Новая тема, новые искания…
Новая тема, новые искания…
На Васильевском острове возвышается старинное здание Академии наук. В 1754 году в одном из его залов Ломоносов демонстрировал академикам первую модель вертолета. Теперь здесь разместился Петербургский университет.
Тихо в университетских аудиториях. Студенты разъехались на каникулы, но чинно проходят по коридорам профессора. Черные сюртуки смешиваются с мундирами. Профессоров много, гораздо больше, чем в обычные дни. Они приехали сюда со всех концов страны на VI съезд русских естествоиспытателей и врачей. Среди них и молодой чернобородый богатырь — Николай Егорович Жуковский, недавно удостоенный профессорского звания. На таком высоком научном собрании он присутствует впервые.
Труды съезда вышли потом роскошно изданной книгой с золотым обрезом в синем ледериновом переплете, украшенном тиснением. Книга протокольно точна и столь же протокольно суха. Но и за строгой чопорностью издания можно без большого труда разглядеть то, что волновало в ту пору русскую интеллигенцию. Через большинство выступлений на съезде красной нитью прошла одна общая, близкая каждому тема — тема единения, творческого содружества людей. русской науки.
«Съезд русских естествоиспытателей и врачей в Санкт-Петербурге, — записано в протоколах, — имеет целью споспешествовать ученой и врачебной деятельности на почве естественных наук, направлять эту деятельность главным образом на ближайшие исследования России и доставлять русским естествоиспытателям случай лично знакомиться между собой».
Да, Жуковский полностью согласен с этой мыслью. Недавняя поездка в Берлин и Париж принесла ему много интересного. Но если с иностранными коллегами пришлось только познакомиться, то с русскими предстояло сдружиться, войти в их семью, стать ее равноправным членом. Вот почему так искренне жал Николай Егорович руки Менделееву, Чебышеву и многим другим, с которыми раньше был знаком только по их трудам.
Впервые Жуковский увидел Менделеева 26 декабря на общем собрании делегатов съезда. Плотный человек, с широкой русой бородой и шапкой седеющих волос, говорил о вопросах, казалось бы, совсем далеких от его основной научной деятельности. Сообщение Менделеева было посвящено краеведению, но сколько страсти в его словах, как напористы движения сильных рук! Забота о родине, о ее настоящем и будущем сквозила в каждой фразе Менделеева.
Жуковский отчетливо ощутил, как тянет его к этому человеку, который просто и ясно высказал многое, о чем думал и он сам и другие делегаты съезда.
После заседания Дмитрий Иванович и Николай Егорович познакомились друг с другом. Менделеев пригласил молодого москвича на свой доклад в Физико-химическое общество. Заседание этого общества, существовавшего при Петербургском университете, состоялось на следующий день. Менделеев изложил на нем свою новую работу, которая увидела свет в 1880 году. Как и выступление на съезде, выслушанное Жуковским днем раньше, эта работа тоже была далека от химии. Но зато Николаю Егоровичу тема исследования показалась чрезвычайно близкой. Новый труд Менделеева «О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании» граничил с механикой, а в целом ряде случаев и переходил эти границы. По выходе в свет книга Менделеева прочно заняла почетное место в научной библиотеке Жуковского.
И если у Николая Егоровича интерес к проблеме полета только зарождался, лишь возникал еще крайне смутно и неопределенно, то Менделееву удалось сформулировать его с предельной четкостью. В этом не останется сомнений, если перелистать ныне общепризнанный классический труд в этой области знаний «О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании».
Ясно и убедительно доказывал Менделеев, что с устройством простого и доступного для всех летательного аппарата «начнется новейшая эра в истории образованности».
И, наверное, немногие из числа слушателей (а затем и читателей этой работы) могли бы поспорить внимательностью с молодым московским профессором. Внимательность же его объясняется совсем просто: читая и слушая Менделеева, Жуковский уже начал всерьез интересоваться проблемой полета.
Менделеев прав. Воздушные шары — игрушка ветров — завели человечество в тупик. Но, опровергая старое, Менделеев намечал новый путь к великой цели. Как притягательны его слова: «Есть уверенность в том, что когда-нибудь достигнут полной победы над воздухом, станут управлять и полетом. Только для этого, очевидно, необходимо точно знать сопротивление воздуха, хотя бы настолько, чтобы им воспользоваться для первых, пока грубых, попыток борьбы с атмосферой».
Жуковский не забыл этих слов. Над такой мыслью действительно стоит подумать. Быть может, именно в ней и содержится то главное, без чего не сможет развиваться ни авиационная наука, ни техника полета по воздуху.
Пройдет время. Жизнь блестяще подтвердит правоту взглядов Дмитрия Ивановича Менделеева. Жуковский не раз перечитает его слова: «Идя на войну, надо предварительно узнать и приготовить многое, чтобы успех был возможен, потому что одного порыва доброй воли и храбрости для успеха мало… Вот почему, вникнув в существо задач воздухоплавания, я обратился прежде всего к сопротивлению среды».
И в 1907 году, почти тридцать лет спустя, Жуковский, уже всеми признанный глава русских аэродинамиков, скажет своим коллегам, собравшимся почтить память Менделеева:
— Русская литература обязана ему капитальной монографией по сопротивлению жидкостей, которая и теперь может служить основным руководством для лиц, занимающихся кораблестроением, воздухоплаванием или баллистикой.
Дмитрий Иванович Менделеев был первым человеком, с редкостной глубиной и подлинно научным обоснованием связавшим между собой проблему полета и вопросы сопротивления жидкостей.
Полет, в котором можно было бы соперничать с птицами, веками притягивал к себе человеческий разум. И, воздавая должное предшественникам славного русского ученого, нужно прежде всего назвать имя великого итальянца Леонардо да Винчи. Еще в XVI веке он подметил взаимосвязь, тщательно проанализированную впоследствии Менделеевым.
Имя Леонардо да Винчи, человека с необъятной широтой научных взглядов, известно каждому. Гениальный художник и не менее великий инженер, он интересовался буквально всем на свете, в том числе и постройкой летательных машин. Рядом с эскизами летательных аппаратов мы находим записи, делающие честь острому и великому предвидению Леонардо. Вот одна из них, краткая, но достаточно красноречивая:
«Ты видишь, что удары крыльев о воздух, — писал Леонардо, — поддерживают орла в самом высоком и редком воздухе. С другой стороны, ты видишь, как воздух, движущийся над морем, надувает паруса и гонит тяжело нагруженный корабль. Из этих доказательств ты можешь познать, что человек с большими крыльями, оказывая силу на сопротивляющийся воздух, сможет победить его и подняться вверх».
Портрет Леонардо да Винчи висел в кабинете Жуковского рядом с гравюрой, привезенной из Парижа, на которой были изображены Дедал и Икар.
Встречаясь с Менделеевым, Жуковский чувствует себя почти студентом. И дело тут вовсе не в том, что Николаю Егоровичу только тридцать два, а Дмитрию Ивановичу уже сорок пять. Нет, все гораздо серьезнее — здесь встретились исследователь сложившийся, обладающий определенным научным почерком, и тот, кто лишь вступал на тернистый путь научных изысканий, кто, подобно сказочному Илье Муромцу, не успел еще найти заветное кольцо, схватившись за которое можно повернуть Землю.
Знакомясь с тем, как анализировал Менделеев проблему сопротивления — жидкостей, Жуковский восхищался отвагой, с какой обрушивался его старший коллега на одного из крупнейших физиков мира — Исаака Ньютона.
В сложном вопросе сопротивления среды, без точного знакомства с действительностью, Ньютон и другие теоретики задались гипотезой, совершенно неудовлетворяющей природе явлений.
Нет, Ньютон не прав! Не множество соударений частиц жидкости или газа с встретившимися на их пути предметами, а плавное струйное обтекание — такова действительность. Вот почему настойчив и резок в своей критике Менделеев, противопоставляя авторитету Ньютона мнение петербургских академиков Леонарда Эйлера и Даниила Бернулли.
Таким и запомнил Николай Егорович своего старшего собрата по науке. Всей своей речью Менделеев словно призывал его: «Твори, дерзай, ищи! Будь самостоятельным и честным в своих научных суждениях!»
Принимая участие в работах съезда, Жуковский с наибольшим вниманием следил, разумеется, за работами секции математиков и астрономов. Здесь он встретил много интересных людей, чьи труды вызывали у него огромное уважение.
Интерес к воздушным делам, уже пробуждавшийся у Жуковского в ту пору, привел Николая Егоровича на доклад знаменитого русского физиолога Ивана Михайловича Сеченова.
Доклад был озаглавлен длинно и на первый взгляд не очень понятно: «Данные касательно решения вопросов о поступлении «N» и «О» в кровь при нормальных условиях дыхания и при колебаниях воздушного давления книзу». Однако за скучноватым ученым названием скрывалось многое… Жуковский знал о драматическом событии, побудившим Сеченова взяться за исследование этой темы.
В 1875 году в воздухе произошла катастрофа, не имевшая ничего общего с теми, какие случались раньше. Аэростат «Зенит» французских ученых Кроче-Спинелли, Сивеля и Гастона Тиссандье достиг невиданной в то время высоты — 8 600 метров — и невредимым приземлился. Но люди, собравшиеся к месту спуска, нашли в кабине трупы Кроче-Спинелли и Сивеля с почерневшими, залитыми кровью лицами. Лишь с большим трудом удалось вернуть к жизни Тиссандье. Победа над высотой оказалась пирровой победой.
Именно эта драматическая история натолкнула Менделеева на мысль о стратостате — воздушном шаре с герметически закрытой, непроницаемой кабиной. Она же послужила его другу И. М. Сеченову толчком для исследования, доложенного VI съезду русских естествоиспытателей и врачей.
Но, участвуя в заседаниях съезда, Жуковский не только слушатель. Он огласил здесь первые результаты своей работы «О прочности движения», которую, как мы уже знаем, с честью защитил спустя три года как докторскую диссертацию.
Покидая Петербург, Николай Егорович не раз задумывался над услышанным от Сеченова и Менделеева. Проблема полета рисовалась ему труднодоступным горным пиком, штурм которого столь заманчив для подлинного ученого.
А поводов для размышления у Николая Егоровича действительно более чем достаточно. Отношение к возможности полета в ту пору было подернуто пленкой ледяного недоверия. Сто лет летают аэростаты, но достаточно легкого дуновения ветерка, и опытнейшие практики оказываются беспомощными, как новорожденные котята. Аэронавтов не поддерживает могучая рука теории. И знаменитый немецкий физик Гельмгольц, к чьим взглядам почтительно прислушиваются ученые всей земли, всего лишь за шесть лет до доклада Менделеева убежденно заявлял:
— Надо прийти к заключению, что в образе коршуна природа поставила предел организму, который сможет подняться с помощью собственных мускулов и посредством своих крыльев держаться продолжительное время в воздухе. На основании этого маловероятно, чтобы человек когда-либо смог поднять свой вес на высоту и продержаться известное время в воздухе.
Пройдет почти два десятка лет. Жуковский выйдет на трибуну X съезда русских естествоиспытателей и уверенно скажет:
— Когда мы следим за полетами окружающих нас живых существ, нам представляется летательная машина «тяжелее воздуха», которая не стесняется воздушными течениями, а несется в любом направлении, утилизируя эти течения наподобие больших птиц.
И притихший зал с волнением выслушает его замечательные слова, навеки вошедшие в историю авиационной науки:
— Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума!
Но это произойдет потом, а сейчас, январским днем 1880 года, пыхтящий, дышащий жаром паровоз притормаживает состав у перрона Николаевского вокзала. Извозчик, приподнимаясь на козлах, похлестывает лошадь, направляя ее бег к Денисовскому переулку. Николай Егорович возвращается домой, где, как всегда, его ждет множество дел.
Со дня встречи с Менделеевым минуло почти два года. 1 ноября 1881 года в заседании Политехнического общества при Московском высшем техническом училище Жуковский впервые выступает с докладом на авиационную тему. Поводом для этого послужила брошюра В. Мерчинского «Об аэростатах». Протоколы, опубликованные в «Известиях Политехнического общества», позволяют нам не только представить себе точку зрения автора брошюры, но и судить о той жестокой, безжалостной критике, которой подверг ее Жуковский.
— Господин Мерчинский, — говорил Николай Егорович, обращаясь к аудитории, — в своей брошюре предлагает утилизировать для движения аэростата взрывы пороха и направлять холостые выстрелы на приемник силы — лопатки колеса. Сколько же надо сжечь пороху, чтобы произвести работу, достаточную, например, для движения аэростата в течение суток? Количество потребного пороха окажется слишком большим! Мысль употребить взрывчатые вещества для движения аэростата может дать хорошие последствия, если только вещества эти употреблять экономично, если, например, взрывать порох в закрытых пространствах электрической искрой и пользоваться непосредственной разностью между объемами продуктов горения и самого пороха.
С такой же легкостью разбил Николай Егорович и вторую часть проекта — устройство для управления движения аэростата по вертикали. Мерчинский предполагал использовать реакцию струи ртути, вытекающей из трубочки. Жуковский обнаружил просчет незадачливого конструктора.
— Мысль эта вполне ошибочна, — замечает он. — Автор не принял во внимание, что сила реакции, если ртуть, истекающая из трубы, будет собираться на аэростате, вполне уничтожается.
И, быть может (это только предположение), заметив ошибку Мерчинского, Жуковский задумался о новой теме исследования, которое надо бы провести, чтобы уточнить этот вопрос: «О реакции втекающей и вытекающей струи».
Диссертация защищена. Жуковскому показалось, что у него совсем нет дел. Так всегда бывает после завершения большой, напряженной работы, а пустоты в своем бюджете времени Николай Егорович не терпел. Тут-то он решил заняться исследованием реакции втекающей и вытекающей струи жидкости, вопросом, в котором наделал много промахов незадачливый изобретатель Мерчинский.
Сообщение об итогах своей работы Жуковский сделал 22 ноября 1882 года на заседании Отделения физических наук Общества любителей естествознания. И эта блестящая работа заслуживает того, чтобы рассказать о ней подробней. Не случайно около трехсот членов общества и лиц, интересующихся механикой, в том числе А. Г. Столетов, Г. Е. Щуровский, Ф. А. Бредихин, Я- И. Вейнберг и другие собрались послушать это сообщение.
— Милостивые государи! — начал свое сообщение Жуковский. — Я хочу обратить ваше благосклонное внимание на разъяснение одного из гидравлических явлений, называемого реакцией. Вы знаете, что всякий раз, когда жидкость вытекает из сосуда через боковое отверстие, возникает сила, отбрасывающая сосуд в сторону, обратную движению вытекающей жидкости. Эта сила называется силой реакции. Она была известна еще в глубокой древности.
И Жуковский переносит своих слушателей в эту глубокую древность, в III век до нашей эры.
Отличная гавань североафриканского города Александрии — излюбленное место отдыха древних моряков. На улицах города всегда людно, всегда звучит разноязычный говор. Много необычного в этом дивном городе, гавань которого украшает одно из чудес света — Фаросский маяк, но, пожалуй, самое ценное из его сокровищ — Музей, своеобразная Академия наук, содружество ученых при храме муз. Здесь завершил свое образование великий Архимед, к этому сообществу мужей науки принадлежал и славный Герон, создатель первого в мире реактивного прибора эолипила.
На трех ножках располагался шарообразный котел с водой. Две трубчатые стойки поддерживали шар, от которого в разные стороны отходили две трубочки. Конструкция была недвижимой, но стоило разжечь под котлом небольшой костер, чтобы через несколько минут она ожила. Вырываясь из «Г-образных трубочек, пар создавал силу реакции, вращавшую шар. Эолипил действовал.
Как опытный лоцман, вел Жуковский своих слушателей через многовековые дебри гидродинамики. Вспомнить предшественников — святой долг любого исследователя, и Николай Егорович исполняет этот долг с присущей ему трогательной внимательностью. За Героном докладчик оживляет образ Бернулли. Одетый в пышный напудренный парик Бернулли исписывал формулами бумажные листы, а его коллега, профессор Гейдельбергского университета венгр Сегнер построил то самое колесо, изображение которого и поныне украшает страницы учебников физики.
— Д’Аламбер, — продолжает свое сообщение Жуковский, — установил принцип [6], по которому задача о движении может быть трактуема как задача о равновесии. Для этого стоит только к силам, действующим на рассматриваемое тело, прибавить силы, равные потерянному количеству движения. Пользуясь этой точкою зрения, я вывел формулы реакции втекающей и вытекающей жидкости.
Мы не будем утруждать читателя знакомством с формулами, выведенными Жуковским. Но, оставив математику на долю ученых, нельзя не сказать хотя бы несколько слов о тех опытах, которые продемонстрировал профессор. Ведь формулы были для него лишь математическим выражением явления.
В прозрачный сосуд с водой опускаются два шара. Из одного откачан воздух. И когда в отверстие его стенки хлынула вода, шар остался недвижим, продемонстрировав тем самым отсутствие реакции у втекающей струи. Второй шар заполнен водой и сжатым воздухом. Через отверстие в его стенке сжатый воздух энергично выбрасывает воду, заставляя тем самым всю конструкцию отклоняться в сторону, обратную вытеканию.
«Было сделано сегнерово колесо, — читаем мы в протоколе заседания, — таким образом, что вода могла или вытекать из него или втекать с одинаковой скоростью. В первом случае замечалось быстрое вращение колеса, во втором — колесо оставалось неподвижным».
Но не для того, чтобы удивить своих коллег, продемонстрировал Жуковский четкие, в полном смысле слова отточенные эксперименты. Недаром еще с юности стремился Николай Егорович к инженерной деятельности. Математические формулы и блестяще поставленные физические опыты были призваны служить одной цели — практике. Ей-.то и посвятил Николай Егорович заключительную часть своего выступления.
— Чтобы придать в ваших глазах более интереса объясняемому явлению, я скажу в заключение моей беседы несколько слов об одном практическом применении силы реакции.
Еще Даниил Бернулли предлагал воспользоваться этой силой для мореплавания… В 1849 году удалось построить маленький реактивный кораблик. Приводимый в действие трехсильной машиной, он плавал со скоростью восьми узлов[7] по Темзе, близ Лондона, поражая моряков спокойным ходом и поворотливостью. Воодушевленные первой попыткой, англичане построили тридцатисильное реактивное судно, но… неудачно. Успехи и неудачи не раз сменяли друг друга. Однако я не думаю, чтобы вопрос о неудовлетворительности реактивных судов следует считать окончательно решенными. Ведь, рассматривая его с теоретической точки зрения, можно доказать, что коэффициент полезного действия реактивных судов может быть доведен до значения теоретического коэффициента истечения жидкости, что составляет более шестидесяти процентов.
Нет нужды доказывать современному читателю, насколько прав оказался в этом вопросе Жуковский. Жизнь полностью подтвердила взгляды профессора, дополненные и развитые его учениками и последователями.
Исследованная несколькими поколениями аэро- и гидродинамиков реакция вытекающей струи творит в наши дни подлинные чудеса: она движет быстроходные водометные катера, поднимает в воздух многотонные пассажирские самолеты; она готова, если это понадобится, привести в действие те грозные ракеты, которыми любуется наш народ на военных парадах. И величайшее событие нашей жизни — запуск первых искусственных спутников Земли и искусственной планеты — был бы невозможен без могучей силы реакции газовой струи, вылетевшей из сопла ракеты с неслыханной дотоле космической скоростью.
Но, разумеется, обо всем этом Жуковский не мог даже мечтать в тот ноябрьский вечер 1882 года, когда под шумные аплодисменты он складывал листочки своего доклада и спускался с кафедры, скромно отвечая на поздравления.
Защита докторской диссертации, ее опубликование в Ученых записках университета еще больше укрепили авторитет молодого ученого. 23 декабря 1885 года Николай Егорович был принят в число приват-доцентов Московского университета.
Однако звание приват-доцента не сулило молодому ученому почти никаких материальных благ. По существу, с получением его лишь начинался своеобразный экзамен на право стать настоящим преподавателем высшей школы. Приват-доценты обычно читали курсы лекций, не считавшиеся обязательными, и труд их оплачивался из сумм, внесенных слушателями. За право посещения курса лекций студент уплачивал один рубль. Но для человека, любящего науку, для настоящего педагога, стремящегося передать свои знания, такой курс лекций становился Отличной подготовкой к профессуре. Он учил молодого преподавателя искать контакты с аудиторией, вводил его в круг интересов университета, открывал возможности общения с другими профессорами и преподавателями.
С этой точки зрения — а иной у Жуковского не возникало ни на минуту — приглашение на должность приват-доцента университета представляло для Николая Егоровича огромный интерес. И если работа в Техническом училище подсказывала ему задачи, решение которых требовала крепнущая техника, то университет, один из крупнейших научных центров страны, еще теснее сблизил молодого исследователя с лучшими умами русской науки.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.