Научные открытия часто напоминают игру на бильярде. В воздухе носится какая-то мысль и потом, как кий по шарам, она совершает удар по исследователям. В процессе участвуют несколько, но попадает в лузу обычно один. Его имя становится знаменитым. Тот, кто заставил его совершить движение, остается в тени.
Уже не первый раз мы рассказываем о людях, сделавших фундаментальные открытия в электротехнике. Их изобретениями мы пользуемся ежедневно, не задумываясь, кто был в самом начале цепочки, которая привела нас к новому уровню комфорта. Некоторые из них более успешные в маркетинговых стратегиях дали свое имя изобретенным или открытым ими явлениям: Вольт, Ампер, Ньютон, Паскаль, Сименс, Эдисон. Мы расскажем о Борисе Якоби, благодаря которому появился первый электрический телеграф и электромобиль.
Русский подданный немец-еврей
Борис Якоби за 72 года своей жизнь многое изменил в своей биографии: имя, подданство, вероисповедание. Мориц Герман Якоби появился на свет 21 сентября 1801 года в Потсдаме в состоятельной еврейской семье – отец будущего изобретателя работал личным банкиром прусского императора Фридриха Вильгельма III. В семье было несколько детей и у всех проявились яркие способности к точным наукам. Родители решили, что он будет архитектором, Мориц Герман не стал противиться, но позднее все же нашел себя в другом: электротехнике. Евреям, даже имевшим связи при дворе прусского монарха, нелегко было строить карьеру. Якоби принял лютеранство, изменил имя, стал университетским ученым. Через некоторое время он получил предложение работать в России. Якоби покинул земли прусского короля и стал подданным российского императора. Сегодня Бориса Якоби считают своим и немцы, и евреи, и русские. Видимо вопрос о самоидентичности тоже тревожил его, потому что Якоби посчитал нужным высказаться на этот счет: «Если достигнутые в сфере науки результаты приносят пользу всему миру, то без сомнения тем большее значение они имеют для страны, в пределах которой результаты эти достигнуты... Культурно-историческое значение и развитие народов оценивается по достоинству того вклада, который каждый из них вносит в общую сокровищницу человеческой мысли... Нижеподписавшийся поэтому обращается с чувством удовлетворенного сознания к своей 37-летней ученой деятельности, посвященной всецело стране, которую привык считать вторым отечеством, будучи связан с нею не только долгом подданства и тесными узами семьи, но и личным чувством гражданина. Нижеподписавшийся гордится этой деятельностью потому, что она, оказавшись плодотворной в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России...».
Архитектор-электротехник
Что же это была за деятельность, о которой пишет Якоби? Приехав в Россию профессором архитектуры, Борис Якоби увлекся разработкой идей Макса Фарадея, касающихся явления электромагнитного вращения. В 1821 году Фарадей показал, что «проводник имеет стремление вращаться вокруг магнитного полюса, а полюс вокруг проводника». В научном мире началась работа по созданию электродвигателя.
Работа с электричеством для человечества была чем-то абсолютно новым. Американский журнал писал: «Наука совершенно неожиданно дала нам в руки новую силу большой, но не знакомой еще нам энергии. ...При помощи самых простых средств – соприкосновения металлических поверхностей малых размеров, при помощи слабых химических реактивов возникает загадочным образом энергия, рассеянная повсюду в природе, непознаваемая нашими чувствами; эта энергия увеличивается еще более загадочным путем, перемещаясь в изолированной проволоке, увеличивается в тысячи и тысячи раз, пока не проявляется с невероятной силой; между ее зарождением и полной зрелостью нет промежутка: ребенок сразу рождается гигантом».
Устройством, которое он назвал «магнитным аппаратом», Борис Якоби занялся в 1834 году. В это же самое время на уральских заводах Демидовых был запущен первый паровоз, или как его называли: «сухопутный пароход». Век пара и электричества для России начался практически одновременно.
Якоби построил модель, основанную на принципе вращательного движения. Это было нечто иное, чем закладывалось Фарадеем. Якоби экспериментировал, нащупывал верный путь. В отличие от многих современников, недооценивающих электричество, он был твердо убежден, что электричество – это сила, призванная создать новый переворот в мировой экономике. Он уже видел время, когда с помощью электромагнетизма будут приводиться в движение машины.
Почти 200 лет назад Борис Якоби писал о работе над электродвигателем: «То громадное влияние, которое оказали механические двигатели на общественную и материальную стороны жизни, в настоящее время настолько всеми признано, что изобретение всякого нового двигателя... должно рассматриваться не просто как любопытное открытие, а как событие мирового значения, тем более это относится к тем силам природы, которые до настоящего времени использовались в совершенно других областях».
Когда Якоби переехал в Россию, к его изобретениям отнеслись с большой серьезностью. Император Николай I увидел в них большой военный потенциал и из-за этого отцом электрического телеграфа для всего мира стал Вернер Сименс, а не Борис Якоби, изобретения которого были засекречены. Этой истории мы коснемся чуть позже. Одно из изобретений Якоби мы можем видеть каждый день, достаточно оказаться у Большого театра или Зимнего дворца, или посмотреть на деньги. Вместе с работой над электродвигателем Борис Якоби стал автором открытий в области гальванопластики.
Деньги и Аполлон
В своих ранних экспериментах Якоби в качестве генератора электрической энергии применял гальванические элементы. И открыл метод гальванопластики. Благодаря ему были созданы скульптуры и барельефы Большого театра, Исаакиевского собора, Зимнего дворца. В 1839 году Якоби первым использовал свойства электрического тока для изготовления медных слепков с различных предметов. При этом он пользовался только металлическими токопроводящими матрицами.
В 1840 году вышло написанное Якоби руководство «Гальванопластика, или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов с помощью гальванизма». Эта технология быстро нашла в России практическое применение в изготовлении точных и во всем сходных между собой клише для печатания государственных бумаг, в том числе денежных знаков, чего нельзя было достигнуть простой гравировкой клише. Тогда же за свое изобретение Якоби получил от правительства России Демидовскую премию в 25 тыс. рублей.
Электричество против пара
В своих экспериментах Борис Якоби был твердо уверен, что будущее не за паровыми машинами, а за электричеством и электрическими двигателями. Его смелость и настойчивость, с которой он двигался вперед побудила и других ученых активизировать свою работу в заданном им направлении. Особенно важно было для Якоби заменить паровые двигатели на электрические в судоходстве. Была создана правительственная комиссия, которая следила за экспериментом. В 1837 году (год появления в России первого пассажирского паровоза) на Неве было проведено испытание судового электрического двигателя. Мотор был установлен на пассажирской лодке с 12 пассажирами. Транспортное средство двигалось по и против течения. Его скорость была невелика – всего 2 км/ч. За 7 часов испытаний лодка преодолела около 7 км.
Комиссия была удовлетворена и уже готова была придать опыт широкой огласке, но для надежности решили спросить мнение военного. Адмирал, состоящий при особе Его Императорского величества, Иван Крузенштерн, предложил воздержаться от подробного отчета и ограничиться краткой заметкой. Так Россия оказалась первой в мире державой, сделавшей электрический двигатель. Но дальше исследования застопорились. Электродвигатель был громоздкий, маломощный и не мог заменить паровой. Того, что ожидали промышленники, не случилось. Финансирование проекта было свернуто через три года после первых обнадеживающих экспериментов.
Техники еще долго не могли справиться с задачами, которые делали бы такой мотор рентабельным. Первый электропоезд был показан на промышленной выставке в Берлине в 1879 году, спустя 5 лет после смерти Бориса Якоби. Это был макет электрической железной дороги. По участку протяженностью менее 300 м со скоростью 7 км/ч двигался поезд, состоящий из локомотива мощностью 2,2 кВт и трех вагончиков, в каждом из которых могло разместиться до 6 пассажиров. Отцом изобретения называли промышленника Эрнста Вернера фон Сименса и инженера Хальске. Вскоре это изобретение стало во всю применяться в наземном и подземном транспорте. Первый электрический трамвай пошел в Берлине в 1881 году (в России в 1892 году), первый электропоезд в Лондоне в 1890 (в России в 1934 году). Стоит сказать, что Вернер Сименс, признанный в мире отец электротелеграфа и электротрамвая, черпал вдохновение для своих изобретений в России.
Военный секрет электротелеграфа
Как это случается с крупными учеными, Борис Якоби одновременно вел несколько научных исследований. Во время работы над корабельным электродвигателем, он оказался вовлечен в военную промышленность. С помощью гальванопластики изготавливал мины, работал над электродвигателем.
Одной из важных задач армии всегда оставалась надежная связь. К тому времени, когда Якоби начал заниматься телеграфией, она уже прошла долгий путь развития. Но проблема создания надежной и быстрой связи решена не была. В России в то время применялся семафорный телеграф. Правительство предложило Якоби построить «электротелеграфическое соединение» между Петербургом и Царским Селом. Первый пишущий аппарат Якоби сконструировал в 1839 году. Его особенностью было то, что вместо мультипликатора использовался электромагнит, приводивший, при помощи системы рычагов, в действие карандаш. Запись сигналов производилась на фарфоровой доске, которая двигалась на каретке под действием часового механизма. Но Якоби продолжал эксперименты. Уже в начале 1840-х изобретения Якоби в области телеграфа в России засекретили. Николай I наложил запрет на публикацию его изобретений. Ученому это было трудно принять. Возможно, однажды во время поездки в Европу он намеренно «упустил» государственный секрет, желая, чтобы его изобретением пользовалось все человечество, хотя многие историки науки склонны видеть в этом промышленный шпионаж. В 1843 году ученый обращался к императору с просьбой разрешить публикацию доклада об изобретении электротелеграфа. Якоби хотел информировать научный мир о проблемах, с которыми столкнулись пионеры телеграфной связи, он хотел лично обсудить их с зарубежными коллегами. Разрешение не было получено. Запрет на публикацию изобретений Якоби в области телеграфии действовал и после его смерти.
В 1845 году Якоби создал абсолютно новую конструкцию стрелочного синхронного аппарата с горизонтальным циферблатом, электромагнитным приводом и прямой клавиатурой. Этот аппарат получил практическое применение и в России, и в Европе, и стал основой для многих других синхронных телеграфных аппаратов. Тогда же ему пришлось оправдываться почему изобретение прусского инженера Вернера Сименса оказалось очень похожим на его секретный проект. В тот год Якоби совершал путешествие по Европе. В Германии он встретился со старым знакомым Вернером Сименсом: «Вошел г. Сименс, который тогда, если я не ошибаюсь, носил еще форму прусского артиллерийского офицера и который, насколько мне известно, в то время еще не занимался телеграфией, а работал над устройством хроноскопа для измерения быстроты полета пушечных ядер. Мой рисунок остался на столе. Я передаю лишь факт, не обвиняя никого в плагиате. Известно, что телеграф с синхронным движением составил славу и богатство г. Сименса».
Император Николай I, который грезил новой войной и видел главную цель развития страны в укреплении армии, не дал развития изобретениям Бориса Якоби, касавшихся мирного использования телеграфа. Связь планировалась только подземная. Считалось, что строительство столбов для наземной связи сделает ее уязвимой. Борис Якоби справился с этой интересной задачей. Первым в мире придумал систему прокладки подземного кабеля для телеграфа. Этот принцип использовали, когда прокладывали телеграфную связь между Европой и Америкой.
Якоби по опыту знал, что «…при прокладке электрического телеграфа самой трудной и важной частью являются провода, а не аппараты». Стараясь добиться надежной изоляции проводников, он провел опыты со стеклом, глиной, салом, смолой хлопчатобумажными и шелковыми нитками, комбинируя их и изготавливая изоляционные мастики.
Якоби был проложен подземный телеграф с использованием приёмного и отправочного электромагнитных аппаратов собственной конструкции. Телеграфный аппарат работал от ключа (манипулятора). Сочетание движений фарфоровой доски, перемещаемой часовым механизмом, и карандаша, соединенного с якорем электромагнита, давало на доске условные зигзагообразные знаки. Это была телеграфическая линия: Александровский Дворец Царского Села (кабинет Николая I) – и штабом в Петербурге.
Сто лет спустя, в ноябре 1949 года на территории Московского вокзала в Ленинграде при строительстве метрополитена на глубине 85 см под землей был найден деревянный брус, пропитанный дегтем. Находку доставили в лабораторию электрических линий Ленинградского электротехнического института инженеров железнодорожного транспорта. По всем признакам было установлено, что она представляет собой часть опытного кабеля, проложенного Б.С. Якоби в 1846-1847 годах при устройстве телеграфной линии вдоль строящейся Петербурго-Московской магистрали. В 1952 году образец кабеля был передан в Центральный музей железнодорожного транспорта (ЦМЖТ) России.
А в 1850 году Якоби изобрел первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, работающий по принципу синхронного движения. Во время своей поездки по Европе в 1851 году Якоби с горечью констатировал: «Что касается аппаратов, то я получил спокойное удовлетворение (если оно вообще было), узнав, что та же самая система, которую я впервые ввел, принята в настоящее время в Америке и в большинстве стран Европы».
Хороший итог хорошей жизни
Борис Якоби никогда в открытую не обвинял Вернера Сименса в плагиате. Откуда бы не снизошло вдохновение на Сименса, он сумел им неплохо распорядиться. Вскоре, благодаря электротелеграфу именно он, а не Борис Якоби, стал очень богат. Значительная часть средств шла из России, которая покупала электротелеграфы Сименса, оставив разработки Бориса Якоби исключительно военным.
Звезда Бориса Якоби взошла в противоречивую эпоху царствования Николая I и с его смертью постепенно ушла в тень. Он не мог жаловаться на судьбу. В России у него случилась большая любовь, удачный брак. У него было семеро детей, правда, до взрослого возраста дожили только двое: Владимир и Николай. Владимир также стал изобретателем. У Бориса Якоби было положение в обществе, возможность заниматься научными исследованиями. Он был награжден многими орденами, получил потомственное дворянство. В 1867 году Борис Якоби был награжден Большой золотой медалью на Всемирной выставке в Париже, где представлял Россию в международной комиссии для выработки общих единиц мер, весов и монет, отстаивая преимущества метрической системы. Последние годы жизни заведовал Физическим кабинетом Петербургской академии наук. Умер в 73 года от сердечного приступа.
Борис Якоби не стал мультимиллионером как Вернер Сименс, но получил от жизни все, что пожелал. Только отцом электромашин и электротелеграфа называют Сименса. Изобретатели оказались в роли двух бильярдных шаров, попавших в лузы дуплетом.
