Первой новой наукой, возникшей после окончания ньютоновского периода, явилось электричество, отчасти потому, что оно было чуть ли не единственным аспектом физической науки, которой сам Ньютон не занимался ни где, следовательно, его огромный авторитет не отпугнул менее крупных исследователей. Электричество имело длительное и легендарное прошлое. С самых ранних времен, о которых мы только знаем, люди высоко ценили янтарь и, вероятно, заметили его способность притягивать к себе небольшие тела после того, как его обо что-нибудь потрут. Было естественно провести аналогию между этим явлением и значительно превосходящей его силой притяжения магнита; естественно также было объединить оба эти явления в общем магическом мышлении древности. Доктрина сродства и влечений, все содержание идеи о некоем качестве, заключающемся в особого рода субстанции и могущем быть вызванным надлежащими действиями, была поглощена в янтаре и даже в еще большей степени в магните благодаря его магическому свойству передавать свое качество другим предметам при соприкосновении с ними.

Однако магнетизм становится наукой только с того момента, когда это свойство могло быть использовано с пользой, как, например, в судовом компасе. Мы уже рассмотрели некоторые из тех шагов, благодаря которым изучение компаса привело через Петра Пилигрима и Роберта Нормана к Гильберту и началу научного изучения магнетизма.

Труд Гильберта «De magnete» был посвящен не только магниту; он содержал также обобщение принципа притяжения и рассматривал как притяжение янтаря, так и изобретение первого электрического прибора—уравновешенного указателя, или версориума, позднейшие варианты которого—электроскопы и гальванометры—должны были дать науке так много стрелочных измерительных приборов.

Раннее электричество. Действие трения

Хотя, как мы видели, магнетизм Гильберта должен был подготовить почву для создания теории тяготения, его опыты над электричеством на всем протяжении великого периода экспериментов XVII века не получили, по сути дела, никакого дальнейшего развития. В своих начальных стадиях эти опыты, казалось, не сулили прибыли от применения электричества. Это была философская игрушка, и как таковая она несколько отходила от интересов того времени, которые были в такой огромной степени обращены к механике и вакууму. Тем не менее было проведено несколько опытов, относившихся к вакууму и послуживших связующим звеном с важными событиями, которые должны были последовать позже. Около 1665 года изобретатель вакуумного насоса фон Герике сконструировал вращающийся глобус, или шар, из которого путем трения извлекал искры. Шар этот должен был стать прототипом электрических машин следующего столетия; но для него это была просто модель, нужная ему для иллюстрации своих космологических теорий. В 1675 году Пикар (1620—1682) заметил, что при встряхивании в темноте барометр испускает зеленый свет—излучение ртутного фосфора. Этим явлением заинтересовался еще в начале XVIII века ассистент Ныотона Хауксби (умер ок. 1713 года). Он показал, что трение, возбуждавшее электричество, могло также давать свечение в пустоте—провозвестник всех видов нашего флуоресцентного свечения; однако он ни на шаг не продвинулся вперед в понимании причин этого явления.

Грей. Проводники и изоляторы

Подобные же эксперименты проводил другой последователь Ньютона—Стевин Грей (ок. 1666—1736), что привело его в 1729 году к открытию возможности передачи электричества, пролившему свет на все эти задачи. Вначале почти случайно, а затем путем последовательного логического рассуждения он пришел к мысли, что электричество, получаемое путем трения стеклянной трубки, могло передаваться на большие расстояния. Первым его наблюдением было то, что пробки, которыми он заткнул концы своей трубки, притягивали к себе маленькие кусочки бумаги или металла. Затем он вставил в эти пробки небольшие палочки, надел на концы палочек шарики, наконец, привязал к ним шары— все это также притягивало. В конце концов он вывел электричество из своей комнаты через весь сад по бечевкам, подвязанным к шелковым петлям, и получил то, что фактически было первым электрическим телеграфом. Основное его открытие заключалось в том, что электричество представляло собой нечто, могущее перетекать с одного места на другое без внешнего проявления какого-либо движения материи, что это нечто не имело веса и представляло собой невесомую жидкость. Электричество можно было держать в веществах, подобных стеклу или шелку, в которых оно возбуждалось. Эти вещества он назвал «электриками»—то, что мы сейчас называем изоляторами, или диэлектриками, так как через них электричество проходить не могло. С другой стороны, электричество проникало через металлы или влажную веревку, но не могло в них возбуждаться. Они представляли собой неэлектрики, или проводники.

Дюфэй. Два рода электричества

Известие об этих опытах, столь простых и интересных, скоро широко распространилось, и электричество начало превращаться в модный «курьез», который был энергично подхвачен отдельными любителями то здесь, то там. Дюфэй, живший во Франции, нашел в 1733 году, что существует два вида электричества—стеклянное и смоляное, в зависимости от того, что подвергалось трению—янтарь или стекло. Многие люди начали конструировать электрические машины, чтобы проводить всевозможные опыты и даже демонстрировать их за деньги.

Лейденская банка и электрический разряд

Сама собой напрашивалась мысль попытаться сохранить электрическую жидкость в бутылках. В 1745 году священник из Померании фон Клейст (умер в 1748 году) попытался провести электричество в бутылку через гвоздь. Коснувшись одной рукой этого гвоздя в то время, как в другой его руке была бутылка, он почувствовал то, что было, очевидно, первым искусственно полученным электрическим разрядом. Спустя несколько месяцев и, по-видимому, независимо от этого Мушенбрек (1692—1761) сообщил из Голландии о подобном же опыте. Поскольку он был мастером по изготовлению научной аппаратуры и имел обширные связи в мире ученых, имя его обычно ассоциируется с тем, что все еще называют лейденской банкой.

Это открытие произвело в буквальном смысле эффект разорвавшейся бомбы. Каждый хотел испытать разряд и увидеть его действие на других. Электричество стало последней модой при дворах. Французский король организовал электрификацию всей бригады своей охраны, которую заставили прыгать в унисон разрядам батареи лейденских банок.

Франклин. Положительное и отрицательное электричество

Все до такой степени сходили с ума по электричеству, что Франклин даже в далекой Филадельфии услышал о нем и выписал себе несколько электрических приборов. С присущим ему здравым смыслом он с помощью приборов собственной конструкции сумел разобраться в путанице предшествовавших опытов над электричеством и предложил объяснение, сохранившее силу и поныне, а именно—что существует не два рода электричества, а только один. Он представлял его себе как своего рода невещественную жидкость, которая существует во всех телах и не обнаруживает себя до тех пор, пока тела эти насыщены им. Если количество электричества в них увеличивается, то они становятся положительно заряженными, если уменьшается,— то отрицательно. Стремление электрической жидкости достичь своего подлинного уровня является причиной электрического притяжения и, когда оно бывает достаточно сильным, также искр и разрядов. Если мы заменим жидкость практически не имеющими веса электронами и изменим знак зарядки—на +, ибо именно отрицательно заряженные тела имеют избыток электронов, то объяснение Франклина станет современной теорией электрического заряда.

Громоотвод

Серьезным вкладом Франклина в теорию электричества явилось упрощение ее и объяснение действия лейденской банки, что сразу же создало ему репутацию ученого. Однако что действительно поразило широкие слои мировой общественности, так это его оценка аналогии между электрической искрой, полученной в лаборатории, и уловленной им в небе с помощью воздушного змея молнией, которая, как он показал, представляет собой то же электричество. Отсюда он в свойственном ему практическом духе немедленно вывел заключение, что можно предотвратить бедствия, вызываемые грозами, особенно тяжелыми в Новом Свете, с помощью громоотвода, который он испытал в 1753 году. Благодаря этому изобретению наука об электричестве принесла свою первую практическую пользу. Патриотические, или мятежные, склонности Франклина имели любопытный косвенный отклик в Англии, где в 1780 году король Георг III настоял на том, чтобы громоотводы во Дворце Кью имели круглые наконечники вместо острых, предложенных Франклином, в связи с чем президент Королевского общества, не согласившийся с этим, вынужден был уйти в отставку. Некий остряк того времени подытожил этот спор в следующей эпиграмме:

В то время как вы, великий Георг, в погоне за безопасностью Хотите остроконечные громоотводы заменить тупыми. Дела нации пришли в расстройство. Франклин поступает более благоразумно:

Он бесстрашно взирает на то, как вы мечете громы и молнии, Оставаясь на своей точке зрения.

Кулон и закон притяжения

Несмотря на все эти успехи, электричество и магнетизм по прежнему оставались таинственными невесомыми жидкостями, и их количественное изучение было невозможно до тех пор, пока не нашли способа их измерения. Эта задача выпала на долю Кулона (1738—1806), который взялся в 1785 году за ее решение с целью, что весьма характерно, усовершенствовать морской компас. Он открыл способ подвешивания стрелки па тонкой нити и использовал его для измерения сил между магнитными полюсами, а позднее—между электрическими зарядами. Это и были крутильные весы, прообраз большинства наших современных чувствительных электрических приборов, которые были независимо от Кулона сконструированы также Мнчеллом (1724—1793) и использованы Кавендишем (1731—1810). С помощью этих весов Кулон установил то, что уже в течение нескольких лет предполагалось, а именно, что силы, действующие между магнитными полюсами, равно как и те, которые действуют между электрическими зарядами, подчиняются тем же законам, что и силы тяготения, то есть что сила обратно пропорциональна квадрату расстояния. К тому же выводу, как мы уже видели, приводили и наблюдения, сделанные Пристли в 1766 году и более тщательно Кавендишем в 1771 году, показавшие, что внутри заряженного проводника не было никакого заряда. Эти опыты позволили применить к электричеству все научные положения ньютоновой механики с той только разницей, что электричество содержало как притягивающие, так и отталкивающие силы.

Животное электричество. Гальвани

Непосредственное развитие изучения электричества шло, однако, не в этом, количественном направлении. Снова, как и в случае с лейденской банкой, прогресс физики получил новый стимул и направление от изучения ощущений человека и животного. Внимательные наблюдатели заметили, что между разрядами, вызываемыми лейденской банкой, и теми, которые вызывало прикосновение к различным электрическим рыбам, в частности к луч-рыбе (или электрическому скату—«усыпляющему»), существовала аналогия. В 1776 году Кавендиш фактически сделал из кожи действующую модель электрического ската, соединив ее с батареей лейденских банок. Это привело к понятию «животное электричество», и было сделано немало путаных и безуспешных попыток открыть его, пока, наконец, в 1780 году профессору анатомии Болонского университета Гальвани (1737—1798) не удалось случайно провести опыты, в которых препарированные животные были соединены с электрическим прибором. Он заметил, что несколько пар лягушачьих лапок сокращались каждый раз, как проскакивала искра. Однако должно было пройти еще шесть лет, прежде чем он нашел, что фактически для этого вовсе не был необходим электрический прибор и что лягушачьи лапки сокращались и в том случае, если к нерву и мускулу прикасались два различных металла, находящихся в контакте.

Электрический ток и батарея. Вольта

Гальвани действительно открыл электрический ток, но не понял этого. Интерес к физиологии нервов заставил его рассматривать свои опыты скорее как доказательство существования животного электричества. Потребовался более логический склад ума его соотечественника Алессандро Вольта (1745—1827), профессора физики в Павии, для того чтобы понять, что он сделал. В 1795 году Вольта показал, что электричество можно получить без всякого животного, просто сложив вместе два куска различного металла, поместив между ними жидкость или влажную ткань; так он сделал первую батарею электрического тока*

Прогресс электричества в последних десятилетиях XVIII века является наглядным примером общности интересов всех наук и того особого стимула, который получало в этот революционный период все, что было одновременно и новым и полезным. Связь электричества с физиологией привлекла к нему внимание и врачей и шарлатанов, ищущих новых методов лечения. Среди них был д-р Джон Грэхем, создавший Храм здоровья, во главе которого стояла мисс Эмма Лион, позднее леди Гамильтон. Одновременно и также отчасти благодаря врачам электричество было привлечено на службу революции в химии газов, достигшей в то время своего кульминационного пункта. В 1800 году лондонский врач д-р Карлейль (1748—1840) и его друг Уильям Ни-кольсон (1753—1816), инженер, коммивояжер и издатель научных книг, применили только что изобретенную батарею для разложения воды на ее составные части—кислород и водород. Таким образом, они разрешили основную проблему химии и положили начало новой вспомогательной науке-электрохимии.

Гальванические батареи скоро стали столь же необходимыми в хорошо оборудованной лаборатории, какими были батареи лейденских банок пятьюдесятью годами ранее. Но вначале они были даже еще более дорогими, и только самые богатые люди могли позволить себе строить крупные батареи. Таким образом, на долю Дэви выпало в 1802 году получить новые металлы, натрий и калий, с помощью батареи Королевского института—самой крупной батареи в мире. Эти опыты положили конец изолированности электричества, как комплекса своеобразных явлений, и связали его со всей наукой в целом. Наравне с интересом, который вызывало электричество, оно начинало обещать и пользу. Это обещание не могло, однако, осуществиться в течение еще нескольких десятилетий, пока не была открыта связь между электричеством и магнетизмом.

Если не считать того открытия, что электричество, получаемое от гальванического элемента, и то, которое давала электростатическая машина, были одного и того же рода, хотя и весьма различными по количеству и интенсивности, характер электрического тока должен был оставаться окутанным тайной в течение еще 20 лет. Электрический ток, даваемый батареями, был изменчивым и капризным, и его невозможно было измерить до тех пор, пока не было открыто совершенно иное свойство тока.

Электромагнетизм

То обстоятельство, что во многих отношениях между электричеством и магнетизмом существовало нечто общее, заставило физиков предполагать наличие между ними какой-то связи, однако обнаружить эту связь было очень трудно. Только в 1820 году в результате случая, происшедшего в Копенгагене за кафедрой, Эрстед (1757—1851) открыл, что под влиянием электрического тока стрелка компаса отклоняется. Таким образом, он раз и навсегда объединил в одно целое науки об электричестве и магнетизме. Одним из непосредственных результатов этого объединения явилось изобретение в 1823 году Стердженом (1743—1850) электромагнита и усовершенствование его Джозефом Генри (1799—1878) в 1831 году. Электромагнит явился прямым шагом к созданию электрического телеграфа и электромотора.

Отклонение стрелки компаса электрическим током имело одновременно п огромное теоретическое значение. В руках Ампера (1775—1836), Гаусса (1777—1855) и Ома (1787—1854) оно привело к объяснению магнитных полей, создаваемых токами, и того, как эти последние текут по проводникам. Токовое электричество могло стать теперь количественной наукой и получить весь математический аппарат механики. Тем не менее в одном важном—и загадочном—отношении новые законы отличались от законов Ньютона. Все силы, действующие между телами, которые он рассматривал, действовали по линии, соединяющей их центры; но здесь магнитный полюс был вынужден двигаться под прямым, углом по отношению к проволоке, по которой шел ток. Это было первым отходом от простой скалярной теории магнитного поля, открывавшим путь к более широкой векторной теории, где учитывалось как расстояние, так и направление. Именно эти открытия в области физики должны были дать новый толчок математике и оторвать ее от ставшей теперь бесплодной привязанности к ньютоновой традиции.

Случайные ли это открытия?

Интересно подумать о последствиях внешне случайных открытий, которые привели знание к его современному состоянию. На первый взгляд кажется, что открытия эти подтверждают ту мысль, что в науке ничего нельзя предсказать и что она целиком зависит от чисто случайных, открытий. Фактически сейчас, когда нам известен характер некоторых связей между различными аспектами естествознания, мы можем видеть, что в конечном счете было бы очень трудно не натолкнуться на них тем или иным путем. Эрстед, вдохновленный унитарными идеями натурфилософии, в течение 13 лет, несомненно, пытался найти связь между электричеством и магнетизмом, однако фактическое его открытие не было результатом какого-то продуманного плана. В данном случае, поскольку так много людей забавлялось в то время игрой с электрическим током и компасной стрелкой, едва ли могло бы случиться, чтобы никто из них рано или поздно не заметил их взаимодействия. Очевидно, его замечали многие, но так и не задумались над этим явлением. Трудность в науке часто представляет не столько то, как сделать открытие, сколько понять, что оно сделано. Во всяком опыте можно наблюдать целый ряд результатов, вызванных всевозможными посторонними причинами и не имеющих ни малейшего значения, и необходима известная степень ума или интуиции, чтобы разобраться, какой из них действительно важен. Это положение особенно справедливо в том случае, когда в существующей теории нет ничего, что могло бы заставить ожидать тех или иных явлений, и даже в еще большей степени тогда, когда, как это часто случается, имеются, казалось бы, все основания не ожидать их. Однако рано или поздно, если данной областью науки занимается достаточно много «людей, обязательно найдется какой-нибудь наблюдательный, обладающий широким кругозором и критически настроенный по отношению к ортодоксальным теориям или мало осведомленный о них человек, чтобы сделать данное открытие.

Михаил Фарадей. Электромагнитная индукция

Прежде чем стало возможным до конца понять взаимодействие между электричеством и магнетизмом, предстояло сделать еще один решающий шаг. Было показано, каким образом электрический ток производил магнетизм; оставалось показать, как магнетизм мог произвести электрический ток. Это открытие, хотя оно и заставило ожидать себя еще в течение десяти лет, не было случайным, подобно открытию Эрстеда. Оно явилось результатом сознательна запланированных Фарадеем исследований. В 1831 году, на сороковом году своей жизни, освободясь от тех ограничений, которые налагал на его работу несколько ревниво относящийся к ней Дэви, Фарадей показал, что между магнетизмом и электричеством существовала не статическая, а динамическая связь, что для того, чтобы возник ток, необходимо приблизить магнит к электрическому проводнику. Это в высшей степени важное наблюдение показало, что не только магнетизм был эквивалентом электричества в движении, но и что, в свою очередь, электричество представляло собой магнетизм в движении. Таким образом, оба ряда явлений могли рассматриваться в свете новой объединенной науки электромагнетизма.

Открытие Фарадея имело также значительно большее практическое значение по сравнению с открытием Эрстеда потому, что оно означало возможность получения электрического тока механическим путем, а также обратную возможность приведения в действие машин с помощью электрического тока. По сути дела, в этом открытии Фарадея заключалась судьба всей тяжелой электропромышленности, однако потребовалось чуть ли не 50 лет для того, чтобы оказалось возможным извлечь все вытекающие из него выгоды. Сам Фарадей был весьма мало склонен работать в направлении практического применения своего открытия. Это объяснялось отнюдь не тем, что Фарадей был человеком не от мира сего; но он по собственному опыту достаточно хороша знал деловой мир и отношение правительства, чтобы понимать, какого огромного количества времени и каких хлопот ему будет стоить попытка продвинуть те или иные из своих идей в стадию практической эксплуатации. Он считал, что может употребить свое время с большей пользой.

Как показывают его записные книжки, он был занят широко задуманным планом раскрытия связей между всеми «силами», какие только были известны физике его времени,—электричеством, магнетизмом, теплотой и светом,— и с помощью целой серии остроумных опытов ему фактически удалось установить каждую из этих связей и попутно напасть на много других явлении, полное объяснение которых заставило себя ожидать до нашего времени.

Электромагнитное поле. Максвелл

Фарадей был одним из представителей той редкой категории физиков, имевших зрительное и чуть ли не чувственное понимание тех сил. с которыми они имели дело. Его живое воображение создало картину электрического и магнитного полей, снабженных силовыми линиями и трубками, и показало, что где бы магнитная силовая трубка ни пересекала электрический проводник, там немедленно возникал электрический ток, и, наоборот, что движение электрических силовых трубок порождало магнитные поля. В этом смысле работа Фарадея, где поля и потенциалы занимали место притяжений между геометрическими точками, дополняла великий математический синтез Ньютона. Формальный перевод качественных интуиций Фарадея на язык точных, количественных математических уравнений явился работой Клерка Максвелла (1831—1879), сжато суммировавшего всю электромагнитную теорию.

Необъясненными остались только те внешне своенравные проявления воздействия электричества па материю, которые наблюдались в электрических разрядах и привели к открытию электрона.

Электромагнитные волны

Однако уравнения Максвелла сделали еще больше: исходя из их формы, можно было установить, что они пригодны для выражения волнового электромагнитного возмущения, передающегося предположительно со скоростью, близкой к скорости света. XIX век уже был свидетелем великого переворота, в идеях о природе света. Ньютон, к своему собственному удовлетворению, установил—и в течение 100 лет никто не осмелился поставить его авторитет под сомнение,—что свет состоит из огненных частиц, движущихся с большой скоростью В 1801 году врач Томас Юнг (1773—1829) в Англии и физик Френель (1788—1827) во Франции были вынуждены, учитывая интерференцию и поляризацию света, вернуться к точке зрения Гюйгенса, считавшего, что свет состоит из волн. После ожесточенных боев с поклонниками Ньютона они одержали победу, и в течение 100 лет волновая природа света никем уже не оспаривалась. Однако если огненные частицы уже не были больше нужны, то все же требовалась какая-то среда, которая должна была передавать волны даже через обширную пустоту пространства, и «светоносный эфир», обладавший несовместимыми свойствами высокой степени разреженности и одновременно высокой упругости, должен был выполнять роль подлежащего сказуемого «колебаться». Однако давно известно также и то, что электричество и магнетизм могут передаваться через пустое пространство. Для них были созданы одинаково неосязаемые поля. Максвелл действительно показал, что один-единственный, но все еще таинственный эфир (стр. 264) пригоден для всех трех случаев. Он добился большой лаконичности и упрощения физики, что вскоре должно было иметь весьма важные последствия.

Одним из них было установление нового единства между различными отделами науки: вся теория света представала теперь как явление электромагнетизма. Другим следствием явился вывод, что электромагнитные колебания должны посылать в эфир волны, подобные световым, однако со значительно меньшими частотами. В 1888 году Герц (1857—1894) продемонстрировал эти волны в лабораторных условиях, а позднее они легли в основу радиосвязи.

С уравнениями Максвелла теория электричества, казалось, приняла настолько законченный характер, что будущее физики как будто содержало возможности только для ее расширения и усовершенствования. Фактически, как мы увидим в следующей главе, теория эта охватывала лишь небольшую часть всех явлений электричества, и корпускулярная единица электричества— электрон—из этих уравнений совершенно выпала.

Отставание в применении электричества

Чтобы обеспечить связность рассказа о развитии электромагнитной теории, оно было подано как один логически последовательный ряд событий, проходивший через весь XIX век. Однако развитие электричества на протяжении этого периода имело также и другую, практическую сторону, постоянно переплетавшуюся с прогрессом теории.

Примерно с 1830 года электричество начало принимать непосредственное участие в экономической жизни общества; сначала оно использовалось как средство связи, затем стало применяться в гальванопластике, для освещения и в качестве движущей силы; в конце того века оно подарило миру два новых вида связи—телефон и радио. Электричество было попстине первой наукой, создавшей свою собственную промышленность, совершенно независимую от традиций.

И тем не менее это был медленный процесс. Ибо, несмотря на легенду о ловком капиталисте-предпринимателе, ухватившемся за новые идеи и начавшем торговать ими, опередив своих конкурентов, фактически внедрение в жизнь всего того, что, прежде чем начать окупаться, требовало затраты большого количества времени и средств для своего развития, наталкивалось на огромные практические трудности. Как профессиональные ученые, так и самостоятельные изобретатели постоянно испытывали нужду в деньгах для финансирования своих работ. Единственным путем для осуществления этих работ было создание чего-нибудь такого, что можно было быстро продать, и финансирование каждого нового изобретения производить доходами от предыдущего. Лишь очень немногие люди ухитрялись преодолеть все препятствия, стоявшие на пути к практическому внедрению какого-либо важного открытия. Большинство людей разорялось или падало духом, и история знает бесконечное множество бесплодных начинаний.

В процессе превращения лабораторных открытий в доходные продукты промышленности можно различить четыре главных этапа, каждый из которых связан с различным аспектом практического применения новых электрических принципов. Этими этапами были: телеграф, гальванопластика, дуговое освещение и, наконец, лампа накаливания. Первый из них, требуя меньше всего тока, привел главным образом к совершенствованию батареи и приемных аппаратов и, таким образом, значительно содействовал развитию теории электричества.

С другой стороны, гальванопластика требовала применения сильных токов и стимулировала использование некоторых видов механически получаемого электричества. Это привело к первому применению принципа Фарадея, однако только того, который относился к постоянным магнитам (машина Пикси), и поэтому полученный ток был слабым и неэффективным. К тому же потребности гальванопластической промышленности никогда не могли быть очень обширными.

Дуговая лампа и динамомашина

Значительно большее поле деятельности для промышленности было обеспечено дуговым освещением, и потребность в мощных генераторах стала вполне реальным фактом. В 1867 году Уайльд (1833—1919) и сэр Уильям Сименс (1823—1883) открыли, что ток, получаемый от одной машины, мог быть использован для возбуждения электромагнитного поля другой, что привело к созданию первой динамомашины, этого энергетического символа нового века. При наличии сравнительно дешевого тока все дело заключалось в том, чтобы найти пути широкого его использования, и здесь наибольшие возможности открывало бытовое освещение и освещение магазинов, для чего дуговая лампа была слишком яркой.

Решение проблемы «дифференциации электрического света» было найдено в лампочке накаливания сначала с угольной питью, а позднее с металлической, помещенной в баллоне с разреженным воздухом. Техническая проблема производства дешевой и прочной лампы представляла значительные трудности, однако не это задерживало ее разрешение; в 1872 году Лодыгиным (1847—1923) в России и несколько позднее Сваном (1828—1914) в Англии были изготовлены различные лампочки накаливания. Для коммерческого производства такие лампочки требовали значительного усовершенствования системы откачки воздуха из баллонов, однако при наличии достаточных стимулов это могло быть осуществлено в любой момент на протяжении данного века. Подлинная трудность заключалась в организации распределения и продажи света. Решающим вкладом Эдисона в этой области явилось создание им в 1881 году электрической станции с ее разветвленной сетью, подающей электричество, подобно газу или воде.

Таким образом, задержка на 50 лет, отделявших открытие Фарадея от внедрения его в жизнь Эдисоном, была вызвана не каким-либо отставанием науки или техники, но в первую очередь причинами экономического и социального порядка. В середине XIX века не существовало средств для организованной эксплуатации научной идеи, которые обеспечивали бы ее рентабельность. Стоило только найти такие способы, как дальнейшее развитие ее практического применения уже нельзя было больше задержать. Электрический свет и электроэнергия прочно заняли свое место; их распространение в следующем столетии должно было осуществиться со значительно большей быстротой, чем это было с паром.

Роль электричества в применении энергии для нужд транспорта, приведения в действие машин, отопления и освещения, равно как и его использование в телеграфе и телефоне,—все это зависело от развития оригинальных экспериментов Эрстеда и Фарадея в области электромагнетизма, позднее выраженных в математической форме поколением теоретиков-физиков, крупнейшим представителем которого был Максвелл. Фактически после 1831 года к этому не добавилось ни одной радикально новой физической идеи, которая двинула бы изучение электричества вперед. Электрическая промышленность XIX века, а также и XX века, если не считать применения в ней принципов электронной теории, представляла собой идеальный образчик промышленности чисто научного характера, зависевшей от искусства и изобретательности в использовании ограниченного комплекса принципов для решения задачи удовлетворения возрастающего диапазона ее практического применения.

История электричества и магнетизма представляет собой первый пример в истории превращения чисто научного комплекса опытов в промышленность крупного масштаба. Электротехническая промышленность имеет по необходимости от начала и до конца научный характер. Тем не менее мы находим здесь самый неопровержимый пример того, как научное исследование может мгновенно превратиться в инженерную практику. Для тех людей, которым предстояло сооружать телеграфные линии, не было необходимости иметь тот же научный уровень, что и изобретателю телеграфа. Это положение вызвало к жизни профессию инженеров-телеграфистов, объединившихся в 1871 году в общество, которое в 1889 году переменило свое название на Институт инженеров-электриков. За 50 лет своего существования профессия инженеров-электриков приобрела свои традиции и целый кодекс практического опыта. Проблемы проектирования и производства, экономии в эксплуатации и легкости ремонта покоились на базе научных принципов электромагнитной индукции. Исторический цикл должен был, наконец, завершиться, и новая профессия—обеспечить на некоторое время жизнь двух молодых людей, которым предстояло революционизировать физику,—Альберта Эйнштейна и П. А. М. Дирака.

Электрический разряд и новая физика

И все же победы электромеханики в области практики не были наиболее плодотворным конечным следствием исследований электричества и магнетизма. Не лежали они также и в сфере дальнейшей разработки электромагнитной теории. Новые большие успехи, которые, как мы увидим в главе 10, привели к открытию рентгеновских лучей, электрона, радиоактивности, электронных ламп, атомной теории и, наконец, расщепления атома, должны были иметь источником совершенно иной ряд явлении, а именно: любопытное свечение, заинтриговавшее еще первых любителей-электриков XVII века. Эта отрасль, казалось бы, не сулила особых достижений: явления эти были капризными и почти не поддавались количественному выражению; к тому же не предвиделось никаких возможностей практического их применения, которое явилось бы стимулом для заинтересованности ими и ведения интенсивных исследований. Поэтому работа в этой области велась не систематически, и те потрясающие результаты, которые она могла дать, должны были заставить себя ожидать вплоть до конца века.

Похожие статьи:

1. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
2. СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ
3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, ВЫРАБАТЫВАЕМОЕ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
4. Электричество и рост растений
5. Электричество в растениях