Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию - Фрэнсис Ролт-Уилер

Горец медленно размышлял над странным поведением пробкового шарика.

Наконец, он сказал:

— Я думаю, Хюг, что тут есть что-то странное.

— Что-же, отец?

— Вот, когда ты поднес этот кусочек пробки к стеклу, он раньше притянулся, а потом оттолкнулся.

— Да.

— И ты даже сказал, что видно стеклянный прут причиняет боль своим прикосновением, так что во второй раз предметы не идут к нему, а убегают от него.

— Так мне показалось, отец.

— Ну. так вот, когда я поднес мою трубку к этому кусочку пробки, она не оттолкнула его, а притянула.

— В самом деле?

— Попробуй сам.

Удивленный и озадаченный, мальчик снова и снова повторил опыт. Не было сомнения. Шарик, наэлектризованный янтарем, отталкивается, если его поднести во второй раз; а к натертому шелком стеклу он быстро притягивается. Если его электризовали стеклом, он точно так же отталкивался от него во второй раз, а янтарем притягивался.

— Выходит, что есть два сорта электричества, Хюг?

— Выходит так.

— Стол у нас не совсем гладкий, так что шарик не может хорошо катиться. Попробуй подвесить его как-нибудь, тогда будет яснее.

Хюг был удивлен, что отец так заинтересован, но не показал виду. Горец же был очень горд, что раньше сына заметил, что есть разное электричество. Это было первое открытие в его жизни. В щель в стене Хюг всунул палку и стал искать в кармане веревку. Но у него ничего не было кроме кусочка бечевки, которая не годилась для маленького шарика. Заметив, что кусочек шелка немножко раздерган, Хюг выдернул из него шелковинку, завязал на кончике узелок, проделал в шарике иголкой дырочку, продел шелковинку и повесил шарик. Этот качающийся кусочек пробки, быстро реагирующий на всякое влияние, ясно показал отцу и сыну, что есть два рода электричества. Хюг тут же назвал их «стеклянным» и «янтарным». Так, два экспериментатора самостоятельно повторяли в бревенчатом шалаше, ничего о них не подозревая, опыты дю-Фэя, французского физика, который в 1733 г. первый опубликовал теорию «двух электрических флюидов». Он назвал их стеклянным и смолистым (янтарь — окаменелая смола).

В тот день Хюг усвоил, что предметы, заряженные стеклянистым (теперь называемым положительным) электричеством отталкивают предметы, заряженные одноименным с ними электричеством. Те же, которые заряжены смолистым электричеством (отрицательным; также отталкивают подобные себе, тогда как предметы, заряженные разноименным электричеством взаимно притягиваются.

Почти каждый знает это первое правило науки об электричестве: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Хюг в своих далеких горах должен был сам дойти до этого. Он бы, конечно, никогда этого не мог сделать, если бы «Прадедушкина книга» не натолкнула его на правильный путь.

— Это все очень интересно, — признал горец, когда они шли домой есть свой обед — жареную свинину с ржаным хлебом, — но все-таки молнии ты не сделал.

— Сделаю, отец! — твердо ответил мальчик. Он хотел ночью обдумать то, чего достиг в течение дня, но глаза его закрылись против его воли. Первая мысль его, когда он проснулся была о его новом открытии.

Он ясно видел, что сможет вызывать или производить электричество с помощью янтаря и фланели, или же стекла и шелка. Это было легко. В книге было сказано, что можно получить искру с помощью вращающегося серного шарика, или вращающегося же стеклянного круга. Серы у него не было, так что об этом нечего было и думать.

Конечно, трение вращающегося стеклянного круга должно было дать больше энергии, чем стеклянный стержень, натертый шелком, но, в сущности, это было одно и то же. Может быть, думал Хюг, количества полученного электричества было достаточно, чтобы притягивать легкие предметы, но мало, чтобы дать искру? Если так, то его принцип был правилен, но ему не удалось еще получить достаточного количества энергии.

Хюг не был особенно способным, но его образ жизни давал ему возможность сосредоточиться всецело на своей задаче. Все силы его ума были сконцентрированы на ней.

Так, он додумался, что разница между натиранием стеклянного стержня и вращением стеклянного колеса была только механической. Между тем, его водяное колесо могло ему дать механическую (двигательную) энергию. Трудность была в том, чтобы приспособить водяное колесо к новой работе. Первым делом надо было достать стеклянный круг. Он взял оконное стекло размером около квадратного фута и с большим трудом надел его на деревянный стержень, который прикрепил к оси жернова. Ему очень мешали углы стекла, но он не мог придумать, как избавиться от них, не разбив стекла. Алмаза, которым можно было бы срезать их, у него, конечно, не было. Пришлось углы оставить.

Боясь, что, если водяное колесо будет вертеться слишком быстро, стекло разлетится вдребезги, — он раз видел на лесопилке, как вследствие сильной скорости разлетелась в куски круглая пила, сделанная из очень хорошей стали, — он решил уменьшить скорость водяного колеса. Для этого он обвязал тряпками большинство кружек на ободе колеса, так что действовало только несколько штук; благодаря этому колесо стало вращаться медленнее. Когда Хюг соединил стекло с колесом. и оно стало хорошо вращаться, он увидел, что получить электричество можно было легко путем прижимания шелкового лоскутка к вращающемуся стеклу. Сила притягивания была, конечно, больше, чем та, которая получалась от стеклянного стержня. Но искры все-таки не было.

Мальчик испытывал трение дюжины различных предметов. Вспомнив опыт Герикке с серным шариком, он попробовал слегка прижимать к вращающемуся стеклу свои руки, предварительно хорошо их нагрев. Это давало хорошие результаты, но не лучшие, чем шелк. Искры все не было. В чем же было дело? Еще неделя прошла, а он все еще не додумался. Наконец, он обратил внимание на то, что все предметы, которые были годны для натирания стекла, были животного происхождения: овечья шерсть, шелк, мех, — кошачья шкурка, — наконец кожа его собственных рук. Он решил попробовать сапожную кожу; это дало еще лучшие результаты. Сапожная кожа была сделана из воловьей шкуры— это он знал. Что если попробовать беличью шкурку? Их было много кругом, и они ни на что другое не годились, так как были слишком тонки и в продажу не шли. Выбрав четыре хорошие шкурки, он прибил большие куски их к четырем деревяшкам и укрепил их на раме так, чтобы вращающееся стекло проходило между этими двумя парами — верхней и нижней, касаясь их.

Это давало довольно большее трение. Когда стекло вращалось с достаточной быстротой. Хюг поднес палец к стеклу, и ясно почувствовал щекотание; он сделал это снова и снова и каждый раз чувствовал толчок. Несомненно, он приближался к цели. Но искры все не было. Почему? Мальчик попытался снова заинтересовать отца в решении этой задачи, надеясь на его помощь, но безуспешно. Приходилось работать одному. Через некоторое время он пришел к заключению, что часть электричества пропадает попусту, так как оно распространено по всей поверхности стекла. Тогда он часть круга покрыл шелком, как фартуком. Этого оказалось недостаточно. Мальчику казалось, что может быть углы мешают. И в самом деле, «Прадедушкина книга» говорила о шаре или о круге — ни у того, ни у другого нет углов. Смутная мысль появилась у Хюга, что он должен каким-нибудь путем собрать или сосредоточить электричество в одном месте. Вопрос был — как это сделать?

Важно было выяснить еще одно: Хюг начал задаваться вопросом, где же, собственно говоря, было электричество? Внутри стекла или на поверхности

Вспомнив, что многие предметы могли быть возбудителями электричества (шелк, фланель, кожа, мех, даже кожа рук); вспомнив также, что во многих веществах можно было вызвать электричество с помощью трения (стекло, янтарь, сера), мальчик пришел к заключению, что электричество было на поверхности. А может быть, раз легкие предметы, как пробковый шарик, наэлектризовывались даже ранее непосредственного прикосновения, может быть, электричество было и в воздухе, над стеклом и под ним. Это была удачная догадка (потому что магнитное поле окружает проводник, несущий ток, и сама электродвижущая сила возникает под влиянием особого физического состояния окружающей проводник среды), но это могло повести мальчика к ошибкам. Он попробовал собрать наэлектризованный воздух, раздувая его мехами. Это, конечно, было бесполезно. Тогда он снова обратился к книге. Там он опять прочел перевод «De magnete», где «Отец электричества» описывает устройство «Versorium» (самый ранний электроскоп, сделанный для определения присутствия электризации). Он состоял главным образом из иголки, качающейся на штифте. Джильберт употреблял его, чтобы показать, что и другие вещества, кроме янтаря, могут наэлектризовываться трением.

Вдруг у мальчика в мозгу появился вопрос: почему Джильберт выбрал иголку, чтобы показать действие электричества? Ответить было нетрудно, потому что старый ученый нашел, что металлическая иголка легко воспринимает электричество и долго его сохраняет (мягкое железо легко намагничивается электрическим током, но размагничивается, как только ток прекращается; сталь труднее поддается намагничиванию, но дольше удерживает магнетизм. Это очень важно для всех электромагнитных машин (как, например, динамо).