Чтение онлайн

Вернувшись после смерти отца в Англию, Бойль вступил во владение значительным состоянием, которое позволило ему устроить в своем имении Столбридже прекрасную лабораторию, где в конце 1645 года он приступил к исследованиям по физике и химии. Под влиянием работ Торричелли по изучению атмосферного давления Бойль занялся исследованием свойств воздуха. Он брал трубки U-образной формы с разной длиной колен. Короткое было запаяно, а длинное открыто. Заливая в длинное колено ртуть, Бойль «запирал» воздух в коротком колене и выяснил: если изменять количество ртути в длинном колене, то изменяется объем (V) воздуха в коротком. У Бойля был ученик, молодой человек по имени Тоунлей, которого Бойль обучал основам физики и математики. Именно Тоунлей, изучая таблицу опытов Бойля, подметил, что объемы сжимаемого воздуха пропорциональны высоте давящего на воздух столбика ртути. После этого Бойль увидел свои опыты в новом ракурсе. Столбик ртути — это своеобразный поршень, сжимающий воздух, вес столбика соответствуют давлению (Р). Поэтому пропорция в табличных данных означает зависимость между величиной давления и объема газа. Так было получено соотношение PV = const, которое Бойль подтвердил множеством опытов с давлениями, большими и меньшими атмосферного. То есть была установлена закономерность: объем газа обратно пропорционален его давлению. Произошло это в 1662 году. А двумя годами ранее, в 1660 году, Бойль опубликовал свой трактат «Новые физико-механические эксперименты, относящиеся к упругости воздуха и его эффектов. Произведены по большей части на новой пневматической машине». В этом труде соотношение между давлением и объемом воздуха еще не было выяснено в количественном отношении, но в нем описывался воздушный насос, изобретенный Бойлем и позволивший провести многочисленные эксперименты и получить результат, вошедший в физику под названием закона Бойля, — давление постоянной массы газа при постоянной температуре обратно пропорционально занимаемому им объему.

Труд Бойля вскоре после его выхода из печати подвергся резкой критике. Так, профессор физики Льежского университета Франциск Лин (1595–1675) возражал против существования вакуума и утверждал, что все пространство заполнено некой тонкой материей, которую он назвал «фуникулюс». По его мнению, эта тонкая материя и заставляет тела, погруженные в нее, действовать против своей природы: например, ртуть не опускаться, как это следовало бы, а подниматься вверх по трубке. Бойль ответил в 1662 году своим оппонентам в Прибавлении к работе 1660 года, озаглавленном «Защита доктрины, относящейся к упругости и весу воздуха», точно изложив установленный закон. Однако Бойль не претендовал на его авторство. Наоборот, он подчеркивал, что его ассистент Гук уже в 1660 году, а возможно, и ранее знал это соотношение.

Роберт Гук, сам изготовивший насос, принимал активнейшее участие в трехлетием цикле экспериментов. Чтобы полностью быть справедливым, Бойль сообщал и о Ричарде Тоунли, работавшем, по его словам, над проблемой соотношения между давлением воздуха и его объемом. Бойль указывает, что Ричард Тоунли, читая первое издание его сочинения «Новые физико-механические эксперименты касательно упругости воздуха», высказал гипотезу, что «давления и протяжения обратно пропорциональны друг другу». Но, насколько это было известно, Тоунли не нашел закона PV = const. По словам Бойля, Гук, услышав от него о гипотезе Тоунли, признался, что уже год назад произвел эксперименты в этом направлении и пришел к положительным результатам. Бойль указывал также, что в этом направлении работал лорд Броункер, но не получил никаких результатов [57] .

Почему же все-таки закон получил имя Бойля, а не Гука, хотя сам Бойль признал авторство последнего? Как видно, потому, что опубликован он был в книге, на которой стояло имя Бойля. Бойль в этой книге ссылается на Гука как на автора закона, отнюдь не претендуя даже на соавторство. Ну а что же тогда Эдм Мариотт? Он провел исследования, аналогичные исследованиям Бойля, результаты которых опубликовал в 1676 году в работе «Речь о природе воздуха», где наряду с другими опытами описывались эксперименты по изучению зависимости между давлением воздуха и занимаемым объемом. При этом он пришел к тем же выводам, что и Бойль, и вывел закон, который французы, естественно, назвали законом Мариотта. Мариотт ни словом не упоминает о своем предшественнике, словно ему совершенно неизвестны работы Бойля. Между тем работы Бойля были широко известны: они публиковались на латинском и английском языках. Впрочем, Мариотт не впервые забыл упомянуть своего предшественника, ведь точно так же в 1673 году в труде о соударениях он ни словом не сказал о работе Гюйгенса, позаимствовав у последнего не только методику эксперимента, но и основы теории.

Работа Мариотта значительно уступает работе Бойля в отношении тщательности эксперимента. Бойль измеряет высоты ртутного столба с точностью до шестнадцатых долей дюйма, сопоставляет реально наблюдаемые значения с вычислениями и указывает на неизбежную погрешность в измерениях. Мариотт измеряет высоты ртутного столба в целых дюймах и ограничивается сообщением, что опытные данные строго согласуются с расчетными. Осторожный и критически настроенный, Бойль называет открытый им закон только «гипотезой», требующей экспериментального подтверждения. Мариотт провозглашает его законом или правилом природы. К сожалению, иногда в курсах физики ошибочно утверждается, будто Мариотт «уточнил» исследования Бойля, что совершенно не соответствует действительности. Тем не менее именно Мариотт предсказал различные применения закона. Из них наиболее важным был расчет высоты места по данным барометра. История оказалась благожелательной к Мариотту и, несмотря на очевидный приоритет Бойля, соединила его имя с именем последнего. Закон Бойля-Мариотта ныне известен каждому школьнику, хотя правильнее его было бы назвать «законом Бойля — Тоунли — Гука».

В 1801 году в Париже произошло яркое событие, неоднократно описанное историками науки: в присутствии Наполеона Бонапарта состоялось представление работы Алессандро Вольты [58] «Искусственный электрический орган, имитирующий натуральный электрический орган угря или ската» с демонстрацией модели этого органа. Наполеон щедро наградил автора: в честь ученого была выбита медаль и учреждена премия в 80 000 экю. А однажды Наполеон, увидев в библиотеке Французской академии лавровый венок с надписью «Великому Вольтеру», стер последние буквы таким образом, чтобы получилось: «Великому Вольте»… Все ведущие научные общества того времени, включая Петербургскую академию наук, изъявили желание видеть Вольту в своих рядах, а лучшие университеты Европы были готовы предоставить ему свои кафедры.

Изобретение Вольты, которое он скромно предлагал назвать «искусственным электрическим органом», а современники единодушно окрестили «вольтовым столбом», — прообраз всех современных батарей и аккумуляторов. Современник Вольты французский ученый Араго считал «вольтов столб» «самым замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и паровой машины».

Путь, который привел Вольта к созданию его изобретения, начинается со знаменитых опытов Луиджи Гальвани [59] , который открыл иную возможность получения электричества, нежели с помощью электризации трением. Почему же он не был осыпан почестями в первую очередь или по меньшей мере рядом с Вольтой? Причина отнюдь не в том, что Гальвани к тому времени уже скончался, — будь он жив, наполеоновская награда, скорее всего, все равно досталась бы Вольте. Да и не в Наполеоне дело — в последующие годы не он один возвышал Вольту. И на то были свои резоны. Это долгая и интересная история. Расскажем ее вкратце.

Известность Гальвани принесли опыты по изучению мышечного сокращения. В 1771 году он открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием электрического тока, о чем мы сказали в первой главе. А вот как это произошло в описании, приведенном в книге К. Фламмариона: «Все, конечно, помнят знаменитый бульон из лягушек, приготовленный для г-жи Гальвани в 1791 году. Гальвани женился на хорошенькой дочери своего бывшего профессора Лючии Галеоцци и нежно любил ее. Она заболела чахоткой и умирала в Болонье. Врач предписал ей питательный бульон из лягушек, кушанье очень вкусное, надо заметить. Гальвани непременно пожелал приготовить его собственноручно. Сидя на своем балконе, он очистил несколько штук лягушек и развесил их нижние конечности, отделенные от туловища, на железную решетку балкона при помощи медных крючков, употреблявшихся им при опытах. Вдруг он заметил с немалым удивлением, что лапки лягушек конвульсивно содрогаются каждый раз, когда случайно прикасаются к железу балкона. Гальвани, бывший в то время профессором физики в Болонском университете, подметил это явление с редкой сметливостью и вскоре открыл все условия для его воспроизведения.

Если взять задние лапки со снятой кожей, можно заметить чресленные нервы. Обернув обнаженные нервы лапок в жесть и поставив сами лапки на медную полосу, надо привести жестяную пластину в соприкосновение с медной. В результате мускулы лапок сократятся и пластинка, в которую они упираются, опрокидывается с порядочной силой» [60] . Но мы-то уже знаем, кто, скорее всего, подметил сокращение лапок лягушки. Впрочем, в любом случае следует заметить, что наблюдения болонского физика были встречены хохотом и только несколько серьезных ученых оказали им должное внимание. Бедный ученый сильно огорчился. «На меня нападают, — писал он в 1792 году, — две совершенно различные секты: ученые и невежды. И те и другие смеются надо мной и называют лягушачьим танцмейстером. А между тем я убежден, что открыл одну из сил природы» [61] .

Однако возникновение тока еще оставалось тайной. Где же появляется ток — только в тканях тела лягушки, только в разнородных металлах или же в комбинации металлов и тканей? К сожалению, Гальвани пришел к заключению, что ток возникает исключительно в тканях тела лягушки. В результате его современникам понятие «животного электричества» стало казаться гораздо более реальным, чем электричества какого-либо другого происхождения. Широкими мазками набрасывает он картину возможных методов электромедицины и, главное, роли электричества в функционировании живого. Результаты наблюдений и теорию «животного электричества» он изложил в 1791 году в работе «Трактат о силах электричества при мышечном движении» (De Viribus Electricatitis in Motu Musculari Commentarius).

Открытие Гальвани произвело сенсацию. Появление «Трактата» вызвало огромный интерес в самых разных странах. Уже в следующем году выходит его второе издание. Гальвани на короткое время становится знаменит. По всей Европе поднялась волна экспериментов, наладивших прямую связь между биологическими лабораториями, мясными лавками, гильотинами и кладбищами. С электродом в руке Вольта заставлял шевелиться отрубленный бараний язык и петь обезглавленных кузнечиков. Дзанетти в течение двух часов наблюдал за сокращением каждого из кусков змеи, разрубленной натрое. А что случится, думали они, если пропустить ток через труп человека? Племянник Гальвани — Джованни Альдини отправился в поездку по Европе, во время которой он предлагал публике тошнотворное зрелище. Его самая выдающаяся демонстрация произошла 17 января 1803 года, когда он подсоединял полюса 120-вольтного аккумулятора к телу казненного убийцы Джорджа Форстера. Когда Альдини помещал провода на рот и ухо, мышцы лица начинали подергиваться и появлялась гримаса боли. Левый глаз открывался, как будто хотел посмотреть на своего мучителя. Показ торжественно завершался тем, что Альдини подсоединял один провод к уху, а другой засовывал в прямую кишку. Труп пускался в омерзительный пляс. Газета «London Times» писала: «Несведущей части публики могло показаться, что несчастный вот-вот оживет».