Валерий Чумаков - Вернер фон Сименс. Личные воспоминания. Как изобретения создают бизнес
Я уже говорил о том, что даже в середине этого столетия одним из величайших препятствий на пути развития физической науки, и в особенности физических технологий, было отсутствие фиксированных стандартов. В научной литературе в качестве меры длины и веса использовались метр и грамм, однако техники все еще страдали от невыносимой неточности и неопределенности системы мер. В конце концов, метр и грамм были теми устойчивыми единицами, к которым можно было свести многие другие. Но для электричества таких эталонных единиц не было. Вильгельм Вебер вместе с Гауссом разработали замечательную теоретическую систему абсолютных магнитных и электрических единиц, а также значительно усовершенствовали методы точных измерений и создали для них необходимые инструменты, но эталонов, из которых вычислялись бы эти абсолютные единицы, все еще не было. В результате каждый физик создавал свой собственный стандарт и единицу сопротивления, что причиняло серьезные неудобства, так как результаты его трудов трудно было сопоставить с результатами трудов других ученых. Профессор Якоби в Санкт-Петербурге предложил принять в качестве эталона сопротивление произвольно выбранного отрезка медного провода, который был сдан на хранение лейпцигскому механику. Но эта попытка провалилась, так как сопротивление провода со временем изменялось и копии эталона давали расхождения до 10 %. Мы с Гальске первоначально использовали как исходную единицу сопротивление медного провода диаметром 1 миллиметр и длиной в 1 немецкую милю, поскольку она использовалась в Германии и во многих других странах для нужд телеграфа довольно широко, но это было лишь временной, вынужденной мерой. Я довольно быстро убедился, что совершенно невозможно по примеру Якоби ввести эмпирический стандарт для сопротивления, так как оно не является таким же легко поддающимся контролю свойством твердых тел, как их протяженность или масса. Также сложно было себе представить, что весь мир согласится принять за эталон сопротивление некоего предмета, хранящегося в каком-то одном конкретном месте.
Поэтому оставался выбор между абсолютной единицей сопротивления Вебера и эмпирической единицей, которую можно было бы воспроизвести в любых условиях и в любом месте с максимальной точностью. К сожалению, надеяться на принятие абсолютной единицы тогда было нельзя, так как даже сам Вебер сказал мне, что вычислить ее очень трудно и ошибка будет неизбежно составлять несколько процентов. Поэтому я решил принять в качестве эталона для создания стандартной единицы единственный из пребывающих при обычной температуре в жидком состоянии металл – ртуть, сопротивление которой не так сильно зависело от молекулярных и температурных изменений, как это было с металлами твердыми. В 1860 году я уже достиг в своих трудах такого прогресса, что смог выступить перед общественностью с предложением принять в качестве единицы сопротивления сопротивление наполненной ртутью призмы длиной 1 метр и поперечным сечением 1 квадратный миллиметр при 0 градусов по Цельсию. Кроме того, я опубликовал это предложение о введении ртутной единицы в «Анналах…» Поггендорфа в статье «Предложение удобной меры сопротивления».
Хотя господин Матиссен[158] из Лондона категорически протестовал против принятия моего предложения и рекомендовал принять в качестве эталона проволоку из золотосеребряного сплава, сопротивление которой примерно соответствовало сопротивлению единицы Вебера, в целом мое предложение было принято, и на Венской международной конференции 1866 года ртутная единица была объявлена стандартной единицей в телеграфии[159]. Но английский физик продолжал свои попытки внедрить в качестве международного стандарта в системе СГС[160] единицу, предлагаемую сэром Уильямом Томсоном и принятую Британской ассоциацией, так называемую СГС-единицу, превышающую единицу Вебера в 10 раз. Британская ассоциация даже создала специальную комиссию, в состав которой вошли сэр Уильям Томсон и мой брат Вильгельм, которая начала усиленную агитацию за принятие в качестве всеобщей Британской системы единиц, хотя единицы эти и были определены еще весьма приблизительно. Надежда возлагалась на совершенствование методов измерения электрических параметров, и это привело к закономерному заключению, что измерение электрических сил станет проще с принятием теоретической единицы сопротивления, которая будет основываться на электродинамическом стандарте. Хотя на это можно было возразить, что подавляющее большинство связанных с сопротивлением расчетов относится скорее к геометрии, чем к электродинамике, что моя, построенная на геометрической основе единица имеет не меньше оснований для признания абсолютной, чем единица Вебера, основанная на электродинамической единице сопротивления СГС, которую позже выбрали в качестве международной. Несколько позже я еще вернусь к этому вопросу.
Обязанности по контролю над субсидируемым из государственной казны Великобритании производством кабеля, возложенные на нас с Вильгельмом английским правительством, побудили провести несколько важных экспериментов для определения свойств проведенных под водой кабелей с целью выработки наиболее рациональных методов проверки их состояния. Первой линией, на которой систематический контроль за качеством кабеля осуществлялся на протяжении всего периода его изготовления и прокладки, была линия Мальта – Александрия. Вследствие этого линия оказалась безупречной и до сих пор работает весьма хорошо. Такое тщательное и в то же время рациональное тестирование оказалось возможным благодаря тому, что мы пользовались описанными выше стандартами, что позволило измерять сопротивление в соответствии с эталоном с высокой степенью точности, и нашими шкалами, устроенными подобно весовым и позволявшими быстро отражать значение сопротивления в ртутных единицах. Для изучения влияния, оказываемого на кабель высоким давлением воды в морских глубинах, мы использовали герметичные стальные резервуары, в которые помещали опытные отрезки, после чего доводили давление до нужного. Эти эксперименты подтвердили то, что мы уже наблюдали при работах на Красном море, а именно: при увеличении давления сопротивление гуттаперчи росло, и это позволяло прокладывать линии на самых больших глубинах. Кроме того, мы составили счетные таблицы, по которым можно было рассчитать сопротивление изоляционного слоя, составленного из гуттаперчи, каучука и прочих веществ, в зависимости от температуры и индукционного потенциала. Наши опыты показали, что в этом отношении индийский каучук и материалы на его основе значительно превосходят гуттаперчу, и это побудило нас провести целый ряд экспериментов по получению качественной изоляции из каучука, что, однако, не привело к желаемым результатам.
В представленном в 1860 году Британской ассоциации докладе «Общая структура теории и практики испытания проводов на морских телеграфных линиях» мы изложили основные результаты наших опытов. На его основе была составлена получившая впоследствии всеобщее признание система испытаний кабеля и поиска его повреждений. Но хотя доклад был опубликован на английском языке, а в 1850 году Парижская академия опубликовала мой труд, уже содержавший основные правила поиска неисправностей, на французском языке, многие позднейшие авторы и изобретатели лишь очень редко обращали на это внимание и порой вновь изобретали и публиковали с небольшими изменениями уже изобретенное и опубликованное нами. Я рассказываю об этом, поскольку хочу положить конец тем фальсификациям и ошибкам, с которыми до сих пор сталкивается история электротехники. Совсем недавно вышла весьма тщательно составленная книга Е. Вюншендорфа «Traite de telegraphie sousmarine»[161], которая показала мне хороший пример таких ошибок. В самом начале книги изобретатель электрического телеграфа, немецкий ученый доктор Зёммеринг[162], был почему-то назван русским профессором. Далее утверждалось, что он проложил подводные провода недалеко от Петербурга, а в 1845 году – близ Парижа и поэтому он должен считаться отцом подводного телеграфа. Безусловно, автор перепутал германского Земмеринга с немецким профессором Якоби, значительно позже переехавшим жить в Петербург, что для исторического труда непростительная ошибка. Кроме того, всякие попытки проведения подводного телеграфа до 1847 года были лишь плодом фантазий, так как еще не было подходящих проводов даже для простой подземной прокладки. Они стали возможны только после появления моих изолированных гуттаперчей проводов, которые я применил при минировании гавани Киля, и защищенного железной трубой подводного кабеля проложенного через Рейн рядом с Кельном в 1850 году. Эти два события и дали начало морским телеграфным линиям.
