Дэвид Боданис - Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
Революция происходила повсюду, в том числе и в жилищах людей. Впервые в истории запасаемая в тканях человеческого тела глюкоза перестала быть единственным источником энергии, необходимой для выполнения тягостных домашних работ — переноски вещей, уборки дома и стирки. Выполнение многих из этих задач взяли на себя маленькие электрические моторчики.
А это привело и к сдвигу в отношениях, с незапамятных времен казавшихся нерушимыми. Когда слуги на коленях отмывали грязный пол либо оттирали закопченные камины, или бегали по лестницам с плещущими водой ведрами, они выглядели настолько отличными от людей, вольных вести неторопливые беседы или читать, что трудно было даже вообразить их существами, «заслуживающими» на выборах права голоса. (Да и сами измотанные слуги могли считать, что требовать такого права было бы с их стороны непомерной наглостью.) Но после того, как появились электрические насосы и моторчики, приводившие в движение стиральные машины, а следом и электрические холодильники, и электрические швейные машины, и много чего еще, объем ручного труда уменьшился, а заодно уменьшилась и степень раболепия: ну-ка, давайте сюда избирательное право для рабочего класса; а затем стала казаться возможной и ересь совсем уже несусветная — избирательное право для женщин!
Эдисон должен был испытывать счастье — ведь он и его сотрудники, его исследования и разработки сыграли столь важную роль в создании всех этих технических новинок. И хотя к старости он стал немного ворчливым, Эдисон любил эти новые приспособления и принимал большую часть этих общественных перемен. И все-таки удовлетворения он не ощущал. Он продолжал ломать голову над научными основами всего происходившего — и так, как делали это лишь очень немногие из его коллег-инженеров.
Эдисона считали величайшим в его время знатоком электричества, но даже он не знал, что происходит внутри электрического провода. Когда журналисты просили его объяснить, как на самом-то деле работают его великие изобретения, он по большей части отшучивался, говоря, что такими материями следует заниматься чудаковатым профессорам и что, когда они до чего-нибудь додумаются, он будет уже долгое время лежать в могиле. Впрочем, однажды ему было дано некое подобие намека на истину. В 1883 году он заметил, что внутри то одной, то другой из испытываемых им электрических ламп появляется черное пятнышко. Это представлялось странным, поскольку при установке в стекло нити накаливания оно всегда было чистым. Царапиной пятнышко быть не могло (нить никогда стекла не касалась), пылью и сажей тоже (способный переносить их воздух внутри лампочки отсутствовал).
Эдисона эти черные точки озадачили. Не перелетает ли нечто от нити к стеклу? Ему хотелось исследовать это явление, однако его помощники заниматься им отказались. Если бы речь шла о практическом изобретении, они бы работали часами, чтобы помочь Старику. А маленькие черные точки? Эдисон попытался провести исследования самостоятельно, но сделать это без посторонней помощи было трудно, и по прошествии несколько месяцев он сдался. «Я тогда работал над столь многими изобретениями, — говорил он годы спустя, — что у меня просто не было времени заниматься этим».
Что и стало самой большой ошибкой его жизни. В следующие десять лет к этому и аналогичным явлениям начали приглядываться другие исследователи. Самым упорным из них оказался человек, который был всего на несколько лет моложе Эдисона, — Джозеф Джон Томсон, работавший в 1880-х и 1890-х в том же английском университете, в котором когда-то работал Ньютон.
Томсон вовсе не походил на великого экспериментатора — даже друзья его, называвшие Томсона «Джи-Джи», морщились, видя, с каким трудом он сооружает оборудование для опытов, с такой легкостью им спланированных. (Его легко узнать на официальной фотографии тогдашней Кавендишской лаборатории: вяло улыбающийся человек в толстых очках и съехавшем набок галстуке.) Однако ему удалось построить увеличенные версии электрических лампочек Эдисона и использовать магниты для того, чтобы проникать внутрь них и «управлять» тем, что вылетало из нитей накаливания. А затем и взвесить эти летучие частицы.
Вот так он и открыл электрон. Атомы вовсе не были сплошными шариками. Нет, какую-то часть атомов можно от них оторвать. Оторванные кусочки могли скакать и скользить, подобно шарикам еще меньшим, по любому лежавшему перед ними открытому каналу.
Эти-то оторванные кусочки — электроны — и катятся вперед внутри провода, создавая электрический ток. Только и всего.
Тихому, неловкому Джи-Джи удалось объяснить то, о чем лишь догадывались Ньютон и другие. Все оказалось таким простым! Мир состоит из мощных электрических зарядов, обычно они от нас скрыты, но мы можем их высвобождать. То, что изливается из металла батарей, полагал и Джи-Джи, и его коллеги, было просто миниатюрными флотилиями электронов, вырвавшихся на свободу после неисчислимых миллионов лет сидения взаперти.
Когда эти освободившиеся электроны скачут и сталкиваются внутри нити накаливания, их столкновения разогревают ее настолько, что она начинает светиться. Даже та черная точка Эдисона создавалась электронами, вырывавшимися из нити накаливания его лампы, — она представляла собой просто-напросто кумулятивный эффект их ударов о стекло.
Растянувшиеся на столетия попытки понять, что происходит внутри провода, казалось бы, увенчались успехом. Именно Дж. Дж. Томсон, а не Эдисон получил Нобелевскую премию и славу человека, объяснившего, что это на самом деле такое — электричество.
Однако в его объяснении присутствовал один колоссальный изъян.
Так ли уж верно, что работа электрических аппаратов обеспечивается катящимися внутри них электронами? Если бы это было верно, то человек, говоривший в Нью-Йорке по телефону с Бостоном, должен бы был проталкивать электроны одной лишь силой своего голоса по начинавшемуся в Нью-Йорке телефонному кабелю аж до самого Бостона. Но ведь это бессмыслица. И если бы ньюйоркец говорил достаточно долго, не давая бостонцу вставить хоть слово, разве в Бостоне не возникали бы огромные черные точки, порождаемые ударами множества электронов? Между тем этого никогда не происходило. В чем-то объяснение было неполным.
Во Вселенной должно было присутствовать что-то еще — некая незримая сила, которая определяет характер движения электронов, сила, совершающая чудеса, заставляя электроны направляться туда, куда их ничто не тянет. Но что она может собой представлять? Эдисон в существовании этой незримой силы не сомневался, он даже попытался вступить с ней в контакт. В полной тайне он изготовил маленький маятник, соединил его проводом со своим лбом и попытался сдвинуть маятник с места чистым умственным усилием. Ничего не получилось, и Эдисон, наполовину смущенный, наполовину озадаченный, дальше экспериментировать не стал, смирившись с тем, что открыть эту незримую силу предстоит кому-то другому, не ему.
На самом-то деле существовала целая группа ученых, пытавшихся выявить и понять еще неизвестные, связанные с электричеством силы. Они занимались этим уже многие годы, однако работа их была настолько теоретической, что большинство практичных изобретателей 1880-х ее просто игнорировали. Эти ученые были уверены в том, что все человечество окружено мощной сетью загадочных силовых полей. Согласно им люди разгуливали в этих полях уже многие тысячи лет — в Месопотамии и в Египте, в Китае и в Андах, — но, поскольку поля были невидимыми, никто их присутствия не замечал. Единственным намеком на их существование служили «оплошности» природы — искры, порождаемые статическим электричеством, или вспышки молний.
Эдисон имел кое-какие смутные представления об ученых, державшихся этих взглядов, и знал, что нечто важное для них произошло, когда он был еще ребенком, — в 1850-х, при осуществлении глубоко под поверхностью Атлантического океана загадочного технического проекта. Знал он и о том, что еще до этого проекта жил на свете великий английский ученый Майкл Фарадей, предсказавший существование этих самых невидимых полей.
В молодые годы Эдисон пытался читать некоторые из работ Фарадея, однако теперь он был слишком занят лампочками, генераторами и электрическими двигателями, руководством колоссальным числом работавших на него людей и огромным личным состоянием, которое нужно было во что-то вкладывать, и потому найти время для столь сложного чтения ему было трудно. Он мог лишь время от времени пытаться вообразить, какие могучие новые машины поможет создать эта незримая сила — если ею когда-нибудь удастся овладеть.
Эдисон, Белл и прочие практичные изобретатели викторианской поры решили, что, высвободив древнюю мощь электронов, они докопались до самой глубины, до сути вещей. Однако они лишь царапнули по поверхности. А под нею крылось еще очень многое.
