Как делаются открытия и изобретения

Опубликовано: 18 октября 2002 г.
Рубрики:
(Продолжение, начало)

      Вот кое-что интересное о «короле изобретателей» Томасе Альве Эдисоне. Первым его изобретением (1860-е гг.) была машина для подсчета голосов на выборах, которая никого не заинтересовала, и прошло много лет, прежде чем профессиональные политики признали ее полезность.

      Как правило, все изобретения Эдисона носили чисто практический характер, но было среди них одно-единственное чисто научное: «Эдисонов эффект» — особенность прохождения электрического тока через вакуум. «Эффект» был запатентован (Эдисон патентовал абсолютно всё), но изобретатель счел его побочным и совершенно бесполезным явлением. И ошибся: «эффект» оказался в дальнейшем основой, на которой базировалась вся электронная индустрия — радио, телевидение и всё прочее.
      Эдисон, как известно, находился на грани полной глухоты, и это обстоятельство в значительной мере предопределяло его отношение к изобретениям. Он, например, изобрел фонограф, но совершенно не имел в виду превращать его в средство для воспроизведения музыки и вообще развлечения — он должен был служить бизнесу и образованию (изучение языка, занятия со слепыми и т.п.). Эдисон категорически был против звукового кино, полагая, как сказал он в одном из своих интервью, что «в кинозале американцы должны отдыхать, наслаждаясь покоем и тишиной».
      Эдисон считается одним из четырех гениев, которые отвратительно занимались в школе (трое других — Эйнштейн, Ньютон и Пастер). Он был круглым двоечником, носил к тому же прозвище «тупица»; рассерженная мать забрала его из школы и стала заниматься с ним сама и это, как показало дальнейшее, дало блестящие результаты.

* * *

     Название острова Кипр неразрывно связано с латинским «купрум» — медь: залежи меди были известны и добывались здесь с незапамятных времен. Когда Кипр оказался в составе Римской империи, добыча меди из здешних подземных шахт шла полным ходом, а потом произошло нечто, представляющее собой одно из белых пятен истории: по неизвестной причине входы в шахты были засыпаны, работа в них прекратилась, и о кипрской меди забыли на тысячелетия. Эти подземные туннели были открыты вновь — уже в минувшем столетии, благодаря американскому горному инженеру А.Д.Гунтеру. В нью-йоркской публичной библиотеке он наткнулся на упоминание у одного из незначительных римских историков о кипрских медных копях. Заинтересовавшись, Гунтер выехал на Кипр и на долгие годы превратился из горного инженера в сыщика. Его поиски увенчались успехом — он нашел подземные туннели в прекрасном состоянии, с устойчивыми креплениями и даже с заправленными масляными светильниками. Сегодня на Кипре снова полным ходом идет добыча меди.

* * *

     Кстати, об учебе в школе. Великий физиолог Клод Бернар (1813-78) бросил школу, поскольку его распирало желание стать великим драматургом. В 21 год он написал пятиактную трагедию «Артур Британский» и послал ее на отзыв известному парижскому критику. Тот вернул рукопись с заключением: автор бездарен, оному автору надлежит как можно быстрее завершить школьное образование и постараться раз и навсегда забыть о драматургии. Клод последовал этому совету — редчайший случай в подобных ситуациях — и стал основателем и крупнейшим авторитетом в экспериментальной физиологии. Когда он умер, он был удостоен торжественных государственных похорон — честь, впервые оказанная во Франции ученому.
     Аналогичный случай. В 1813 году удравший из школы 16-летний американский мальчишка проводил лето под городом Олбани. Он гонялся за кроликом и поймал его у здания местной церкви. Толкаемый жаждой великих открытий, он решил «исследовать» церковь и обнаружил там шкафы, полные книг. Одна из них, «Философия эксперимента», заинтересовала его, и местный священник разрешил мальчишке взять почитать ее. Он увлекся, и это привело к тому, что он вернулся в школу. Речь идет о Джозефе Генри (1797-1878), ставшим впоследствии крупнейшим американским ученым и изобретателем 19-го века. Он изобрел электромагнитный телеграф, создал Службу погоды и был первым директором Смитсоновского института. Его похороны почтил своим присутствием президент Р.Хейес.

* * *

     Знаменитая легенда о Ньютоновом яблоке, которое помогло гениальному ученому открыть Закон всемирного тяготения, — не легенда, а реальный факт, описанный самим Ньютоном. Отдыхая в саду, он увидел, как с ветки сорвалось спелое яблоко. В вечернем небе в это время сверкал молодой месяц, и Ньютон задумался, не одна ли и та же сила заставляет упасть яблоко и не дает упасть на Землю Луне. Это и было толчком к великому открытию. В истории этой лишь одна вещь действительно легендарна: яблоко не падало на макушку ученого.

* * *

     Вот две похожих и непохожих судьбы. Помните вбитый в голову в школьные годы знаменитый закон Ома: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Этот фундаментальный закон электротехники был открыт в 1827 году немецким школьным учителем Георгом Омом. Ом полагал, что это открытие одновременно откроет ему путь к университетской профессуре. Однако он не только не получил должности профессора ни в одном университете (против этого восстали виднейшие немецкие ученые, современники Ома), но и был уволен из школы «за неподобающую дерзость»: в тогдашней строго разделенной на сословия Германии претензии жалкого школьного учителя на профессуру считались возмутительной дерзостью.
     И другая судьба — американца Асафа Холла, открывшего спутники Марса. Он был плотником, не имевшим никакого специального образования, но очень любознательным человеком, хватавшим на лету всё, с чем ему приходилось сталкиваться. Астрономией он заинтересовался в 1857 году и тогда же поступил на работу в обсерваторию Гарвардского колледжа в качестве «прислуги за всё», с окладом 3 доллара в неделю. За свой талант, всего шесть лет спустя, он был назначен профессором — за 13 лет до того, как он сделал обессмертившее его открытие.

* * *

     Желание общаться с инопланетными цивилизациями и показать им, какие мы, земляне, умные, имеет довольно долгую историю. Немецкий математик Карл Фридрих Гаусс (1777-1855) предложил сделать на сибирских просторах России фигурную посадку деревьев, в колоссальном масштабе, демонстрирующую теорему Пифагора. Инопланетяне, полагал Гаусс, увидят это в свой телескоп, поймут, что на Земле процветает разум и — кто знает? — быть может, они ответят нам доказательством квадратуры круга или возможности создания вечного двигателя. А австриец Йозеф фон Литтров, с той же целью, предлагал в 1840-м зажигать костры в пустыне Сахаре. Теперь мы обшариваем космос радиолучом, но упрямые инопланетяне по-прежнему молчат: по-видимому, они все-таки не верят, что мы умные...

* * *

     Наиболее важный и широко применяемый в промышленности химикат — это серная кислота. Она была открыта около 1300 года кем-то, кто, скорее всего, был испанцем. В те поры среди ученых-первооткрывателей существовал обычай: чтобы их открытие было признано, чтобы к нему отнеслись с уважением, они скрывались под псевдонимом, — чаще всего под каким-нибудь широко известным именем. Тот, кто открыл серную кислоту, обнародовал свое открытие под именем Гебер — это был знаменитый арабский алхимик, живший пятью веками раньше. Успех открытия был колоссальный, но таинственный алхимик так и остался не известным, и в справочниках по истории изобретений и открытий он числится как «лже-Гебер».

* * *

     Положение обязывает. Это вполне справедливо по отношению к венгерскому математику Яношу Больяю (1802-60), одному из создателей неэвклидовой геометрии. Венгерский аристократ, Больяй был блестящим фехтовальщиком и незаурядным скрипачом. Однажды он вызвал на дуэль сразу 13 человек, последовательно уложил их всех, а в паузах между боями играл на скрипке. Он опубликовал свою работу в 1832 году и на этом покончил с математикой раз и навсегда: он почувствовал себя униженным и оскорбленным, узнав, что не является первооткрывателем, — незадолго до этого немецкий математик и астроном Гаусс уже высказал идею неэвклидовой геометрии, хотя и не опубликовал ее.

* * *

     Интересна история изобретения бумаги. Ее изобрел в Китае около 105 г. н. э. евнух по имени Цай Люнь — единственный евнух в истории изобретений и открытий. Когда Люнь представил образец бумаги ханьскому императору Хо Ти, тот повелел присвоить евнуху аристократический титул и щедро наградить его. Китайцы держали способ изготовления бумаги в секрете вплоть до 751 года, когда арабы, захватив Самарканд, захватили там и нескольких китайских мастеров. К 794 году в Багдаде уже работали несколько государственных бумажных фабрик, и теперь арабы, в свою очередь, тщательно берегли секрет изготовления бумаги. К 1150 году основной производительницей бумаги, снабжавшей ею всю Европу, стала арабская Испания. Собственная же европейская бумага появилась лишь в 1590 г., когда в Дартфорде, Англия, была создана первая бумажная фабрика.

* * *

     Осталось рассказать поучительную историю об одном непризнанном и забытом гениальном изобретателе.
     Нелепо ломиться в открытую дверь и доказывать, что вся современная цивилизация и цивилизация обозримого будущего неразрывно связаны с радиотехникой. При этом термин «радиотехника» я употребляю в самом широком смысле: от простейших радиоприемников до современных сверхмощных компьютеров, плюс соответствующие разделы теоретической физики. Насчет того, кому именно мы обязаны изобретением радио, существуют, как мы знаем, две версии — патриотическая и общепринятая. Патриотическая возникла в то недоброй памяти время, когда товарищ Сталин дал директиву считать, что всё, чем располагает человечество, дело рук исключительно русских и советских ученых, изобретателей, самоучек и народных умельцев. Любое отклонение от этой линии осуждалось как низкопоклонство перед Западом и беспощадно каралось. В соответствии с этой версией, радио было изобретено 25 апреля («День Радио») 1895 года великим русским ученым А.С.Поповым. Помимо того, Попов оказался также «отцом» радиолокации (это — чтоб англичане особенно не воображали), изобретателем детектора, антенны, радиоаппаратов для военных кораблей и обладателем золотой медали на Всемирной выставке в Париже 1900 года (это — чтоб итальянцы не особенно кичились Нобелевской премией ихнего Маркони).
     Общепринятая же версия, основанная на беспристрастных фактах, признает за Поповым создание прибора-регистратора атмосферных электрических разрядов («грозоотметчика») и антенны, но — увы — не считает его «отцом радио».
     Общепринятая версия связывает возникновение радиотехники с двумя именами — итальянца Гулельмо Маркони и американца Реджинальда Фессендена. Маркони был создателем беспроволочного телеграфа, состоящего из передающего и принимающего устройств, впервые продемонстрированного им в 1895 году в окрестностях Болоньи. А в 1898-м в Англии уже полным ходом работала Беспроволочно-телеграфная компания Маркони. Сегодняшние «морзянки» на коротковолновых диапазонах ничем не отличаются от тех, что звучали в эфире свыше ста лет назад. То, что мы понимаем под радиопередачей сегодня, родилось в 1900 году, когда Фессенден впервые продемонстрировал передачу и прием человеческой речи, а в 1906-м — музыки. Все сказанное выше можно найти в любой энциклопедии средней руки. Теперь о том, чего в энциклопедии не найти. Всё, о чем будет рассказано дальше, представляет собой содержание одной из глав книги Фрэнка Эдвардса «Удивительнее науки».
     110 лет назад, летним днем 1892 года на лужайке перед мэрией городка Мюррей (нынешний центр графства Коллоуэй, штат Кентукки) царило необычайное оживление. Живший неподалеку эксцентричный фермер Нэйтан Стейблфилд сообщил, что будет демонстрировать свое изобретение — разговор по телефону, без телефонной станции и проводов, — просто через воздух. Несколько сот человек наблюдали, как Стейблфилд и его двенадцатилетний сын выгрузили из фургона два одинаковых ящика почти правильной кубической формы, около полуметра высотой. Из каждого ящика торчала пара стальных стержней, а наверху стоял непривычной формы телефон. Отец и сын установили аппараты в противоположных концах лужайки, примерно в 60 метрах друг от друга, воткнув в грунт стальные стержни. Каждый из них говорил в трубку вполголоса, но люди, стоявшие поблизости, слышали совершенно отчетливо голос отвечающего. Демонстрация кончилась, Нэйтан Стейблфилд торжествующе оглядел присутствующих и... всё происшедшее дальше дало изобретателю право говорить потом: «Я, к несчастью, родился на пятьдесят лет раньше, чем следовало!»
     В те годы небольшие американские городки регулярно посещали разного рода шарлатаны, продававшие «волшебные» эликсиры, «универсальные» лекарства, «настоящие» золотые слитки и показывавшие «сеансы магии». Все их штуки были давно известны, и аферистов ждала обычно быстрая и безжалостная расправа: в лучшем случае их забрасывали тухлыми яйцами и гнилыми помидорами, в худшем — голых обмазывали дегтем, вываливали в перьях и в таком виде выбрасывали из города. Нэйтан Стейблфилд оказался «безвредным шарлатаном» (он ничего не продавал и ничего не вымогал), поэтому он отделался легко. Едва закончилась демонстрация, раздался свист, гогот, хохот, улюлюканье и разного рода непристойные шуточки. Сопровождаемый этим концертом, изобретатель побросал в фургон свои аппараты и уехал к себе на ферму. Так печально закончилась первая в мире радиопередача — за три года до изобретения радиотелеграфа и за восемь лет до первой радиопередачи Фессендена.
     Молва о происшедшем докатилась до Сент-Луиса, и местная газета «Пост диспетч» послала Стейблфилду предложение продемонстрировать свои аппараты. Неделю спустя газета получила открытку следующего содержания: «Если это вас интересует, приезжайте, когда вам будет угодно. Нэйтан Стейблфилд, изобретатель». 10 января 1902 года репортер «Пост диспетч» прибыл на маленькую ферму Стейблфилда. То, в чем он принимал участие, сильно отличалось от того, чтo изобретатель демонстрировал в Мюррее. Вот как потом описывал это репортер: «Стейблфилд дал мне обыкновенный с виду телефон с вделанными в него стальными четырехфутовыми стержнями. Он предложил мне отойти как угодно далеко от дома, воткнуть стержни в землю и снять трубку. Я отошел больше чем на милю, сделал то, что мне было сказано, снял трубку и сказал "Алло!". Вслед за этим я чуть не уронил трубку от неожиданности: в ней громко, четко и ясно зазвучал голос сына Стейблфилда — как будто он стоял рядом со мной! Потом я спрашивал у изобретателя, как ему удается это делать, и он ответил, что просто использует электрическое поле, пронизывающее воздух, воду и землю. Он добавил, что придет день, и люди, находящиеся в разных точках земного шара, будут так же просто беседовать между собой».
     Статья произвела сенсацию, и Стейблфилд получил приглашение продемонстрировать свое изобретение перед филадельфийскими финансистами. Демонстрация прошла с огромным успехом. Было это в мае 1902 года, а неделю спустя специальная правительственная комиссия пригласила Стейблфилда в Вашингтон. 20 мая на берегу Потомака, в присутствии высокопоставленных чиновников Белого Дома и военного ведомства, изобретатель еще раз показал действие своих аппаратов.
     Один из них установили на небольшом паровом катере (стальные стержни были при этом опущены в воду), и там же разместилась часть наблюдателей. Второй аппарат стоял на берегу Потомака, при нем находился сам изобретатель и вторая половина наблюдателей. Стержни второго аппарата были воткнуты в прибрежный песок. Катер двинулся вверх по течению, радиосвязь началась. Она не прерывалась ни на минуту, слышимость была идеальной и совершенно не зависела от того, как далеко уходил катер. На следующий день все описывалось подробно и с восторгом в вашингтонской «Ивнинг стар».
     И филадельфийские дельцы, и правительственные чиновники поздравляли изобретателя, советовали ему немедленно запатентовать свое изобретение и пустить его в производство. Но все это кончилось так же неожиданно, как десять лет назад: Нэйтан Стейблфилд молча запаковал свои аппараты и уехал домой; может, гогот и улюлюканье толпы все еще звучали в его ушах?
     Когда два десятка лет спустя радиовещание вышло из стадии экспериментов и стало частью повседневной жизни, это повергло Стейблфилда в состояние глубочайшей депрессии. Весной 1929 года изобретателя нашли мертвым в его жалком домишке, аппараты были разбиты и превращены в груду металлического лома, от записей, расчетов и схем осталась лишь кучка пепла.
     В этой истории нет ничего экстраординарного: летопись открытий и изобретений полна подобных случаев. Достаточно вспомнить поведение физиков, когда молодой Эйнштейн опубликовал свои первые работы о теории относительности. Они, правда, не свистели, не гоготали и не улюлюкали, а интеллигентно пожимали плечами и вполголоса говорили, что их коллега не вполне нормален. Так что, повторяю, во всем происшедшем ничего особенного нет.
     Особенное заключается вот в чем. Вся сегодняшняя сложнейшая радиоэлектронная аппаратура — это прямой потомок примитивного радиотелеграфа Маркони. Аппараты Стейблфилда, как могли заметить читатели, были созданы по какому-то совершенно иному принципу, более всего напоминая нынешние сотовые радиотелефоны, появившиеся сравнительно недавно, буквально у нас на глазах. Так вот, интересно представить себе, каков был бы сейчас уровень развития радиоэлектроники, появись радиотелефоны сто десять лет назад, если бы тайну их не унес с собой в могилу Нэйтан Стейблфилд, ныне всеми забытый гений...