«Маленькие шедевры науки: Изобретения и открытия»

МАЛЫЕ ШЕДЕВРЫ НАУКИ

George Stephenson.

Малые шедевры науки

Под редакцией Джорджа Айлса

ИЗОБРЕТЕНИЕ И ОТКРЫТИЕ

Автор:

Benjamin FranklinAlexander Graham Bell Michael FaradayCount Rumford Joseph HenryGeorge Stephenson

НЬЮ-ЙОРК DOUBLEDAY, PAGE & COMPANY

1902

Copyright, 1902, by Doubleday, Page & Co.

Copyright, 1877, by George B. Prescott

Copyright, 1896, by S. S. McClure Co.

Copyright, 1900, by Doubleday, McClure & Co.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для многих из нас изобретатель — истинный герой, ибо он приумножает созидательную ценность жизни. Он выполняет старую задачу с новой экономичностью, как, например, когда он создает косилку, чтобы вытеснить косу; или же он создает совершенно новую услугу, как когда он заставляет пейзаж запечатлеть самого себя на фотопластинке. У него и его брата-близнеца, первооткрывателя, есть глаза, чтобы прочитать урок, который Природа веками хранила под невосприимчивым взором других людей. Там, где обычный наблюдатель видит, или думает, что видит, разнообразие, Франклин обнаруживает тождество, как в знаменитом эксперименте, описанном здесь, который доказывает, что молния — это то же самое, что и заряд Лейденской банки. Позже Франклина, обладая преимуществом новых знаний и лучших возможностей для экспериментов, выступал Фарадей, основатель современного электрического искусства. Его работа подарила миру динамо-машину и двигатель, передачу гигантских мощностей почти без потерь на двести миль за один раз. Однако именно в передаче ничтожных количеств движения, как раз достаточных для сигналов, электричество до сих пор совершило свою самую впечатляющую работу. Среди людей, создавших электрический телеграф, Джозеф Генри занимает главенствующее место. Краткий отчет о том, что он сделал, рассказанный его собственными словами, представлен здесь. Затем следует повествование о трудной задаче прокладки первых трансатлантических кабелей, задаче, которую долгое время считали невозможной: это история, которая доказывает, сколь многим наука может быть обязана непоколебимому мужеству, вере в окончательный триумф.

Дать речи крылья электричества, позволить друзьям в Денвере и Нью-Йорке беседовать друг с другом — это чудо, которое только привычка выводит за рамки сверхъестественного. Вскоре после того, как он усовершенствовал телефон, профессор Белл описал шаги, которые привели к его созданию. Этот рассказ перепечатан здесь.

Недавнее чудо электрического искусства — это проникновение фотографического луча сквозь вещества, до сих пор называвшиеся непрозрачными. Рассказ профессора Рентгена о том, как он совершил этот подвиг, составляет одну из самых захватывающих глав в истории науки. Далее следует рассказ о телеграфе, который обходится вовсе без металлических проводников и доверяет себя тому невесомому эфиру, который доносит до глаза световой луч. За этим следует глава, рассматривающая, что означает электричество как один из высших ресурсов человеческого разума, ресурс, превосходящий даже пламя, выводящий членораздельную речь и письмо на новые уровни легкости и полезности. Показано, что быстрота, с которой в течение одного столетия электричество было покорено для служения человеку, иллюстрирует, что прогресс имеет как скачки, так и размеренные шаги, так что, наконец, пропасть, почти бесконечная, отделяет человека от его ближайших сородичей.

На этом этапе мы делаем паузу, чтобы вспомнить наш долг перед физической философией, которая лежит в основе расчетов современного инженера. В таком эксперименте, как эксперимент графа Румфорда, мы наблюдаем, как был заложен краеугольный камень знания о том, что тепло — это движение, и что движение в любом обличье, будь то свет, электричество или что-то еще, одинаково не поддается ни созданию, ни уничтожению, как бы неуловимо оно ни переходило из фазы в фазу и ни исчезало из виду. В овладении пламенем для замены мускульной силы, силы ветра и водопада главная заслуга принадлежит Джеймсу Уатту, изобретателю паровой машины. Рядом с ним стоит Джордж Стефенсон, который сконструировал локомотив, сокративший пространство, продливший жизнь и добавивший к ней высшие удовольствия. Наш том завершается рассказом о соревновании, которое решило, что «Ракета» Стефенсона намного превосходит своих соперников, и тем самым открыло новую главу в истории человечества.

Джордж Айлс.

CONTENTS

FRANKLIN, BENJAMIN

Lightning Identified with Electricity

Франклин объясняет действие Лейденской банки. Предлагает громоотводы. Запускает воздушного змея в облака во время грозы; через бечевку змея получает искру молнии, которая заставляет расходиться свободные волокна бечевки, точно так же, как это сделал бы обычный электрический разряд.

3

FARADAY, MICHAEL

Preparing the Way for the Electric Dynamo and Motor

Замечает индуктивный эффект в одной катушке при замыкании или размыкании цепи в концентрической катушке. Замечает подобные эффекты, когда провод с током приближается к другому проводу или удаляется от него. Вращает стрелку гальванометра электрическим импульсом. Индуцирует токи в катушках при изменении магнетизма в их железных или стальных сердечниках. Наблюдает линии магнитной силы при намагничивании железных опилок. Магнитный стержень, перемещаемый в катушку провода и обратно, возбуждает в ней электричество — механическое движение преобразуется в электричество. Генерирует ток путем вращения медной пластины в горизонтальной плоскости.

7

HENRY, JOSEPH

Invention of the Electric Telegraph

Улучшает электромагнит Стерджена, изолируя его провод шелковой нитью и располагая провод в нескольких катушках вместо одной. Экспериментирует с большим электромагнитом, возбуждаемым девятью отдельными катушками. Использует батарею настолько мощную, что получаются электромагниты в сто раз энергичнее, чем у Стерджена. Устраивает телеграфную цепь длиной более мили и на этом расстоянии звонит в колокольчик с помощью электромагнита.

23

ILES, GEORGE

The First Atlantic Cables

Предшественники в Нью-Йорке и Дувре. Гуттаперча — незаменимый изолятор. Проволока используется для обшивки кабелей. Проект Сайруса Уэста Филда по прокладке атлантического кабеля. Первый кабель выходит из строя. 1858 год — то же самое происходит со вторым кабелем в 1865 году. Триумф мужества, 1866 год. Путь для преемников расчищен. Уроки кабеля.

37

BELL, ALEXANDER GRAHAM

The Invention of the Telephone

Обязан изучением отцом голосовых органов, формирующих звуки. Исследует метод Гельмгольца для анализа и синтеза вокальных звуков. Предлагает электрическое приведение в действие камертонов и электрическую передачу их тонов. Различает прерывистые, пульсирующие и волнообразные токи. Разрабатывает в качестве своего первого артикулирующего телефона арфу из стальных стержней, приводимых в вибрацию электромагнетизмом. Оптически демонстрирует вибрации звука, используя препарат человеческого уха: поражен эффективностью тонкой слуховой мембраны. Прикрепляет кусочек пружины от часов к куску золотой кожи, говорит в него, слышимое сообщение принимается на отдаленном и аналогичном устройстве. Это усовершенствованное приспособление демонстрируется на Столетней выставке в Филадельфии в 1876 году. Сначала один и тот же тип инструмента передавал и доставлял сообщение; вскоре были изобретены два отдельных инструмента для передачи и для приема. Достаточно чрезвычайно маленьких магнитов. Одиночная травинка образует телефонную цепь.

57

DAM, H. J. W.

Photographing the Unseen

Рентген обязан исследованиям Фарадея, Клерка Максвелла, Герца, Лоджа и Ленарда. Человеческий зрительный нерв реагирует на очень узкий диапазон волн, существующих в эфире. За пределами видимого спектра обычного света находятся вибрации, которые давно известны как тепловые или как фотографически активные. Крукс в вакуумной трубке получил мягкий свет от электричества высокого напряжения. Ленард обнаружил, что лучи из трубки Крукса проходят сквозь вещества, непрозрачные для обычного света. Рентген расширил эти эксперименты и использовал лучи в фотографии, делая снимки костей руки сквозь живую плоть и так далее.

87

ILES, GEORGE

The Wireless Telegraph

Что может последовать за электрической индукцией. Телеграфия на движущийся поезд. Индукционный метод Приса; его пределы. Система Маркони. Его предшественники: Герц, Онести, Бранли и Лодж. Когерер и вертикальный провод составляют сущность аппарата. Беспроводная телеграфия на море.

109

ILES, GEORGE

Electricity, What Its Mastery Means: With a Review and a Prospect

Электричество делает все, что когда-либо делал огонь, делает это лучше и выполняет бесчисленные услуги, невозможные для пламени. Его освоение означает такой же большой шаг вперед, как и покорение огня. Незначительное изобретение или открытие просто добавляет к человеческим ресурсам: великое завоевание, подобное пламени или электричеству, является множителем и поднимает искусство и науку на новый уровень. Рост медленен, цветение быстро: прогресс порой настолько быстр, что фактически становится скачком. Освоение электричества основано на освоении огня. Электричество значительно шире по диапазону, чем тепло: это энергия в ее наиболее доступной и желаемой фазе. Телеграф и телефон в сравнении с сигнальным огнем. Электричество как слуга механика и инженера. Бытовое использование тока. Электричество как агент исследования теперь изучает Природу в новых аспектах. Исследователь и коммерческий эксплуататор оказывают помощь друг другу. Социальные выгоды электричества в телеграфии, в быстром передвижении. Ток должен обслуживать каждый городской дом.

125

RUMFORD, COUNT (BENJAMIN THOMPSON)

Heat and Motion Identified

Наблюдает, что при сверлении пушки выделяется много тепла: чем дольше длится сверление, тем больше тепла производится. Он утверждает, что, поскольку тепло без предела может быть таким образом произведено движением, тепло должно быть движением.

155

STEPHENSON, GEORGE

The “Rocket” Locomotive and Its Victory

Что это будет: система стационарных двигателей или локомотивов? Два лучших практических инженера того времени выступают за стационарные двигатели. Однако предлагается испытание локомотивов, и Джордж Стефенсон и его сын Роберт обсуждают, как им лучше построить двигатель, чтобы выиграть первый приз. Они применяют паровой дутьевой аппарат для усиления тяги в топке и быстро поднимают пар в котле, имеющем двадцать пять небольших жаровых трубок из меди. «Ракета» с максимальной скоростью двадцать девять миль в час обгоняет своих соперников. С грузом воды ее вес составлял всего четыре с четвертью тонны.

163

ИЗОБРЕТЕНИЕ И ОТКРЫТИЕ

Top

ФРАНКЛИН ОТОЖДЕСТВЛЯЕТ МОЛНИЮ С ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ

[Из сочинений Франклина, отредактированных в десяти томах Джоном Бигелоу, том I, страницы 276-281, авторское право G. P. Putnam's Sons, Нью-Йорк.]

Доктор Стубер, автор первого продолжения биографии Франклина, дает такой отчет об электрических экспериментах Франклина:—

«Свои наблюдения он сообщал в серии писем своему другу Коллинсону, первое из которых датировано 28 марта 1747 года. В них он показывает силу острий в притягивании и отбрасывании электрической материи, что до сих пор ускользало от внимания электриков. Он также совершил великое открытие «плюса» и «минуса», или положительного и отрицательного состояния электричества. Мы отдаем ему честь за это без колебаний; хотя англичане приписали это своему соотечественнику, доктору Уотсону. Статья Уотсона датирована 21 января 1748 года; Франклина — 11 июля 1747 года, на несколько месяцев раньше. Вскоре после этого Франклин, исходя из своих принципов «плюсового» и «минусового» состояния, удовлетворительно объяснил явления Лейденской банки, впервые наблюдавшиеся г-ном Кунеусом или профессором Мушенбруком из Лейдена, которые сильно озадачивали философов. Он ясно показал, что в заряженном состоянии бутылка содержит не больше электричества, чем прежде, но что столько же было взято с одной стороны, сколько добавлено на другую; и что для ее разрядки не требовалось ничего, кроме создания сообщения между двумя сторонами, посредством которого могло быть восстановлено равновесие, и что тогда никаких признаков электричества не останется. Впоследствии он экспериментально доказал, что электричество не находится в покрытии, как предполагалось, а в порах самого стекла. После того как банка была заряжена, он удалил покрытие и обнаружил, что при наложении нового покрытия удар все еще может быть получен. В 1749 году он впервые предложил свою идею объяснения явлений грозовых порывов и северного сияния на электрических принципах. Он указывает на многие детали, в которых молния и электричество согласуются; и он приводит много фактов и рассуждений, основанных на фактах, в поддержку своих положений.

«В том же году он задумал удивительно смелую и грандиозную идею проверки истинности своей доктрины путем фактического притягивания молнии с помощью остроконечных железных стержней, поднятых в области облаков. Даже в этом неопределенном состоянии его страсть быть полезным человечеству проявлялась мощным образом. Допуская тождество электричества и молнии и зная силу острий в отталкивании тел, заряженных электричеством, и в проведении огня бесшумно и незаметно, он предложил идею защиты домов, кораблей и тому подобного от повреждения молнией путем установки остроконечных стержней, которые должны возвышаться на несколько футов над самой высокой частью и опускаться на несколько футов в землю или воду. Эффект от них, как он заключил, будет заключаться либо в предотвращении удара путем отталкивания облака за пределы дистанции удара, либо путем отвода электрического огня, который оно содержало; или, если они не смогут этого сделать, они, по крайней мере, проведут электрическую материю в землю без какого-либо вреда для здания.

«Только летом 1752 года он смог завершить свое великое и несравненное открытие экспериментально. План, который он первоначально предложил, состоял в том, чтобы воздвигнуть на какой-нибудь высокой башне или возвышенном месте сторожевую будку, из которой должен подниматься остроконечный железный стержень, изолированный путем закрепления в куске смолы. Электризованные облака, проходящие над ним, будут, как он полагал, передавать ему часть своего электричества, что станет очевидным для чувств благодаря искрам, испускаемым, когда к нему подносили ключ, костяшку пальца или другой проводник. Филадельфия в то время не давала возможности провести эксперимент такого рода. Пока Франклин ждал возведения шпиля, ему пришло в голову, что он может иметь более легкий доступ к области облаков с помощью обычного воздушного змея. Он подготовил его, прикрепив две перекрестные палки к шелковому платку, который не так сильно страдал от дождя, как бумага. К вертикальной палке был прикреплен железный наконечник. Бечевка была, как обычно, из пеньки, за исключением нижнего конца, который был шелковым. Там, где заканчивалась пеньковая бечевка, был прикреплен ключ. С этим аппаратом, при появлении приближающегося грозового порыва, он вышел на пустырь в сопровождении своего сына, которому единственному сообщил о своих намерениях, хорошо зная насмешки, которые, слишком часто для интересов науки, ожидают неудачные эксперименты в философии. Он поместил себя под навес, чтобы избежать дождя; его змей был поднят, грозовое облако прошло над ним, никаких признаков электричества не появилось. Он почти отчаялся в успехе, когда внезапно заметил, что свободные волокна его бечевки движутся к вертикальному положению. Теперь он поднес костяшку пальца к ключу и получил сильную искру. Какими изысканными должны были быть его ощущения в этот момент! От его эксперимента зависела судьба его теории. Если бы он преуспел, его имя заняло бы высокое место среди тех, кто улучшил науку; если бы он потерпел неудачу, он неизбежно подвергся бы насмешкам человечества или, что еще хуже, их жалости как благонамеренный человек, но слабый, глупый прожектёр. Тревогу, с которой он ожидал результата своего эксперимента, легко представить. Сомнения и отчаяние начали преобладать, когда факт был установлен настолько ясно, что даже самые недоверчивые уже не могли отказать в своем согласии. Повторные искры были извлечены из ключа, банка была заряжена, дан удар, и были проделаны все эксперименты, которые обычно выполняются с электричеством».

ОТКРЫТИЯ ФАРАДЕЯ, ПРИВЕДШИЕ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДИНАМО-МАШИНЕ И ДВИГАТЕЛЮ

Top

[Майкл Фарадей в течение многих лет был профессором натуральной философии в Королевском институте в Лондоне, где его исследования сделали для покорения электричества на службу человеку больше, чем исследования любого другого физика, когда-либо жившего. «Фарадей как первооткрыватель», написанная профессором Джоном Тиндалем (его преемником), описывает ум редчайших способностей и характер величайшего обаяния. Эта биография опубликована издательством D. Appleton & Co., Нью-Йорк: приводимые ниже отрывки взяты из третьей главы.]

В 1831 году мы видим Фарадея на пике его интеллектуальной силы, сорока лет от роду, наполненного знаниями и полного оригинальной мощи. Благодаря чтению, лекциям и экспериментам он стал досконально знаком с электрической наукой: он видел, где нужен свет и где возможно расширение. Явления обычной электрической индукции принадлежали, так сказать, к алфавиту его знаний: он знал, что при обычных обстоятельствах присутствие наэлектризованного тела было достаточным, чтобы возбудить путем индукции ненаэлектризованное тело. Он знал, что провод, по которому течет электрический ток, является наэлектризованным телом, и все же все попытки заставить его возбудить в других проводах состояние, подобное его собственному, терпели неудачу.

В чем была причина этой неудачи? Фарадей никогда не мог работать на основе экспериментов других, как бы ясно они ни были описаны. Он хорошо знал, что из каждого эксперимента исходит своего рода излучение, светящееся в разной степени для разных умов, и он едва ли доверял себе рассуждать об эксперименте, который он не видел. Осенью 1831 года он начал повторять эксперименты с электрическими токами, которые до того времени не давали положительного результата. И здесь, ради молодых исследователей, если не ради всех нас, стоит на мгновение остановиться на силе, которой Фарадей обладал в необычайной степени. Он сочетал огромную силу с совершенной гибкостью. Его импульс был импульсом реки, которая сочетает вес и прямолинейность со способностью уступать изгибам своего русла. Направленность его зрения в любом направлении, по-видимому, не уменьшала его способности восприятия в других направлениях; и когда он брался за предмет, ожидая результатов, он обладал способностью сохранять свой ум бдительным, чтобы результаты, отличные от тех, которые он ожидал, не ускользнули от него из-за предвзятости.

Он начал свои эксперименты «по индукции электрических токов», составив спираль из двух изолированных проводов, которые были намотаны бок о бок вокруг одного и того же деревянного цилиндра. Один из этих проводов он соединил с вольтовой батареей из десяти элементов, а другой — с чувствительным гальванометром. Когда соединение с батареей было установлено и пока ток протекал, никакого эффекта в гальванометре не наблюдалось. Но он никогда не принимал экспериментальный результат, пока не применил к нему всю мощь, находившуюся в его распоряжении. Он увеличил свою батарею с десяти элементов до ста двадцати, но безрезультатно. Ток спокойно протекал через провод батареи, не производя во время своего протекания никакого заметного результата на гальванометре.

«Во время его протекания», и это было время, когда ожидался эффект — но здесь в игру вступила способность Фарадея к боковому зрению, отделяющаяся, так сказать, от линии ожидания — он заметил, что слабое движение стрелки всегда происходило в момент, когда он устанавливал контакт с батареей; что стрелка впоследствии возвращалась в свое прежнее положение и оставалась там спокойно, не затронутая протекающим током. Однако в момент, когда цепь прерывалась, стрелка снова двигалась, и в направлении, противоположном тому, которое наблюдалось при замыкании цепи.

Этот результат и другие подобные ему привели его к заключению, «что ток батареи через один провод в действительности индуцировал подобный ток через другой; но что он продолжался лишь мгновение и по своей природе был ближе к электрической волне от обычной Лейденской банки, чем к току от вольтовой батареи». Мгновенные токи, генерируемые таким образом, были названы индуцированными токами, в то время как ток, который их генерировал, был назван индуцирующим током. Было немедленно доказано, что ток, генерируемый при замыкании цепи, всегда был противоположен по направлению своему генератору, в то время как ток, развивающийся при разрыве цепи, совпадал по направлению с индуцирующим током. Казалось, как будто ток при своем первом броске через первичный провод искал опору во вторичном и, своего рода толчком, направлял назад через последний электрическую волну, которая затихала, как только первичный ток полностью устанавливался.

Фарадей одно время полагал, что вторичный провод, хотя и находился в покое, когда первичный ток был уже установлен, не был в своем естественном состоянии, возвращение к которому объявлялось током, наблюдаемым при размыкании цепи. Он назвал это гипотетическое состояние провода электротоническим состоянием: впоследствии он отказался от этой гипотезы, но, казалось, вернулся к ней в поздние годы жизни. Термин «электротонический» также сохраняется профессором Дюбуа-Реймоном для выражения определенного электрического состояния нервов, и профессор Клерк Максвелл умело определил и проиллюстрировал эту гипотезу в десятом томе «Трудов Кембриджского философского общества».

Простое приближение провода, образующего замкнутую кривую, ко второму проводу, через который протекал вольтов ток, было затем показано Фарадеем как достаточное для возбуждения в нейтральном проводе индуцированного тока, противоположного по направлению индуцирующему току; удаление провода также генерировало ток, имеющий то же направление, что и индуцирующий ток; эти токи существовали только во время приближения или удаления, и когда ни первичный, ни вторичный провод не находились в движении, как бы близко ни было их соседство, никакой индуцированный ток не генерировался.

Фарадея называли чисто индуктивным философом. Я боюсь, что в этой стране, Англии, произносится много чепухи об индукции и дедукции. Некоторые претендуют на то, чтобы поддерживать одно, другие — другое, в то время как реальное призвание исследователя, такого как Фарадей, состоит в непрерывном браке обоих. Он был в это время полон теории Ампера, и нельзя сомневаться, что множество его экспериментов было выполнено просто для проверки его дедукций из этой теории. Начиная с открытия Эрстеда, знаменитый французский философ показал, что все явления магнетизма, известные тогда, могут быть сведены к взаимным притяжениям и отталкиваниям электрических токов. Магнетизм был получен из электричества, и Фарадей, который всю свою жизнь питал сильную веру в такие взаимные действия, теперь попытался осуществить эволюцию электричества из магнетизма. Вокруг сваренного железного кольца он поместил две отдельные катушки из изолированного провода, заставив катушки занимать противоположные половины кольца. Соединив концы одной из катушек с гальванометром, он обнаружил, что в момент, когда кольцо намагничивалось путем посылки тока через другую катушку, стрелка гальванометра вращалась вокруг своей оси четыре или пять раз подряд. Действие, как и прежде, было действием импульса, который немедленно исчезал. При прерывании тока происходило вращение стрелки в противоположном направлении. Только во время намагничивания или размагничивания эти эффекты производились. Индуцированные токи объявляли только изменение состояния, и они исчезали в момент, когда акт намагничивания или размагничивания был завершен.

Эффекты, полученные со сваренным кольцом, были также получены с прямыми железными стержнями. Намагничивались ли стержни электрическим током или возбуждались контактом постоянных стальных магнитов, индуцированные токи всегда генерировались во время нарастания и во время спада магнетизма. От использования железа затем отказались, и те же эффекты были получены простым вдвиганием постоянного стального магнита в катушку провода. Бросок электричества через катушку сопровождал вставку магнита; равный бросок в противоположном направлении сопровождал его извлечение. Точность, с которой Фарадей описывает эти результаты, и полнота, с которой он определил границы своих фактов, удивительны. Магнит, например, не должен быть пропущен совсем через катушку, а только наполовину, ибо если пропущен полностью, стрелка останавливается как от удара, и затем он показывает, как этот удар является результатом обращения электрической волны в спирали. Затем он работал с мощным постоянным магнитом Королевского общества и получил с ним в повышенной степени все вышеперечисленные явления.

И теперь он направил свет этих открытий на самое темное физическое явление того дня. Араго обнаружил в 1824 году, что диск из немагнитного металла обладает способностью быстро приводить в покой вибрирующую магнитную стрелку, подвешенную над ним; и что при вращении диска магнитная стрелка вращалась вместе с ним. Когда оба были в покое, между стрелкой и диском не было ни малейшего измеримого притяжения или отталкивания; все же при движении диск был способен увлечь за собой не только легкую стрелку, но и тяжелый магнит. Вопрос был исследован с восхитительным мастерством как Араго, так и Ампером, и Пуассон опубликовал теоретический мемуар по этому предмету; но никакой причины нельзя было приписать столь необычайному действию. Он также был исследован в этой стране двумя знаменитыми людьми, г-ном Бэббиджем и сэром Джоном Гершелем; но он все еще оставался загадкой. Фарадей всегда рекомендовал воздерживаться от суждений в случаях сомнения. «Я всегда восхищался, — говорит он, — благоразумием и философской сдержанностью, проявленными г-ном Араго в сопротивлении искушениям дать теорию эффекта, который он открыл, до тех пор, пока он не смог придумать ту, которая была бы совершенна в своем применении, и в отказе согласиться с несовершенными теориями других». Теперь, однако, пришло время для теории. Фарадей мысленно видел вращающийся диск под действием магнита, залитый его индуцированными токами, и из известных законов взаимодействия между токами и магнитами он надеялся вывести движение, наблюдаемое Араго. Эту надежду он реализовал, показав фактическим экспериментом, что когда его диск вращался, токи проходили через него, их положение и направление были такими, которые должны, в соответствии с установленными законами электромагнитного действия, производить наблюдаемое вращение.

Вводя край своего диска между полюсами большого подковообразного магнита Королевского общества и соединяя ось и край диска, каждый проводом с гальванометром, он получил при вращении диска постоянный поток электричества. Направление тока определялось направлением движения, причем ток менялся на обратный при изменении направления вращения. Теперь он формулирует закон, который управляет производством токов как в дисках, так и в проводах, и при этом впервые использует фразу, которая с тех пор стала знаменитой. Когда железные опилки рассыпаются по магниту, частицы железа располагаются в определенных определенных линиях, называемых магнитными кривыми. В 1831 году Фарадей впервые назвал эти кривые «линиями магнитной силы»; и он показал, что для производства индуцированных токов ни приближение к магнитному источнику, или центру, или полюсу, ни удаление от них не было существенным, но что было необходимо только надлежащим образом пересекать линии магнитной силы. Первая статья Фарадея по магнитоэлектрической индукции, которую я здесь попытался сократить, была прочитана перед Королевским обществом 24 ноября 1831 года.

12 января 1832 года он представил Королевскому обществу вторую статью о «Земной магнитоэлектрической индукции», которая была выбрана в качестве Бейкеровской лекции на этот год. Он поместил железный стержень в катушку провода и, поднимая стержень в направлении наклонения стрелки, возбудил этим действием ток в катушке. При переворачивании стержня ток в противоположном направлении устремился через провод. Тот же эффект был произведен, когда при удержании спирали на линии наклонения в нее вдвигался железный стержень. Здесь, однако, Земля действовала на катушку через посредство железного стержня. Он отказался от стержня и просто заставил медную пластину вращаться в горизонтальной плоскости; он знал, что линии магнитной силы Земли тогда пересекали пластину под углом около 70°. Когда пластина вращалась, линии силы пересекались и генерировались индуцированные токи, которые производили свой надлежащий эффект при передаче от пластины к гальванометру. «Когда пластина находилась в магнитном меридиане или в любой другой плоскости, совпадающей с магнитным наклонением, тогда ее вращение не производило никакого эффекта на гальванометр».

По предложению ума, плодотворного на предложения глубокого и философского характера — я имею в виду сэра Джона Гершеля — г-н Барлоу из Вулиджа экспериментировал с вращающейся железной оболочкой. Г-н Кристи также выполнил сложную серию экспериментов на вращающемся железном диске. Оба они обнаружили, что при вращении тело оказывало особое действие на магнитную стрелку, отклоняя ее таким образом, который не наблюдался во время покоя; но ни один из них в то время не знал об агенте, который производил это необычайное отклонение. Они приписывали это некоторому изменению в магнетизме железной оболочки и диска.

Но Фарадей сразу увидел, что здесь должны вступить в игру его индуцированные токи, и он немедленно получил их от железного диска. С полым латунным шаром, более того, он произвел эффекты, полученные г-ном Барлоу. Железо ни в коем случае не было необходимо: единственным условием успеха было то, чтобы вращающееся тело было такого характера, чтобы допускать формирование токов в своем веществе: оно должно, другими словами, быть проводником электричества. Чем выше проводящая способность, тем обильнее были токи. Теперь он переходит от своего маленького латунного шара к шару Земли. Он играет, как фокусник, с магнетизмом Земли. Он видит невидимые линии, вдоль которых осуществляется ее магнитное действие, и, проводя своей палочкой поперек этих линий, вызывает эту новую силу. Помещая простую петлю провода вокруг магнитной стрелки, он сгибает ее верхнюю часть к западу: северный полюс стрелки немедленно отклоняется к востоку: он сгибает свою петлю к востоку, и северный полюс движется к западу. Подвешивая обычный стержневой магнит в вертикальном положении, он заставляет его вращаться вокруг своей собственной оси. Его полюс соединен с одним концом провода гальванометра, а его экватор — с другим концом, электричество устремляется вокруг гальванометра от вращающегося магнита. Он отмечает «сингулярную независимость» магнетизма и тела магнита, который его несет. Сталь ведет себя так, как будто она изолирована от своего собственного магнетизма.

И затем его мысли внезапно расширяются, и он спрашивает себя, не генерирует ли вращающаяся Земля индуцированные токи, когда она вращается вокруг своей оси с запада на восток. В его эксперименте с вращающимся магнитом провод гальванометра оставался в покое; одна часть цепи находилась в движении относительно другой части. Но в случае с вращающейся планетой провод гальванометра неизбежно переносился бы вместе с Землей; относительного движения не было бы. Каким должно быть следствие? Возьмем случай телеграфного провода с двумя его концевыми пластинами, погруженными в землю, и предположим, что провод лежит в магнитном меридиане. Земля под проводом находится под влиянием, как и сам провод, вращения Земли; если в проводе генерируется ток с юга на север, подобный ток с юга на север генерировался бы в земле под проводом; эти токи бежали бы против одних и тех же концевых пластин и, таким образом, нейтрализовали бы друг друга.

Этот вывод кажется неизбежным, но его глубокое видение осознало его возможную недействительность. Он увидел, что по крайней мере возможно, что разница в проводящей способности между землей и проводом может дать одному преимущество перед другим, и что, таким образом, может быть получен остаточный или дифференциальный ток. Он комбинировал провода из разных материалов и заставлял их действовать в противовес друг другу, но нашел комбинацию неэффективной. Более обильный поток в лучшем проводнике точно уравновешивался сопротивлением худшего. Все же, хотя эксперимент был таким образом категоричен, он хотел очистить свой ум от всякого дискомфорта, воздействуя на саму Землю. Он отправился к круглому озеру возле Кенсингтонского дворца и натянул четыреста восемьдесят футов медного провода, с севера на юг, над озером, заставив пластины, припаянные к проводу на его концах, погрузиться в воду. Медный провод был перерезан посередине, а перерезанные концы соединены с гальванометром. Никакого эффекта вообще не наблюдалось. Но хотя спокойная вода не давала эффекта, движущаяся вода могла. Поэтому он работал на Лондонском мосту в течение трех дней во время прилива и отлива, но без какого-либо удовлетворительного результата. Все же он настаивает: «Теоретически кажется необходимым следствием, что там, где течет вода, должны формироваться электрические токи. Если представить линию, проходящую от Дувра до Кале через море и возвращающуюся через землю, под водой, к Дувру, она прочерчивает цепь проводящей материи, одна часть которой, когда вода движется вверх или вниз по каналу, пересекает магнитные кривые Земли, в то время как другая находится относительно в покое... Есть все основания полагать, что токи действительно бегут в общем направлении описанной цепи, либо в одну сторону, либо в другую, в зависимости от того, идет ли проход вод вверх или вниз по каналу». Это было написано до того, как подумали о подводном кабеле, и он однажды сообщил мне, что фактическое наблюдение на этом кабеле было найдено в соответствии с его теоретической дедукцией.

Через три года после публикации этих исследований, то есть 29 января 1835 года, Фарадей прочитал перед Королевским обществом статью «О влиянии путем индукции электрического тока на самого себя». Удар и искра особого характера были замечены молодым человеком по имени Уильям Дженкин, который, должно быть, был юношей с некоторыми научными перспективами, но который, как однажды сообщил мне Фарадей, был отговорен своим собственным отцом от того, чтобы иметь что-либо общее с наукой. Исследование факта, замеченного г-ном Дженкином, привело Фарадея к открытию экстратока, или тока, индуцированного в самом первичном проводе в моменты замыкания и размыкания контакта, явления которого он описал и проиллюстрировал в прекрасной и исчерпывающей статье, о которой идет речь.

Семь и тридцать лет прошло со времени открытия магнитоэлектричества; но, если мы исключим экстраток, до самого недавнего времени ничего существенного не было добавлено к предмету. Фарадей придерживался мнения, что первооткрыватель великого закона или принципа имеет право на «добычу» — это был его термин — возникающую из его иллюстрации; и, руководствуясь принципом, который он открыл, его удивительный ум, поддерживаемый его удивительными десятью пальцами, перекрыл за одну осень эту обширную область и едва ли оставил позади себя клочок факта, который мог бы быть собран его преемниками.

И здесь в некоторых умах может возникнуть вопрос: в чем польза всего этого? Ответ заключается в том, что если интеллектуальная природа человека жаждет знаний, то знания полезны, потому что они удовлетворяют эту жажду. Если вы требуете практических целей, вы должны, я думаю, расширить свое определение термина «практический» и включить в него все, что возвышает и просвещает интеллект, а также все, что служит телесному здоровью и комфорту людей. Все же, если потребуется, ответ другого рода мог бы быть дан на вопрос «в чем его польза?». Насколько электричество применялось в медицинских целях, это было почти исключительно электричество Фарадея. Вы замечали те линии проводов, которые пересекают улицы Лондона. Это токи Фарадея, которые мчатся с места на место через эти провода. Приближаясь к мысу Дандженесс, моряк видит необычайно яркий свет, и от благородного маяка Ла-Эв тот же свет вспыхивает через море. Это искры Фарадея, возвеличенные подходящей техникой до солнцеподобного великолепия. В настоящий момент Совет по торговле и Братья Дома Троицы, а также Комиссары Северных огней рассматривают введение магнитоэлектрического света в многочисленных точках на наших побережьях; и будущие поколения смогут ссылаться на эти путеводные звезды в ответ на вопрос, какова была практическая польза трудов Фарадея? Но я бы снова решительно сказал, что его работа не нуждается в оправдании, и что если бы он позволил своему видению быть потревоженным соображениями относительно практического использования своих открытий, эти открытия никогда не были бы сделаны им. «Я скорее, — пишет он в 1831 году, — стремился к открытию новых фактов и новых отношений, зависящих от магнитоэлектрической индукции, чем к возвеличению силы тех, что уже получены; будучи уверенным, что последние найдут свое полное развитие в будущем».

В 1817 году, читая лекцию перед частным обществом в Лондоне об элементе хлоре, Фарадей так выражается относительно этого вопроса полезности. «Прежде чем оставить этот предмет, я укажу на историю этого вещества как ответ тем, кто имеет привычку говорить на каждый новый факт: «В чем его польза?». Доктор Франклин говорит таким: «В чем польза младенца?». Ответ экспериментатора: «Постарайся сделать его полезным». Когда Шееле открыл это вещество, оно, казалось, не имело никакого применения; оно было в своем младенческом и бесполезном состоянии, но, достигнув зрелости, станьте свидетелями его сил и увидите, что сделали попытки сделать его полезным».

ИЗОБРЕТЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТЕЛЕГРАФА ПРОФЕССОРОМ ДЖОЗЕФОМ ГЕНРИ

Top

[В 1855 году Регенты Смитсоновского института, Вашингтон, округ Колумбия, по настоянию своего секретаря, профессора Джозефа Генри, приняли свидетельства относительно его претензий как изобретателя электрического телеграфа. Существенные параграфы заявления профессора Генри взяты из Протоколов Совета регентов Смитсоновского института, Вашингтон, 1857 год.]

Существует несколько форм электрического телеграфа; во-первых, та, в которой предлагалось использовать фрикционное электричество для производства искр и движения бузиновых шариков на расстоянии.

Во-вторых, та, в которой гальванизм использовался для производства сигналов с помощью пузырьков газа от разложения воды.

В-третьих, та, в которой электромагнетизм является движущей силой для производства движения на расстоянии; и опять же, из последних есть два вида телеграфов: те, в которых информация указывается движением магнитной стрелки, и те, в которых звуки и постоянные знаки делаются притяжением электромагнита. Последний — это класс, к которому принадлежит изобретение г-на Морзе. Ниже приводится краткое изложение нескольких шагов, которые привели к этой форме телеграфа.

Первый существенный факт, который сделал возможным электромагнитный телеграф, был открыт Эрстедом зимой 1819-1820 годов. Он проиллюстрирован на рисунке 1, на котором магнитная стрелка отклоняется действием тока гальванизма, передаваемого через провод A B.

Fig. 1

Второй важный факт, открытый в 1820 году Араго и Дэви, проиллюстрирован на рис. 2. Он заключается в том, что пока ток гальванизма проходит через медный провод A B, он является магнитным, он притягивает железные опилки, а не опилки меди или латуни, и способен развивать магнетизм в мягком железе.

Fig. 2

Следующее важное открытие, также сделанное в 1820 году Ампером, состояло в том, что два провода, через которые проходят гальванические токи в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются друг от друга. На этом факте Ампер основал свою знаменитую теорию, что магнетизм состоит просто в притяжении электрических токов, вращающихся под прямым углом к линии, соединяющей два полюса магнита. Намагничивание стального или железного стержня, согласно этой теории, состоит в установлении внутри металла путем индукции серии электрических токов, все из которых вращаются в одном направлении под прямым углом к оси или длине стержня.

Fig. 3

Именно эта теория побудила Араго, как он заявляет, принять метод намагничивания швейных игл и кусков стальной проволоки, показанный на рис. 3. Этот метод состоит в пропускании тока электричества через спираль, окружающую иглу или проволоку, которую нужно намагнитить. Для целей изоляции игла была заключена в стеклянную трубку, и несколько витков спирали находились на расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить прохождение электричества через всю длину провода, или, другими словами, чтобы предотвратить его поиск более короткого пути путем срезания с одного витка на другой. Спираль, использованная Араго, очевидно, приближается к расположению, требуемому теорией Ампера, чтобы развить путем индукции магнетизм железа. При внимательном прочтении оригинального отчета об экспериментах Араго будет видно, что, собственно говоря, он не сделал никакого электромагнита, как утверждали Морзе и другие; его эксперименты ограничивались магнетизмом железных опилок, швейными иглами и кусками стальной проволоки диаметром в миллиметр, или около толщины небольшой вязальной спицы.

Fig. 4

Г-н Стерджен в 1825 году сделал важный шаг вперед по сравнению с экспериментами Араго и произвел то, что правильно известно как электромагнит. Он согнул кусок железной проволоки в форме подковы, покрыл ее лаком для изоляции и окружил спиралью, витки которой были на расстоянии. Когда ток гальванизма пропускался через спираль от небольшой батареи из одной чашки, железная проволока становилась магнитной и оставалась таковой во время прохождения тока. Когда ток прерывался, магнетизм исчезал, и таким образом был произведен первый временный магнит из мягкого железа.

Электромагнит Стерджена показан на рис. 4. Сравнивая рис. 3 и 4, можно увидеть, что спираль, использованная Стердженом, была того же типа, что и использованная Араго; однако вместо прямой стальной проволоки, заключенной в трубку из стекла, первый использовал согнутую проволоку из мягкого железа. Разница в расположении на первый взгляд могла показаться небольшой, но разница в полученных результатах была важной, поскольку временный магнетизм, развитый в устройстве Стерджена, был достаточен для поддержания веса в несколько фунтов, и таким образом был произведен инструмент, ценный для будущих исследований.

Fig. 5

Следующее улучшение было сделано мной. После прочтения отчета о гальванометре Швейггера мне пришла в голову идея, что гораздо более близкое приближение к требованиям теории Ампера может быть достигнуто путем изоляции самого проводящего провода, вместо стержня, который нужно намагнитить, и путем покрытия всей поверхности железа серией катушек в тесном контакте. Это было осуществлено путем изоляции длинного провода шелковой нитью и наматывания его вокруг стержня из железа тесными катушками от одного конца до другого. Тот же принцип был расширен путем использования еще более длинного изолированного провода и наматывания нескольких слоев его поверх первого, при этом была проявлена забота об обеспечении изоляции между каждым слоем путем покрытия шелковой лентой. Благодаря этому расположению стержень был окружен составной спиралью, образованной длинным проводом из многих катушек, вместо одиночной спирали из нескольких катушек (рис. 5).

В устройстве Араго и Стерджена несколько витков проволоки не были точно под прямым углом к оси стержня, как они должны быть, чтобы произвести эффект, требуемый теорией, а были слегка наклонными, и поэтому каждый стремился развить отдельный магнетизм, не совпадающий с осью стержня. Но при наматывании проволоки поверх самой себя наклон нескольких витков компенсировал друг друга, и результирующее действие было под прямым углом к стержню. Расположение, введенное затем мной, было лучше, чем у Араго и Стерджена, во-первых, в большей множественности витков проволоки, и во-вторых, в лучшем применении этих витков к развитию магнетизма. Мощность инструмента при том же количестве гальванической силы была благодаря этому расположению увеличена в несколько раз.

Fig. 6

Однако максимальный эффект при такой схеме и использовании одной батареи еще не был достигнут. После того как на железо наматывали определенную длину проволоки, мощность уменьшалась при дальнейшем увеличении числа витков. Это объяснялось возросшим сопротивлением, которое более длинная проволока оказывала прохождению электричества. В связи с этим напрашивались два способа улучшения. Первый заключался не в увеличении длины катушки, а в использовании нескольких отдельных катушек на одном и том же куске железа. Благодаря такой схеме сопротивление прохождению электричества уменьшалось, и от той же самой батареи вокруг железа циркулировало большее количество электричества. Второй способ получения аналогичного результата состоял в увеличении числа элементов батареи, или, иными словами, движущей силы электричества, что позволяло ему проходить через большее число витков проволоки и, таким образом, за счет увеличения длины проволоки развивать максимальную мощность железа.

Для проверки этих принципов в более широком масштабе был сконструирован экспериментальный магнит, показанный на рис. 6. В нем на одном и том же стержне было размещено несколько составных спиралей, концы которых оставались выступающими и были пронумерованы таким образом, что их можно было соединить в одну длинную спираль или по-разному комбинировать в наборы меньшей длины.

На основе серии экспериментов с этим и другими магнитами было доказано, что для получения наибольшей величины магнетизма от батареи из одного элемента требуется несколько спиралей; но когда используется составная батарея, необходимо применять одну длинную проволоку, делая много витков вокруг железа, причем длина проволоки и, следовательно, число витков должны быть соразмерны с движущей силой батареи.

При описании результатов моих экспериментов, чтобы избежать многословия, были введены термины «магниты интенсивности» и «магниты количества», которые предназначались для использования исключительно в техническом смысле. Под «магнитом интенсивности» я обозначил кусок мягкого железа, окруженный проволокой таким образом, что его магнитная сила могла быть приведена в действие батареей интенсивности, а под «магнитом количества» — кусок железа, окруженный таким количеством отдельных катушек, что его магнетизм мог быть полностью развит батареей количества.

Я первым указал на эту связь двух видов батарей с двумя формами магнитов в своей статье в «Журнале Силлимана» за январь 1831 года и четко заявил, что когда магнетизм должен быть развит с помощью составной батареи, следует использовать одну длинную катушку, а когда максимальный эффект должен быть получен от одной батареи, следует использовать несколько отдельных жил.

Эти шаги в развитии электромагнетизма, хотя и небольшие, были таковы, что заинтересовали и поразили научный мир. При использовании той же батареи, что и у мистера Стерджена, было получено по меньшей мере в сто раз больше магнетизма, чем можно было бы получить в его эксперименте. Эти разработки в то время считались весьма важными с научной точки зрения, и впоследствии они послужили средством, с помощью которого были открыты магнитоэлектричество, явления диамагнетизма и магнитные эффекты в поляризованном свете. Они дали толчок к созданию различных форм электромагнитных машин, которые с тех пор занимали изобретательность изобретателей во всем мире, и были непосредственно применимы при внедрении магнита в телеграфные цели. Ни электромагнит Стерджена, ни какой-либо другой электромагнит, созданный до моих исследований, не был пригоден для передачи энергии на расстояние.

Принципы, которые я разработал, были по достоинству оценены научным умом доктора Гейла и применены им для управления машиной мистера Морзе на расстоянии.

До моих исследований способы развития магнетизма в мягком железе понимались несовершенно. Электромагнит, изготовленный Стердженом и скопированный Даной из Нью-Йорка, был несовершенным магнитом количества, слабая сила которого развивалась одной батареей. Он был совершенно непригоден для длинной цепи с батареей интенсивности, и никто, обладающий необходимыми научными знаниями, не попытался бы использовать его в этой связи после прочтения моей статьи.

При отправке сообщения на расстояние используются две цепи: первая — длинная цепь, по которой электричество посылается на удаленную станцию, чтобы привести в действие вторую, короткую цепь, в которой находится местная батарея и магнит для работы машины. Чтобы придать движущую силу, достаточную для передачи энергии на расстояние, необходимо использовать батарею интенсивности в длинной цепи, и в связи с этим на удаленной станции должен быть использован магнит, окруженный множеством витков одной длинной проволоки, чтобы принять и умножить эффект тока, ослабленного его прохождением через длинный проводник. В местной или короткой цепи может быть использован либо магнит интенсивности, либо магнит количества. Если используется первый, то для него потребуется составная батарея; и поэтому из-за повышенного сопротивления, обусловленного большим количеством кислоты, при данном количестве материала будет выполнено меньше работы; и, следовательно, хотя эта схема осуществима, она отнюдь не экономична. В своей оригинальной статье я указываю, что преимущества большей проводимости при использовании нескольких проволок в магните количества могут быть в меньшей степени получены путем замены их одной толстой проволокой; но в этом случае из-за большей наклонности витков и других причин магнитный эффект будет меньше. В соответствии с этими принципами принимающий магнит, или тот, который вводится в длинную цепь, состоит из подковообразного магнита, окруженного многими сотнями витков одной длинной проволоки, и приводится в действие батареей из двенадцати-двадцати четырех и более элементов, в то время как в местной цепи принято использовать батарею из одного или двух элементов с гораздо более толстой проволокой и меньшим числом витков.

Я думаю, беспристрастному читателю будет очевидно, что это были усовершенствования электромагнита, которые впервые сделали его пригодным для передачи механической энергии на расстояние; и если бы я опустил всякое упоминание о телеграфе в своей статье, добросовестный историк науки все равно отдал бы мне должное, каким бы малым ни был сделанный мною шаг вперед. Араго и Стерджен в отчетах о своих экспериментах не упоминают телеграф, и все же их имена всегда ассоциировались и будут ассоциироваться с этим изобретением. Я, однако, кратко обратил внимание на факт применимости моих экспериментов к созданию телеграфа; но, не будучи знакомым с историей попыток, предпринятых в отношении этого изобретения, я назвал его «проектом Барлоу», хотя должен был бы указать, что исследование мистера Барлоу лишь склонялось к опровержению возможности создания телеграфа.

Я не имел в виду исключительно игольчатый телеграф, когда в своей статье утверждал, что магнитное действие тока от желоба по крайней мере не заметно уменьшается при прохождении через длинную проволоку. Это очевидно из того факта, что непосредственный эксперимент, из которого был сделан этот вывод, проводился с помощью электромагнита, а не с помощью игольчатого гальванометра.

Fig. 7

По завершении серии экспериментов, которые я описал в «Журнале Силлимана», у меня на уме были два применения электромагнита: одно — создание машины, приводимой в движение электромагнетизмом, а другое — передача или приведение в действие энергии на расстоянии. Первое было осуществлено при создании машины, описанной в «Журнале Силлимана», том xx, 1831 г., а для целей экспериментирования в отношении второго я расположил вокруг одной из верхних комнат в Олбанской академии проволоку длиной более мили, с помощью которой я мог подавать сигналы, звоня в колокольчик (рис. 7). Механическое устройство для достижения этой цели представляло собой просто стальной стержень, постоянно намагниченный, длиной около десяти дюймов, поддерживаемый на шарнире и помещенный северным концом между двумя плечами подковообразного магнита. Когда последний возбуждался током, конец стержня, помещенный таким образом, притягивался одним плечом подковы и отталкивался другим, и таким образом заставлялся двигаться в горизонтальной плоскости, а его дальний конец ударял по соответствующим образом отрегулированному колокольчику.

Я также разработал метод размыкания цепи, тем самым заставляя падать большой груз. Это предназначалось для иллюстрации осуществимости приведения в действие большой силы на расстоянии, способной производить механические эффекты; но поскольку описание этого не было напечатано, я не ставлю его в один ряд с экспериментами, о которых я опубликовал отчет, или фактами, которые можно было непосредственно вывести из моих статей в «Журнале Силлимана».

На основе тщательного изучения истории электромагнетизма в его связи с телеграфом можно установить следующие факты:

1. До моих исследований способы развития магнетизма в мягком железе понимались несовершенно, и существовавший тогда электромагнит был непригоден для передачи энергии на расстояние.

2. Я первым доказал на реальном эксперименте, что для развития магнитной силы на расстоянии необходимо использовать гальваническую батарею интенсивности, чтобы пропустить ток через длинный проводник, и что для приема этого тока должен использоваться магнит, окруженный многими витками одной длинной проволоки.

3. Я первым фактически намагнитил кусок железа на расстоянии и обратил внимание на факт применимости моих экспериментов к телеграфу.

4. Я первым фактически позвонил в колокольчик на расстоянии с помощью электромагнита.

5. Принципы, которые я разработал, были применены доктором Гейлом, чтобы сделать машину Морзе эффективной на расстоянии.

ПЕРВЫЕ ТРАНСАТЛАНТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ

Top

Джордж Айлс

[Из книги «Пламя, электричество и камера», авторское право Doubleday, Page & Co., Нью-Йорк.]

Электрический телеграф на суше прошел огромное расстояние от механической сигнализации Шаппе, точно так же, как масштаб и доступность французского изобретения резко контрастируют с грубыми сигнальными кострами первобытного дикаря. Поскольку первые сухопутные телеграфы соединяли деревню с деревней и город с городом, пересечение воды стало второстепенным инцидентом; провода легко прокладывались по мостам, перекинутым через реки умеренной ширины. Там, где река или залив не были перекрыты мостами или канал был слишком широк для дорожного полотна инженера, возникал вопрос: можем ли мы проложить электрический провод под водой? При использовании обычной наземной линии воздух служит настолько хорошим непроводником и изолятором, что, как правило, для провода можно использовать дешевое железо вместо дорогой меди. В поисках непроводников, пригодных для погружения в реки, каналы и море, пришлось столкнуться с препятствиями упорного рода. Их преодоление потребовало новых материалов, более совершенных инструментов и полного пересмотра электрической философии.

Еще в 1795 году Франсиско Сальва рекомендовал Академии наук в Барселоне покрывать подводные провода смолой, которая одновременно непроницаема для воды и является непроводником электричества. Изоляторы того или иного рода, конечно, были достаточно распространены, но каждый из них был дефектным в каком-то качестве, необходимом для успеха. Ни стекло, ни фарфор не являются гибкими, поэтому прокладка непрерывной линии из того или другого была исключена. Смола и деготь были еще более дефектными, поскольку были чрезвычайно хрупкими и ломкими. А как насчет таких волокон, как пенька или шелк, если их пропитать дегтем или каким-либо другим хорошим непроводником? Для очень коротких расстояний под спокойной водой они служили довольно хорошо, но любое воздействие каменистого берега с его истирающим действием, любое трение проходящего якоря было для них фатальным. То, что нужно было медной проволоке, — это покрытие, непроницаемое для воды, неизменное по составу со временем, прочное по текстуре и обладающее высочайшей степенью непроводящих свойств. К счастью, все эти свойства объединены в гуттаперче: они не существуют ни в чем другом, известном искусству. Гуттаперча — это затвердевший сок большого дерева (Isonandra gutta), распространенного на Малайском архипелаге; она прочная и крепкая, легко формуется при умеренном нагревании. По сравнению с медью она обладает проводимостью лишь в 1/60 000 000 000 000 000 000-ю часть. Поскольку без гуттаперчи не могло бы быть океанской телеграфии, стоит вспомнить, как она попала в поле зрения инженера-электрика.