— Рабочий день кончился? — спросил я.

Сегодня любой школьник без труда воспроизведет опыт Эрстеда, продемонстрирует «вихрь электрического конфликта», насыпав на картон, через центр которого проходит проволока с током, железные опилки.

— Да.

Но обнаружить магнитные действия тока было нелегко. Их пытался обнаружить русский физик Петров, соединяя полюсы своей батареи железными и стальными пластинками. Он не обнаружил никакого намагничивания пластинок после нескольких часов пропускания через них тока. Имеются сведения и о других наблюдениях, однако с полной достоверностью известно, что магнитные действия тока наблюдал и описал Эрстед.

— Подвезти вас?

15 февраля 1820 года Эрстед, уже заслуженный профессор химии Копенгагенского университета, читал своим студентам лекцию. Лекция сопровождалась демонстрациями. На лабораторном столе находились источник тока, провод, замыкающий его зажимы, и компас. В то время когда Эрстед замыкал цепь, стрелка компаса вздрагивала и поворачивалась. При размыкании цепи стрелка возвращалась обратно. Это было первое экспериментальное подтверждение связи электричества и магнетизма, того, что так долго искали многие ученые.

— Мне недалеко. — Она подняла на меня глаза, прикусив губу.

— Послушайте, Бетти, вы так смотрите на меня, словно я Джек Потрошитель. Я вовсе не собираюсь укусить вас. — Я широко улыбнулся ей. — Во всяком случае, без разрешения. Я не знаю миссис Уист. Вы помогли бы мне, если бы...

Казалось бы, все ясно. Эрстед продемонстрировал студентам еще одно подтверждение давнишней идеи о всеобщей связи явлений. Но почему же возникают сомнения? Почему вокруг обстоятельств этого события впоследствии разгорелось так много споров? Дело в том, что студенты, присутствовавшие на лекции, рассказывали потом совсем другое. По их словам, Эрстед хотел продемонстрировать на лекции всего лишь интересное свойство электричества нагревать проволоку, а компас оказался на столе совершенно случайно. И именно случайностью объясняли они то, что компас лежал рядом с этой проволокой, и совсем случайно, по их мнению, один из зорких студентов обратил внимание на поворачивающуюся стрелку, а удивление и восторг профессора, по их словам, были неподдельными. Сам же Эрстед в своих позднейших работах писал: «Все присутствовавшие в аудитории свидетели того, что я заранее объявил о результате эксперимента. Открытие, таким образом, не было случайностью, как хотел бы заключить профессор Гильберт из тех выражений, которые я использовал при первом оповещении об открытии».

— Ладно! — выпалила она. — Поехали.

Случайно ли то, что именно Эрстед сделал открытие? Ведь счастливое сочетание нужных приборов, их взаимного расположения и «режимов работы» могло получиться в любой лаборатории? Да, это так. Но в данном случае случайность закономерна — Эрстед был в числе тогда еще немногих исследователей, изучающих связи между явлениями.

Я придержал перед ней дверцу «кадиллака», и она села со словами:

— А вы, оказывается, джентльмен?

Однако стоит вернуться к сути открытия Эрстеда. Нужно сказать, что отклонение стрелки компаса в лекционном опыте было весьма небольшим. В июле 1820 года Эрстед снова повторил эксперимент, используя более мощные батареи источников тока. Теперь эффект стал значительно сильнее, причем тем сильнее, чем толще была проволока, которой он замыкал контакты батареи. Кроме того, он выяснил одну странную вещь, не укладывающуюся в ньютоновские представления о действии и противодействии. Сила, действующая между магнитом и проволокой, была направлена не по соединяющей их прямой, а перпендикулярно к ней. Выражаясь словами Эрстеда, «магнитный эффект электрического тока имеет круговое движение вокруг него». Магнитная стрелка никогда не указывала на проволоку, но всегда была направлена по касательной к окружностям, эту проволоку опоясывающим. Как будто бы вокруг проволоки вихрились невидимые сгустки магнитных сил, влекущих легкую стрелку компаса. Вот чем был поражен ученый. Вот почему в своем четырехстраничном «памфлете» он, опасаясь недоверия и насмешек, тщательно перечисляет свидетелей, не забывая упомянуть ни об одной из их научных заслуг.

— Не делайте поспешных выводов. Я поступаю так по привычке и из боязни общественного порицания. Будь я посмелее, заставил бы вас влезть в машину прямо через окно.

Эрстед, давая, в общем, неправильное теоретическое толкование эксперименту, заронил глубокую мысль о вихревом характере электромагнитных явлений. Он писал: «Кроме того, из сделанных наблюдений можно заключить, что этот конфликт образует вихрь вокруг проволоки». Другими словами, магнитные силовые линии окружают проводник с током или электрический ток является вихрем магнитного поля. Таково содержание первого основного закона электродинамики, и в этом суть открытия ученого. Опыт Эрстеда доказывал не только связь между электричеством и магнетизмом. То, что открылось ему, было новой тайной, не укладывающейся в рамки известных законов.

Я испугался, что опять что-то сморозил и что ее лицо снова станет каким-то странно застылым, но она лишь тряхнула головой и произнесла возмущенным тоном:

— Ну и ну!

21 июля 1820 года в Копенгагене вышла на латинском языке брошюра «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку» Эрстед разослал ее во все ученые учреждения и физические журналы. Этим он хотел подчеркнуть важность своего открытия. И, действительно, открытие Эрстеда произвело впечатление научной сенсации и вызвало столь мощный резонанс, что можно без преувеличения сказать: произошло второе рождение гальванизма.

Мы быстро проскочили четыре квартала до Главной улицы, где между Четвертой и Пятой улицами Красный Крест воздвиг деревянный помост длиной в двадцать квадратных футов, возвышавшийся футов на шесть над мостовой и занявший почти весь тротуар. Его каркас был обтянут со всех сторон материей. На двух углах были установлены громкоговорители, молчавшие в тот момент.

В результате открытия Эрстеда удалось установить связь между двумя группами явлений, которые со времен Гильберта считались принципиально различными. Был открыт новый вид взаимодействия. До сих пор физика знала центральные силы. Провод не притягивает и не отталкивает полюсов стрелки, а устанавливает ее перпендикулярно своей длине. «Опыт Эрстеда совершенно противен элементарным правилам механики», — замечает Араго.

Пока я парковался рядом с помостом, Бетти пояснила:

Наконец, новое открытие давало в руки физикам средство построить чувствительный и удобный индикатор электрического тока. И уже в сентябре 1820 года Швейггер изобрел мультипликатор, а в 67-м томе «Гильбертовских анналов» за 1821 год появилось описание Поггендорфа конструкции мультипликатора в его современной школьной форме.

— Кампания начинается послезавтра, в среду, и продлится четыре дня до субботы включительно. Красный Крест никогда не проводил ничего подобного, но мне идея понравилась, и я даже опубликовала несколько заметок о ней в «Стар». Если здесь получится, весьма возможно, что подобные кампании будут организованы и в больших городах.

И последнее, эффективность и гибкость нового взаимодействия заключали в себе зерно будущих технических приложений электрической силы.

Мы вылезли из машины и подошли к помосту. Бетти подсказала:

После выхода мемуара Эрстеда дальнейшие события развивались в весьма непривычном для неторопливой тогда науки темпе. Уже через несколько дней мемуар появился в Женеве, где в то время был с визитом Араго. Первое же знакомство с опытом Эрстеда доказало ему, что найдена разгадка задачи, над которой бился и он, и многие другие. Впечатление от опытов было столь велико, что один из присутствующих при демонстрации поднялся и с волнением произнес ставшую впоследствии знаменитой фразу: «Господа, происходит переворот!»

— Миссис Уист должна быть позади помоста, где они заканчивают приготовления.

Араго возвращается в Париж потрясенный На первом же заседании Академии, на котором он присутствовал сразу по возвращении, 4 сентября 1820 года он делает устное сообщение об опытах Эрстеда. Записи, сделанные в академическом журнале ленивой рукой протоколиста, свидетельствуют, что академики просили Араго уже на следующем заседании, 22 сентября, показать всем присутствующим опыт Эрстеда, что называется, «в натуральную величину».

В полой части помоста, с тыльной стороны, фанерой была выгорожена комнатка. Мы вошли туда и увидели одного мужчину и трех женщин, расставлявших какие-то бутылочки и приборы на полочках, прибитых к одной из стенок. Бетти показала мне миссис Уист, сидевшую за столом. Хрупкая седовласая леди укладывала в стопки отпечатанные типографским способом формуляры.

Сообщение Араго с особым вниманием слушал академик Ампер. Он, может быть, почувствовал в тот момент, что пришла его пора перед лицом всего мира принять из рук Эрстеда эстафету открытия. Он долго ждал этого часа — около двадцати лет, как Араго и как Эрстед. И вот час пробил — 4 сентября 1820 года Ампер понял, что должен действовать. Всего через две недели он сообщил миру о результатах своих исследований.

Бетти представила меня ей как детектива, работающего на Эмметта Дэйна, и я сказал:

— Хотелось бы поговорить с вами о вашем муже. Если вы возражаете, я не буду настаивать.

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Она вздохнула:

— Я не возражаю, мистер Скотт.

Сразу же после открытия Эрстеда физикам показалось вполне естественным объяснить его тем, что при прохождении электрического тока через проводник последний становится магнитом. Такое объяснение было принято Араго, оно было принято также и Био.

— Эмметт сообщил мне, что вы продали свое поместье «Сиклиффской компании развития».

— Да. Мне оно уже ни к чему после... А те мужчины заявились тут как тут и с деньгами. Все... ну, свершилось прежде, чем я успела опомниться.

— Представитель «Сико» навещал вас и мистера Уиста и раньше, не так ли?

Последний в 1820 году сделал следующее предположение. Когда прямолинейный ток действует на магнитную молекулу, то природа этого действия та же, что и для намагниченной стрелки, помещенной на периферии проводника в определенном направлении, постоянном по отношению к направлению вольтаического тока. Био и другие физики, разделявшие его мнение, объясняли электродинамическое действие взаимодействием элементарных магнитов, возникающих под действием тока в каждом проводнике: каждый проводник, по которому проходит ток, превращается в магнитную трубку.

— Да, мистер Скотт, дважды. Они разговаривали с Эдом, и он отказал им. Его это сильно расстроило. Они ему угрожали. Однако мистер Дэйн, наверно, говорил вам?

— Не думаете ли вы, что было нечто странное в...

Совсем другое объяснение предложил Ампер… Но сначала несколько слов о его биографии.

— В смерти Эда? Пожалуй... Он мог, конечно, утонуть, но только не у Серых скал. Все так думают.

— Вы, видимо, не говорили с полицейскими?

Андре-Мари Ампер (1775–1836) родился в небольшом поместье Полемье, купленном отцом в окрестностях Лиона.

— Говорила. Я высказала сомнение, что это был несчастный случай. И еще, что «Сиклиффская компания развития» пыталась силой заставить нас продать дом. Они обещали разобраться.

Исключительные способности Андре проявились еще в раннем возрасте. Он никогда не ходил в школу, но чтению и арифметике выучился очень быстро. Читал мальчик все подряд, что находил в отцовской библиотеке. Уже в 14 лет он прочитал все двадцать восемь томов французской «Энциклопедии». Особый интерес Андре проявлял к физико-математическим наукам. Но как раз в этой области отцовской библиотеки явно не хватало, и Андре начал посещать библиотеку Лионского колледжа, чтобы читать труды великих математиков.

Я был озадачен, ибо предполагал, что она не обращалась к копам. Ведь шеф полиции заверил меня, что не было никаких жалоб на «Сико».

— Вы разговаривали с шефом Турмондом? — спросил я.

В возрасте 13 лет Ампер представил в Лионскую академию свои первые работы по математике.

— Нет. С одним сержантом. Его зовут Карвер.

В 1789 году началась Великая французская буржуазная революция. Отца Ампера казнили Он остался без средств. Андре пришлось думать о средствах к существованию, и он решил переселиться в Лион, давать частные уроки математики до тех пор, пока не удастся устроиться штатным преподавателем в какое-либо учебное заведение.

Некоторое время мы молчали. Миссис Уист мало что смогла добавить — только то, что опознала тело мужа. Его лицо было в порезах и кровоподтеках. Утонувшего могло протащить по камням. «Но и кулаками обработать», — подумалось мне. Я поблагодарил миссис Уист. Бетти перемолвилась с ней несколькими словами, и мы уехали. В машине Бетти спросила:

Расходы на жизнь неуклонно росли. Несмотря на все старания и экономию, средств, заработанных частными уроками, не хватало. Наконец, в 1802 году Ампера пригласили преподавать физику и химию в Центральную школу старинного провинциального города Буркан-Бреса, в 60 километрах от Лиона. С этого момента началась его регулярная преподавательская деятельность, продолжавшаяся всю жизнь.

— Вы думаете, его убили?

4 апреля 1803 года Ампер был назначен преподавателем математики Лионского лицея. В конце 1804 года Ампер покинул Лион и переехал в Париж, где он получил должность преподавателя знаменитой Политехнической школы.

— Не знаю. Не верится, что кто-то убил его из-за куска земли. Может, я многого еще не знаю? Кстати, Эм считает типа по имени Джим Норрис «мозговым центром» банды «Сико». А вы как думаете?

В 1807 году Ампер был назначен профессором Политехнической школы. В 1808 году ученый получил место главного инспектора университетов. В период между 1809 и 1814 годами Ампер опубликовал несколько ценных работ по теории рядов.

— Он, определенно, замешан. Я уверена. Однако не могу себе представить его «мозгом банды».

— Он ведь управляющий клубом и коктейль-баром «У Бродяги», нет? Не круглый же он идиот, раз справляется?

Время расцвета научной деятельности Ампера приходится на 1814–1824 годы и связано, главным образом, с Академией наук, в число членов которой он был избран 28 ноября 1814 года за свои заслуги в области математики.

— По-моему, он лишь номинальный управляющий. Он один из владельцев клуба, но кажется слишком тупым и неотесанным, чтобы действительно управлять им, вести дела, встречать гостей и тому подобное. Просто ему нравится, так сказать, титул «управляющий», любит он чувствовать себя важной персоной.

Практически до 1820 года основные интересы ученого сосредоточивались на проблемах математики, механики и химии. К его достижениям в области химии следует отнести открытие, независимо от Авогадро, закона равенства молярных объемов различных газов. Его по праву следует называть законом Авогадро — Ампера. Ученый сделал также первую попытку классификации химических элементов на основе сопоставления их свойств.

Она объяснила, как проехать к ее дому, и я повернул на Восьмую улицу.

Что же касается математики, то именно в этой области он достиг результатов, которые и дали основание выдвинуть его кандидатуру в Академию по математическому отделению. Ампер всегда рассматривал математику как мощный аппарат для решения разнообразных прикладных задач физики и техники.

— Вы довольно глубоко копнули дела банды «Сико». Почему она вас так заинтересовала? — спросил я.

Вопросами физики в то время он занимался очень мало: известны лишь две работы этого периода, посвященные оптике и молекулярно-кинетической теории газов.

— Ну я, естественно, на стороне Эмметта. Он замечательный человек. И никому не хочется, чтобы город заполнили уголовники. А к этому все идет. Появился простор для настоящего журналистского расследования, если, конечно, мне удастся опубликовать его результаты. Я уже написала две статьи на эту тему, но издатель, мистер Джозефсон, «зарезал» обе. Жутко боится обидеть какого-нибудь. — Она не на шутку рассердилась.

В 1820 году датский физик Г.-Х. Эрстед обнаружил, что вблизи проводника с током отклоняется магнитная стрелка. Так было открыто замечательное свойство электрического тока — создавать магнитное поле. Ампер подробно исследовал это явление. Новый взгляд на природу магнитных явлений возник у него в результате целой серии экспериментов. Уже в конце первой недели напряженного труда он сделал открытие не меньшей важности, чем Эрстед, — открыл взаимодействие токов.

— Может, Норриса? — подсказал я.

— Очень может быть.

18 сентября 1820 года он сообщил Парижской Академии наук о своем открытии пондеромоторных взаимодействий токов, которые он назвал электродинамическими. Точнее говоря, в этом своем первом докладе Ампер назвал эти действия «вольтаическими притяжениями и отталкиваниями», но потом стал именовать их «притяжениями и отталкиваниями электрических токов». В 1822 году он ввел термин — «электродинамический».

Я прижался к тротуару у многоквартирного здания. Не успела машина остановиться, как она распахнула дверцу и стала поспешно сползать с сиденья.

Тогда же он продемонстрировал свои первые опыты и заключил их следующими словами: «В связи с этим я свел все магнитные явления к чисто электрическим эффектам». На заседании 25 сентября он развил эти идеи далее, демонстрируя опыты, в которых спирали, обтекаемые током (соленоиды), взаимодействовали друг с другом как магниты.

— Куда вы так торопитесь? — спросил я.

Объяснение Ампера является его выдающимся вкладом в науку: не проводник, по которому течет ток, становится магнитом, а, наоборот, магнит представляет собой совокупность токов.

— Как куда? Домой. А вы что подумали? — И она захлопнула дверцу снаружи.

— По тому, как вы выпрыгнули, я решил, что вы собираетесь пробежать кросс вокруг здания, — шутливо заметил я, чтобы поддержать беседу, но ее лицо опять стало напряженным.

В самом деле, говорит Ампер, если мы предположим, что в магните присутствует совокупность круговых токов, текущих в плоскостях, точно перпендикулярных его оси, в одном и том же направлении, то ток, идущий параллельно оси магнита, окажется направленным под углом к этим круговым токам, что и вызовет электродинамическое взаимодействие, стремящееся сделать все токи параллельными и направленными в одну сторону. Если прямолинейный проводник закреплен, а магнит подвижен, то отклоняется магнит; если же магнит закреплен, а проводник подвижен, то движется проводник.

Как пишет в своей книге Марио Льоцци: «Он (Ампер. — Прим. авт.) подумал, что если магнит понимать как систему круговых параллельных токов, направленных в одну сторону, то спираль из металлической проволоки, по которой проходит ток, должна вести себя как магнит, т. е. должна принимать определенное положение под воздействием магнитного поля Земли и иметь два полюса. Опыт подтвердил предположения относительно поведения такой спирали под действием магнита, но не совсем ясны были результаты опыта, относящиеся к поведению спирали под действием магнитного поля Земли. Тогда Ампер решил взять для выяснения этого вопроса один-единственный виток проводника с током; оказалось, что виток ведет себя точно как магнитный листок.

Таким образом, обнаружилось непонятное явление: один-единственный виток ведет себя как магнитная пластина, а спираль, которую Ампер считал в точности эквивалентной системе магнитных пластинок, вела себя не совсем как магнит. Пытаясь разобраться, в чем тут дело, Ампер с удивлением обнаружил, что в электродинамических явлениях спиральный проводник ведет себя точно как прямолинейный проводник с теми же концами. Из этого Ампер заключил, что в отношении электродинамических и электромагнитных действий элементы тока можно складывать и разлагать по правилу параллелограмма. Поэтому элемент тока можно разложить на две составляющие, из которых одна направлена параллельно оси, а другая — перпендикулярно. Если суммировать результаты действия разных элементов спирали, то результирующая окажется эквивалентной прямолинейному току, идущему по оси, и системе круговых токов, расположенных перпендикулярно оси и направленных в одну сторону. Поэтому, чтобы спираль, по которой проходит ток, вела себя точно как магнит, нужно скомпенсировать действие прямолинейного тока. Этого Ампер, как известно, добился очень просто, выгнув вдоль оси концы проводника. Но все же существовало различие между спиралью, по которой проходит ток, и магнитом: полюса спирали находились только на концах, тогда как полюса магнита — во внутренних точках. Чтобы устранить и это последнее различие, Ампер оставил свою первоначальную гипотезу о токах, прямо перпендикулярных оси магнита, и принял, что они расположены в плоскостях, находящихся под разными углами к оси».

— Ну, говорить-то вроде больше не о чем.

Новые идеи Ампера были поняты далеко не всеми учеными. Не согласились с ними и некоторые из его именитых коллег. Современники рассказывали, что после первого доклада Ампера о взаимодействии проводников с током произошел следующий любопытный эпизод. «Что же, собственно, нового в том, что вы нам сообщили? — спросил Ампера один из его противников. — Само собою ясно, что если два тока оказывают действие на магнитную стрелку, то они оказывают действие и друг на друга». Ампер не сразу нашелся, что ответить на это возражение. Но тут на помощь ему пришел Араго. Он вынул из кармана два ключа и сказал: «Вот каждый из них тоже оказывает действие на стрелку, однако же, они никак не действуют друг на друга, и потому ваше заключение ошибочно. Ампер открыл, по существу, новое явление, куда большего значения, чем открытие уважаемого мной профессора Эрстеда».

— Откуда вы знаете? Мы могли бы что-нибудь придумать. Может, попробуем?

— Нет-нет. Нет.

Несмотря на нападки своих научных противников, Ампер продолжал свои эксперименты. Он решил найти закон взаимодействия токов в виде строгой математической формулы и нашел этот закон, который носит теперь его имя. Так шаг за шагом в работах Ампера вырастала новая наука — электродинамика, основанная на экспериментах и математической теории. Все основные идеи этой науки, по выражению Максвелла, по сути дела, «вышли из головы этого Ньютона электричества» за две недели.

— Одного «нет» вполне хватило бы, Бетти, — улыбнулся я ей. — Поскольку даже мне, убогому умом, понятно, что вы не собираетесь пригласить меня на разнузданную вакханалию, придется попрощаться. Спокойной ночи!

С 1820 по 1826 год Ампер публикует ряд теоретических и экспериментальных работ по электродинамике и почти на каждом заседании физического отделения Академии выступает с докладом на эту тему. В 1826 году выходит из печати его итоговый классический труд «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта».

— Спокойной ночи, мистер Скотт!

Эффект взаимодействия проводов с током и магнитных полей сейчас используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах.

— Почему бы вам не называть меня Шелл?

Она промолчала.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

— О\'кей. Увидимся в церкви. Не обращайте внимания на вопли в полночь — это дикий необузданный Шелл Скотт будет выть на луну.

Когда луч солнца проходит через призму, то на экране позади нее возникает спектр. За двести лет к этому явлению привыкли. Если не вглядываться пристально, то кажется, что между отдельными частями спектра нет резких границ: красный непрерывно переходит в оранжевый, оранжевый в желтый и т. д.

— Вот как? — Наконец на ее лице мелькнул проблеск улыбки. — Войте, завывайте сколько угодно. Меня и пушкой не разбудишь. Спокойной ночи, Шелл!

Она таки сказала «Шелл». Кое-чего я уже добился. Кто знает, что может случиться лет через восемь — десять? Я заполз обратно за руль и стартовал в южную сторону от города. Опустились сумерки, и дольше откладывать было уже не к чему. Пришло время нанести визит Джиму Норрису.

Тщательнее других в 1802 году рассмотрел спектр английский врач и химик Уильям Хайд Волластон (1766–1828). Волластон обнаружил при этом несколько резких темных линий, которые без видимого порядка пересекали спектр Солнца в разных местах. Ученый этим линиям особого значения не придал. Он полагал, что их появление вызвано либо особенностями призмы, либо особенностями источника света, либо другими какими-то побочными причинами. Сами линии представляли для него интерес только потому, что они отделяли друг от друга цветные полосы спектра. Позднее эти темные линии назвали фраунгоферовыми, увековечив имя их настоящего исследователя.

Иосиф Фраунгофер (1787–1826) в 11 лет, после смерти родителей, пошел в ученье к шлифовальных дел мастеру. Из-за работы на школу времени оставалось мало. До 14 лет Иосиф не умел ни читать, ни писать. Но не было счастья, да несчастье помогло. Однажды дом хозяина рухнул. Когда же Иосифа извлекали из-под обломков, мимо проезжал наследный принц. Он пожалел юношу и вручил ему значительную сумму денег. Денег хватило юноше, чтобы купить себе шлифовальный станок и начать учиться.

Фраунгофер в заштатном городке Бенедиктбейрене учился шлифовать оптические стекла.

Глава 6

В своем предисловии к собранию сочинений Фраунгофера Э. Лом-мель так подытоживал его вклад в практическую оптику. «Благодаря введению своих новых и усовершенствованных методов, механизмов и измерительных инструментов для вращения и полировки линз… ему удалось получить достаточно большие образцы флинтгласа и кронгласа без всяких прожилок. Особенно большое значение имел найденный им метод точного определения формы линз, который совершенно изменил направление развития практической оптики и довел ахроматический телескоп до такого совершенства, о котором раньше нельзя было и мечтать».

Я остановился на подъездной дорожке у входа в «Хижину Бродяги» и уступил место за рулем дежурному парню, который отвел мой «кадиллак» на автостоянку. Я не раз уже бывал здесь, ибо «Хижина» — одно из самых приятных мест на всем побережье. Расположена она на Сиклифф-Драйв в четверти мили от города со стороны океана. Небольшой отель повернут фасадом на море. Из большинства индивидуальных бунгало тоже открывается вид на океан, и цена за удовольствие двадцать долларов в день. Картину дополняют теннисный корт, открытый бассейн, ресторан и бар «У Бродяги». Я вошел в бар.

Облаченный в смокинг официант приветствовал меня легким наклоном головы.

Чтобы произвести точные измерения дисперсии света в призмах, Фраунгофер в качестве источника света использовал свечу или лампу. При этом он обнаружил в спектре яркую желтую линию, известную теперь как желтая линия натрия. Вскоре установили, что эта линия находится всегда в одном и том же месте спектра, так что ее очень удобно использовать для точного измерения показателей преломления. После этого, говорит Фраунгофер в своей первой работе 1815 года: «…я решил выяснить, можно ли видеть подобную светящуюся линию в солнечном спектре. И я с помощью телескопа обнаружил не одну линию, а чрезвычайно большое количество вертикальных линий, резких и слабых, которые, однако, оказались темнее остальной части спектра, а некоторые из них казались почти совершенно черными».

— Добрый вечер, — поздоровался я. — Хотелось бы повидать мистера Норриса.

Всего он насчитал их там 574. Фраунгофер дал названия и указал их точное местоположение в спектре. Обнаружилось, что положение темных линий было строго неизменным, в частности, всегда в одном и том же месте желтой части спектра появлялась резкая двойная линия. Ее Фраунгофер назвал линией О. Ученый также обнаружил, что в спектре пламени спиртовки на том же самом месте, где и темная линия О в спектре Солнца, всегда присутствует яркая двойная желтая линия. Лишь много лет спустя стало понятно значение этого открытия.

— Будьте любезны, ваше имя?

— Шелл Скотт.

Продолжая свои исследования темных линий в спектре Солнца, Фраунгофер понял главное: их причина не в оптическом обмане, а в самой природе солнечного света. В результате дальнейших наблюдений он обнаружил подобные линии в спектре Венеры и Сириуса.

Этого парня не было тут во время моего последнего посещения «Хижины», и он вряд ли видел меня раньше. И все же вполне вероятно, что кто-то мог упомянуть мое имя. Он машинально нагнулся, чтобы записать его в книгу регистрации, но вдруг голова его дернулась вверх, и он более внимательно посмотрел на меня, спохватился, торопливо нацарапал что-то и сказал:

Одно открытие Фраунгофера, как выяснилось позднее, оказалось особенно важным. Речь идет о наблюдении над двойной Д-линией. В 1814 году, когда ученый опубликовал свои исследования, на это наблюдение особого внимания не обратили. Однако спустя 43 года Вильям Сван (1828–1914) установил, что двойная желтая линия О в спектре пламени спиртовки возникает в присутствии металла натрия. Увы, как и многие до него, Сван не осознал значения этого факта. Он так и не сказал решающих слов: «Эта линия принадлежит металлу натрию».

— Я посмотрю, на месте ли мистер Норрис.

В 1859 году к этой простой и важной мысли пришли два ученых: Густав Роберт Кирхгоф (1824–1887) и Роберт Вильгельм Бунзен (1811–1899). В университетской лаборатории Гейдельберга они поставили следующий опыт. До них через призму пропускали либо только луч Солнца, либо только свет от спиртовки. Ученые решили пропустить их одновременно. В результате они обнаружили явление, о котором рассказывает подробно в своей книге Л.И. Пономарев: «Если на призму падал только луч Солнца, то на шкале спектроскопа они видели спектр Солнца с темной линией О на своем обычном месте. Темная линия по-прежнему оставалась на месте и в том случае, когда исследователи ставили на пути луча горящую спиртовку. Но когда на пути солнечного луча они ставили экран и освещали призму только светом спиртовки, то на месте темной линии О четко проявлялась яркая желтая линия О натрия. Кирхгоф и Бунзен убирали экран — линия О вновь становилась темной.

Через пару минут он вернулся с сообщением:

— Извините, сэр, но мистера Норриса пока нет.

Потом они луч Солнца заменяли светом от раскаленного тела — результат был всегда тот же: на месте ярко-желтой линии возникала темная. То есть всегда пламя спиртовки поглощало те лучи, которые оно само испускало.

Чтобы понять, почему это событие взволновало двух профессоров, проследим за их рассуждениями. Ярко-желтая линия О в спектре пламени спиртовки возникает в присутствии натрия. В спектре Солнца на этом же месте находится темная линия неизвестной природы.

— Когда он будет?

Спектр луча от любого раскаленного тела — сплошной, и в нем нет темных линий. Однако если пропустить такой луч через пламя спиртовки, то его спектр ничем не отличается от спектра Солнца — в нем также присутствует темная линия и на том же самом месте. Но природу этой темной линии мы уже почти знаем, во всяком случае, мы можем догадываться, что она принадлежит натрию.

— Не могу сказать.

Следовательно, в зависимости от условий наблюдения линия О натрия может быть либо ярко-желтой, либо темной на желтом фоне. Но в обоих случаях присутствие этой линии (все равно какой — желтой или темной!) означает, что в пламени спиртовки есть натрий.

— Ну что ж, я подожду в баре.

А поскольку такая линия спектра пламени спиртовки в проходящем свете совпадает с темной линией О в спектре Солнца, то, значит, и на Солнце есть натрий. Причем он находится в газовом внешнем облаке, которое освещено изнутри раскаленным ядром Солнца».

Короткая заметка в две страницы, написанная Кирхгофом в 1859 году, содержала сразу четыре открытия:

Он слегка нахмурился:

— каждый элемент имеет свой линейчатый спектр, а значит строго определенный набор линий;

— Вы зарезервировали столик, мистер Скотт?

— подобные линии можно использовать для анализа состава веществ не только на Земле, но и на звездах;

— С каких это пор нужно заказывать табурет у стойки?

— Солнце состоит из горячего ядра и сравнительно холодной атмосферы раскаленных газов;

— У нас произошли некоторые изменения, сэр.

— на Солнце есть элемент натрий.

Я молча прошел мимо него, и он меня не остановил. Справа от меня находился ресторанный зал, арка слева вела в тускло освещенный бар. Я повернул налево и занял табурет в конце дугообразной стойки. Мягкая музыка лилась из скрытых динамиков, слышались приглушенные голоса. Человек двадцать — тридцать сидели за стойкой и столиками, большинство у окон, выходящих на океан, наблюдало, как красный шар заходящего солнца опускался за горизонт. Я увидел Уэса — бармена, не раз наливавшего мне в прошлом бурбон. Когда я сделал заказ, он узнал меня и ухмыльнулся:

Первые три положения вскоре подтвердились, в частности, гипотеза о строении Солнца. Экспедиция Французской академии наук в 1868 году во главе с астрономом Жансеном побывала в Индии. Она обнаружила, что при полном солнечном затмении, в момент, когда его раскаленное ядро закрыто тенью Луны и светит только корона, — все темные линии в спектре Солнца вспыхивают ярким светом.

— Хо, Скотт, старый бродяга, где ты пропадал?

Второе положение Киргхоф и Бунзен не только блестяще подтвердили, но и воспользовались им для открытия двух новых элементов: рубидия и цезия.

— В Лос-Анджелесе, как всегда.

Так родился спектральный анализ, с помощью которого теперь можно узнавать химический состав далеких галактик, измерять температуру и скорость вращения звезд и многое другое.

— Приехал отдохнуть?

Позднее для приведения элементов в возбужденное состояние стали использовать чаще всего электрическое напряжение. Под воздействием напряжения элементы излучают свет, характеризующийся определенными длинами волн, т. е. имеющий определенную окраску. Этот свет расщепляется в спектральном аппарате (спектроскопе), главной частью которого является стеклянная или кварцевая призма. При этом образуется полоса, состоящая из отдельных линий, каждая из которых является характерной для определенного элемента.

— Не-а, по делу. Принюхиваюсь, как обычно. Я слышал, Сиклифф пошел к чертям, и решил заняться чертями.

Поблизости никто не обращал на меня внимания. Однако прямо напротив, у другого конца стойки-подковы, какой-то парень поднес к губам кружку с пивом, замер было на полпути, потом сделал глоток и поставил кружку на стойку.

Например, и раньше было известно, что минерал клевеит при его нагревании выделяет газ, похожий на азот. Этот газ при его исследовании с помощью спектроскопа оказался новым, еще неизвестным благородным газом. При электрическом возбуждении он испускал линии, которые уже раньше были обнаружены при анализе лучей Солнца с помощью спектроскопа. Это был своеобразный случай, когда элемент, открытый ранее на Солнце, был обнаружен Рамзаем и на Земле. Ему было присвоено название гелий, от греческого слова «гелиос» — Солнце.

— Город изменился, а? — продолжал я разговор с Уэлсом. — Что тут происходит?

Сегодня известно два вида спектров: сплошной (или тепловой) и линейчатый.

Он бросил беглый взгляд на любителя пива и снова посмотрел на меня, явно нервничая, но все же ответил:

Как пишет Пономарев, «тепловой спектр содержит все длины волн, излучается он при нагревании твердых тел и не зависит от их природы.

— Да ничего. Все, как прежде.

— Ну-ну, Уэс! Я не был здесь шесть месяцев, и за это время тут появилось много отвратных рож. Можно подумать, что банда Аль Капоне нагрянула сюда позагорать.

Линейчатый спектр состоит из набора отдельных резких линий, возникает при нагревании газов и паров (когда малы взаимодействия между атомами), и — что особенно важно — этот набор линий неповторим для любого элемента. Более того, линейчатые спектры элементов не зависят от вида химических соединений, составленных из этих элементов. Следовательно, их причину надо искать в свойствах атомов.

Он как-то неохотно усмехнулся и прошел в дальний конец бара. Парень напротив соскользнул с табурета, возник возле меня и присел слева.

То, что элементы однозначно и вполне определяются видом линейчатого спектра, вскоре признали все, но то, что этот же спектр характеризует отдельный атом, осознали не сразу, а лишь в 1874 году, благодаря работам знаменитого английского астрофизика Нормана Локьера (1836–1920). А когда осознали, сразу же пришли к неизбежному выводу: поскольку линейчатый спектр возникает внутри отдельного атома, то атом должен иметь структуру, то есть иметь составные части!»

— Тебя зовут Скотт? — спросил он.

— Угу. А тебя?

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

— Что ты тут делаешь?

Англичанин Гэмфри Дэви (1788–1829) стал профессором в 23 года, заслужил много научных и общественных наград, да к тому же прибавил к своему имени обращение «сэр», был избран президентом Лондонского Королевского общества.

— Да вот жажда обуяла.

— Не хами. Я же тебя вежливо спросил. Это ты продырявил Реннера?

За свою долгую жизнь в науке он провел много удачных экспериментов. В начале девятнадцатого века Дэви удалось расплавить трением лед при температуре ниже нуля. Позднее опыт повторил русский ученый Петров. Бенджамен Томпсон (1753–1814), эмигрировавший из Америки после победоносного завершения Войны за независимость и получивший в Баварии титул графа Румфорда, опубликовал в 1798 году результаты опытов по сверлению пушечных стволов. В одном из его опытов при 960 оборотах бура температура просверливаемого цилиндра поднялась на 37 градусов Цельсия.

— Надо же, как быстро распространяются новости!

Дэви пришел к выводу, что теория теплорода несовместима как с опытами Румфорда, так и с его собственными, и выдвинул кинетическую теорию тепла, согласно которой теплота представляет колебательное движение частиц тела, причем для газов и жидкостей он допускал и вращательное движение частиц. К колебательной теории тепла примкнул и Юнг.

— Только плохие новости, мистер.

И все же теория теплорода продолжала господствовать. Два наиболее фундаментальных сочинения по теории тепла, относящиеся к рассматриваемому периоду, — сочинения, которые по праву вошли в золотой фонд научной литературы, — основаны на концепции теплорода. Первое из этих сочинений, «Аналитическая теория тепла» Фурье, вышло в 1822 году в Париже и представляет собой итог его многолетних исследований в области математической физики.

— А чего же в них плохого?

— Ты плохой, мистер. Так что ты тут делаешь?

Другое сочинение принадлежало сыну известного французского математика Лазара Карно Сади Карно. Николо Леонар Сади Карно (1796–1832) учился в Политехнической школе. С 1814 года он работает военным инженером, а с 1819-го состоит лейтенантом при генеральном штабе. Как сын республиканского министра, находящегося в изгнании, Карно не мог продвигаться по службе и в 1828 году вышел в отставку. Он умер от холеры. Сочинение «Размышление о движущей силе огня», вышедшее в 1824 году, было единственной законченной работой Карно.

Я повернулся и поманил пальцем Уэса:

Карно пишет: «Тепло — не что иное, как движущая сила или, вернее, движение, изменившее свой вид; это движение частиц тел; повсюду, где происходит уничтожение движущей силы, возникает теплота, в количестве, точно пропорциональном количеству исчезнувшей движущей силы. Обратно: всегда при исчезновении тепла возникает движущая сила.

— Нельзя ли повторить?

Он подошел и вопросительно посмотрел на меня и моего соседа:

Таким образом, можно высказать общее положение: движущая сила существует в природе в неизменном количестве; она, собственно говоря, никогда не создается, никогда не уничтожается; в действительности она меняет форму, то есть вызывает то один род движения, то другой, но никогда не исчезает.

— Конечно. Бурбон с водой и пиво?

По некоторым представлениям, которые сложились у меня относительно теории тепла, создание единицы силы требует затраты 2,7 единиц тепла».

— Только бурбон, Уэс.

По поводу этих строк знаменитый французский ученый Анри Пуанкаре восхищенно воскликнет в 1892 году: «Можно ли яснее и точнее высказать закон сохранения энергии?»

Парень сполз с табурета и удалился, а я спросил Уэса:

Будучи инженером, Карно занимался расчетом и строительством водяных двигателей. Но так как к тому времени по всей Франции стали все чаще применять паровые машины, то молодой инженер увлекся созданием теории тепловых машин.

— Что за любопытствующий тип?

Тогда еще в науке господствовали взгляды о том, что теплота является веществом. Но Сади Карно решил ответить на один из труднейших вопросов физики; при каких обязательных условиях возможно превращение теплоты в работу? Хорошо знакомый с расчетом водяных двигателей, Карно уподобил теплоту воде.

— Джо Фрай.

— Работает у вас?

— Не-а. Живет здесь. Постоянно ошивается в баре.

— Дружок Норриса?

— Похоже. Часто вижу их вместе.

Он прекрасно знал: для того, чтобы водяная мельница работала, необходимо одно условие — вода должна падать с высокого уровня на низкий. Карно предположил: чтобы теплота могла выполнять работу, она тоже должна переходить с высокого уровня на низкий, и разность высот для воды соответствует разности температур для теплоты.

Я едва успел сделать глоток бурбона, когда Фрай вернулся и похлопал меня по руке:

— Пошли.

В 1824 году Сади Карно высказал мысль, благодаря которой он вошел в историю: для производства работы в тепловой машине необходима разность температур, необходимы два источника теплоты с различными температурами. Это утверждение в теории Карно является главным и называется принципом Карно. На основе выведенного им принципа Карно придумал цикл идеальной тепловой машины, которую не может превзойти никакая реальная машина.

— Куда?

Идеальная машина, по Карно, представляла собой простой цилиндр с поршнем. Нижняя стенка цилиндра обладает идеальной теплопроводностью, его можно поставить на горячую поверхность, например, на поверхность нагревателя, наполненного смесью расплавленного и твердого свинца, или на поверхность холодильника, например, со смесью воды и льда. Оба источника теплоты бесконечно велики.

— Ты же хотел повидать Норриса, нет?

Второй закон термодинамики утверждает, что вечный двигатель второго рода невозможен. Это утверждение является пересказом принципа Карно, и, следовательно, коэффициент полезного действия машины, работающей по циклу Карно, не может зависеть от вещества, используемого в цикле.

Я последовал за ним в ресторанный зал. В этот ранний час только несколько столиков было занято. Заполнится он часа через три. За столиком у двери двое мужчин ковырялись с омаром.

Карно описал цикл работы идеальной тепловой машины, показал, как можно рассчитать ее максимальный КПД.

Один — худой, с плешью на макушке, да и второй знакомый — оба побывали на веранде Дэйна. Здесь были все, кроме Реннера.

Для этого необходимо лишь знать самую высокую и самую низкую температуру водяного пара (или любого другого теплоносителя, как отметил Карно), используемого в данной машине. Разность между этими температурами, деленная на значение высокой температуры, равна КПД машины. Температуры при этом необходимо выражать в градусах абсолютной шкалы Кельвина. Это уравнение называется вторым началом термодинамики, и ему подчиняется вся техника.

Фрай прошел мимо них и направился к столику у стены. За ним устроились трое. Парень, сидевший спиной к стене, вытаращился на меня. Ближний ко мне стул был свободен. Костлявый и его дружок взглянули на меня и радостно заухмылялись. Я прошел мимо, не остановившись и не оскалившись радостно в ответ.

Расчет по формуле Карно показал, что первые тепловые машины не могли иметь КПД выше 7–8 процентов, а если учесть неизбежные утечки тепла в атмосферу, то полученное значение 2–3 процента следует признать значительным достижением…

Когда я подошел к столику, сидевший за ним мужчина спросил:

— Вы меня искали?

Довольно быстро наряду с паром, как и предсказывал Карно, в турбинах стали использовать и газ, который можно нагреть до высокой температуры. Если температура горячего газа в турбине 800 градусов Кельвина (527 градусов Цельсия), а холодильник уменьшает ее до 300 градусов Кельвина, то максимальный КПД машины, даже в случае работы по идеальному циклу Карно, не может быть выше 62 процентов. Неизбежные тепловые потери приводят, как всегда, к уменьшению и этой цифры. У лучших образцов турбин, установленных на современных электростанциях, КПД составляет 35–40 процентов.

— Если вы Джим Норрис.

Карно указал на специфическую особенность теплоты. Теплота создает механическую работу только при тепловом «перепаде», т. е. наличии разности температур. Этой разностью температур определяется коэффициент полезного действия тепловых машин. Поль Клапейрон в 1834 году развил мысли Карно и ввел очень ценный в термодинамических исследованиях графический метод.

— Это я. Садитесь.

В 1850 году вышла первая работа Рудольфа Клаузиуса (1822–1888) «О движущей силе теплоты», в которой вновь после Карно и Клапейрона был поставлен вопрос об условиях превращения тепла в работу. Принцип сохранения энергии, требуя только количественного равенства, никаких условий для качественного превращения энергий не налагает. В этой работе Клаузиус разбирает теорию Карно с новой точки зрения, с точки зрения механической теории тепла.

Я отодвинул стул и сел. Встречаться с человеком на его собственной территории — все равно что играть его краплеными картами. Норрис сидел спиной к стене, а я — к костлявому и его дружку. Слева и справа от меня расположились еще два подручных Норриса.

Когда сидел, Норрис не казался высоким, только коренастым. Прекрасно сшитый синий габардиновый пиджак плотно обтягивал его широкие плечи, между лацканами торчал большой узел розового галстука. Шишковатые скулы, острый тонкий нос и заостренный подбородок придавали резкость и угловатость его лицу. Голубые глаза, розоватые воспаленные веки с сыпью мелких, похожих на перхоть зернышек. Словно он перенапрягал зрение, но отнюдь не чтением. Я строил догадки, и первое мое впечатление подсказывало, что чтение Норриса ограничивалось бюллетенем скачек.

Работа Карно была незадолго перед этим воскрешена из праха забвения Уильямом Томсоном (Лорд Кельвин) (1824–1907). «Томсон признает, — пишет в своей книге „История физики“ П.С.Кудрявцев, — что взгляд Карно, что теплота в машинах только перераспределяется, но не потребляется, неверен». Но одновременно он указывает, что если отказаться от выводов Карно касательно условий превращения тепла в работу, то встречаются непреодолимые трудности. Томсон делает вывод, что теория тепла требует серьезной перестройки и дополнительного экспериментального исследования. В своей работе Клаузиус полагает, что наряду с первым началом, гласящим, «что во всех случаях, когда теплота производит работу, потребляется количество тепла, пропорциональное полученной работе», следует сохранить в качестве второго начала положение Карно, что работа производится при переходе тепла от более нагретого тела к холодному. Это положение, по мнению Клаузиуса, согласуется с природой тепла, в которой всегда наблюдается переход тепла «сам собою» от горячего тела к холодному, а не наоборот.

— О\'кей, о\'кей, — произнес он. — Вы меня нашли, так говорите.

В качестве второго начала Клаузиус и выдвигает постулат: «Теплота не может „сама собою“ перейти от более холодного тела к более теплому». Слова «сама собой» не должны означать, что теплоту вообще нельзя перевести от холодного тела к нагретому (иначе не были бы возможны холодильные машины). Они означают, что не может быть таких процессов, единственным результатом которых был бы упомянутый переход, без соответствующих других «компенсационных» изменений.

— Вы чертовски торопитесь для человека, которого как бы даже и нет здесь.

Вслед за этой работой почти одновременно в 1851 году появились три доклада Томсона. Рассмотрев вопрос о превращении различных форм энергии с количественной стороны, Томсон указывает, что при одинаковой количественной величине не все виды энергии способны к превращению в одинаковой степени. Например, существуют условия, при которых превращение тепла в работу невозможно. Постулат Томсона гласит:

— Я здесь, но это не значит, что я обязан принимать каждого проходимца, желающего видеть меня. Не люблю, когда мне мешают спокойно перекусить.

— Как я понимаю, вы и есть «Сиклиффская компания развития»?

«При посредстве неодушевленного тела невозможно получить механического действия от какой-либо массы вещества путем охлаждения ее температуры ниже температуры самого холодного из окружающих тел».

— Я? Черт, отнюдь! Просто у меня есть в ней доля, как и у этих джентльменов. — Он показал на сидевших рядом мужчин.

Развивая это положение, Томсон в работе 1857 года приходит к известному выводу о господствующей в природе тенденции к переходу энергии в теплоту и к выравниванию температур, что приводит в конечном счете к снижению работоспособности всех тел до нуля, к тепловой смерти.

Парень слева походил на лошадь, захудалую, оголодавшую лошадь с луковицеобразным носом, толстыми выпяченными губами и косматыми черными, похожими на гриву волосами на шее. Справа сидел крупный, темноволосый, усмехающийся парень, зверская физиономия которого наводила на мысль, что, убивая очередную жертву, он делал еще одну зарубку на своих зубах. Оба мордоворота пялились на меня.

В 1854 году Клаузиус в статье «Об измененной форме второго начала механической теории тепла» доказывает теорему Карно, исходя из своего постулата, и, обобщая ее, дает математическое выражение второго начала в виде неравенства для круговых процессов.

Норрис продолжал:

В последующих работах Клаузиус вводит функцию состояния «энтропию» и дает математическую формулировку тенденции, усмотренной Томсоном, в виде положения «Энтропия вселенной стремится к максимуму». Так, в физике наряду с «царицей мира» (энергией) появилась ее «тень» (энтропия). Сам Клаузиус в конце своей работы 1865 года пишет: «Второе начало в том виде, какой я ему придал, гласит, что все совершающиеся в природе превращения в определенном направлении, которое я принял в качестве положительного, могут происходить сами собою, т. е. без компенсации, но в обратном, т. е. в отрицательном, направлении они могут происходить только при условии, если они компенсируются происходящими одновременно с ними положительными превращениями».

— О\'кей. Так что?

— А то, что многим людям не нравятся ваши методы.

Применение этого начала ко всей Вселенной приводит к заключению, на которое впервые указал Уильям Томсон. В самом деле, если при всех происходящих во Вселенной изменениях состояния превращения в одном определенном направлении постоянно преобладают по своей величине над превращениями в противоположном направлении, то «общее состояние Вселенной должно все больше и больше изменяться в первом направлении, и, таким образом, оно должно непрерывно приближаться к предельному состоянию».

— Неприятно. Однако ничего противозаконного. Люди хотят продать свою собственность, мы рады купить ее. Все законно. Обычное дело.

ЗАКОН ОМА

— Ага. — Оглядев зал, я снова посмотрел на Норриса. — Предположим, я прихожу сюда, приношу сто штук, выкладываю их перед вами, прошу вас подписать кое-какие бумаги и покупаю бар и ресторан. Все законно и замечательно?

— Так оно и есть.

Проводник — это просто пассивная составная часть электрической цепи. Такое мнение превалировало вплоть до сороковых годов девятнадцатого столетия. Так зачем зря тратить время на его исследование?

Одним из первых ученых, занявшихся вопросом проводимости проводников, был Стефано Марианини (1790–1866). К своему открытию он пришел случайно, изучая напряжение батарей. Стефано заметил, что с увеличением числа элементов Вольтова столба электромагнитное воздействие на стрелку не увеличивается заметным образом. Это заставило Марианини сразу же подумать, что каждый вольтов элемент представляет собой препятствие для прохождения тока. Он провел опыты с парами «активными» и «неактивными» (т. е. состоящими из двух медных пластинок, разделенных влажной прокладкой) и опытным путем нашел отношение, в котором современный читатель узнает частный случай закона Ома, когда сопротивление внешней цепи не принимается во внимание, как это и было в опыте Марианини.

Ом признавал заслуги Марианини, хотя его труды и не стали непосредственной помощью в работе.

— Я еще не кончил. Предположим дальше, вам не хочется продавать, и я ломаю вам руку, нокаутирую вас, вбиваю вам зубы в глотку. И долго забавляюсь побоями, пока вы не догадываетесь наконец, что желаете продать бар и ресторан. Вы и это назовете законным?

Георг Симон Ом (1789–1854) родился в Эрлангене, в семье потомственного слесаря. Роль отца в воспитании мальчика была огромной, и, пожалуй, он всем тем, чего добился в жизни, обязан отцу. После окончания школы Георг поступил в городскую гимназию. Гимназия Эрлангена курировалась университетом и представляла собой учебное заведение, соответствующее тому времени.

Его лицо покраснело, и он медленно проговорил:

Успешно окончив гимназию, Георг весной 1805 года приступил к изучению математики, физики и философии на философском факультете Эрлангенского университета.

— Послушайте, Скотт. Пора прояснить вам кое-что. Ваше присутствие здесь... — он долго искал в обширной пустоте своего черепа подходящее слово, наконец нашел его и улыбнулся, — несносно. Если у вас есть хоть чуть-чуть мозгов, вы выйдете в эту дверь и уберетесь из Сиклиффа. Если нет, всякое может приключиться с вами.

Проучившись три семестра, Ом принял приглашение занять место учителя математики в частной школе швейцарского городка Готтштадта. В 1809 году Георгу было предложено освободить место и принять приглашение на должность преподавателя математики в город Нейштадт. Другого выхода не было, и к Рождеству он перебрался на новое место. Но мечта окончить университет не покидает Ома. В 1811 году он возвращается в Эрланген. Самостоятельные занятия Ома были настолько плодотворными, что он в том же году смог окончить университет, успешно защитить диссертацию и получить степень доктора философии. Сразу же по окончании университета ему была предложена должность приват-доцента кафедры математики этого же университета.

— Вроде того, что приключилось с Уистом?

Преподавательская работа вполне соответствовала желаниям и способностям Ома. Но, проработав всего три семестра, он по материальным соображениям, которые почти всю жизнь преследовали его, вынужден был подыскивать более оплачиваемую должность.

Стиснув зубы, он свирепо пялился на меня несколько секунд. Потом произнес:

Королевским решением от 16 декабря 1812 года Ом был назначен учителем математики и физики школы в Бамберге. В феврале 1816 года реальная школа в Бамберге была закрыта. Учителю математики предложили за ту же плату проводить занятия в переполненных классах местной подготовительной школы.

— Вовсе нет. Уист погиб в результате несчастного случая. Если вы вдруг умрете, а у меня такое предчувствие, — не будет случайности. Ну, вы все сказали, что хотели?

Потеряв всякую надежду найти подходящую преподавательскую работу, отчаявшийся доктор философии неожиданно получает предложение занять место учителя математики и физики в иезуитской коллегии Кельна. Он немедленно выезжает к месту будущей работы.

— Не совсем. Я приехал сюда предупредить вас, что ничего не выйдет. Мне наплевать, скупаете ли вы побережье для коммерциализации или для строительства замков на песке. — Когда я произнес «коммерциализация», его глаза сначала расширились, затем сузились. — Вы могли взять за горло трех-четырех человек, но не весь город. Даже если кое-что здесь, у вас в кармане. Даже если вы купили копов.

Здесь, в Кельне, он проработал девять лет. Именно здесь он «превратился» из математика в физика. Наличие свободного времени способствовало формированию Ома как физика-исследователя. Он с увлечением отдается новой работе, просиживая долгие часы в мастерской коллегии и в хранилище приборов.

— Никаких копов, — ровно проговорил он. — Но у меня есть... друзья. — Он многозначительно посмотрел на лыбящуюся лошадиную морду, а потом бросил взгляд через мое плечо на типов, пожирающих омара.

Однако я еще не успокоился:

Ом занялся исследованиями электричества. Он начал свои экспериментальные исследования с определения относительных величин проводимости различных проводников. Применив метод, который стал теперь классическим, он подключал последовательно между двумя точками цепи тонкие проводники из различных материалов одинакового диаметра и изменял их длину так, чтобы получалась определенная величина тока.

— Пока никто не врубился в вашу задумку, вы кое-чего добились. Но теперь уже слишком много людей в курсе, и скоро еще больше узнает. Так что подумайте. И последнее: в дом Дэйна и вам, и всем вашим подручным вход воспрещен.

Как пишет В.В. Кошманов, «Ом знал о появлении работ Барлоу и Беккереля, в которых были описаны экспериментальные поиски закона электрических цепей. Знал он и о результатах, к которым пришли эти исследователи. Хотя и Ом, и Барлоу, и Беккерель в качестве регистрирующего прибора использовали магнитную стрелку, соблюдали особую тщательность в соединении цепи и источник электрического тока в принципе был одной и той же конструкции, однако полученные ими результаты были различными. Истина упорно ускользала от исследователей.

— Разумеется. Вы подстрелите их всех, как Реннера. Даже в ушах у вас пулеметы. Раз уж зашел откровенный разговор, Скотт, я тоже буду откровенен. Ты, должно быть, тупее, чем кажешься. Сколько у тебя людей? Армия? А у меня? Оглянись!

Необходимо было, прежде всего, устранить самый значительный источник погрешностей, каким, по мнению Ома, была гальваническая батарея.

Я оглядел ресторанный зал. Заняты были все те же столики. Костлявый с дружком за одним, двое мужчин за другим, четверо разодетых парней за третьим, и все, не считая нашего стола. И только одни мужчины.

Уже в своих первых опытах Ом заметил, что магнитное действие тока при замыкании цепи произвольной проволокой уменьшается со временем…

— Ага, — подтвердил Норрис, — ни одного клиента в баре. Только... э... друзья.

— Это лишь доказывает, что у тебя масса отвратительных дружков. Но не можешь же ты надеяться, что и дальше будешь держать людей за горло. Только не теперь, когда новость становится общим достоянием. Ну разве что ты совсем спятил.

Это снижение практически не прекращалось с течением времени, и ясно было, что заниматься поиском закона электрических цепей при таком положении дел бессмысленно. Нужно было или использовать другой тип генератора электрической энергии из уже имеющихся, или создавать новый, или разрабатывать схему, в которой изменение ЭДС не сказывалось бы на результатах опыта. Ом пошел по первому пути».

— Проводите его, парни.

После опубликования первой статьи Ома Поггендорф посоветовал ему отказаться от химических элементов и воспользоваться лучше термопарой медь — висмут, незадолго до этого введенной Зеебеком. Ом прислушался к этому совету и повторил свои опыты, собрав установку с термоэлектрической батареей, во внешнюю цепь которой включались последовательно восемь медных проволок одинакового диаметра, но разной длины. Силу тока он измерял с помощью своего рода крутильных весов, образуемых магнитной стрелкой, подвешенной на металлической нити. Когда ток, параллельный стрелке, отклонял ее, Ом закручивал нить, на которой она была подвешена, пока стрелка не оказывалась в своем обычном положении; сила тока считалась пропорциональной углу, на который закручивалась нить.

— Ага, босс, — откликнулись два мордоворота в унисон и встали, а Норрис спросил:

— Или ты уйдешь мирно?

Ом пришел к выводу, что результаты опытов, проведенных с восемью различными проволоками, могут быть выражены уравнением — частное от а, деленного на х + в, где х означает интенсивность магнитного действия проводника, длина которого равна х, а а и в — константы, зависящие соответственно от возбуждающей силы и от сопротивления остальных частей цепи.

— Я уйду мирно.

Условия опыта менялись: заменялись сопротивления и термоэлектрические пары, но результаты все равно сводились к приведенной выше формуле, которая очень просто переходит в известную нам, если заменить х силой тока, а — электродвижущей силой и в + х — общим сопротивлением цепи.

Он рассмеялся. Явно наслаждался, полагая, что прижал меня к стенке. На самом деле мне просто не было смысла оставаться здесь: чего бы я добился, если бы мне проломили череп? Только того, что мне проломили бы череп. Я поднялся.

Норрис остановил меня: