X. Моя академическая деятельность в Колумбийском университете

X. Моя академическая деятельность в Колумбийском университете

Пупин в лаборатории.

Новое «Отделение электротехники в Горной школе Колумбийского колледжа» объявило программные курсы за несколько месяцев до моего приезда в Нью-Йорк. Ныне покойный Франсис Бэкон Крокер, в то время только что назначенный преподаватель по электротехнике и мой будущий коллега и друг, должен был высказать свое мнение по поводу этих курсов. Он был очень щедр относительно теоретической части курса, полностью предоставив ее мне. Он придавал большое значение теории, хотя сам был практический инженер. Новое отделение должно было быть независимо от других отделений. Однако, у нас возникли трудности в сохранении этой независимости. Более старые технические отделения претендовали на руководство новорожденным отделением. Так например, многие химики думали, что электротехника была в сущности химией, оправдывая это мнение аккумуляторами, гальваническими элементами и электрохимическими процессами, которые составляли важную часть в электрической технике в ранний период прикладного электричества. Другие утверждали, что если обыкновенная техника заботилась о проектировании и конструкции электромагнитных генераторов и электростанций, то электротехника, поэтому, была по существу частью обыкновенной, неэлектрической техники.

Мы с Крекером утверждали, что существует наука об электричестве, являющаяся настоящей душой электротехники, и что применение других наук в электротехнике было лишь случайностью. Мы оказались победителями, несмотря на то, что в других американских высших учебных заведениях электротехника преподавалась на факультетах физики или техники. Но в те дни было нелегким делом убедить людей, что наука об электричестве с ее применением была достаточно велика и вечно будет такой, чтобы иметь свой факультет, как например, гражданская инженерная техника.

Для нового отделения в Колумбийском колледже был временно выстроен небольшой кирпичный сарай. Студенты прозвали его «коровьим хлевом», и юноше, который придумал это название, не нужно было особенно напрягать свою фантазию, потому что новое помещение действительно было похоже на коровий хлев. Лабораторное оборудование состояло из динамо, альтернатора и нескольких так называемых практических измерительных приборов. Когда я сравнил оборудование нового «Отделения электротехники Колумбийского колледжа» с оборудованием Политехнической школы в Берлине, я почувствовал себя несколько униженным, но всё же не пал духом. Я сказал Крекеру:

— Наши пушки — не велики и малочисленны, но люди, стоящие за ними, должны увеличить их размеры, если это отделение стремится чего-то достигнуть в области электротехники.

— Пупин, — ответил Крокер, — вы не имеете представления о том, как быстро растет молодой учитель, когда он начинает преподавать новый предмет слабо подготовленным ученикам.

Нам с Крокером дали понять, что всякое дополнительное оборудование в течение первого года может быть приобретено на какие угодно средства, только не на университетские. Мы собрали некоторую сумму денег, прочитав двенадцать популярных лекций, причем за каждый входной билет установили плату в десять долларов. Каждая лекция продолжалась два часа. Хотя мы и сами сомневались в качестве этих лекций, но всё же обеспечили приличную сумму. Собрав таким образом триста долларов, мы купили дополнительное оборудование. Нам пришлось много потрудиться, чтобы заработать эти триста долларов. Однако опыт, полученный нами во время этих лекций, был во много раз дороже собранных нами денег.

Наша аудитория состояла из коммерсантов и адвокатов, которые интересовались электрической промышленностью. Едва ли они имели предварительную научную подготовку. Говорить на научные темы с такими людьми требовало немало красноречия и уменья, чтобы у них хоть что-нибудь осталось в голове после этих лекций. Все они думали, что наука об электричестве только что зародилась, и что большинство ее полезных применений были достигнуты эмпирическим путем. Когда мы говорили им, что электрическая наука была одной из самых точных естественных наук, некоторые из них скептически покачивали головами. Один из моих слушателей спросил:

— Доктор, знаете ли вы что такое электричество?

— Нет, — сказал я.

Тогда последовал другой его вопрос:

— Как же тогда вы можете иметь точную науку об электричестве, если вы даже не знаете, что такое электричество.

На это я ответил:

— Знаете ли вы, что такое материя? Конечно, нет, и никто не знает этого, и тем не менее, кто будет отрицать, что имеются точные науки, изучающие материальные предметы?

Очень трудно бывает внушить людям, незнакомым с наукой, что наука изучает главным образом проявления вещей, а не их конечную природу.

В первом курсе публичных лекций я убедился в необходимости уделить больше внимания объяснению и исправлению ошибочных понятий, живших в умах многих слушателей. Когда я говорил им, что ни один электрический генератор не производит электричества, потому что электричество создается Богом и, согласно Фарадею, количество электричества во вселенной всегда постоянно, и что для каждого положительного заряда существует равный ему отрицательный заряд, большинство слушателей было склонно думать, что я говорил о метафизике.

— Что же тогда производит генератор? — спросил меня один из них.

Я ответил:

— Он производит движение электричества, и благодаря этому движению мы можем создавать такие полезные вещи, как телеграф, телефон и электрический свет. Наука об электричестве изучает силы, которые заставляют двигаться в противодействующих ему телах. В преодолении этого противодействия движущее электричество делает полезную работу.

Примеры из механики материальных тел помогали очень мало, потому что мои слушатели едва ли имели какое-нибудь понятие о великих открытиях Ньютона. О Ньютоне они знали лишь то, что он «открыл тяготение». Когда я сказал им, что Ньютон открыл закон тяготения, а не само тяготение, они думали, что я занимаюсь софистикой. Я всегда сомневался, что эти люди что-нибудь выносили из моих лекций, но я был уверен, что сам я научился многому. Пытаясь исправить их понятия, я значительно исправлял при этом и свои, Крокер был прав, когда говорил: «Вы не представляете, как быстро растет молодой учитель, когда он начинает преподавать новый предмет слабо подготовленным ученикам». Это и было настоящим успехом наших первых публичных лекций.

Считается, что всякий культурный человек должен иметь понятие о литературе, искусстве и общественных науках. Но задумывался ли кто-нибудь над тем, что культурность требует того же и в отношении естественных наук? Если бы культурные люди имели это, не было бы и периодического повторения назойливой темы о якобы существующем противоречии между наукой и религией и у нас было бы больше правильных понятий вообще о всех предметах. Еще в начальной школе нужно знакомить детей с простыми опытами, которые иллюстрируют элементы Ньютоновской божественной философии, как называет науку Мильтон. Барнард, Джозеф Генри, Андрю Байт и другие ведущие представители научной мысли в Соединенных Штатах, положившие начало мощному движению за расширение научно-исследовательской работы, встречали не малые трудности на своем пути, так как люди, занимавшие высокие посты, плохо разбирались в вопросах, касающихся преподавания естественных наук. Знаменитый адвокат, член опекунского совета огромного учебного заведения, был удивлен, когда я сказал ему, более тридцати лет тому назад, что естественные науки нельзя преподавать без лабораторий как в школах, так и в университетах. Он считал, что нужно иметь лишь достаточное количество классных досок, мела, резиновой губки — и лектора, который может приготовлять свои лекции по книгам. Это оборудование, конечно, много дешевле лабораторного. Преподаватель, читающий лекции по книгам без всяких опытов в лаборатории, тоже на много дешевле. Но спаси Бог страну, доверяющую свою судьбу людям, обходящимся дешевым оборудованием. Мне пришлось прочитать этому опекуну целую лекцию, приводя при этом выдержки из речей Тиндаля, произнесенных им во время американской поездки в 1872–1873 гг. Я не побоялся прочитать несколько таких лекций людям, занимавшим высокое положение. Одним они нравились, другим нет, но все они считались с тем, что у меня было собственное мнение по этому вопросу и что я не боялся его высказывать.

Американский институт инженеров-электриков, узнав о моих новых взглядах относительно преподавания электричества и его связи с электротехникой, пригласил меня выступить с докладом на эту тему на его годичном собрании в Бостоне, летом 1890 года. Доклад был озаглавлен: «Практические аспекты теории переменного тока», и явился своего рода гимном электрической науке и особенно Фарадею, Максвеллу, Джозефу Генри и некоторым другим ученым, развивавшим систему распределения электрической энергии при помощи переменного тока. Я заметил, что моя аудитория разделилась на две различные группы; одна была настроена любезно и поддерживала меня, другая была холодна, как лед. Знаменитый инженер-электрик и изобретатель Э.Томсон, подошел ко мне после доклада и сердечно меня поздравил. Это было большой поддержкой, и я был очень рад. Другой, хорошо известный физик и инженер, также подошел ко мне и спросил меня, действительно ли я верю, что студенты, изучающие электротехнику, могут проглотить и переварить математический материал, который я излагал в моем докладе. «Математический материал», о котором он упомянул, был весьма элементарной теоретической иллюстрацией в моем докладе. Я вспомнил моих коллег, участников математического конкурса в Кэмбридже, их замечательную способность «проглатывать и переваривать» «математический материал», но промолчал. Человек, обратившийся ко мне с таким вопросом, был представитель тех, кто имел слабое понятие о способности и готовности наших американских студентов «проглатывать и переваривать» такое же количество «математического материала», как и их английские коллеги.

Незадолго до моего возвращения в Колумбийский колледж, в 1889 году, в нью-йоркских газетах разгорелась ожесточенная полемика относительно двух методов распределения электрической энергии, — метода постоянного тока и метода переменного тока. Нью-йоркские представители предпочитали первый метод, а другая группа, в том числе и Компания Вестингауза, стояли за второй. Противники второго метода называли его «смертельно переменный ток» и делали всё возможное, чтобы дискредитировать его. Им фактически удалось, как я слышал, уговорить власти штата Нью-Йорк установить машину переменного тока в тюрьме Синг-Синг для применения ее при казни на электрическом стуле. Защищая в своей речи в Бостоне систему переменного тока, я не знал об этой большой полемике. После же, услыхав о ней, я понял причину холодного приема со стороны некоторых слушателей.

В следующую осень мне сказали, что мой доклад в Бостоне произвел неблагоприятное впечатление и оскорбил чувства некоторых высоких лиц, заинтересованных в электрической промышленности. Я не мог не заметить в этом ясного намека на то, что «Отделение Электротехники в Колумбийском колледже» должно было страдать от того, что один из его двух преподавателей был обвинен в непростительной «электрической ереси». Высокое и влиятельное лицо, сообщившее мне об этом, посоветовало, что может быть лучшим выходом из трудного положения будет моя отставка.

— Хорошо, — сказал я, — я подам в отставку, если опекуны Колумбийского колледжа, назначившие меня на мою должность, найдут меня виновным в научной ереси.

Однако, опекуны никогда не узнали об этом случае.

Мнение многих руководителей индустрии о том, что наука об электричестве только что зарождалась и находилась в эмпирической стадии, способствовало возникновению такого рода оппозиции против введения системы переменного тока. Теславский мотор переменного тока и вращательный трансформатор Бредли для трансформирования переменного тока в постоянный в то время уже существовали. Уже в то время электротехнику можно было использовать так же успешно, как и в наши дни, если бы не было оппозиции людей, опасавшихся, что с введением системы переменного тока им придется выбросить за ненадобностью некоторые свои аппараты и установки постоянного тока. Какие антиамериканские взгляды! Каждому беспристрастному и интеллигентному специалисту было ясно, что эти две системы только дополняли одна другую, и что рост одной из них будет способствовать развитию другой. Такие люди, как Э.Томсон и мой коллега Крокер, сознавали это, но неосведомленность и ложные представления доминировали в ранний период 90-х годов, потому что руководители электрической промышленности мало обращали внимания на указания хорошо подготовленных специалистов. Этим объясняется, почему в те дни еще употреблялся старомодный стальной кабель, чтобы тянуть трамвай по 3-ей авеню в Нью-Йорке. Даже в 1893 году я видел подготовительные работы на Колумбус-авеню по проведению дополнительного старомодного кабеля для трамвая. Но к счастью, на помощь явилась электрическая тяга.

В течение лета 1893 года я имел счастье довольно часто встречаться с В.Б.Парсонсом, выдающимся инженером, будущим строителем первого в Нью-Йорке метро и теперешним председателем опекунского совета Колумбийского университета. Он проводил летний отпуск в Атлантик-Хайлендс, а я в Монмаут-Бич, и мы ездили иногда на том же самом пароходе в Нью-Йорк. Его голова была полна проектами разрешения проблемы уличного движения в Нью-Йорке, но я заметил, что его идеи были не вполне ясны по вопросу о передаче электрической энергии, связанной с его схемой. В 1894 году он посетил Будапешт и увидел там, как вагоны двигались с помощью электрической энергии, успешно подаваемой подземным контактным проводом. Для него это было самым наглядным уроком, но как унизительно было для технической гордости огромных Соединенных Штатов советоваться с маленькой Венгрией по вопросам электротехники! Система трансмиссии электрической энергии, употребляемая сегодня в нью-йоркском метро, практически та же, какая была предложена и принята главным инженером Парсонсом не так уж много лет спустя после наших с ним поездок в Нью-Йорк в 1893 году. Это — трансмиссия электрической энергии, состоящая из комбинации систем переменного и постоянного токов.

Четыре знаменательных события, очень важных в истории электричества в Соединенных Штатах, произошли в быстрой последовательности между 1890 и 1894 гг. Первым была успешная трансмиссия электрической энергии между Лауффеном и Франкфуртом в Германии в 1891 году. В трансмиссии была применена система переменного тока. Вторым событием было решение Ниагарской электрической и строительной компании применить систему переменного тока для трансмиссии электрической энергии. Профессор Генри Август Роуленд из университета Джонса Гопкинса, как научный консультант компании, стоял за эту систему. Другой научный консультант, знаменитый лорд Кельвин, защищал систему постоянного тока. Третьим событием явилось объединение главной Эдисоновской электрической компании с Томсон-Хаустоновской компанией, в Линне, штате Массачусетс. Это объединение означало конец оппозиции к системе переменного тока со стороны весьма влиятельных лиц в электрической промышленности. Никакая оппозиция не могла существовать в электрической корпорации, где имело вес мнение такого эксперта как Э.Томсон. Четвертым событием был Электрический Конгресс и Мировая Выставка в Чикаго в 1893 году. Гельмгольц приехал на Конгресс как официальный представитель Германской империи и был избран почетным президентом Конгресса. Вопросы, обсуждавшиеся на Конгрессе, и люди, обсуждавшие их, показали, что наука об электричестве не была в стадии зарождения, а уже ушла далеко вперед в своем развитии.

Однажды я спросил профессора Роуленда, не советовал ли ему кто-нибудь отказаться от преподавательской деятельности в университете Джонса Гопкинса на том основании, что он, стоя за введение системы переменного тока для трансмиссии электроэнергии из Ниагарской электростанции, подвергал себя обвинению в ереси.

— В ереси? — удивился он. — Я думал, моя «ересь» достойна была высокого вознаграждения и, когда Компания попыталась урезать его, суд поддержал мои требования.

С этим случаем связана интересная история. Когда Ниагарская электростроительная компания запротестовала против денежной суммы, потребованной Роулендом как вознаграждение за научные консультации, и просила его сократить ее, дело было передано в суд. На суде во время допроса адвокат Компании, ныне покойный Джозеф Чоут, задал Роуленду вопрос: «Кто, по вашему мнению, является величайшим физиком в Соединенных Штатах?». Роулэнд, не задумываясь ни минуты, ответил: «Я». Судья улыбнулся, но согласился с ним, и его согласие не расходилось с мнением людей научного мира. Роулэнд оправдывал ответ тем, что он, под присягой, должен был говорить на суде правду. И он, несомненно, сказал правду, когда заявил, что он был ведущим физиком в Соединенных Штатах.

Интерес Роулэнда к электричеству и его применению в технике помог рассеять существовавшее представление, что электрическая наука была эмпирической и находилась в стадии зарождения. Изобретатели-шарлатаны всегда поддерживали это представление. Внимание, которое Роулэнд и его бывший ученик доктор Л.Дункан, уделяли электротехнике в университете Гопкинса, помогло повысить ее роль. Когда в результате объединения Эдисон-Дженераль-Электрик Компани и Томсон-Хаустон Компани была организована новая Дженерал-Электрик Компани, Э.Томсон стал главным научным консультантом новой корпорации и высшим авторитетом в научных вопросах. Я вспоминаю, как я говорил моему коллеге Крокеру, что если бы Томсон-Хаустон Компани не принесла с собою в новую корпорацию ничего другого кроме самого Э.Томсона, то и этого было бы больше, чем достаточно. В новом периоде истории американской индустрии — в эпоху тесного сотрудничества науки и техники — Томсон был американским Сименсом, а Роуленд американским Гельмгольцем. Благодаря этим двум лидерам в электрической науке и в электрической промышленности Соединенных Штатов бессмысленная оппозиция применению системы переменного тока в распределении электроэнергии начала исчезать. После электрического Конгресса в 1898 году оппозиция вскоре прекратилась совсем. Первым наглядным результатом сотрудничества науки и техники была прекрасная Ниагарская электростанция, а позже — система распределения электроэнергии, примененная в Нью-йоркском метро, где система переменного и постоянного токов замечательно дополняли друг друга.

Научный дух лаборатории Роуленда и его университетских лекций чувствовался в электрической промышленности повсюду. Он также давал себя знать и в наших учебных заведениях. Исследования Роуленда и его студентов солнечного спектра и других проблем высшей физики сделали этот дух доминирующим среди нового поколения американских ученых. Повсеместно признавалось, что университет Д.Гопкинса был настоящим университетом. Интеллектуальное движение в пользу научного прогресса, впервые начатое А.Генри, Барнардом и доктором Д.В.Дрейпером в ранний период семидесятых годов, разрасталось всё больше под водительством Роуленда, когда я начал свою академическую карьеру в Колумбийском колледже тридцать четыре года тому назад. Роуленд возглавлял это течение как «храбрый рыцарь Трои», как называл его Максвелл. Это был дух университета Джонса Гопкинса, побудивший в начале 90-х годов целое поколение ученых к работе по развитию американского университета. Некоторые энтузиасты в Колумбийском колледже пошли в этом направлении так далеко, что стояли за ликвидацию колледжа и замену его Колумбийским университетом. Я не был среди этих энтузиастов, так как я хорошо знал историческое значение Колумбийского колледжа и других колледжей Америки. Что бы из себя представлял Кэмбриджский университет без его старинных колледжей? Колледж воспитывает достойных граждан общества; университет закладывает основания для высших знаний.

Говоря о естественных науках, я должен заметить, что в то время не было недостатка в подготовленных научных работниках, которые могли бы повысить качество обучения в американских колледжах и дополнить его более высокой программой, близкой к программе европейских университетов. Большинство из этих ученых получило высшую академическую подготовку в европейских университетах и многие были выпускниками университета Джонса Гопкинса. Но было два препятствия: во-первых, недостаток оборудования для экспериментальной работы и, во-вторых, недостаток времени у профессоров для научных исследований. Роуленд и его последователи сознавали эти препятствия и требовали их устранения. Большая часть времени и энергии профессоров естественных наук уходила на чтение лекций. Они были педагогами, «пичкающими информацией пассивных слушателей», как говорил Барнард. Мое положение было именно таково. Как мог я заниматься исследовательской работой, если в моем распоряжении находились лишь динамо, мотор, альтернатор и несколько грубых измерительных приборов, предназначенных для обучения студентов электротехнике? Когда летом 1891 г. умер профессор механики, часть его работы, «теория тепла» и гидравлика, была возложена на меня. Немного позже умер профессор динамики и его работа также была передана мне. Я должен был временно нести эту дополнительную нагрузку несколько лет, пока я не был, частично, освобожден от нее. В награду за это мой титул был повышен до адъюнкт-профессора с увеличением жалованья до двух тысяч пятисот долларов в год. Но за это царское жалованье я должен был каждое утро три-четыре часа читать лекции, а после обеда заниматься со студентами в электротехнической лаборатории. С такой педагогической нагрузкой я не мог думать о какой-нибудь серьезной научно-исследовательской работе. Мои молодые коллеги в других университетах были в таком же положении. Перегрузка молодых ученых педагогической работой угрожала приостановить и часто приостанавливала их рост, а вместе с тем и рост развивавшегося американского университета. Слова Тиндаля: «Основывайте кафедры, снабжая их не богато, но достаточно, кафедры, которые главной целью и задачей будут иметь непосредственное научное исследование» были историческим советом, данным американскому народу в 1873 году. Но в 1893 году было еще мало признаков, что он был услышан. Исключением был университет Джонса Гопкинса. Но там был Роуленд, а также несколько других научных светил первой величины, возглавлявших после А.Генри, Барнарда и Дрейпера великое движение в пользу расширения научных исследований. В 1883 году Роуленд, как вице-президент одной из секций «Американской ассоциации по развитию науки», произнес интересную речь, озаглавленную «Слово в защиту науки», где он охарактеризовал тогдашний научный дух не только университета Джонса Гопкинса, но всех своих друзей, занимавших высокое положение в научном мире. Это был научный дух, о котором говорил в Америке в 1872–1873 гг. Тиндаль и благодаря которому Роулэнд и его последователи выиграли битву за высшие идеалы в науке. Американский народ обязан великой благодарностью университету Джонса Гопкинса за его руководство в этом великом движении, создавшем, как мы видим сегодня, замечательный интеллектуальный рост в нашей стране. Почти тридцать лет тому назад я слышал, как Роулэнд заявил в публичной речи: «В Балтиморе всегда говорят, что ни один человек в этом городе не должен умереть, не завещав чего-нибудь университету Джонса Гопкинса». Говоря это, он знал, что университет Д.Гопкинса был очень беден. Сейчас он беднее чем когда-либо, и ни один богатый гражданин Соединенных Штатов не должен умереть, не завещав некоторой суммы этому передовому университету Соединенных Штатов.

Роуленд однажды сказал, что недостаток времени и экспериментального оборудования, не является существенным оправданием для тех, кто окончательно забросил научные исследования. Я был с этим мнением согласен. Пренебрежение создает безразличие, а безразличие атрофирует волю к деятельности. Машина переменного гока в электротехнической лаборатории Колумбийского колледжа по вечерам была свободна, свободен был и я, то есть если моя жена позволяла мне работать по вечерам. Но, будучи благородной и сознательной женщиной, она никогда не возражала. С помощью нескольких преданных делу науки студентов — среди них был один из выдающихся сегодня американских инженеров Гано Данн — я начал исследовать прохождение электричества через различные газы при низком давлении и опубликовал об этом две статьи в «American Journal of Science» («Американский Научный Журнал»). Вскоре я узнал, что большинство результатов моих исследований были предвидены профессором Д.Д.Томсоном в Кэмбриджском университете, который, по всей вероятности, получил толчок к таким исследованиям из того же самого источника, что и я. Он не только предсказал результаты моих исследований, но показал лучшее понимание предмета и конечно имел лучшие экспериментальные возможности. Я решил оставить это поле деятельности ему и наблюдать его работу со стороны. Это было мудрым решением, так как благодаря этому я подготовил себя к восприятию открытий в этой области, делавших эпоху. Эти открытия вскоре были объявлены — одно в Германии, а другое во Франции. Я обратился к другой области.

Я должен однако упомянуть об одном из моих исследований, не предвиденном Томсоном. Оно произвело на астрономов большое впечатление. Я заметил странное явление в электрическом разряде, проходившем от маленькой металлической сферы, которая была расположена в центре большой стеклянной сферы с воздухом малого давления. Разряды были очень похожи на корону солнца, наблюдаемую астрономами во время затмения и казавшуюся всегда загадкой в проблеме изучения солнца. Укрепив на стеклянной сфере фольговый диск так, чтобы видна была не сама металлическая сфера, а лишь проходящий от нее заряд, я сфотографировал явление этого разряда и получил интересный снимок. Сходство моих снимков с фотографиями двух типов солнечной короны резко бросается в глаза. Вот какое замечание сделал я тогда по этому поводу:

«Я не берусь судить каково отношение этих экспериментальных результатов к теории солнечной короны и предпочитаю оставить этот вопрос для решения другим. Но, кажется, они могут подсказать некоторые направления в изучении солнечных явлений».

В сообщении, сделанном позже нью-йоркской Академии Наук, я, обсудив предварительно этот вопрос с моими друзьями в университете Джонса Гопкинса и с профессором Янгом, знаменитым Принстонским астрономом, был еще смелее. Вскоре я начал сильно поддерживать электромагнитную теорию солнечных явлений. Немецкий профессор Эберт, хорошо известный авторитет по электрическим разрядам в газах, серьезно поддержал меня, что было конечно, отрадно, но приписывал эту заслугу себе. Мне было нетрудно установить мое право на приоритет через журнал «Astronomy and Astrophysic» («Астрономия и Астрофизика»), одним из редакторов которого был Г.Э.Гейл, нынешний директор Маунт-Вильсонской Обсерватории. Я был весьма счастлив познакомиться с ним в те времена, когда мы оба были молодыми людьми. Под его влиянием я стал осторожен с моей электромагнитной теорией солнечных явлений. Благодаря замечательным астро-физическим исследованиям в Маунт-Вильсонской Обсерватории в Калифорнии, проводившимся под руководством доктора Гейла, мы знаем сегодня, что на поверхности солнца циркулируют огромные электрические токи. Нам также известно из других исследований, что отрицательное электричество излучается всеми раскаленными телами, даже теми, которые раскалены в меньшей степени, чем солнце, и что солнечная корона, по всей вероятности, тесно связана с этими электрическими явлениями.

Оставив проблему электрических разрядов в газах, я стал искать другой предмет для исследований, которые я мог бы провести при ограниченных возможностях моей лаборатории. Роуленд обнаружил искажения в переменном токе, когда последний намагничивал железо электрической машины, производящей электрическую энергию. Эти искажения выражаются более высокой гармонизацией, дополнительной к нормальным гармоническим изменениям в токе. Это напоминало мне о гармонии в музыкальных инструментах и в человеческом голосе. Гельмгольц первый анализировал гласные звуки человеческой речи, изучая содержащуюся в них гармонию. Гласная «О», например, произносимая с определенной высотой, помимо ее основной высоты — допустим сто колебаний в секунду — содержит другие колебания, частота которых является краткими интегралами ста, то-есть двести, триста, четыреста… колебаний в секунду. Такие более высокие колебания называются основными гармониями. Гельмгольц обнаружил эти гармонии, применяя искусственные резонаторы. Это было выдающимся исследованием. Я стал искать средства для анализа искаженных переменных токов Роуленда и нашел их. Я сконструировал электрические резонаторы, основанные на механических принципах акустиковых резонаторов, примененных Гельмгольцем. Мои электрические резонаторы играют весьма важную роль в современной радиотехнике и не мешает, пожалуй, сказать о них несколько слов. Сегодня от Атлантического океана до Тихого миллионы людей хотят знать, что они делают, когда поворачивают валик в их радиоприемнике, чтобы найти правильную длину волны для какой-нибудь радиостанции. Я — виновник этой процедуры и я обязан им это объяснить.

Масса и форма упругого тела, скажем камертона, и его сила сопротивления определяют высоту тона, так называемую частоту колебаний. Если периодически изменяющаяся сила, скажем звуковая волна, действует на камертон, то максимальное движение концов его производится тогда, когда высота тона или частота движущей силы равна частоте камертона. Тогда говорят, что оба они находятся в резонансе, то есть движение камертона резонируется или синхронизируется с действием силы. Каждый гибкий предмет имеет присущую ему частоту. Столбик воздуха в трубке органа имеет свою частоту; то же относится и к струне рояля. Можно у всех этих предметов вызвать колебание, воспроизводя голосом ноту присущей им частоты. Нота различной частоты практически совсем не вызывает колебания. Явления акустического резонанса хорошо известны и не нуждаются здесь в дальнейшем объяснении. Существует также электрический резонанс, очень похожий на акустический. Если вы понимаете один из них, вы легко поймете и другой.

Если электрический проводник, скажем медная проволока, свертывается кольцеобразно, образуя спираль со многими оборотами, концы которой присоединяются к конденсатору, то есть к электропроводным пластинкам, разделенным между собою изолирующим материалом, то движение электричества по этой цепи тока подчиняется тем же законам, что и движение концов камертона. Всякое движение электричества или материи полностью определяется силой, производящей его, а также силами, с помощью которых движущийся предмет реагирует на движение. Если закон действия этих сил тот же самый и для движущейся материи и для движущегося электричества, то их движения подобны. Движущие силы называются действием, а противоположные им силы — противодействием. Третий закон Ньютона о движении гласит: действие равно противоположному ему противодействую. Я всегда считал этот закон самым основным законом для всех естественных наук. Он применим ко всякому движению — безразлично, что из себя представляет движущийся предмет: весомую материю или невесомое электричество. Двадцать шесть лет тому назад мой студент А.Р.Гелатин, в знак признательности за мои лекции, подарил большую индукционную катушку электрической лаборатории Колумбийского колледжа. Данная мною формулировка основного закона электричества, говорил он, сделала для него в физике всё ясным. Это было весьма лестно для молодого профессора и конечно с этого времени мы стали близкими друзьями. Он — банкир, а я всё еще профессор, но интерес к основным принципам естественных наук связывает нас в этой дружбе.

Электрическая сила, движущая электричество по только что описанной цепи тока, испытывает два главных противодействия. Одно противодействие происходит вследствие электрических силовых линий, которые, будучи присущи электрическому заряду на пластинках конденсатора, оттесняются в изолирующее их друг от друга пространство. Противодействие соответствует эластическому противодействию концов камертона и подчиняется тому же закону. В примере с камертоном эластичное противодействие пропорционально перемещению концов камертона из их нормального положения. В электричестве противодействующая сила пропорциональна электрическим зарядам, которые были разъединены друг от друга — отрицательное от положительного — и направлены к пластинкам конденсатора. Назовите это разъединение электрическим перемещением и закону может быть дана та же формулировка, что и упомянутая выше, а именно: противодействующая сила пропорциональна электрическому перемещению. Чем больше расстояние между пластинками и чем меньше их поверхность, тем больше противодействие для данного электрического перемещения. Изменяя эти два соотношения, мы можем изменять так называемую емкость электрического конденсатора. В этом и заключается ваше действие, когда вы поворачиваете валик радиоприемника и изменяете емкость его конденсатора.

Вибрирующие концы камертона имеют инерцию, и всякое изменение инерции вызывает сопротивление противодействующей силе, так называемой инерции противодействия, которая равна скорости этого изменения. Это было открыто Галилеем более трехсот лет тому назад. Мы испытываем действие этого закона каждый раз, когда ударяемся о движущийся предмет. Ирландский матрос, упавший с корабельной мачты и уверявший своих друзей, что не падение ушибло его, а внезапная остановка падения, прекрасно охарактеризовал противодействующую силу, возникающую благодаря быстрой перемене в инерции. Каждый мальчик и девочка в общественных школах должны знать основной закон Галилея, и они будут его знать, если перед ними продемонстрировать несколько простых экспериментов. Но много ли найдется учителей, которые объясняют этот закон? Только подумать, какой позор для нашей современной системы образования иметь так много интеллигентных мужчин и женщин, юношей и девушек, не знающих основного закона Галилея, открытого так давно.

Движущееся электричество имеет инерцию. Магнитные силовые линии, производимые движением, являются мерилом этой инерции. Их изменение наталкивается на сопротивление противодействующей силы, равной скорости этого изменения. Это было открыто Фарадеем около ста лет тому назад. Чем больше число оборотов проволоки в катушке, тем сильнее будет инерция для данного электрического движения, то есть для данного электрического тока. Но как можно ясно понять этот стройный, открытый Фарадеем закон, не понимая более простого открытия Галилея? Тот факт, что электричество, точно так же как и материя, имеет инерцию и что оба они подчиняются тому же закону инерции, является одним из самых замечательных научных открытий. Каждый раз, когда я думал о том, что так много интеллигентных и культурных людей ничего не знают об этом, я осуждал систему образования современной цивилизации.

Движение электричества по проводнику, описанное выше, преодолевает противодействующие силы, подчиняющиеся тому же закону, что и движение гибких концов камертона. Оба движения поэтому аналогичны. В электрической цепи тока, имеющей спираль и конденсатор, движущееся электричество имеет определенную инерцию и определенную силу сопротивляемости. Поэтому оно будет иметь определенную высоту или частоту для своего колебательного движения, точно так же как и камертон. Оно будет действовать как резонатор. Отсюда ясно, что электрический резонатор, высота колебаний которого может регулироваться приспособлением его спирали или конденсатора или и того и другого, является отличной параллелью акустическому резонатору. С помощью электрического резонатора такого типа, имеющего приспособляемую спираль и конденсатор, мне удалось обнаружить гармонические колебания в искаженных переменных токах Роулэнда тем же путем, каким Гельмгольц обнаружил гармонию в гласных звуках, но со значительно большей легкостью, так как высота колебаний электрического резонатора может быть легко и аккуратно изменена регулированием его спирали и конденсатора. Сегодня миллионы людей проделывают эту операцию, когда они поворачивают валик радиоприемника, приспособляя его к длине волны радиостанции. Выражение: «приспособление радиоприемника к высоте или частоте колебаний радиостанции» — более подходящее, так как оно напоминает об аналогии, существующей между акустическим и электрическим резонансами. Процедура эта впервые была проделана тридцать лет назад в «коровьем хлеве» Колумбийского колледжа. Я назвал ее «электрической настройкой», и это название осталось за ней до настоящего времени. Слово «настройка» было подсказано мне действием, которое производит сербский волынщик при настройке своей волынки и которое я с большим интересом наблюдал, будучи еще мальчиком. Те ранние впечатления способствовали тому, что акустический и электрический резонансы явились мне позже, как само собой разумеющиеся явления.

Результаты этого исследования были опубликованы в «American Journal of Science» («Американский Научный Журнал») и в «Transaction of the American Institute of Electrical Engineers» («Труды Американского Института электро-инженеров») за 1894 год. Как мне говорили, результаты эти никем не были предсказаны и полностью подтвердили взгляды Роуленда относительно магнитной реакции железа, когда оно подвергается магнитному действию переменного тока. Когда Гельмгольц приехал в 1893 году в Америку, я показал ему свои электрические резонаторы и исследования, которые я производил с ними. Он был порядочно удивлен поразительным сходством между его акустическим анализом резонанса и моим электрическим анализом и настойчиво посоветовал мне продолжать работу и повторить его ранние эксперименты в акустическом резонансе, потому что мой электрический метод был более удобен, чем его.

Гельмгольц всегда был заинтересован в анализе и синтезе колебаний, соответствующих человеческой речи. Телефон и граммофон не переставали восхищать его. Во время посещения Америки он с большим удовольствием предвкушал встречу с Г.Беллом и Эдисоном. Простота их изобретений поражала его. Кто мог ожидать, что простой диск может колебаться так, чтобы верно воспроизводить весь комплекс колебаний, присущих человеческой речи. Гельмгольц был у меня в гостях в Манмаут-Бич, и мы провели с ним в воскресенье послеобеденное время за разговорами, вспоминая прошлое. Я между прочим рассказал ему, какое впечатление произвел на меня телефон, когда я первый раз услышал его. Это случилось в те дни, когда я был в Америке еще новичком и когда я пытался усвоить произношение английского языка. Телефонная пластинка прекрасно повторяла всё, что говорилось на другом конце, и я сказал себе: «Американцы слишком хитры; они могут заставить простую стальную пластинку произносить слова куда лучше меня со всеми моими органами речи. Мне, пожалуй, следует возвратиться в Идвор и снова стать пастухом». Гельмгольц смеялся от души и уверял меня, что говорящая телефонная пластинка произвела подобное же впечатление и на него, несмотря на то, что он провел несколько лет своей жизни над изучением человеческих звуков.

— Граммофонный диск является такой же хитрой вещью, как и телефонный диск, — сказал Гельмгольц, — может быть даже хитрее, потому что ему приходится труднее работать, когда он старательно воспроизводит человеческие звуки.

Мои научные друзья в Нью-Йорке увидели в конструкции электрического резонатора и в его применении для отыскивания переменных токов определенной частоты весьма подходящее средство, которое может быть использовано в практике гармонического телеграфирования, впервые предложенного изобретателем телефона Г.Беллом. Они, наконец, уговорили меня подать прошение о получении патента. Я часто раскаивался в этом, потому что я был вовлечен в весьма дорого обошедшуюся мне и в то же время неприятную конкуренцию. Два других изобретателя стремились получить патент на то же самое изобретение. Один из них был американец, другой француз и оба поддерживались мощными индустриальными корпорациями. Университетский профессор с жалованьем в две тысячи пятьсот долларов в год не может выдержать судебный процесс, имея противников в лице двух мощных корпораций. Но есть странный психологический факт: когда ваше право на изобретение оспаривается, вы начинаете бороться как тигрица за своего детеныша. Борьба продолжалась почти восемь лет, и я оказался победителем. Я был объявлен изобретателем и патент был вручен мне. Но патент представляет собой клочок бумаги, не имеющий никакой ценности до тех пор, пока кому-нибудь не потребуется изобретение. Мне пришлось долго ждать пока этот «кто-нибудь» явился, и когда он пришел, я почти забыл, что я сделал изобретение. До этого же времени я имел за все мои труды и огорчения всего лишь клочок бумаги, который почти разорил меня материально.

Примерно в это время газеты сообщили, что молодой итальянский студент по имени Маркони, производя опыты с волнами Герца, обнаружил, что герцовский осциллятор посылает электрические волны на более далекое расстояние, если его концы соединены с землей.

— Конечно, так оно и должно быть, — говорил я. — Заземленный осциллятор работает с землей в тесном контакте.

Когда я, будучи подпаском на пастбищах моего родного Идвора, втыкал свой нож в землю и ударял по его деревянной ручке, я отлично знал, что земля была частью вибрирующей системы и что удар, производивший звук, подхватывался землей значительно лучше, чем если бы я ударял по ножу, не втыкая его в землю. Мне также было известно, что до тех пор, пока слушающий мальчик не приложит свои уши к земле, он не услышит хорошо удара. Поэтому мне было достаточно ясно, что лучшим детектором для заземленного осциллятора Герца должен быть другой герцевский осциллятор, также соединенный с землей. Заземление посылающего и принимающего герцевских осцилляторов фактически и было основой открытия Маркони. По моему мнению, Маркони, сам того не сознавая, подражал молодым пастухам Идвора, когда, образно говоря, он втыкал свои электрические ножи в землю с целью передачи и приема электрических колебаний. Но это подражание было очень умным и простым, после того, как оно было нам показано.

Мы часто слышим, что в одно прекрасное время сигналы беспроволочного телеграфа могут быть посланы на Марс. Бывший пастух Идвора считает эти предположения ненаучными по той простой причине, что мы не можем получить заземления на планете Марс и потому нельзя будет установить контакт его земли с нашими герцевскими осцилляторами. Без такого контакта не может быть преодоления огромного пространства. Очень простой эксперимент может иллюстрировать это положение. Попробуйте обтачивать карандаш и спросите ваших друзей, сидящих за столом, слышат ли они соскабливание дерева с карандаша. Они ответят: «Нет». Положите карандаш на стол и обтачивайте снова; ваши друзья скажут, что теперь они слегка это слышат; попросите их прислониться ухом к столу, и они скажут вам, что звук соскабливания очень хорошо различим. В последнем случае карандаш, стол и уши ваших друзей являются тесно связанными звеньями системы колебаний. Каждый пастух Идвора сумеет правильно объяснить смысл этого эксперимента.

— Опоздай Маркони немного со своим изобретением, я бы сделал его сам, — говорил я шутя Крокеру.

Я на время выбросил из головы этот предмет, как будто ничего не случилось. Но я был твердо убежден, что мои электрические резонаторы когда-нибудь найдут себе полезное применение в этом новом методе сигнализации, а Крокер возлагал даже ббльшие надежды, чем я. Я обратил свое внимание на другую проблему и разрешил бы ее, если бы моя работа не была прервана сообщением о самом выдающемся открытии, сделанном в Германии, — открытии Рентгеновских лучей.

Я не могу охарактеризовать значение этого эпохального открытия, не упомянув опять-таки Гельмгольца. Лишь благодаря его инициативе Герц предпринял исследование электрических колебаний, которые подсказали Маркони их техническое применение. Это дало начало новой технике, беспроволочному телеграфу, развившейся в радиотехнику. Без Гельмгольца было бы задержано на долгое время не только экспериментальное подтверждение электромагнитной теории Фарадея-Максвелла, но и радиотехника. Я хочу сказать теперь, что величайшее открытие Рентгеновских лучей было также в большой мере обязано инициативе Гельмгольца.

Будучи в Берлине, я проводил исследования давления пара соляных растворов. Для этого мне потребовалась помощь искусного стеклодува. В Физическом институте мне рекомендовали некоего господина Мюллера. Я стал часто посещать его не только потому, что любил наблюдать интересную работу в стеклодувной технике, но также и потому, что он знал и развлекал меня часто историей замечательного физического исследования, которое было произведено берлинским физиком, доктором Гольдштейном, под покровительством немецкой Академии Наук, и при содействии господина Мюллера, мастера стеклодувного дела.