Электричество

Во время визита в Бостон летом 1743 года Франклину посчастливилось попасть на развлекательный вечер странствующего научного шоумена по имени доктор Арчибальд Спенсер (в автобиографии Франклин неправильно указывает имя и год, говоря, что звали его доктором Спенсом, а встретились они в 1746 году). Спенсер специализировался на удивительных демонстрациях, которые граничили с развлекательными шоу. Он наглядно представлял теории Ньютона о свете и демонстрировал машину, измеряющую кровообращение. Оба эти вопроса затрагивали интересы Франклина. Но что еще важнее, Спенсер показывал фокусы с электричеством — к примеру, создавал статическое электричество, натирая стеклянную трубку и высекая искры ногами мальчика, подвешенного на шелковой ткани «фай» под потолком. «Поскольку эти опыты были для меня в новинку, — вспоминал Франклин, — они в равной мере поразили и порадовали меня».

Веком ранее Галилей и Ньютон сняли ореол таинственности, возникавший в связи с темой силы притяжения. Но другая колоссальная сила во вселенной, электричество, была исследована глубже, чем в древние времена. Существовали люди, подобные доктору Спенсеру, которые играли с электричеством, организовывая зрелища. аббат Ноллет, придворный ученый французского короля Людовика XV, собрал сто восемьдесят солдат, а затем семьсот монахов, заставив их прыгать в унисон ради забавы двора, пропуская через их тела разряд статического электричества. Однако Франклин сумел перевести проблему электричества из разряда дешевых трюков в ряд научных вопросов. Для разрешения этой задачи подходил не ученый математик или теоретик, а умный и изобретательный человек, обладающий любознательностью, толкающей его на эксперименты. Требовалось также умение мастерить вещи своими руками и время на то, чтобы возиться cо всевозможными хитроумными штуками.

Спустя несколько месяцев после возвращения Франклина в Филадельфию доктор Спенсер приехал в город. Франклин выступал его агентом, рекламируя его лекции и продавая билеты у себя в типографии. В начале 1747 года его библиотечное общество получило длинную стеклянную трубку для генерирования статического электричества, а также бумаги с описанием некоторых экспериментов от агента в Лондоне Питера Коллинсона. В благодарственном письме Коллинсону Франклин не скупился на эмоции, описывая, сколько радостных моментов испытал, применяя это устройство: «Никогда еще я не был настолько увлечен изучением предмета, полностью поглотившего мое внимание». Он поручил местному стеклодуву и ювелиру изготовить больше подобных устройств, а затем подтолкнул друзей из Хунты к участию в экспериментах[158].

Первые серьезные опыты Франклина включали сбор электрического заряда и последующее изучение его свойств. Он попросил друзей извлечь заряд из вращающейся стеклянной трубки, а затем прикоснуться друг к другу, чтобы посмотреть, вылетят ли искры. Результатом стало открытие, что электричество «не создается трением, а только накапливается таким образом». Иными словами, заряд можно пропустить через человека А так, чтобы он вышел из человека Б, а электрическая жидкость вернулась бы назад при условии, что оба прикоснулись друг к другу.

Для того чтобы пояснить свою точку зрения, он изобрел несколько новых терминов, которые описал в письме к Коллинсону. «Мы говорим, что Б электризован положительно; А — отрицательно: или скорее Б электризован со знаком плюс, а А — со знаком минус». Он извинялся перед англичанами за новые выражения: «Эти термины мы можем использовать до тех пор, пока ваши философы не предоставят нам лучшие».

Фактически эти определения, внедренные Франклином, мы продолжаем использовать сегодня, включая другие неологизмы, изобретенные им для описания своих находок: батареи, заряда, нейтральной частицы, конденсации проводника. Отчасти значительность Франклина как ученого заключалась в его трудах: «Он писал как для несведущих людей, так и для философов, — отметил сэр Гемфри Дэви, химик начала XIX века, — и преподносил детали в одновременно развлекательной и понятной манере».

До этого времени считалось, что электричество включает два вида жидкостей, так называемые стекловидную и смолистую, которые можно было создать по отдельности. Открытие Франклина, гласящее, что генерирование положительного заряда сопровождается созданием такого же отрицательного заряда, известно как сохранение заряда и теория об однокомпонентной жидкости электричества. Концепция отражала счетоводческий склад ума Франклина, который впервые проявился в лондонском «Трактате». Тогда он утверждал, что удовольствие и боль всегда сбалансированы.

Это был прорыв исторических масштабов. Подытоживая ценность изобретения, которое выдержало проверку временем в течение двухсот лет, профессор Гарварда Бернард Коэн заявил следующее: «Закон Франклина о сохранении заряда должен считаться настолько же фундаментально значимым в физике, как и закон Ньютона о сохранении количества движения».

Помимо этого Франклин также открыл особенности электрического заряда — «прекрасное действие заостренных предметов», — с помощью которого он вскоре нашел возможность осуществить свои опыты. Он наэлектризовал маленький железный шар и повесил рядом с ним пробку, которую отбрасывало в сторону в зависимости от силы заряда шара. Когда он поднес кончик заостренного металла к шару, то спровоцировал появление заряда. Но округленная сторона не дала такого же заряда или искры, а когда ее изолировали вместо того, чтобы заземлить, металл и вовсе не создал заряда.

Франклин продолжал эксперименты, улавливая и сохраняя электрические заряды в простейшем виде конденсатора, названного лейденской банкой, в честь голландского городка, в котором был изобретен. Снаружи эти банки покрывались металлической фольгой. Внутри находился отделенный от фольги стеклянной изоляцией свинец (или вода, или металл), который можно подзаряжать с помощью проволоки. Франклин показал, что когда содержимое банки было заряжено, наружная фольга имела равный по силе, но противоположный заряд.

Помимо этого, помещая воду и металл внутрь заряженной лейденской банки без возможности создать искру, Франклин обнаружил, что заряд в них не сохранялся постоянно; зато он пришел к правильному выводу, что заряд удерживался внутри благодаря стеклу. Таким образом, он выстроил серию стеклянных листов, фланкированных металлом, зарядил их, скрепив проволокой, а затем дал имя новому устройству — «так называемой электрической батарее»[159].

Электричество стало для него еще одним поводом для излюбленных увеселений. Он создал заряженного металлического паука, который прыгал по комнате, как настоящий, наэлектризовал железную изгородь вокруг своего дома, чтобы извлекать искры для забавы гостей, также оснастил портрет короля Георга II электрошоком «государственной измены», который срабатывал, когда кто-то дотрагивался до позолоченной короны. «Если людей, стоящих в кругу, подвергнуть шоку, — шутил Франклин, — эксперимент будет называться „Заговорщики“». Друзья толпами стекались, чтобы увидеть его представления. Так он укрепил свою репутацию шутника (в одной из самых таинственных сцен романа Томаса Пинчона «Мэйсон и Диксон» Франклин выстроил нескольких молодых людей в ряд в таверне для того, чтобы с помощью батареи пропустить через них разряд, выкрикивая: «Возьмитесь все за руки, вы, пижоны»).

Близилось лето 1749 года, и возрастающая влажность воздуха существенно затруднила эксперименты. Франклин решил приостановить проведение опытов до осени. Несмотря на то что его находки имели огромное историческое значение, он все же должен был найти им практическое применение. Франклин жаловался Коллинсону, что «немного огорчен, так как мы до сих пор не смогли открыть ничего такого, что принесло бы пользу человечеству». И в самом деле, испытав множество теорий и парочку болезненных ударов током, лишивших его сознания, человек, всегда пытавшийся усмирить собственную гордыню, сказал, что единственный способ «применить обнаруженное электричество» — это употребить его так, чтобы «оно помогло сделать тщеславного человека смиренным».

Окончание сезона экспериментов послужило поводом для «вечеринки удовольствий» на берегу реки. Франклин описал ее в письме Коллинсону: «Мы собираемся убить индейку к ужину с помощью удара электрического тока и поджарить ее на электрической стойке, рядом с огнем, разожженным наэлектризованной бутылкой. При этом мы будем поднимать тосты за здоровье всех известных электриков Англии, Франции и Германии и пить из наэлектризованных бокалов под залпы ружей, заряженных от электрической батареи».

Увеселительное мероприятие прошло хорошо. Несмотря на то что индеек оказалось сложнее убить, нежели цыплят, Франклин и его друзья в конце концов справились с задачей, скомпоновав одну большую батарею. «Птицы, убитые таким способом, необычайно нежны при употреблении», — писал он, став кулинарным первооткрывателем жареной индейки. Что же касается практической стороны вопроса, для нее настанет время осенью этого года[160].