НАИВНАЯ ПРОНИЦАТЕЛЬНОСТЬ И ИСКУСНЫЕ УСТРОЙСТВА: ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Подчас американец мог сделать какоелибо открытие, даже в области физики, просто потому, что был менее образован, чем его европейские коллеги. Незнание проторенных путей научной мысли делало его более свободным в следовании за фактами, куда бы они его ни завлекали. Так что оснований для глубоких традиций теоретической науки не было, хотя нельзя полностью отрицать прогресс в области физики на американской почве. Полагаться на неискушенность в такой постоянно развивающейся науке, как физика, под силу только великому гению, и по крайней мере один из американцев колониальных времен — Бенджамин Франклин — оказался способным на это.

Воззрения Франклина формировались, без сомнения, в контексте ньютоновской экспериментальной науки, однако он не был хорошо знаком с классическими произведениями Ньютона и никогда не претендовал на это. Даже о том, что он читал «Оптику» Ньютона, имеются лишь косвенные свидетельства; все подтверждает наши догадки, что Франклину не хватало познаний в математике, чтобы понять ньютоновские «Начала» и другие работы подобной сложности. Его теоретическая база для углубленного изучения любой из физических наук была весьма скудной.

Истинные достижения Франклина были смазаны тем, что, как в Америке, так и за границей, его экстравагантно ставили в ряд с величайшими теоретиками математики и физики. Джон Адамс заявил, что Франклин «более известен в мире, чем Лейбниц или Ньютон, Фридрих или Вольтер». Лорд Чэтем восхвалял его в палате лордов как «одного из тех, кого вся Европа высоко ценила за знания и мудрость и ставила рядом с нашими бойлями и ньютонами». Великий химик Джозеф Пристли объявил его открытие, сделанное в результате эксперимента с воздушным змеем, «вероятно самым великим со времен сэра Исаака Ньютона». Суть истинной гениальности Франклина была погребена под еще менее разборчивыми похвалами, посыпавшимися на него после смерти.

В действительности же его успехи продемонстрировали триумф наивности над образованностью. Ключ к разгадке необычного успеха Франклина«физика» лежит в объяснении провала Кэдуоледера Колдена. Нью-йоркский служащий Колден, о чьей деятельности как естествоиспытателя мы уже говорили, стремился к величию в европейском стиле. В своем труде «Принципы движения материи» (1751) Колден притязал на то, что продолжает работу Ньютона и даже превосходит его, предлагая общую теорию «причинности» гравитации. У Колдена не было ни специального образования, ни систематического склада ума, не было у него и общения с другими ученымифизиками, без которого великие творения в области математической физики создавались весьма редко. И тем не менее он претендовал на то, что «открыл истинную причину движения планет и комет и сделал из этого вывод о причинности всего явления (гравитации) с той точностью, которая согласовывалась с самыми тщательными наблюдениями». К счастью, пояснял он, всего этого можно было достигнуть «без помощи конических сечений или каких либо других знаний, хватило простых правил арифметики и тригонометрии». В противоположность Колдену у Франклина не было иллюзий, что в математическом мире Ньютона он чувствует себя как дома; он просто хотел объяснить некоторые специфические явления. Работа Колдена, может, и была бы выше качеством, живи он в Европе, вблизи от древних центров науки, но Франклин при таких обстоятельствах мог бы вообще ничего не создать.

Репутацию физика принесло Франклину электричество; только здесь им были сделаны открытия, имевшие непреходящее значение. Они не были обобщены в научных трудах, не были они и малыми посылками большой теории происхождениями роды и причинности электричества и менее всего относились к предмету в целом. Его работы по электричеству были беспорядочными и разноплановыми. Книга Франклина, ставшая знаменитой под названием «Опыты и наблюдения над электричеством, сделанные в Филадельфии в Америке», фактически была сборником писем, которые были подобраны так несвязно, что некоторые читатели выражали сомнение, предназначались ли они для публикации. В виде книги они не публиковались в Америке до 1941 года.

«Он постарался, — говорил сэр Хамфри Дэви, — полностью очистить предмет от таинственности и неясностей. Он писал в равной мере как для непосвященных читателей, так и для философов; он излагал подробности увлекательно и ясно, элегантно и просто». Даже современный читатель с удивлением обнаруживает, что такая фундаментальная работа настолько общедоступна и что ее язык не изобилует математическими терминами. Эта работа, принесшая Франклину научную славу, читается скорее как кулинарная книга или советы по демонстрации фокусов, чем как трактат по физике. В одном из своих наиболее важных писем, объясняя «поразительный эффект, получаемый с помощью заостренных тел и заключающийся в выделении и снятии электрического огня», он писал:

Поместите железное ядро диаметром три или четыре дюйма на горлышко чистой и сухой стеклянной бутылки. На тонкой шелковой нитке, прикрепленной к потолку прямо над горлышком бутылки, подвесьте маленький пробковый шарик величиной примерно с детский стеклянный шар, длина нити должна быть такой, чтобы пробковый шарик мог соприкасаться с ядром. Наэлектризуйте железное ядро, и пробковый шарик будет отброшен на расстояние около четырех или пяти дюймов, в зависимости от количества полученного электричества. Если в этот момент вы нацелите на ядро на расстоянии шести или восьми дюймов острие длинной, тонкой и острой иглы, эффект отталкивания немедленно прекратится и пробковый шарик полетит в сторону ядра. Тупое тело должно быть поднесено на расстояние дюйма, вызовет искру, и эффект будет тем же самым.

Во времена Франклина серьезные эксперименты с электричеством можно было производить с помощью кухонной утвари, поскольку эта область находилась на заре своего развития и еще не прибегала к математике. Из всех наук, прогресс которых был довольно значительным в XVII и XVIII веках, электричество имело самую короткую историю. В электричестве по сравнению с астрономией и математической физикой было еще очень много неизвестного и непознанного. В то время казалось, что у него нет практического применения, открывался лишь широкий простор для удовлетворения досужего любопытства. Интерес Франклина к электричеству был, пожалуй, еще менее «практичным», чем у некоторых из его современников, так как он сомневался, что оно когдалибо станет панацеей в медицине, как в то время некоторые предсказывали. Его самым большим преимуществом было то, что он обладал неакадемическим складом ума любителя; как и многие другие американцы, делавшие открытия, он видел больше, потому что значительно меньше знал, что следовало видеть.

Когда Франклин впервые заинтересовался электричеством, а именно после 1746 года, он знал чрезвычайно мало о том, что было сделано в Европе. Возвратившись в Филадельфию из Бостона, где ему случилось быть свидетелем «электрических развлечений», Франклин был обрадован, узнав, что Библиотечное общество получило несколько стеклянных трубок от Питера Коллинсона. Три таких же, как он,любителя присоединились к Франклину, чтобы повторить увиденные им эксперименты. Самым активным был Эбенезер Киннерсли, имевший духовный сан, но никогда не имевший кафедры баптистский священник— «искусный сосед без определенных занятий, которого, — говорил Франклин, — я воодушевил показывать эксперименты за плату». Двумя другими были Филип Синг (1703 —1789), по профессии серебряных дел мастер, и Томас Хопкинсон (1709 — 1751), юрист, отец известного Фрэнсиса Хопкинсона. Оба они были в числе основателей Американского философского общества. Уточнить роль каждого из них в проведении первых важных экспериментов довольно нелегко,отчасти потому, что Франклин в своих оценках не был излишне скромен. Но ни один из этой разношерстной компании не был изначально «натурфилософом»; ни у одного не было университетского диплома,и, по английским меркам, никого из них нельзя было назвать образованным человеком.

Любители из Филадельфии совершенно не были знакомы с трудами европейских натурфилософов. Они считали, что Синг сделал нечто новое и важное, когда «изобрел» элементарный электрический прибор: стеклянный шар вращался на железном стержне, возникало трение, в результате чего появлялось электричество. Это казалось огромным усовершенствованием по сравнению с «утомительным занятием» — натирать стеклянную трубку. Однако приборы, подобные прибору Синга, давнымдавно использовались в Англии и были популярны среди европейских экспериментаторов с электричеством.

Похоже, что Франклин знал о ранних европейских работах в области электричества только от своего лондонского корреспондента Питера Коллинсона. Франклин сообщал Коллинсону, что он и три его единомышленника из Филадельфии ведут наблюдения «над весьма примечательным явлением, которое мы рассматриваем как нечто новое». Но у него нет возможности узнать, является ли это действительно открытием или европейские ученые уже сталкивались с подобным явлением. Более поздние письма Франклина Коллинсону (которые впоследствии составили книгу об электричестве) продолжали носить характер дневника исследователя, мучающегося мыслью, видел ли ктонибудь открытую им землю до него.

Бели бы у Франклина было больше сведений о том, чего достигли европейские ученые, он, может быть, и не осмелился бы высказать свое простое и смелое предположение: электричество является единой субстанцией, не меняющейся в зависимости от материала, из которого оно произведено.Это было фундаментальным открытием Франклина в области электричества. Две формы электричества он охарактеризовал тогда просто как «положительное» и «отрицательное» электричество в зависимости от того, каким, по его убеждению, будет направление потока.

Искушенная мысль европейцев в данной области уже «продвинулась» к более сложной доктрине, принадлежащей Дюфе:

Есть два совершенно разных электричества; одно из них а называю стеклянным электричеством, другое — смоляным. Первое порождается стеклом, хрусталем, драгоценными камнями, шерстью животных, шерстяной пряжей и многими другими вещами. Второе—янтарем, копалом, эбонитом, шелком, простой ниткой, бумагой и огромным количеством прочих веществ.

Повидимому, Франклин ничего не знал о разграничении электричества, которое сделал Дюфе. На основе собственных наблюдений он подошел непосредственно к эпохальному предположению, что все электричество является единой субстанцией. Если бы даже Франклин и знал об ошибочном разграничении, сделанном европейскими учеными, он, возможно, предложил бы свое собственное простое объяснение. Но это потребовало бы дерзости воображения от человека, чьей сильной стороной был здравый смысл, а отнюдь не дерзость. Скорее всего,он не осмелился бы даже заявить о своих сделавших революцию наблюдениях.

Мы знаем, что произошло с его взглядами после того, как он ближе познакомился с работами своих европейских современников, и это, к счастью, помогает нам лучше понять сделанное Франклином. Из расхожих работ европейских авторов по электричеству, многие из которых были посланы Питером Коллинсо ном в Библиотечное общество Филадельфии, Франклин почерпнул всеми уважаемые идеи и общепринятую терминологию. Его способность проникновения в сущность вещей притупилась. Уже к 1748 году он был склонен скорее получать сведения из книг, чем в результате наблюдений; он стал смотреть на вещи глазами своих европейских современников. Опубликованная в 1751 году в Лондоне брошюра, в которую были включены четыре письма Франклина об электричестве, практически явилась его основным вкладом в эту область. Наиболее дальновидные европейские ученые опасались, что Франклин, приобщившись к их познаниям, скоро не сможет пойти дальше того, что сделали они. Петер ван Мушенбрук, открывший принцип конденсатора и изобретший лейденскую банку, предостерегал американского ученого. Получив в 1759 году просьбу Франклина прислать ему книги по электричеству, он убеждал его: «Продолжайте эксперименты, всецело полагаясь лишь на себя, и, таким образом, следуйте по пути, полностью отличному от пути европейцев, и только тогда Вы непременно найдете то многое, что было скрыто от натурфилософов на протяжении веков». К несчастью, к этому времени Франклин уже стал «образованным» в области электричества и вредные последствия были налицо.

Труды Франклина по электричеству, следовательно, не были исключением из колониальной науки, которая носила описательный и ограниченный характер. С присущим ему везением Франклин случайно занялся предметом, где нехватка математических знаний не была недостатком, а отсутствие образования обернулось достоинством, и забавы, подогретые любопытством, смогли принести плоды. Этого вряд ли было достаточно, чтобы Джефферсон имел основания хвастаться, что Америка уже дает миру великих физиков, которые MOiyr соперничать с физиками Старого Света. Это меньше всего доказывало, что Америка являлась благодатной почвой для фундаментальных научных открытий теоретического характера. Если это о чемто и говорит, то совершенно об обратном. Отсутствие в колониальной Америке других достижений в области физики только подчеркивало нетипичный и случайный характер открытия Франклина.

Это открытие, больше всего пленившее воображение народа и воспетое американским фольклором, было весьма далеко от утонченного мира ньютоновской физики: Франклин просто сумел доказать идентичность молнии и электричества и, как следствие, изобрел молниеотвод. Знаменитые опыты Франклина с электрическим воздушным змеем не были фундаментальным теоретическим открытием. Это был талантливый способ применения на практике «возможностей острия» и теории электричества как «единой субстанции»; и то и другое было уже описано Франклином в его письмах. Это было сочетание прикладной науки с искусством механика. Европейцы уже догадывались об идентичности молнии и электричества, но доказать это не сумели. Вкладом Франклина было изобретение элементарного устройства, мысль о котором, по его словам, «могла прийти в голову любому занимающемуся электричеством», но почемуто не осенила никого из европейских физиков, которые были поглощены своими «электрическими машинами», лабораторными экспериментами и теоретическими дискуссиями.

Когда доктор Джон Лайнинг из Чарлстона спросил Франклина, как он додумался провести эксперимент с воздушным змеем с целью проверки идентичности молнии и электричества, Франклин ответил цитатой из своего научного дневника:

9 ноября 1749 года. Электрическая субстанция совпадает с молнией следующими специфическими чертами: 1. Дает свет. 2. Имеет одинаковый цвет. 3. Зигзагообразное направление. 4. Быстрота движения. 5. Проводится металлами. 6. Треск, шум при взрыве. 7. Продолжает существовать в воде или во льду. 8. Расщепляет тела, через которые проходит. 9. Убивает животных. 10. Плавит металлы. 11. Воспламеняет горючие вещества. 12. Имеет сернистый запах.—Электрическая субстанция улавливается острыми предметами. — Мы не знаем, присуще ли это свойство молнии. — Но поскольку наличествует совпадение всех специфических черт, по которым мы только что их сравнили, можно ли считать невозможным и это совпадение? Надо экспериментировать.

К тому времени, когда Франклин предложил очевидный и единственно убедительный способ проверки гипотезы, некоторые европейцы делали попытки ее проверить. Возможно, они уже шли путем Франклина еще до того, как сам Франклин додумался до этой мысли.

Аббат Нолле, один из наиболее «прогрессивных» и образованных французских физиков и страстный сторонник теории двух субстанций, отверг этот прямой призыв к «простым» наблюдениям. В своей «Автобиографии» Франклин рассказал, как Нолле, загодя обидевшись на то, что он не упомянул его имя в «Опытах и наблюдениях над электричеством», «не мог поначалу поверить, что такая работа сделана в Америке, и заявил, что она, должно быть, придумана его врагами в Париже, чтобы дискре дотировать его систему. Затем, уверившись, что такая персона, как Франклин из Филадельфии, действительно существует, в чем он сомневался, он написал и опубликовал книгу писем, адресованных главным образом мне, в которых защищал свою теорию и отрицал истинность моих экспериментов и вытекающих из них положений». Тем не менее Франклин не был втянут в софистический спор по вопросам, разрешение которых могло зависеть только от наблюдений. «Мои заметки содержали описание экспериментов, которые может повторить и проверить каждый, а если нельзя проверить, то и защищать нельзя... Я решил предоставить моим записям говорить самим за себя, считая, что лучше я свое свободное от общественных дел время потрачу на новые эксперименты, чем на обсуждение тех, что уже были сделаны».

В воплощении своих идей Франклин был настолько нетерпелив, что в том же самом письме, где предложил эксперимент по подтверждению идентичности молнии и электричества (и даже до того, как эксперимент был поставлен и его гипотеза получила подтверждение), он описал молниеотвод. «Бели это так, — писал он в 1749 году из Филадельфии, — то не может ли наше знание возможностей острия быть полезным человечеству в сохранении домов, церквей, кораблей и пр. от удара молнии? Воспользовавшись нашим знанием,мы установим на самых высоких точках этих строений вертикально стоящие железные стержни, заостренные,как иглы,и позолоченные для защиты от ржавчины; от основания стержней вниз по зданию пойдет проволока, которая заземляется или, если это корабль, обматывается вокруг одного из вантов и по борту корабля опускается в воду».В «Альманахе бедного Ричарда» за 1753 год он опубликовал простейшее описание молниеотвода под заглавием «Как сохранить дома и пр. от молнии».

Молниеотводы быстро привились в Америке. Хотя научные знания об электричестве были весьма скудны, тем не менее все, что люди знали об электричестве, они старались как можно быстрее и шире применить на практике, чего не наблюдалось в крупнейших научных центрах Европы. Мы не располагаем достоверными статистическими данными, но по наблюдениям, сделанным по обе стороны Атлантики, молниеотводы гораздо шире применялись в Америке, чем в Англии. «Ни одна страна с большей очевидностью, чем Америка, не доказала эффективность электрических стержней», — отмечал преподобный Эндрю Бэрнэби еще в 1759 году, когда путешествовал по Виргинии. Несмотря на то что в здания иногда и попадала молния, молниеотводы нашли настолько широкое применение, что все реже можно было услышать о пострадавших зданиях. Бэрнэби выражал надежду, что этот пример американцев побудит других оставить свои религиозные предубеждения против применения научных приборов для безопасности человека.

Однако даже в Америке распространение молниеотвода задерживалось изза религиозных предрассудков и научного консерватизма. В 1755 году, вскоре после того, как начали использоваться молниеотводы, Бостон пережил страшное землетрясение, причины которого преподобный Томас Принс объяснял в новом приложении к своей проповеди «Землетрясения — творенья Божьи и знаменья его справедливого недовольства». «Чем больше заостренных железных стержней будет поднято над землей для того, чтобы извлечь электрическую субстанцию из воздуха, тем больше будет увеличиваться насыщение ею земли... В Бостоне было возведено молниеотводов больше, чем где бы то ни было в Новой Англии; и похоже, что сотрясение в Бостоне было наиболее ужасающим. О! Никуда не уйти от всемогущей Божьей длани! Если мы питаем надежду уйти от нее в воздухе, на земле это нам не удастся: да, это может стать перстом судьбы». Однако здравомыслящий профессор Джон Уинтроп, который понял суть стержней Франклина, прочел лекцию в часовне Гарвардского колледжа, опровергающую эти дикие измышления, и, повидимому, те случаи, когда молниеотводы делали свое дело, перевесили в сознании народа фантастические возражения теоретиков. Будучи в 1772 году в Лондоне, Франклин был удивлен, обнаружив, что англичане только начинают использовать молниеотводы, в то время как в Америке железные стержни широко используются уже почти двадцать лет и их можно увидеть не только на общественных зданиях, церквах и загородных особняках, но и на маленьких частных домах.

Возможно, на американцев влияли условия их жизни. «Грозы (в Америке) намного более частое явление, чем в Европе... — писал Франклин в 1772 году из Лондона. — Здесь в Англии практическое применение (молниеотводов) развивается очень слабо, удары молнии наносят ущерб реже, и люди, естественно, не так отчетливо осознают ее опасность». По данным метеорологов, частота гроз на юге Канады почти такая же, как в Европе (в среднем примерно одиннадцать дней в году), но по мере продвижения к югу она увеличивается, и в штатах, выходящих к Мексиканскому заливу, гроз почти в семь раз больше (в среднем примерно семьдесят два дня в году). Эти данные приблизительные, и, возможно, в XVIII веке погода была иной. Но у нас достаточно информации, чтобы предполагать, что молнии и грозы бывали в Америке гораздо чаще, чем в Европе. В любом случае они должны были казаться более угрожающими жителям колониальной Америки, рассеянным на просторах малоизученного континента.

Американцы: Колониальный опыт: Пер. с англ. /Под общ. ред. и с коммент. В. Т. Олейника; послеслов. В. П. Шестакова. — М.: Изд. группа «Прогресс»—«Литера», 1993. —480 с.