Дэвид Боданис - Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
Каждая электрически заряженная частица Вселенной образует центр огромного силового поля, писал он. Это «электрическое» поле простирается вокруг нее подобно текучему ореолу. И все мы носим с собой такие ореолы везде и повсюду: они передвигаются вровень с нами. При нормальных условиях положительные и отрицательные заряды, окружающие нас, уравновешивают друг друга, и потому мы никаких эффектов не наблюдаем. Однако если вы пошаркаете ступней по ковру, то получите вместе со скрытыми в нем электронами избыточное количество отрицательного заряда, и поле, создаваемое вами, станет более плотным, более интенсивным. Поднимите палец, и это чуть более сильное, чем у других, поле начнет распространяться от вас подобно свету, льющемуся из фонаря статуи Свободы. При этом вы вполне можете получить удар статическим электричеством — однако им дело не ограничится.
Каждый раз, потрясая вашим заряженным пальцем, вы будете создавать примерно такой же эффект, какой возникает, когда вы встряхиваете большую банку с желе или болтаете опущенной в пруд рукой. Исходящее от вас поле начнет подрагивать.
А теперь самое удивительное. Вскоре после того, как вы вынете из пруда руку, которой болтали в воде, рябь, созданная вами на его поверхности, уляжется. Порожденная вами волна исчезнет. Максвелл понял, что у невидимого силового поля Фарадея имеется еще и магнитная составляющая. Когда в электрической части возникнет подобие ряби, она напитывает собой вторую, незримую магнитную часть. (Почему? Потому что изменяющееся электрическое поле порождает поле магнитное, что и понял Джозеф Генри с его электромагнитами: пропусти по катушке ток — и в ней возникнет магнитная сила.) Но что же в таком случае происходит, когда усиливается магнитная составляющая невидимого силового поля? Да то, что изменения магнитных полей порождают новое электрическое поле. Как раз это и показал сам Фарадей своим великим подвальным экспериментом 1831 года.
А это означает, что, просто помахивая электрическим зарядом, вы создаете колебания электрического поля, и, когда первая его зыбь замрет, она уже создаст новое поле — магнитное. Ко времени же, когда в свой черед затухнет и магнитное, изменения его интенсивности успеют создать новое электрическое поле. А когда ослабнет и оно, появится другое магнитное поле и…
И это никогда не закончится. Чтобы встряхнуть начальный электрический заряд, вам следует потратить некоторую энергию, но, сделав это, приведя в движение первое из взаимосвязанных полей, вы можете спокойно отправляться спать. Пройдут десяти- и тысячелетия, о вашем земном существовании все напрочь забудут, однако волны, созданные вами в этом комбинированном «электрическом-плюс-магнитном» поле, так и будут странствовать по Вселенной. Они бессмертны. Это рябь на летящем по небу волшебном ковре, «паутина, растянутая в небесах». Томсон упустил ее из виду, потому что смешивал одно с другим и не мог отчетливо различить две отдельные части поля и то, как они создают одна другую, возрождаясь, подобно фениксу, — вечно. Максвелл же, наконец, показал, что видение, явившееся Фарадею в его подвальной лаборатории, было истинным.
Максвелл записал свои идеи в виде нескольких сложных уравнений. Однако, когда он в 1879 году умер, идеи эти. хоть их и поддерживал Томсон, все еще воспринимались большинством ученых как гипотеза. Ну кто же мог поверить, что мы живем во Вселенной, кишащей такого рода невидимыми волнами? Было хорошо известно, что обычные электрические провода способны иногда создавать подобные волны. Однако никто не попытался всерьез расположить эти провода так, чтобы они стали специализированной пусковой платформой такой зыби в «электромагнитном» поле; никто, даже в начале 1880-х, не соорудил детектор, способный эту зыбь обнаруживать.
А затем, в 1887-м, такой человек нашелся. Проделавший это экспериментатор — Генрих Герц — оставил дневник настолько интересный и подробный, что мы можем представить его работу, пользуясь почти исключительно словами Герца, перемежая их словами его современников и прямых последователей. Вот к этому, полученному из первых рук рассказу о рождении нашего беспроводного мира мы теперь и обратимся.
Часть III
ВОЛНОВЫЕ МАШИНЫ
Глава 6
Одиночка
Выдержки из дневника Генриха Герца, 1884:
27 января 1884. Размышлял об электромагнитных лунах.
и мая. Вечером взялся за максвелловский электромагнетизм.
13 мая. Ничего, кроме электромагнетизма.
16 мая. Весь день проработал над электромагнетизмом.
8 июля. Электромагнетизм, все еще безуспешно.
17 июля. Подавлен, не смог ничего добиться.
24 июля. Работать не хотелось.
7 августа. Просмотрев «Фрикционное электричество» Риса, понял, что большая часть установленного мной к этому времени уже известна.
Письмо Генриха Герца родителям, 6 декабря 1884:
Поползли слухи о моих перспективах здесь и в Карлсруэ, то один, то другой коллега спрашивает меня: «Вы собираетесь нас покинуть?» — а я ничего об этом не знаю.
Выдержки из дневника Генриха Герца, 1885–1886:
28 ноября [1885]. Субботний вечер в ночном клубе.
13 декабря. Одинокая утренняя прогулка под мете-лью в Этлинген.
31 декабря. Счастлив, [что] этот год закончился, надеюсь, следующий не будет на него похож.
22 января 1886. Сильный холод и зубная боль.
23 января. Весь день еле волочил ноги, лег как можно раньше.
12 февраля. Весь день проработал с батареей.
18 февраля. Усердно работал с батареей.
24 марта. Заменил Мартина новым механиком. Его первое достижение: разбил стекло большого фрикционного электрогенератора.
15 июня. Троица, праздничный день. Подавлен угрозой войны.
31 июля. Свадьба.
16 сентября. Все еще не решил, каким проектом заняться.
Программная речь Генриха Герца в Императорском дворце, Берлин, август 1891:
За пределами нашего сознания раскинулся холодный, враждебный мир реальности. Между ними тянется узкая пограничная полоса наших чувств. Любая связь между двумя мирами требует пересечения этой узкой полоски… И для достижения должного понимания самих себя и внешнего мира чрезвычайно важно провести глубокое исследование этой пограничной полосы.
Похвальное слово памяти Генриха Герца (1857–1894), произнесенное нобелевским лауреатом Максом фон Лауэ:
Так начался классический период жизни Герца… Экспериментируя… Терц обнаружил нечто неожиданное.
Выдержки из дневника Генриха Герца, 1887:
3 июня. Сделать удалось немногое — сырая погода.
7 июня. Немного поэкспериментировал; на душе неспокойно, желание работать отсутствует.
18 июля. Эксперименты с искрами от батареи.
19 июля. Желание работать исчезло полностью.
7 сентября. Начал работать в лаборатории над
быстрыми осцилляциями.
8 сентября. Экспериментировал… старался докопаться до сути дела.
Письмо Генриха Герца родителям, осень 1887:
Мои коллеги, если они вообще об этом думают, считают, что я с головой ушел в оптические эксперименты, а я между тем занимаюсь совсем другими вещами…
----------------Наставник Герца, Герман фон Гельмгольц, давно уже просил его проверить предсказания Максвелла. Теперь Герц сообразил, что сделать это можно, соорудив аппаратуру, состоящую из двух частей. Первой был передатчик, в котором между двумя блестящими металлическими шарами проскакивали электрические искры. Герц надеялся, что содержащиеся в этих искрах электрические заряды будут генерировать предсказанные Максвеллом невидимые волны.
Вторую часть образовывала свободно подвешенная проволочная рамка. Это был приемник. Если Максвелл прав, невидимые волны, вылетев из передатчика, пересекут аудиторию и достигнут металлической подвески. Для того чтобы убедиться в поступлении волны, Герц сделал в рамке узкую прорезь. Если волна поступит, она пройдет через эту прорезь и породит другую искру.
Никаких проводов, соединяющих передатчик и приемник, не было. Если в прорези приемника проскочит искра, значит, Максвелл был прав.
----------------Генрих Герц
Программная речь Генриха Герца перед Немецкой АССОЦИАЦИЕЙ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ наук, Гейдельберг, 20 сентября 1889:
