Полина Ломакина - Борис Якоби

• Название: Борис Якоби
• Автор: Полина Ломакина
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2017
• ISBN: 978-5-4470-0235-0

Жизнь ученого многогранна и непредсказуема: открытия, наблюдения, эксперименты, реализация самых смелых идей. Имена наиболее талантливых и усердных исследователей навсегда остаются в истории науки и развития человеческой мысли. А результатами их трудов мы пользуемся каждый день, иногда сами того не замечая.

Книга, которую вы держите в руках, создана с целью рассказать об одном очень скромном и при этом невероятно выдающемся ученом XIX века – Борисе Семёновиче Якоби. За свою жизнь этот неутомимый исследователь совершил огромное количество трудов, принесших ему всемирную славу и уважение научного сообщества. А благодаря его настойчивому стремлению извлечь из каждой своей работы практическую пользу Россия – страна, которую он полюбил всем сердцем, обрела множество новых технологий. Результаты труда Якоби были по достоинству оценены и использовались в науке, промышленности, строительстве, искусстве и даже военных кампаниях!

Как же мог один человек обладать настолько разнообразными знаниями и интересами? Об этом пойдет речь далее. Хочется только отметить, что каждой своей работе Борис Семёнович отдавал всего себя, в каждое свое изобретение вкладывал всю свою душу, не требуя ничего взамен. Его целью было не увековечить свое имя, а принести пользу человечеству и науке. Не все в жизни и исследовательской деятельности Бориса Семёновича шло гладко, множество испытаний ждало его на пути. Но оставаясь верным себе, честным и трудолюбивым человеком, он преодолел их все, оставив после себя добрую память и выдающиеся изобретения.

---

Кроме упреков, Мориц получил предложение от младшего брата приехать в Кенигсберг, где он преподавал, и вступить в должность инспектора гавани Пиллау. Выбора не было, будущему ученому пришлось подавить самолюбие и отправиться в отдаленную окраину. Приехав в Кенигсберг, Якоби был приятно удивлен: в городе царила атмосфера творчества, духовных поисков и стремления к научным открытиям. Крупнейшие ученые преподавали в местном университете. Например, Ф. В. Бессель, директор университетской обсерватории, станет одним из ближайших друзей Морица. А Ф. Э. Нейман, профессор физики и минералогии, предоставит ему возможность пользоваться приборами физического факультета и читать присылаемые ему журналы.

Наконец Мориц Якоби попал в свою обстановку, которая вновь вдохновила его на стремление к «свершениям большого масштаба». Обстоятельства открыли перед ним возможность окунуться в науку, и он не преминул ими воспользоваться: за то время, что Якоби пробыл в Кенигсберге, он успел осуществить поразительный объем работы.

В первую очередь Мориц занялся исследованиями электромагнетизма – магнитными явлениями, вызываемыми электрическим током. Дело в том, что главным достижением науки того времени был паровой двигатель, однако механическая передача энергии сводила на нет главное его преимущество – огромную мощность. Электрическая же энергия способна легко превращаться в любой другой вид энергии, необходимый для определенного случая, и именно Якоби был одним из первых ученых, указавших на недостатки парового двигателя, от которых свободен электрический. Кроме того, в центре внимания Морица было открытие магнитного поля электрического тока, подтверждающее тесную связь между электричеством и магнетизмом. Прорывом, который принес успех ученому, стал отказ от царствовавшего тогда в строительстве машин принципа возвратно-поступательного движения. Именно движение поршня в паровой машине ученые мечтали заменить на электродвигатель, приходя к ошибочному заключению, будто оно является образцом для конструкции нового двигателя. Якоби же построил машину, основанную на принципе вращательного движения. Отмечая ее преимущества, он писал: «В моем двигателе отсутствуют все управляющие и регулирующие механизмы, как то: клапаны, вентили, поршни, полые цилиндры и др., которые в паровой машине дорого стоят и быстро изнашиваются при работе. Благодаря этой простоте стоимость двигателя уменьшается и со временем может быть доведена до четверти стоимости паровой машины»; «магнитная машина обладает почти бесшумным действием благодаря тому, что в ней отсутствуют неизбежные в паровой машине сотрясения и удары, столь вредно действующие, в особенности в локомотивах»; «двигатель не требует постоянного наблюдения за собой, он может быть на целые часы и даже дни предоставлен самому себе, его действие остается ровным и спокойным».

Эффект конструкции зависел от точно налаженной перемены полюсов, что придало особенную важность уникальному коммутатору, созданному ученым. Свой двигатель Якоби считал универсальным, применимым во всех случаях, когда требуется механическая энергия, пригодным «для нужд промышленности и жизни». «Я уже не говорю о крайней простоте магнитной машины, – писал ученый, – с круговым беспрерывным движением, о конструктивных ее преимуществах и легкости превращения кругового движения во всякое другое, какого требует данная рабочая машина. Я с самого начала был проникнут этими мыслями, еще когда я не представлял себе, каким образом мне удастся осуществить свою машину; я тогда имел в виду практическое ее применение, и задача представлялась мне настолько важной, что я не хотел тратить силы на выдумывание игрушек с возвратно-поступательным движением, которые удостоились бы чести быть поставленными в один ряд с электрическим звонком в отношении их эффекта».

Главной заслугой Якоби было умение концентрироваться исключительно на тех вопросах, которые наиболее остро стояли в производстве того времени; стремление не к эмпирическим выводам, но созданию необходимого для промышленности и транспорта двигателя. В будущем он скажет своим студентам: «Я учился в немецких университетах: изучение точных наук было моим главным занятием. Позднее силою обстоятельств я был втянут в практическую деятельность, и моя работа в области строительства носила самый разнообразный характер. Но хотя при быстрых успехах науки это было очень трудно, я всегда старался не отставать от ее уровня. Я черпал из науки только то, что ведет или обещает повести к практическим результатам. Я поставил себе задачу примирить науку и технику, стереть неоправданное различие, которое установили между теорией и практикой».

8 апреля 1834 года Мориц закончил многочисленные исследования и организовал первое испытание электродвигателя. Причем, наверное, впервые в жизни Якоби, все окружающие твердо верили в его успех, а Ф. Нейман даже организовал демонстрацию работы модели. В дальнейшем с ней ознакомятся В. Я. Струве, А. Гумбольдт, К. М. Бэр.

Электродвигатель Б. С. Якоби конструкции 1834 г.

Копия первого электрического двигателя Б. С. Якоби, 1834 г.

Чертеж первого электрического двигателя Б. С. Якоби, 1834 г.

В. Я. Струве.

Обретя уверенность в своих силах, Мориц отправляет «Заметки о магнитной машине, в которой магнетизм используется как двигательная сила» в Парижскую академию наук, которая являлась тогда центром промышленных исследований, а затем публикует брошюру под названием «Памятная записка о применении электромагнитной силы для приведения в движение машин». Что интересно, Якоби одним из первых оценил важность закона, открытого Г. Омом: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке (при заданном сопротивлении) и обратно пропорциональна сопротивлению участка (при заданном напряжении). Именно этот закон он положил в основу своих работ по конструированию магнитного аппарата. Даже Дж. Генри, один из величайших физиков, создавший свою модель электромагнитного двигателя, впервые ознакомился с законом Ома, прочитав о нем в «Памятной записке» Якоби.

На этом успех ученого в Кенигсберге не остановился: 1 марта 1833 года он был принят в число действительных членов «Кенигсбергского физико-экономического общества». Его доклад, с которым он выступил на открытом собрании общества, был включен в сборник лучших докладов под редакцией академика К. М. Бэра. В нем Якоби много говорит о сохранении энергии, что позволяет назвать его одним из предшественников великого открытия этого явления.

Работоспособность Морица не знала границ: в 1834 году он дважды выступает на заседаниях Кенигсбергского союза искусств и ремесел, пишет интереснейшую речь «Об использовании сил природы для нужд человека». В начале своего сочинения ученый писал:

«Труд всегда преследует цель – вызвать коренные или лишь пространственные изменения в телах, представляемых природой. С этим каждый раз связано преодоление известного сопротивления, независимо от того, чем оно вызывается: реакцией против трения, сцепления и притяжения тел или силами упругости и тяжести. Когда такое сопротивление только уравновешивается, имеет место лишь давление; работа же – надо твердо усвоить это различие – имеет место тогда, когда точка, к которой приложено сопротивление, перемещается в пространстве.

Поэтому, чтобы получить меру работы, нужно умножить сопротивление на длину пути, проходимого точкой, где приложено сопротивление; это произведение имеет особое значение в экономическом отношении, ибо оно полностью исчерпывает движущую силу, посредством которой должна быть произведена работа, за каждый момент или за определенный закономерный период. Мера движущей силы на пространство, пройденное точкой приложения силы, и если сила и сопротивление изменяются одинаковым способом и в одинаковых единицах, то является возможность сравнивать друг с другом движущую силу и работу и оценивать их по отношению одна к другой»

Далее в речи ученого есть не менее важные слова: «Наряду с принципом – добиться возможной независимости от природы – имеет величайшее значение и другой принцип – концентрировать двигательную силу на возможно малом пространстве. Ибо только в этом случае можно привести все работы в наиболее целесообразную связь и, вместо того чтобы идти к силам природы, отыскивать их и приспособляться к ним, напротив, заставить их идти к себе и применять их где и когда понадобится».

В 1835 году авторитет Морица Якоби стал так велик, что Ф. Нейман поставил вопрос о его допущении к защите ученой степени доктора философии, которая и была присуждена ему 24 июня 1835 года. Напомним, что все это время Мориц еще и выполнял обязанности инспектора гавани, а теперь, добившись такого успеха, мог бы претендовать на место в университете. Но здесь его ждала неудача: вакансии, соответствующие его специальности, отсутствовали и никаких перспектив не предвиделось. Кроме того, финансовое положение ученого становилось все тяжелее: все свои сбережения он истратил на дорогостоящие опыты, которые теперь пришлось прекратить. Единственным возможным источником материальной помощи для научных экспериментов в Пруссии того времени являлись денежные пособия от монархов, стремившихся прослыть просвещенными правителями. А. Гумбольдт убедил короля Пруссии Фридриха Вильгельма III в важности и необходимости для науки опытов Якоби, намекнув, что помощь с финансированием создаст хорошую славу монархии. 10 января 1834 года Морицу выдали 600 талеров на продолжение работ по электромагнетизму. Однако, по подсчетам Якоби, для устройства электродвигателя в натуральную величину требовалось в 30 раз больше! Таким образом, карьера Морица вновь зашла в тупик, но внезапно ему улыбнулась удача.