Дэвид Боданис - Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
В своей ключевой статье, сообщавшей о создании батареи и направленной в Королевское общество, Вольта был на удивление сдержан, между тем в книге М. Пера (Marcello Pera), «The Ambiguous Frog: The Galvani-Volta Controversy on Animal Electricity»[3] (Princeton: 1992) можно прочитать о подлинной истории поношений, кои он обрушивал на своих соперников и в особенности на несчастного Гальвани (давшего почти целиком неверное объяснение биметаллического эффекта). Указанные в относящемся к данной главе разделе руководства для дальнейшего чтения тексты Фара и Хейлброна дают картину более широкую.
С. 16 …в языке возникнет ощущение покалывания.
Атомы двух разных металлов создают на их поверхностях различные конфигурации электрической силы, впрочем, одно лишь это не могло бы заставить ток протекать по языку Вольта. Между тем слюна — это по преимуществу соленая вода, способная вступать в реакцию с цинком, отрывая от него микроскопические фрагменты. Эти фрагменты обладают положительным зарядом. так что остававшийся во рту Вольта цинковый диск приобретал избыток отрицательно заряженных электронов.
Теперь, когда на цинке скапливались дополнительные электроны, вступал в действие «нажим» потенциалов, различных у двух разных металлов. Серная кислота реагирует с металлом, поставляя электроны в ожидающие их приемные пункты еще активнее, отчего ее в позднейших батареях и использовали.
Отметьте важнейшую роль жидкости. Давление, или «живая сила», действующая между двумя металлами — теперь мы называем это напряжением. — зависит от природы используемых металлов. Именно поэтому батарейки дают стандартное напряжение, к примеру, в 15 В, и именно поэтому самому Вольта участь человека, посаженного на электрический стул, не грозила — его диски величиной с монету попросту не могли генерировать высокое напряжение. Однако энергия, необходимая для того, чтобы отрывать атомы цинка и заставлять электроны перебегать из одного металла в другой, — откуда берется она? Ее поставляет жидкость, с шипением омывающая металлы, — вот почему Вольта ощущал покалывание все то время, когда он продолжал держать свои «монеты» во рту.
Как это ни удивительно, но наша цивилизация не первой начала использовать батареи. В 1930-х в Иране обнаружили странные, заржавевшие, похожие на урны устройства, которые почти наверняка были электрическими батареями. Они датируются третьим веком н. э. В середине такой урны расположен железный стержень, надежно изолированный от окружающей его медной оболочки. Когда ученые двадцатого века соорудили точно такую же и налили в нее уксус, способный извлекать из меди дополнительные заряды, оказалось, что урна дает постоянное напряжение величиной в I В. Однако использовалось ли это устройство для нанесения металлических покрытий на ювелирные украшения или же в пугающих, сопровождавшихся дождем искр обрядах жрецов, археологи сказать не могут.
С. 16 …первую в мире исправно работавшую» батарею»…
Это наименование поначалу использовалось для групп покрытых металлом стеклянных сосудов, именовавшихся «лейденскими банками» и способными накапливать статические электрические заряды. (Группировки идентичных объектов часто называют «батареей» — к примеру, в артиллерии.) Однако лейденские банки могут давать лишь единичный разряд. То, что соорудил Вольта, превосходило их, поскольку порождало постоянный ток.
Единичная пара металлов дает лишь малое количество обнаруженной Вольта толкающей силы, однако подсоединение к ней второй пары эту силу удваивает, а третьей — утраивает. На схеме, которую Вольта приложил к направленной в Королевское общество статье, изображены десятки соединенных проводами металлических пар — примерно так же устроены современные слоистые автомобильные аккумуляторы. В книге Панкалди (Giuliano Pancaldi), «Volta: Science and Culture in the Age of Enlightenment»[4] (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2003) показано, как слово «батарея» постепенно вытесняло такие соперничавшие с ним наименования, как «лоток’* или «элемент» (последнее сохранилось в нашем «топливном элементе»).
С. 19 …примитивный мобильный телефон… в 1879 году…
Его создателем был Дэвид Хьюз, американский инженер. работавший в Лондоне. Хьюз возил свой «мобильный» телефон на тележке, аппарат этот издавал громкие щелчки, когда регистрировал электрические разряды, создававшиеся в пятистах метрах от него. Копия оригинального устройства хранится в лондонском Музее науки.
Часть I. Провода
С. 27 ..заполняла собою пустое пространство…
Представьте, что в эту минуту вы наблюдаете за Большим взрывом по телевизору. Лишь очень малая часть излучения, пронесшегося сквозь пространство в самые ранние моменты существования Вселенной, была использована для создания заряженных частиц, из которых состоим и мы с вами. Большая же часть излучения разлетелась по Вселенной, а поскольку оно представляло собой обычное электромагнитное излучение, схожее с тем, благодаря которому производится телевещание. мы ловим его всякий раз, как настраиваем телевизор на ту или иную станцию, — это оно создает от i до 5 процентов похожего на снег сигнала, заполняющего телевизионный экран.
С. 40 …продуманное привлечение ключевых фигур конгресса к финансированию…
Морзе втайне заручился поддержкой председателя комитета по торговле, сенатора от штата Мэн Фрэнсиса О. Дж. Смита, пообещав ему значительную прибыль, если комитет представит выгодный для Морзе доклад. Вскоре после представления такого доклада Смит подал в отставку и стал партнером Морзе. Нажив благодаря патентам Морзе и правительственным субсидиям, за которые он сам же и голосовал, немалые деньги, Смит оставил работу у Морзе и, шантажируя его, попытался разбогатеть еще больше,
С. 56 В 1875 году его любовь и изобретательство сошлись воедино…
В этой области активно работало множество других изобретателей, и не менее прочих — неудачливый Элиша Грей, подавший патентную заявку всего через несколько часов после Белла. Впрочем, Грея это сильно не огорчило, ибо он видел в создании говорящей машины лишь временное уклонение от своего главного пути — исследований в области телеграфии. Да даже сам Белл не вполне понимал, во всяком случае в первое время, всей сути своего творения — инвесторам он объяснял, что это всего лишь телеграфный аппарат, не требующий специалистов для перевода его сигналов на обычный язык.
С. 58 …современный телефон именно так и работает…
Гудки, которые мы слышим, звоня кому-либо, исходят не от телефонного аппарата вызываемого нами человека. Это сигнал, посылаемый нам с центрального коммутатора и создающий у нас впечатление, будто мы слышим аппарат абонента. Фокус этот был придуман еще в первые дни применения телефонных коммутаторов. (Если два сигнала утрачивают синхронизацию, иллюзия исчезает; в этом случае человек, находящийся на другом конце телефонного провода, слышит звонок и отвечает еще до того, как мы сами получаем возможность услышать его.)
С. 65 Эдисон обдумал это и понял…
Эдисон был человеком неразборчивым в средствах, но инженером очень искусным. Для модификации идущего от батареи тока он поставил на его пути препятствие — коробочку, заполненную мелкими гранулами химически чистого угля.
Когда человек говорил в такой микрофон громко, гранулы прижимались друг к дружке плотнее, и в результате ток проходил сквозь них с большей легкостью — ведь переходить по камушкам через ручей проще, когда они уложены вплотную один к другому. Когда же человеческий голос стихал, плотность гранул уменьшалась, они располагались в микрофоне свободнее и пропускали через себя меньше тока. Это изобретение Томаса Эдисона использовалось почти сто лет.
С. 79 …у меня просто не было времени заниматься этим._
Не будь он так занят, Эдисон, вполне вероятно, изобрел бы телевизор. Увиденные им черные точки создавались потоком электронов, вырывавшихся из нити накаливания. А Эдисон уже обнаружил, что способен отчасти управлять этим «лучом», прикладывая к стеклу снаружи кусочек станиоли, и если бы он пошел дальше и поместил по сторонам от лампочки магниты, то заметил бы, что магнитное поле отклоняет электроны. — именно в этом и состояла суть опыта, поставленного в дальнейшем Дж. Дж. Томсоном. Эдисон, даже при ограниченных возможностях его измерительной техники, заметил бы. что черная точка появляется в разных местах, а если бы он опробовал разные покрытия стекла, то увидел бы, как возникают и начинают светиться разные краски.
Почти так и работают традиционные электроннолучевые трубки телевизоров и компьютерных мониторов. Поток электронов выстреливается из глубины трубки, каковая, по сути дела, представляет собой большую электрическую лампу; когда электроны ударяются в чувствительные молекулы вещества, которым покрыт изнутри экран, эти молекулы начинают светиться. Для отклонения пучка электронов и создания движущегося изображения вместо единичного скопления точек используются магниты, установленные по сторонам от трубки и отклоняющие поток электронов из стороны в сторону в точном соответствии с сигналами, которые посылаются по каналу телевещания.
