькавого «Электрический дракон», которая выйдет в свет в издательстве «АСТ» в начале этого года.

— Испокон веков не было ничего страшнее для человека, чем гроза с молниями и громом. Тёмные тучи налетали на деревни и города, молнии, как огнедышащий дракон, сжигали дома, расщепляли деревья, убивали людей. Все, кто мог, — прятались; все, кто верил в милосердие богов, — молились. Но всегда находились среди людей те, кто превосходил остальных умом и силой, кто не боялся сразиться с самым опасным врагом. Нашлись смельчаки, бросившие вызов и «электрическому дракону».

— И кто же были эти богатыри? — поинтересовалась Галатея, слушавшая вечернюю сказку, которую читала её мама, принцесса Дзинтара.

— Вечно ты перебиваешь! — укоризненно сказал Галатее старший брат Андрей, впрочем, он был не настолько старше сестры, чтобы не слушать мамины научные сказки.

— Их было трое, — ответила Дзинтара, — русский Михайло Ломоносов, немец Георг Рихман и американец Бенджамин Франклин. Они не испугались дракона, плюющегося молниями и рычащего громом, решили узнать его слабые стороны, а может быть, и заставить чудовище работать на человека.

— Дракона? Работать? — недоверчиво покачала головой Галатея.

— Именно так. Каждый богатырь шёл к битве с драконом своим путём. Когда все трое были подростками, никто даже не догадывался, что из них вырастут богатыри. Этих пареньков объединяли только три вещи: они были очень талантливы, очень бедны и очень хотели учиться.

Михайло Ломоносов был из крестьян. Он вырос в глухой деревне Холмогоры возле Белого моря, и ему была уготована отцовская судьба: ходить за сохой да ловить неводом рыбу. Однако больше всего на свете Ломоносов хотел постичь науки, увидеть разные страны и разгадать, почему гремят грозы и светят полярные сияния. Но отец и слышать не хотел о том, чтобы отпустить сына учиться. Он даже решил его женить, чтобы дурь из головы выбить. Тогда девятнадцатилетний Михайло надел тулуп, взял котомку с двумя книжками: «Грамматикой» Мелетия Смотрицкого и «Арифметикой» Леонтия Магницкого — и в декабрьский лютый мороз сбежал из дома. Три дня и три ночи он шёл пешком по заснеженной дороге, по санному следу, пока не нагнал рыбный обоз и не попросился ехать с рыбаками.

— Он же мог замёрзнуть насмерть! — ужаснулась Галатея. — Или его могли съесть волки!

— Да, это был отчаянно смелый шаг, — согласилась Дзинтара. — Но Ломоносов очень хотел учиться!

Михайло помогал толкать застрявшие в сугробах сани и собирать сушняк для костров во время ночёвок. Рыбаки знали, что парень едет в город учиться, и посмеивались над ним: разве ученье поможет поймать больше рыбы? Михайло в ответ отшучивался и присутствия духа не терял. Вот только ночью приходили в голову тревожные мысли: справится ли он? Говорят, для ученья языки надо знать хорошо: латынь, немецкий.

Спустя три недели после начала путешествия, в январе 1731 года, рыбный обоз прибыл в Москву. Михайло шёл по улице и дивился. Народищу-то сколько! Дома-то какие здоровенные!

В те времена в России учёба была привилегией дворян. Ломоносову пришлось пойти на обман: он сказался не крестьянским, а дворянским сыном. Его взяли в единственное в то время высшее учебное заведение России — Славяно-греко-латинскую академию. Малолетние ученики посмеивались над взрослым Михайло, но именно он стал самым знаменитым выпускником этого учебного заведения.

Следующие десять лет прошли в бедности и в упорной учёбе. Ломоносов набирался знаний в Москве и Киеве. В 1735 году его и ещё 12 лучших учеников отправили в Петербург и зачислили студентами университета при Академии наук. Михайло начал изучать немецкий язык, математику, экспериментальную физику. В марте 1736 года Академия наук приняла решение отправить самых способных молодых людей в Европу для изучения технических и естественных наук.

За границей Ломоносов обучался пять лет: около трёх — в Марбургском университете и около года — во Фрайбурге. Ещё около года он провёл в переездах, был в Голландии и к тридцати годам превратился из крестьянского парня в разностороннего учёного, владеющего латынью и несколькими европейскими языками. Его научные интересы были многогранны, но исследование молний и северных сияний заняли особое место в его трудах.

Второй богатырь — Георг Рихман — родился в семье прибалтийских немцев. Он не знал своего отца, который умер от чумы ещё до его рождения. Георг был ровесником Ломоносова, но с учением ему повезло больше: без особых помех Рихман начал учёбу в Таллине, а продолжил в Германии. Завершив образование, он стал домашним учителем детей немецкого графа. Когда тот вместе с семьёй переехал в Санкт-Петербург, то взял Георга с собой. Рихман решил поступать в Санкт-Петербургскую академию наук и художеств (Петербургскую академию наук). Он подал в приёмную комиссию своё сочинение по физике и сопроводил его просьбой зачислить в студенты. К радости Рихмана, его приняли. К тридцати годам Рихман стал серьёзным физиком. Он подружился с Михаилом Ломоносовым, который к тому времени уже занимал должность профессора академии.

Третьим, кто бросил вызов «электрическому дракону», стал Бенджамин Франклин. Он родился в Америке, в городе Бостоне. У его отца-ремесленника было семнадцать детей, Бенджамин был пятнадцатым. Отец отдал сына в школу, но денег хватило только на год обучения. Так как мальчуган очень любил читать, отец определил двенадцатилетнего Бенджамина подмастерьем в типографию, принадлежавшую его старшему сыну. Мальчик печатал и сам продавал газеты на улицах Бостона. Ему очень хотелось сочинить что-нибудь и напечатать в газете, которую издавал его старший брат, но тот только смеялся над малолетним подмастерьем. Тогда Бенджамин написал письмо в редакцию от имени пожилой вдовы и тайно подсунул его под дверь. Письмо «вдовы» понравилось и было напечатано, после чего старшему брату стали поступать новые письма от её имени. 16 «вдовьих» писем, опубликованных в газете, вызвали огромный интерес. Начались розыски таинственной «дамы». Когда мальчик признался в своём авторстве, все пришли в восторг от его писательского таланта. Только старший брат оказался недоволен славой младшего и даже стал его поколачивать. Бенджамин ушёл из дома и отправился на юг — в Нью-Йорк и далее — в Пенсильванию.

— Мама, ему пришлось, как Ломоносову, убежать из дома! — воскликнула Галатея.

— Да. У них обоих не было денег на обучение. Еда и крыша над головой в те времена были главной заботой семьи, и сыновья, как правило, продолжали дело отцов, чтобы заработать на «кусок хлеба». Если подросток стремился к своей собственной мечте, ему приходилось самому прокладывать себе дорогу. Далеко не каждому удавалось добиться успеха, но без сопротивления существующему порядку вещей ни учёные, ни изобретатели появиться на свет не могли. Они — бунтари по своей природе.

Жизнь бунтарей трудна. Бенджамин Франклин голодал, перебивался случайными заработками. Он совершил путешествие в Лондон и после многочисленных приключений вернулся в Америку. В возрасте двадцати одного года Франклин основал в Филадельфии свою собственную типографию и стал выпускать «Пенсильванскую газету», а также ежегодник с разной занимательной информацией. Бенджамин имел склонность к изобретательству и даже сконструировал экономичную печь для отопления домов.

В сорок лет Франклин занялся изучением молнии и электрических явлений, открытых в 1733 году французом Шарлем Дюфе. Дюфе объявил о существовании двух видов электричества: «стеклянного», возникающего от трения стекла о шёлк, и «смоляного», вызванного трением смолы о шерсть. Дюфе писал, что открыл принцип, «проливающий свет на электрическую материю. Этот принцип заключается в том, что существует два рода электричества, одно из которых я называю стеклянным электричеством, а другое — смоляным электричеством. Первое находится в стекле, горном хрустале, драгоценных камнях, волосах, шерсти и во многих других телах. Второе — в янтаре, в камеди, шёлке, нити, бумаге и в большом количестве других веществ. Характерным для этих двух электричеств является способность отталкивать и притягивать одно другое. Так, если тело обладает стеклянным электричеством, оно отталкивает тела, содержащие такое же электричество, и наоборот, притягивает всё то, что имеет смоляное электричество. Соответственно смоляное электричество отталкивает смоляное и притягивает стеклянное».

Проводя свои электрические опыты, базирующиеся на работах Шарля Дюфе, Франклин пришёл к выводу, что и «смоляное» и «стеклянное» электричество — проявление одной и той же субстанции — «электрической жидкости», только находящейся в разных условиях. Он ввёл понятие положительных и отрицательных электрических зарядов и выдвинул идею электрического двигателя.

Бенджамин изучил и объяснил действие недавно созданной «лейденской банки», которая представляла собой простейший конденсатор и могла хранить значительное количество электрического заряда. В 1750 году Франклин опубликовал работу, в которой предложил провести эксперимент с использованием воздушного змея, запущенного в грозу.

— Он решил подразнить электрического дракона! — воскликнула Галатея. — Запустить перед самым его носом игрушечного змея!

— Франклин понимал, что это очень опасный эксперимент, поэтому, подняв летом 1752 года змея в грозовую тучу, не стал дожидаться молнии, а с помощью ключа, надетого на удерживающую змея бечеву, доказал, что гроза содержит в себе такое же электричество, что и «лейденская банка».

— Как он это сделал с помощью ключа? — полюбопытствовал Андрей.

— Франклин заметил искры, которые стекали на его руку с ключа, надетого на бечеву. Этот эксперимент позволил доказать тождество атмосферных громыхающих молний и «домашнего» электричества в виде искр от лейденской банки или от шерстяной одежды зимой.

— Тем самым он смог перенести «электрического дракона» в лабораторию! — вновь вставил Андрей.

— Верно. В лаборатории изучать электричество было гораздо безопаснее, чем в грозовой туче. Франклин понимал, какую опасность несёт в себе мощь электрического заряда. Он рассматривал электричество как жидкость или огонь и указывал на важность заземления, то есть на возможность стока небесного электричества в землю.

Первый громоотвод (молниеотвод) Бенджамин сделал в своём доме. Он прикрепил к верхней части дымохода металлический стержень, который возвышался над ним почти на три метра. От основания стержня проволока толщиной с ость гусиного пера шла через стеклянную трубку в крыше и далее вниз по лестнице, мимо спальни Франклина к хорошо заземлённому железному насосу. Напротив двери в спальню Франклин сделал два ответвления от основной проволоки и подвесил на них колокольчики. Между ними он поместил латунный шар на шёлковой нитке, рассчитывая, что грозовое электричество, проходящее по проводу, заставит шарик колебаться и звонить в колокольчики. Действительно, во время грозы вся эта конструкция звенела и искрила. Кроме всего прочего, Франклин заряжал таким способом стеклянные лейденские банки для своих опытов.

— Он заставил работать на себя небесного дракона! — удовлетворённо воскликнула Галатея.

— Да, правда, пока совсем немного. Но всё равно это дракону не нравилось, и он «рычал».

Однажды Франклина разбудил громкий треск на лестнице. Он выглянул из спальни и увидел, как латунный шарик, вместо того чтобы звонить в колокольчики, отклонился от них. Между колокольчиками проскакивали яркие искры, а потом возникла электрическая дуга толщиной в палец, которая так ярко светила, что лестница была освещена, как днём. Франклин отмечал, что при этом свете «можно было собирать иголки».

— Так он открыл, что электричеством можно освещать дома? — спросил Андрей.

— В общем-то да, хотя до изобретения первой электрической лампочки было ещё далеко. Когда Бенджамин уехал по делам в Лондон, он оставил свой молниеотвод...

— Вернее, драконоуловитель! — вмешалась Галатея.

— ...в полной готовности к грозам. Внезапный громкий звон и яркие искры на лестнице так пугали жену Франклина, что она написала мужу письмо в Лондон с просьбой отключить своё электрогрозовое устройство.

Примерно в это же время к исследованию «электрического дракона» приступили Рихман и Ломоносов, которые уже были членами Петербургской академии наук.

Рихман изобрёл электроскоп — прибор для количественного измерения заряда, который несёт в себе молния. Он установил на доме металлический стержень, провод от которого подвёл к электроскопу. Конструируя прибор для исследования молний, Георг присоединил его проводом к внешнему стержню, но не стал заземлять, считая, что измерения заряда молний будут точнее без заземления.

Михаил Ломоносов, соавтор Георга Рихмана по электрическим исследованиям, установил у себя дома такую же «громовую машину» и занялся теоретическими исследованиями электричества и полярных сияний. Он рассматривал электрический ток как поток корпускул^*. Такой взгляд значительно опережал существовавшие тогда представления об электрическом токе. Например, Ломоносов выдвинул гипотезу о связи электрических и световых явлений и задался вопросом: «Будет ли луч света иначе преломляться в наэлектризованных стекле и воде?» Эффект, который предвидел Ломоносов, действительно существует: его открыл почти полтора века спустя шотландский оптик Джон Керр. Подтвердились и идеи Ломоносова о том, что свет свечи или солнца тоже имеет электрическую природу, как и тепловые явления, ведь в основе всех этих эффектов лежит движение мельчайших частиц материи.

Ломоносову принадлежит множество выдающихся достижений в различных областях науки, например открытие атмосферы у Венеры. Наблюдая за прохождением этой планеты по диску Солнца, учёный обнаружил, что при сближении с краем солнечного диска возле диска Венеры вспыхнул яркий ободок, или «пупырь», вызванный рассеянием солнечных лучей в венерианской атмосфере. Это было первое доказательство существования атмосферы у небесного тела.

Новости о впечатляющих опытах с молнией Бенджамина Франклина достигли России. Императрица Елизавета проявила интерес к опытам Рихмана и Ломоносова. Она даже выделила во дворце комнату для экспериментов. В этой комнате Рихман не раз демонстрировал электрические опыты иностранным послам и российским вельможам. Летом 1753 года, когда над Петербургом собралась гроза, императрица со свитой решили посмотреть, как Рихман собирает энергию грозы в свой электроскоп. Учёный демонстрировал искры, которые рассыпала его установка во время сверкания молний за окном.

Опыты Рихмана и Ломоносова регулярно освещались в прессе. По результатам совместных электрических исследований друзья готовили доклад на заседании Академии наук, которое должно было состояться в начале сентября 1753 года. Рихман и Ломоносов старались не пропустить ни одной летней грозы. Шестого августа они собрались в доме Рихмана возле установки для измерения заряда молнии, но тут Ломоносова позвали обедать, и он ненадолго отлучился. С Георгом Рихманом оставался гравёр Иван Соколов.

— А зачем нужен был гравёр при таком эксперименте? — полюбопытствовала Галатея.

— Тогда ещё не было фотоаппаратов, и научный опыт иллюстрировался рисунком. Гравёр работал как художник: он должен был увидеть происходящее, зарисовать, а потом перенести рисунок на металлическую форму для последующей печати в типографии.

— Значит, гравёр был живым фотоаппаратом, — кивнула Галатея, радуясь своей догадке.

— Когда разразилась гроза, Рихман стоял всего в тридцати сантиметрах от своего прибора. К несчастью, опыт пошёл не так, как ожидал Георг, недооценивший силу «электрического дракона». После разряда молнии, попавшей во внешний стержень, из прибора с пушечным грохотом вылетела ярко-синяя шаровая молния, которая ударила учёного в лоб. Рихман погиб на месте, а оглушённый гравёр упал.

Соколов выполнил свою миссию и создал гравюру, на которой изобразил смерть Рихмана. Весь мир узнал об этой трагедии. Исследования атмосферного электричества в России были временно запрещены. Ломоносов, сильно переживавший из-за смерти друга и коллеги, писал: «Рихман умер прекрасной смертью, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет». Смерть Рихмана стала предупреждением всем исследователям атмосферного электричества и спасла жизни многих людей.

Благодаря работам Франклина, Рихмана и Ломоносова XVIII век стал веком научных исследований молний и электричества. Прежде всего, был найден надёжный и до сих пор применяющийся способ защиты от молний. Убедившись в том, что громоотвод, или молниеотвод, хорошо защищает дом от молнии, Франклин опубликовал статью о его применении в своём ежегоднике «Альманах Бедного Ричарда» за 1752 год.

«Возьмите тонкий железный стержень (каким, например, пользуются гвоздильщики) длиною достаточною для того, чтобы три-четыре фута одного конца опустить во влажную землю, а шесть-семь другого поднять над самой высокою частью здания, — писал Франклин. — К верхнему концу стержня прикрепите медную проволоку длиной в фут и толщиной с вязальную спицу, заострённую, как игла. Стержень можно прикрепить к стене дома бечёвкой (шнуром). На высоком доме или амбаре можно поставить два стержня, по одному на каждом конце, и соединить их протянутой под коньками крыши проволокой. Дому, защищённому таким устройством, молния не страшна, так как остриё будет притягивать её к себе и отводить по металлическому стержню в землю, и она уже никому не причинит вреда. Точно так же и суда, на верхушке мачты которых будет прикреплено остриё с проволокой, спускающейся вниз на палубу, а затем по одному из вантов и обшивке в воду, будут предохранены от молнии».

«Альманах Бедного Ричарда» имел огромный по тем временам тираж — 10 000 экземпляров. Прочитав его, многие американцы стали устанавливать на свои дома «франклиновские стержни». Есть свидетельство, что во время грозы 1760 года молния на глазах очевидцев ударила в дом филадельфийского купца Уэста, снабжённый громоотводом Франклина, и дом не сгорел, как часто бывало после удара молнии.

В Европе громоотвод Франклина приживался трудно. Например, в Англии в споры вокруг громоотводов вмешался сам король Георг III, который попросту запретил их из-за того, что Франклин выступал за независимость американских колоний Англии.

— Значит, Георг Рихман пожертвовал жизнью, чтобы спасти людей от молний, а другой Георг — Георг III — рисковал жизнью своих подданных из-за своей антипатии к изобретателю громоотвода, — сказал задумчиво Андрей.

— Выходит, так, — вздохнула Дзинтара. — Бенджамин Франклин ушёл в политику и внёс огромный вклад в дело независимости Америки, а также основал Пенсильванский университет. Ломоносов стал учёным мирового значения, просветителем России! Он создал проект Московского университета, который сейчас носит его имя. Эти два учёных-энциклопедиста — ярчайшие фигуры XVIII века. Вслед за ними эстафету электрических исследований подхватил итальянский физик Алессандро Вольта. Он понёс дальше факел электрической науки. О нём рассказ впереди.

---

^* Корпускула — устаревший термин для обозначения мельчайшей частицы материи. Сейчас вместо этого слова употребляют другие: «электрон» или «атом».