Василий Лебедев

ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В ПРОШЛОМ

Глава первая

В ПОМОЩЬ ИЗОБРЕТАТЕЛЮ

Человек как машина или фабрика

Декарт, великий мыслитель XVII века, рассматривал человеческое тело, как машину. Современный ученый был бы более склонен назвать наш организм скорей фабрикой, чем только машиной. Человек — «завод», который имеет свою особую «технику». В этом заводе имеется разделение труда, — различные органы исполняют вполне определенную функцию, — и своя система управления при помощи нервов. Эти нервы, соединяющие различные органы тела с мозгом, напоминают собой телефонную сеть большой фабрики.

Один из главных органов человеческого тела — сердце.

Сердце-машина весом всего 300 г. Его мощность — около 1/375 лош. силы. Нормально эта живая машина работает 70–80 лет без перерывов и вовсе не требует — вернее, не допускает — ремонта.

При каждом ударе сердце-машина совершает работу, достаточную для подъема 400 г на высоту одного метра. С каждым ударом сердце прогоняет из вен 1/10 литра крови в правое предсердие, оттуда в правый желудочек и затем, через легочную артерию, к легким, где кровь очищается с помощью вдыхаемого нами кислорода. Из легких обновленная кровь через легочную вену прогоняется в левое предсердие, затем в левый желудочек и оттуда в большую аорту. Благодаря этой машине-сердцу кровь питает все органы, кожу, нервы…

В течение одной минуты сердце перекачивает 7 литров крови (около 30 стаканов); в сутки это составит больше 5000 литров, а за год жизни — 4000000 литров, т. е. восемь тысяч сорокаведерных бочек!

И эта машина, созданная природой, работающая без ремонта десятки лет, весит всего 300 г. Такой машине позавидует любая фабрика. Не потому ли многие изобретатели старались подражать природе?

Что наши руки — замечательные рычаги, знал еще Борелли, ученик Галилея, современник Декарта. Рисунок, который вы видите здесь, взят из замечательного сочинения Борелли — «О движении животных».

Рис. 1. «Когда протянутая рука держит на пальце 10 фунтов, то мышцы руки производят совместно тягу в 2000 фунтов». (Из сочинения Борелли, 1685 г.)

Этот ученый показал, что сила, действующая в мышце, приложена к меньшему плечу рычага и потому значительно превосходит груз, действующий на конец пальца (точка «В» нашего рисунка). По вычислению Борелли, если держать руку горизонтально и подвесить к пальцам 10 фунтов, то все мышцы руки вместе производят тягу в 2000 фунтов. Какою же огромною крепостью должен обладать тот материал, из которого сделана мышца!

Современная наука выяснила, кроме того, что мышцы обладают огромной эластичностью. Здесь есть чему поучиться технику. Французский ученый Марэй показал на опыте, что при перевозке тяжестей получается 26 % экономии усилия, если лошадь, запряженная в экипаж, тянет его при помощи эластических тяжей. Как видим, природа недаром создала эластические мышцы: в целях экономии силы человека.

Не менее интересна особенность костей у человека и животных. Надо заметить, что только со времени Галилея (XVII век) начали изучать то, что теперь называют сопротивлением материалов. В настоящее время установлено, что сопротивление сгибанию одинаково как для сплошного стержня, так и для полого, имеющего достаточной толщины стенку. Кости наших рук и ног внутри пусты. По типу наших костей строят теперь рамы велосипедов: пустые металлические трубки велосипеда дают, при своей легкости, весьма большую прочность. Как видим, за сотни тысячелетий естественного подбора животное царство выработало тип рычага, который одобряет современная техника. Физиологи установили, что для раздробления кости нужно употребить давление около 3 тонн.

Посмотрите рисунок, где приведены в связь техника природы и техника, созданная человеком. На рисунке даны — разрез бедренной кости, вычерчены линии давлений, т. е. кривые, вдоль которых передается усилие, и, наконец, показана схема действующих усилий в стрелке подъемного крана.

Рис. 2. Бедренная кость (налево) с вычерченными линиями давлений и стрелка подъемного крана (направо) с схемой действующих усилий.

Инженеры сознательно добиваются того, чего «инстинктивно», но целесообразно достигает природа!

Приведу еще пример из области того, как работает фабрика-организм. Он относится к органам наших чувств.

Наиболее совершенным является орган зрения — глаз. Впрочем, в отношении чувствительности чувство вкуса превосходит глаз: язык знатока вин, если можно так выразиться, «смеется» над самым тонким химическим анализом. По строению глаз напоминает собой фотографический аппарат, который стал орудием исследования лишь в средине XIX столетия. Вы, наверное, знаете, что матовое стекло фотографического аппарата и чувствительная фотографическая пластинка, устанавливаемая на его место по наведении аппарата на фокус, представляет подражание чувствительной сетчатой оболочке глаза. В последнее время физиологи идут еще дальше в сравнении процесса зрения с фотографированием. Высказывается предположение, что на сетчатой оболочке получается такое же химическое видоизменение ее поверхностного слоя, как в пленке чувствительного слоя фотографической пластинки, а роль так называемой пурпурной жидкости глаза — роль проявителя и фиксажа, вызывающих изображения на пластинке.

Что может почерпнуть изобретатель, наблюдая природу

Посмотрим теперь, какова «техника» в других уголках природы.

Вам, наверно, памятны полеты Амундсена и пролеты Нобиле на полюс? Помните форму их дирижаблей?

Форма аэростата была математически обоснована впервые Жиффаром примерно лет 75 тому назад. Его дирижабль представлял собой «тело вращения» дуги вокруг своей хорды, т. е. имел форму «чижа», в который играют дети.

Рис. 3. Форма дирижабля 75 лет назад (управляемый аэростат Жиффара).

В наше время конструкторы отказались от такой формы дирижабля. Современный «цеппелин» походит скорей на рыбу.

Рис. 4. Рыба и цеппелин.

Нужно ли упоминать, что современные быстроходные аэропланы похожи на птицу? Между тем первый летательный аппарат Райта (1903 г.) походил скорее на ящичный змей, чем на птицу.

Рис. 5. Аппарат Райта в полете напоминает большой змей.

И только через двадцать лет летательный аппарат принял ту форму, которую выработала природа.

Рис. 6. Аэроплан 1924 г. похож на птицу.

Не покидая мира птиц, приведу еще пример, показывающий удивительную технику природы. Посмотрите, как устроены ноги многих птиц. Природа снабдила птиц особым механизмом: как только птица садится на ветку и поджимает ноги, мускул-тяж тянет когти, и они автоматически обхватывают ветку. Вот тоже механизм, достойный подражания!

Рис. 7. Механизм птичьей ноги: когда птица садится на ветку, поджимая ноги, пальцы автоматически обхватывают ветку.

Мы живем в век электрификации. Интересно знать, мог ли бы электротехник почерпнуть свои знания из самой природы? Физиологи отвечают на этот вопрос утвердительно.

В морях водятся рыбы, вооруженные органами, производящими электрический разряд. К таким рыбам принадлежит, например, электрический скат («Торпедо мармората»), электрический угорь («гимнотус электрикус»).

Долгое время думали, что эти рыбы выпускают особый яд. Действие этого «яда» настолько значительно, что, например, ученый Гумбольт чувствовал полученный им удар от угря целые сутки: болели суставы.

Другой естествоиспытатель, Капплер, после удара угря упал в воду и в течение двух минут ощущал паралич ног.

Не даром жители южной Америки, где водится электрический угорь, называют его «арима», что на их языке значит «лишающий движения».

Современные физиологи изучали устройство и работу электрического органа угря. Оказалось, что он представляет собой как бы батарею из 8000 элементов и, по измерениям Дюбуа Раймонда, напряжение его доходит до 300 вольт. Такое напряжение почти в три раза больше напряжения тока, который питает наши электрические лампы.

Я мог бы привести много примеров из мира растений и животных, показывающих, насколько высока техника, созданная самой природой на протяжении тысячелетий. Для изобретателя, не только для ученого, природа является замечательной книгой, из которой он может черпать идеи, полезные для использования сил природы.

Два примера из истории

Великий инженер, естествоиспытатель и гениальный художник XV века Леонардо да Винчи в своих изобретениях старался подражать природе. Чтобы построить летательный аппарат, он наблюдал за полетом птиц. Леонардо написал замечательную книгу «О летании птиц», оказывающуюся полезной для конструкторов аэропланов еще и в наши дни.

Стараясь подражать природе, изобретатель не всегда, однако, сразу находит в ней ответ. Таких примеров можно было бы указать из истории техники очень много.

Изобретатели первого парового экипажа были уверены, что паровоз, стоящий на гладких колесах, не будет двигаться, — нужна «зацепка» для этого. Первые строители железной дороги снабдили поэтому паровоз зубчатыми колесами, а рельсы — зубчатой рейкой.

Но англичанин Брунтон решил выйти из этого затруднения иначе: чтобы заставить двигаться паровоз, он снабдил его искусственными ногами.

Рис. 8. «Паровоз-пешеход» Брунтона 1813 г.

Он следовал природе, но неудачно. Надо было очень много рычагов, чтобы при движении поршня вперед и назад заставить передвигаться искусственные ноги, которые подталкивали бы паровоз. Вот поучительный пример того, что сам по себе верный принцип «подражай природе» может иной раз привести изобретателя и к ложному направлению в его работе.

Как изобретал Эдисон

О том, что изобрел Эдисон, писалось много. Но многие ли знают, как он изобретал? Даже беглый перечень всех работ этого изобретателя потребовал бы солидного тома. На одну только систему электрического освещения со всеми ее деталями взято Эдисоном более 1000 привилегий! А ведь электрическое освещение — только часть того, что сделано этим изобретателем.

С именем Эдисона связаны почти все важнейшие изобретения конца XIX и начала XX века.

1. В 1877 г. Эдисон изобрел фонограф — прибор, записывающий и воспроизводящий человеческую речь и музыку. Недавно этому изобретению исполнилось 50 лет. А над усовершенствованием фонографа Эдисон упорно работал всю свою жизнь.

2. В 1879 году впервые засветилась «эдисоновская электрическая лампочка».

Правда, это изобретение является только развитием идеи А. Н. Лодыгина. С лодыгинской лампочкой Эдисон познакомился через некоего Хотинского. И все же вышло так, что всюду засветились именно американские лампочки. Причина — хорошо разработанная эдисоновская система освещения: удобная проводка, патроны, предохранители и пр. Все приспособления к освещению: патрон, способ включения лампочек, предохранитель («пробка») и пр. — это изобретено Эдисоном. Он первый осуществил центральную электрическую станцию и построил динамо — машину особой конструкции для своего освещения.

Рис. 9. Первый американский электрический трамвай системы Эдисона.

Рис. 10. Коллекция фонографов Эдисона, хранящаяся в его музее. Особенно интересны: 1 и 6 — кукла, говорящая помощью фонографа.

Впервые такая машина заработала на пароходе «Колумбия». Здесь в 1880 г. была пущена первая центральная установка электрического освещения с лампочками накаливания.

3. Аккумулятор, над которым Эдисон работал много лет, изобретен в 1903 г.

Сейчас этот источник тока получает все большее распространение. Эдисон поставил своей задачей получить такой источник тока, который имел бы малый вес при большом количестве энергии. Он стремился создать как бы конкурента углю: то, над чем работал и наш изобретатель «электрической свечи» — П. Н. Яблочков. Эдисону удалось отчасти разрешить ту задачу, которую он себе ставил.

Рис. 11. Автограф Эдисона: первый заказ на изготовление 350 ламп накаливания для парохода «Колумбия». Заказ помечен 20 сентября 1880 г.

Какими еще изобретениями прославился Эдисон?

4. Что Эдисон сделал много усовершенствований в телеграфном и телефонном деле — общеизвестно.

5. Меньше знают о замечательном изобретении Эдисона в строительном деле, изобретении, сделанном им еще в 1907 г. — об особом способе дешевой постройки домов, при котором дом не строится, а отливается при помощи форм. Получается очень простой «дом-монолит». Отлить его можно в 2–3 дня.

Рис. 12. Дом-монолит Эдисона.

6. Наш век часто называется «веком радио». И в этой молодой отрасли техники Эдисоном сделано много открытий. Еще когда никто не думал о радиопередаче, у Эдисона был уже взят патент (1885 г.) на беспроволочную передачу сигналов. Любопытно, что Маркони, при основании «Общества беспроволочного телеграфа», должен был купить этот патент у Эдисона.

7. Работа катодной лампочки, так хорошо знакомой нашим радиолюбителям, основана на явлении, открытом также Эдисоном (в 1885 году).

8. Эдисону первому удалось осуществить говорящий кинематограф — соединением кинематографа с фонографом.

9. В Америке первые трамваи были системы Эдисона. И т. д. и т. д.

Выло бы, однако, ошибкой думать, что все изобретения этого великого человека достались ему легко, что Эдисон — только человек с большой фантазией и что в этом причина успеха и его изобретений.

На самом деле успех Эдисона основан на других качествах его характера. Прежде всего он настойчив в работе. Работая, например, над лампочкой накаливания, Эдисон предпринимает ряд опытов, которым отдает по 15–20 часов в сутки. Необходимость изучить десятки томов, чтобы найти ответ на нужный вопрос, не останавливает Эдисона. Когда в процессе работы Эдисон пришел к исследованию угольной нити для накала, он изучает десятки тысяч видов древесины для изготовления нити. Наилучшей нитью оказалась нить из древесины бамбука. Но имеется до 1200 видов этого дерева. Какой взять? Надо испробовать все без исключения!

Эдисон командирует агентов во все части света и, после долголетних опытов и исследований, убеждается, что лучшие результаты дает именно японский бамбук.

Такова настойчивость этого человека в работе, настойчивость, не знающая границ.

Рис. 13. Форма для дома Эдисона, составляемая из отдельных частей.

Умение довести работу до конца — одна из характерных черт Эдисона.

В этом он напоминает знаменитого Фарадея, который на вопрос, чему он обязан успехам в своих работах, ответил: «Тем, что я, начиная, довожу дело до конца».

Не менее яркий пример дает работа Эдисона над фонографом и граммофоном. Об этих работах он рассказывает следующее.

«В продолжение семи месяцев по 18–20 часов в день я работал над одним только словом, которое „не умел“ сказать мой аппарат. Я говорил в фонограф „спешиал“, „спешиал“… (английское слово, которое означает— „особенный“). А мой аппарат отвечал „пешиа“, „пешиа“, и я не мог его заставить говорить другое. Было от чего сойти с ума!

Но я достиг того, что если даже произнести тысячу слов со скоростью 150 слов в минуту, прибор повторит их. Вы поймете всю трудность работы, если я скажу, что следы, оставляемые на цилиндре от слова „спешиал“ — в 1 000000 долю дюйма глубины[1] и совершенно невидимы, даже в микроскоп. Отсюда вам ясно, как я работаю.

Легко изобрести удивительные вещи, трудно усовершенствовать их настолько, чтобы придать им практическую ценность. Вот над чем я работаю главным образом».

Такая же настойчивость наблюдается у Эдисона и в методах проведения им своих изобретений в жизнь: в уменьи заинтересовать общество и промышленные круги своим изобретением. Приведу один пример.

С изобретением способа записывать и воспроизводить речь, с фонографом, Эдисон познакомил публику следующим образом.

Это было в 1879 г. В редакцию крупной газеты явился молодой человек, который попросил аудиенции у редактора. Войдя в приемную, он молча пустил в ход свой аппарат, который довольно громко спел куплеты очень ходовой в то время американской песенки и затем сказал: «Здравствуйте, господин редактор, как вам нравится фонограф — новое изобретение Эдисона?»

На этой первой демонстрации фонографа перебывала вся редакция, и на следующий день в газете был помещен огромный фельетон о новом замечательном изобретении и его авторе — Эдисоне. Имя изобретателя сразу стало широко известным.

Другая черта изобретательской работы Эдисона — может быть самая существенная — уменье организовать работу. Хороший организатор в нем чувствуется на протяжении всей его жизни. Двенадцати лет мы видим Эдисона торгующим газетами на поезде. Но даже в такой обстановке мальчик-Эдисон нашел средство учиться и делать опыты. На гроши, остающиеся после отсылки денег родителям, он организует в поезде лабораторию, изучает химию. Пятнадцати лет он издает железнодорожную газету.

Рис. 14. Томас Эдисон (1847–1931).

Сделавшись инженером, Эдисон умело организует мастерскую, заинтересовав всех ее работников. Мастерская скоро получает известность. Заказы растут, и вместе с тем увеличивается и размах работы. В конечном итоге Эдисон создает замечательную лабораторию, которая является, может быть, самой обширной и богатой лабораторией в мире. Это целая «фабрика изобретений», фабрика из нескольких корпусов. В одном — находится библиотека и музей по истории техники, лаборатория и мастерская, оборудованные по последнему слову техники. В другом корпусе — химическая лаборатория. В третьем — лаборатория по чувствительным и точным измерениям. Есть специальное здание для кинематографии и т. д.

Под руководством Эдисона на этой фабрике изобретений работают несколько сот различных инженеров, ученых и изобретателей, которые по определенному плану исполняют задания великого изобретателя.

В работе Эдисона мы видим указание, как надо организовать изобретательскую работу и в СССР.

Одиночка-изобретатель и кустарь редко смогут добиться того, чтобы их изобретение имело практическую ценность. Только при коллективной работе, только группа изобретателей, работающая планомерно, сможет дать действительно практически полезную вещь.

Музей истории техники

В мае 1925 г. в огромном помещении на отдельном острове немецкого города Мюнхена обосновался знаменитый музей точных наук и техники — «Дейчес Музеум». Вот где изобретатель найдет много материала для ответа на вопрос, как делаются открытия!

По количеству собранных здесь оригинальных машин и приборов величайших германских инженеров, техников и физиков этот музей является единственным в мире. Он исключителен также по той цели, которую преследует, исключителен и по своему устройству. Мюнхенский музей не представляет собрания занумерованных редкостей, как большинство заграничных и русских музеев, редкостей, часто доступных пониманию только специалистов. Это «музей-школа» — музей, рассчитанный на широкие массы.

Мюнхенский музей возник по инициативе одного только энергичного человека — известного инженера-электрика Оскара Миллера. В 1903 г. в кругу небольшой кучки инженеров и ученых он впервые развил свой план создания музея замечательных с точки зрения истории наук и техники машин, физических приборов, технических установок. Музей должен был, с одной стороны, знакомить посетителя с историей точных наук и техники, с другой — служить памятником величайших произведений человеческой мысли в деле борьбы с природой и подчинения ее воле человека.

Привлекательный план Миллера нашел отклик у ряда германских инженеров и ученых, и скоро в совет музея вошли такие корифеи германской науки и техники, как Цеппелин, Рентген, Нернст, Планк, Вильгельм Сименс, Линде. Посыпались пожертвования со стороны отдельных ученых, заводов, фабрик, учебных заведений, научных и профессиональных организаций. Через три года, к началу 1906 г. Музей являлся уже обладателем 12000 редчайших оригинальных машин и приборов, моделей, портретов, картин, чертежей, рисунков, эскизов…

Сейчас, через каких-нибудь 25 лет, Мюнхенский музей, сделавшийся поистине национальной гордостью Германии, едва вмещает свои коллекции в мощном здании, выделяющемся своей башней с огромными вверху циферблатами.

Рис. 15. Верхняя часть башни Мюнхенского музея; на ней барометр.

Даже при беглом осмотре всего того, что в нем собрано, надо сделать до 16 километров!

А посмотреть и поучиться в этом музее есть чему.

Интересующийся физикой увидит здесь те оригинальные приборы германских ученых: Герике, Ома, Майера, Гельмгольца, Рентгена, Гертца, — благодаря которым был установлен ряд законов физики и открыты явления, составившие эпоху в истории наук.

Все отделы физики представлены здесь в ряде опытов, сопровождаемых описанием, часто словами самого автора, впервые произведшего тот или иной опыт. Это как бы развернутая книга истории наук и техники. Но вместо букв и чертежей перед вами те самые приборы и машины, при помощи которых добыто знание о природе. Часто достаточно нажать кнопку или повернуть ручку, чтобы произвести опыт.

Рис. 16. Старинные паровые машины Мюнхенского музея. Они могут быть приведены в действие.

В музее хранятся, например, знаменитые «Магдебургские полушария», которые послужили Отто Герике для публичных опытов по атмосферному давлению. Здесь же можно видеть первый воздушный насос. Огромная картина во всю стену наглядно изображает обстановку этого замечательного «опыта с полушариями», подготовившего, как известно, появление паровой машины. Посетитель легко поймет сущность этого опыта по описанию, находящемуся под картиной, и по чертежам самого Герике. Вокруг Магдебургских полушарий собраны другие опыты, служащие для доказательства существования атмосферного давления.

А вот установка Рентгена, которая привела его к открытию новых лучей. И вы, конечно, не удержитесь и повторите этот опыт, чтобы посмотреть скелет своей руки. Для этого вам предлагается войти в особую комнату и, поместив руку перед экраном, нажать кнопку.

При желании вы можете повторить почти все классические опыты по физике: Фарадея, Эрстеда, Ома, Ампера, Вольты. В музее искусно сочеталась теория с практикой. Возьмем для примера отдел акустики.

Помимо опытов с отражением, преломлением звука, с звучанием различных тел, вы имеете возможность слушать граммофоны и фонографы всех эпох. К вашим услугам пластинки лучших немецких музыкантов и певцов. В определенные часы вы можете в музее слушать оперу или концерт по радио. Если вы не любитель «машинной музыки», идите слушать орган или музыку на старинных инструментах: клавикордах, шпинетах, клавесинах. Слушайте произведения Моцарта, Баха на инструментах их эпохи. Вы только здесь поймете, почему Моцарт не мог дать той полноты и мощи в своих произведениях, какую дают Вагнер, Римский-Корсаков и современные авторы и которая возможна только на роялях нашей эпохи. И искусство зависит от состояния техники!

Рис. 17. Зал старинных клавишных инструментов Мюнхенского музея.

Интересующийся химией, астрономией, машиностроением, транспортом, технологией, авиацией, горным делом и пр. также найдет здесь огромное количество материалов, которого нет ни в одном из европейских музеев.

Вот вы вошли в комнату, и на вас сразу повеяло средневековьем. Это лаборатория алхимика, мечтавшего добыть искусственно золото, изобрести «жизненный элексир», «философский камень».

Вот аптека XVIII века. Банки, флаконы, реторты той эпохи. На пюпитре огромная книга, служившая для справок аптекарю, и вы имеете возможность перелистать ее. Нужно много дней, чтобы осмотреть как следует каждую из этих комнат. Зато вы воспримете дух химии средневековья и XVIII века. А вот залы, посвященные современной химии и химической промышленности.

Большие толпы посетителей привлекает знаменитый планетарий. Даже если вы не интересуетесь астрономией, вам нужно непременно побывать в этом отделе. Помимо замечательных старинных рисунков из различных сочинений по астрономии древнейших эпох, вы найдете здесь оригиналы и копии приборов, которыми пользовались Гиппарх, Птолемей, Коперник, Браге… Гвоздь этого отдела — замечательный планетарий, построенный для музея фирмой Цейсса. Это — искусственное небо. Лектор может по желанию представить вид звездного неба в различные времена года, показать, как на небе изменяют свое положение солнце, луна, планеты… При помощи такого планетария можно воспроизвести положения небесных тел в прошлом и будущем. После демонстрации этого планетария вам особенно любопытно будет побывать в другом планетарии, воспроизводящем систему Птолемея. Планетарий Цейсса сейчас поставлен во многих германских городах. Недавно построен он и в Москве.

Войдем в отдел двигателей.

По шуму, который слышится издали, вы догадываетесь, что машины не только собраны, как редкости, но что демонстрируется и их работа. Здесь имеются модели двигателей, приводимых в движение силой животных, воды, ветра. Вы можете наблюдать работу многих из них; ветер производится вентилятором, вода берется от водопровода.

Шум, который вы слышите издали, оказывается, происходит от модели огромной паровой машины XVIII в. Модель сделана в натуральную величину и движется при помощи электричества. Виден разрез цилиндра с поршнем и в движении, понятно, что происходит с отдельными частями этой машины. Поражает ее неуклюжесть и то, что в машине деревянные части еще смешаны с железными.

Свисток! Оказывается, в одном из залов пущен вход паровоз 1813 г. — знаменитый «Пыхтящий Билли».

Рис. 18. «Пыхтящий Билли» (Мюнхенский музей).

Он подарен музею «Обществом германских инженеров» и представляет собой точную копию с оригинала, хранящегося в Лондоне.

После осмотра коллекции велосипедов, автомобилей, вагонов разных эпох вы чувствуете усталость. Для отдыха поднимаетесь в отдел оптики. На огромной террасе можно несколько освежиться и испробовать силу различных зрительных и подзорных труб и биноклей.

Рис. 19. Терраса зрительных труб Мюнхенского музея.

Рядом здесь же библиотека. Она еще недостаточно полна, но в ней вы найдете все последние издания по истории техники и познакомитесь с различными немецкими журналами, и популярными и специальными. Удобные кресла располагают к чтению.

Из библиотечного зала сверху виден огромный зал авиации и мореходства. Здесь собраны коллекции авиационных двигателей, моделей, аэропланов, гравюр, изображающих первые полеты на аэростатах, фотографий первых успехов авиации.

Желая завершить беглый обзор всего того, что собрано в музее, вы спешите на третий этаж музея. Здесь пред вами в моделях представлена история плуга, серпа, мельницы, прялки, ткацкого станка, все, что касается типографского дела, бумажного, книжного. Все модели, машин демонстрируются служителями, или вы сами это делаете, нажимая кнопку.

Чтобы осмотреть отдел горного дела и металлургии, вы спешите вниз. Спускаетесь все ниже и ниже.

Вы в шахте! Рудокопы-манекены застыли в своих позах. Вот лошадь тащит тележку с рудой; она слепая. Рядом показана конюшня этих несчастных пожизненных пленников.

Идете все ниже, все дальше и дальше. Перед вами мелькают шахты различных эпох и рудников. Наконец, вы чувствуете, что заблудились… Так бывает и в настоящей шахте. Однако, благодаря стрелкам, указывающим выход, вы все же выходите наружу и — оказываетесь на пороге отдела металлургии.

Нет возможности хотя бы бегло познакомиться с различными способами обработки руд. Они представлены в огромных моделях, картинах на стенах. Вы идете дальше. Нельзя не обратить внимания на огромную коллекцию замков, которые пробуют посетители. Тут и древнеегипетские, и римские, и японские, и средневековые — вплоть до английского замка новейшей конструкции.

По каталогу вы убеждаетесь, что не осмотрели еще коллекции математических приборов, часов, весов, электротехнический отдел, отдел отопления, — хотя на беглый осмотр вы потратили около восьми часов!

Таков замечательный «Дейчес музеум» Мюнхена.

По типу он напоминает наш «Государственный Политехнический музей» в Москве. При случае посетите этот русский музей. Изучение технических музеев — один из способов не только пополнить свои знания по технике. Многое, что вы увидите здесь, даст вам богатый материал для размышлений, которые могут привести вас к новым идеям по технике, к новым изобретениям…

Глава вторая

ИЗ ПРОШЛОГО МАШИНЫ

Что такое машина?

«Человек — существо, способное создавать орудия», — так охарактеризовал человека Вениамин Франклин, один из замечательных американских ученых и общественных деятелей XVIII века.

Во времена Франклина (1706–1790) машина еще не получила такого значения в производстве, какое мы наблюдаем теперь и в производстве XIX века. Иначе Франклин охарактеризовал бы человека несколько шире — как «животное, способное создавать орудия и машины». Работа при помощи машин и ее полное торжество — вот что характерно для нашей эпохи.

Римский «инженер-строитель» Витрувий, живший 2000 лет назад, в своем сочинении «Об архитектуре» определяет машину, как «деревянное приспособление, оказывающее величайшие услуги при подъеме грузов».

Такое определение машины в то время вполне обнимало собой все области ее применения. Все машины того времени были деревянные и служили исключительно для подъема грузов. В портах были «портовые машины», при постройке больших зданий — «строительные машины» и т. д.

В наше время машина строится из металла, и, помимо машин для подъема грузов («краны»), мы различаем «машины-орудия», — добывающие и обрабатывающие железо, дерево, хлопок, шелк. Это всевозможного рода станки. Затем мы различаем «машины-двигатели», «машины для измерения» (весы, часы, счетные машины) и т. п.

Но что такое машина в современном смысле слова? Глубоко уверен, что с понятием «машина» у вас связано представление о чем-то сложном и хорошо прилаженном, о приспособлении, использующем какую-либо силу природы.

В действительности зачатки машины уже можно подметить в том камне, который схватил первобытный человек, защищаясь от нападения.

Из первобытного «камня-молота» выработался впоследствии молот, приводимый в движение водяным колесом, затем паровой молот — «молот-машина». Точно так же. наши «транспортные машины» ведут свое начало от того первобытного способа перевозки, который был в употреблении у египтян и вавилонян.

Рис. 20. Наш обезьяноподобный предок, вооруженный палкой и камнем — первыми орудиями.

Взгляните на древневавилонский рисунок (рис. 21). Из круглых бревен образовалось впоследствии колесо, — один из основных элементов транспортной машины.

Рис. 21. Перевозка статуи в древнем Вавилоне, 6000 лет назад.

Точно так же из заостренной палки, которой копал землю первобытный человек, образовался сначала сук, содержащий в себе уже все элементы современного плуга, а затем в наше время многолемешный плуг, влекомый мощным трактором, т. е. «плуг-машина».

Трудно указать в истории любого орудия, когда оно стало более всего походить на машину. Даже в ножном токарном станке кустаря уже имеется наличие «машины-двигателя» (сам кустарь) и «машины-орудия» (станок).

Машины древних культурных народов

У всех древних культурных народов рабочей силой служили рабы и скот. Поэтому, например, римские инженеры довольно забавно разделяли орудия производства: они говорили, что есть: 1) «немые» орудия — например, топор, плуг и пр., 2) «живые» орудия — домашние животные и 3) орудия, «обладающие даром речи», — рабы.

При помощи этих трех типов «орудий» и осуществлялись те грандиозные постройки Египта, Греции и Рима, многие из которых сохранились до наших дней.

В строительном деле, высоко развитом в этих древних государствах, земляные работы не представляли особых затруднений. Иначе обстояло дело с переноской камней из каменоломен. Здесь приходилось прибегать к специальным приспособлениям: к салазкам, каткам, рычагам.

Геродот (V век до н. э.) рассказывает, что «сто тысяч человек в течение трех месяцев тащили камни для пирамиды Хеопса — самой большой пирамиды, — и понадобилось десять лет, чтобы проложить дорогу от места добычи камня до Нила». Какая разница в сравнении с нашими способами переправления тяжестей при помощи кранов, поездов, пароходов, электровозов!

И все же древним инженерам удалось в некоторых областях техники достигнуть огромных результатов.

Благосостояние Египта зависело от разлива Нила, от орошения. Поэтому вопрос об орошении всегда был для Египта самым важным, — был вопросом жизни. И в области водных сооружений египетские инженеры не имели себе равных в античном мире. Обширные водоемы, искусственные озера и плотины запасали воду во время разлива Нила, чтобы потом использовать ее для орошения. Как в древнем Египте, так и сейчас на Востоке при орошении полей прибегают к «водочерпательным колесам».

Водяное колесо, появление которого знаменует собой новую эпоху в истории машины, возникло как раз из такого водочерпательного колеса. У Витрувия мы встречаемся с описанием того и другого колеса, так что, по-видимому, 2000 лет назад водяное колесо начало вытеснять силу раба. Это тем более вероятно, что как раз в то время, когда жил Витрувий, в I веке до н. э., иссякли источники свежих притоков рабов, и на рынке почувствовался недостаток в них. Глядя на два рисунка, воспроизводящих два водочерпательных колеса, описанных Витрувием, вы поймете, как напали на изобретение водяного колеса: раб случайно заметил, что колесо может вертеться само, если приделать к нему лопатки. Водяное колесо стало двигателем.

Рис. 22. Как было изобретено водяное колесо. Налево — водочерпальное колесо, движимое рабом. Направо — то же колесо, движимое силою воды (по Витрувию).

С точки зрения современной техники водяное колесо можно назвать уже «машиной» без всяких оговорок. Оно работает без усилия человека, — силами природы. Водяные мельницы с такими колесами появляются в Риме уже в I веке нашей эры. Таким образом, настоящая машина-двигатель возникла примерно две тысячи лет назад в Римской империи. Рим — родина двигателя.

Посмотрим теперь, как развивалось машиностроение в последующих веках.

Машины в средние века и в эпоху возрождения

Третий век был кризисом для Римской империи; основанная на рабском труде, встречая все больший отпор со стороны эксплоатируемых «варваров», Римская империя начала разлагаться. Усобицы из-за императорской власти, постоянные мятежи, вторжение варваров и т. п. нарушили порядок в империи, и вскоре мы наблюдаем попятное движение от сложной меновой хозяйственной системы к простым формам натурального хозяйства, которое не благоприятствует развитию машины.

Сильный удар натуральному хозяйству средних веков нанесла развивающаяся торговля с Востоком или «Левантом», как тогда говорили. Ткани, цветные стекла, вышитые золотом одежды, разные благовония, пряности, широким потоком полились с Востока на Запад, и роскошь, почти совершенно отсутствовавшая в жизни средневекового европейца, начинает выступать на сцену, требуя от него большого напряжения. В VIII и IX вв. Вся торговля была в руках арабов, потом она перешла к венецианцам. Начинается соперничество городов. Но все же техника развивается медленно.

Лишь в XI веке почти все производства Запада — мукомольное, лесопильное, суконное, бумажное, масляное и т. п. переходят на водяной — даровой двигатель.

В связи с появлением водяного двигателя усложняются «машины-орудия» благодаря увеличению мощности двигателя.

Вот (рис. 23) как была устроена лесопилка приводимая в движение водой. Этот рисунок взят из одного сочинения XVII в.

Рис. 23. Водяная лесопилка (из соч. 1621 г.)

На историю машины оказало влияние также открытие пороха.

При изготовлении пушек требуется искусство в обработке и отливке металла. Для пушек нужно много металла, и потому спрос на него растет: развивается горное дело и металлургия. Шахты приходится рыть глубже и глубже. Откачка воды делается все труднее. Строятся водоотливные машины. Для крепости приходится некоторые части делать железными. Начинается борьба дерева с железом.

Рис. 24. Мельница работающая помощью супального колеса; оно приводится в движение быками (из соч. Цонка 1621 г.)

Завоевание туркам Константинополя в 1453 г., занятие берегов Черного моря татарскими полчищами пересекло торговый путь, соединяющий Черное море с Балтийским, подорвало значение Средиземного моря. В связи с этим начинаются поиски «западного пути» в Индию.

Колумб думал, что он нашел этот путь, но только Васко да Гама, обогнув Африку, находит решение поставленной задачи, а затем Магеллан в 1521 г. совершает первое кругосветное путешествие, достигнув впервые Индии, плывя на запад.

Зарождается мировая торговля.

Прогрессирует судостроение. Судно Колумба в 1492 г. имело всего 246 тонн водоизмещения. Но через сто лет мореплаватели располагали уже кораблями водоизмещением в 700–800 тонн.

Рис. 25. Коллекция старинных ткацких станков, работу которых можно наблюдать в Мюнхенском музее.

Возникают новые промышленные центры. В развившейся борьбе за первенство на море побеждает сначала Голландия, потом Англия.

В XVI и XVII вв. в связи с ростом промышленности замечается особенное увеличение мощности машин, появляются сложные трансмиссии (передаточные механизмы).

Человек, овладев силой воды, начинает строить «машины-орудия». Так появляются водяные лесопилки, водяные сверла для пушек, водяные молота, но водяной двигатель, несмотря на все свои достоинства, имеет, однако, ряд недостатков. Хороший двигатель нужен очень часто как раз там, где мало воды: в городах, в центре «мануфактур». Кроме того зимою в умеренных странах — в Швеции, России и пр. — сила воды не действует. Является мысль использовать какую-либо другую силу. Кроме воды такой силой может служить ветер.

Рис. 26. Коллекция сверл, начиная от первобытного и кончая современными.

Ветер начали использовать очень давно — на морях, применяя парус. Ветряные же двигатели появились в XV–XVI вв. Наиболее раннее изображение такого двигателя мы находим в рукописях Леонардо да Винчи (1452–1519). Ветряный двигатель — даровой двигатель, но у него есть недостаток: часто, когда нужно, чтобы он работал, ветра нет. Вот почему даже в XVI и XVII вв. в порту, на мельницах и пр. продолжают работать всевозможные ступальные колеса, конные приводы и т. п.

Рис. 27. Ступальное колесо в порту XVIII века. Оно приводится в движение людьми.

Машины XVIII века

Делая набросок важнейших моментов в истории машины, я должен был бы перейти теперь к выяснению причин появления паровой машины и к описанию такой машины.

Однако, прежде чем это сделать, необходимо остановиться на тех изобретениях в области «машин-орудий», которые произвели промышленную революцию в конце XVIII века (главным образом, в Англии) и привели к зарождению нового класса — рабочего класса, состоявшего исключительно из наемных работников.

Рис. 28. Эскиз ветряной мельницы Леонардо да Винчи (около 1500 г.).

В конце XVIII века было сделано множество изобретений прежде всего в области машин по обработке «волокнистых веществ» — главным образом, хлопка. До середины XVIII бека бумажные ткани производились ткачами у себя на дому ручным способом по заказу скупщиков. Так как пряжа совершалась гораздо медленнее, чем тканье, то ткач постоянно нуждался в большем количестве пряжи. Спрос на пряжу еще повысился, когда появился «самолетный челнок». Это замечательное изобретение было сделано англичанином Кэем в 1733 г.

Улучшение, введенное Кэем, толкало мысль изобретателя на улучшение прядения, сильно отстававшего от тканья. Однако, только в 1769 г. была изобретена «прядильная машина» — тоже англичанином, Аркрайтом, и получила название «ватер-машина» (ватер или, вернее, «уотер» — английское слово, означающее «вода»). Машина Аркрайта получила название «водяной машины» потому, что приводилась в движение силой воды.

Затем в 1775 г. появляются улучшенные прядильные машины. Они сделали то, что теперь прядильщик начал обгонять ткача; чтобы последний мог «идти в ногу» с прядильщиком, надо улучшить ткацкий станок. Появление в 1785 г. механического ткацкого станка разрешило это затруднение. Замечательно, что все эти открытия сделали английские инженеры: только английская промышленность в них нуждалась.

Прядильные и ткацкие машины и произвели ту промышленную революцию, о которой я уже говорил. Исчезла мелкая мастерская, победила фабрика. Ткач-ремесленник уже не мог выдержать конкуренции ткацкой машины. Ему выгоднее было поступить на ткацкую фабрику — сделаться рабочим. Так зародился пролетариат.

Появившийся в 1808 г. знаменитый ткацкий станок Жаккарда только довершил эту революцию.

Зарождение паровой машины

Посмотрим теперь, чем было вызвано появление паровой машины. Родиной ее является также Англия.

Англия еще в XVII в., в связи с недостатком древесного угля, должна была перейти к выплавке чугуна на каменном угле. В летописях истории техники отмечено, что первый завод, который начал это делать, был завод Дерби (1735 г.).

При добыче угля из руд нужна постоянная откачка грунтовой воды, нужна работа насосов. Пока шахты неглубоки, как было в Англии в XVI и XVII вв., откачка воды еще может быть производима лошадьми или водяными колесами. Но по мере углубления борьба с водою становится все труднее и труднее. Как в древности мощность машины увеличивали числом рабов, так теперь мощность насосов начали увеличивать числом лошадей. В некоторых подъемных шахтенных устройствах число лошадей доходило до 500, а размеры колес, например, в Корнваллисе — до 14–16 м. Высота такого колеса равнялась высоте трехэтажного дома!

Настало, однако, время, когда понадобились не десятки лошадиных сил, чтобы бороться с природой, а сотни и даже тысячи. Хотя попытки построить паровую машину восходят еще к XVII в., однако первая практически пригодная машина была построена кузнецом Ньюкоменом в 1712 г., и это был как-раз паровой насос, откачивающий воду из шахт.

Паровой насос Ньюкомена был чрезвычайно просто устроен, работал больше атмосферным давлением, чем давлением пара. Полезное действие этой машины выражалось в сотых долях процента. Это значит, что больше 99 % топлива пропадали даром!

Посмотрите (рис. 29) на схему «парового насоса» Ньюкомена.

Рис. 29. Машина Ньюкомена. Вода вводится в цилиндр В из бака L при отвертывании крана.

Пар, получаемый в котле А, давит на поршень и заставляет его подниматься. Вниз поршень двигается под влиянием атмосферного давления, после того как пар путем впрыскивания воды из бака L конденсировался.

Несмотря на то, что машина Ньюкомена столь несовершенна, она все же лучше справлялась с задачей, чем «живые машины» или водяные двигатели. Угля было достаточно, жечь его даже в большом количестве не было убыточно для владельца каменноугольных шахт. Но на других производствах такая машина не годилась. Поэтому, днем «рождения» паровой машины следует признать тот день, когда Уатт взял свой главный патент — 5 января 1769 г.

Рис. 30. Джемс Уатт (1736–1819), изобретатель паровой машины.

Замечу, что Уаттом взято очень много патентов, касающихся паровой машины, в течение ряда лет, и этот великий изобретатель довел паровую машину до такого совершенства, что она стала экономически выгодной не только для владельцев шахт. Но патент 1769 г. — его главный патент. Уатта по справедливости обычно и считают изобретателем паровой машины. Он же был тот механик, который заменил последнюю деревянную часть машины железом. После Уатта паровые машины строятся уже целиком из металла.

Машины-орудия в XVIII веке

«Если вы хотите знать, в чем заключается главное препятствие к устройству машин, — пишет в одном из своих писем Уатт, — так я скажу вам, что самое важное затруднение это недостаток кузнечной работы. Кузнецы не умеют изготовлять такой цилиндр, чтобы поршень в нем ходил хорошо».

Уатту пришлось прибегнуть к ртути, стекольной замазке, войлоку, чтобы лучше «пригнать» поршень к цилиндру. Случалось, однако, что один конец цилиндра по диаметру был менее на целую восьмую дюйма в сравнении с другим. Как могли быть прилажены поршни к такому цилиндру? Вот почему одной из первых задач, вставших перед тогдашней техникой, было улучшение методов обработки металлов. И уже в 1797 г. появляется улучшенный токарный станок Модлея «с супортом», который позволил механизировать работу и изготовлять одинаковые блоки, шайбы и пр.

Рис. 31. Машина Уатта 1788 г. в одном из Лондонских музеев.

С появлением хороших станков возможно было дальнейшее улучшение паровой машины, которая, в свою очередь, позволила улучшать машины по обработке металла и т. д.

История паровой машины в XIX веке

Говорят, что XIX век — век пара. Такая характеристика станет вполне понятна, когда мы увидим те новые машины начала XIX в., которые позволили «парофицировать» почти все производства и транспорт.

В 1805 г. появился первый паровоз, перевозивший уголь; в 1807 г. заработал первый пароход.

В 1814 г. впервые паровой двигатель был применен к типографским машинам: немецкий изобретатель Кёниг поставил машину для английской газеты «Таймс», приводимую в действие паровым двигателем, и сразу стало возможно иметь до 1000 экземпляров газеты в час. Тогда эта цифра поражала типографов: сейчас, когда существуют «ротационные машины», эта цифра не велика[2].

В 1842 г. на заводах Крезо начал работать паровой молот.

В 1855 году в Англии входят в употребление паровые плуги.

Однако, XIX век замечателен не только своей «парофикацией». В этом веке произошли и другие события, которые подготовили новый переворот в истории всей техники.

Вечный двигатель

Говоря о достижениях в области машины в XVIII веке, я не упомянул об одном интересном явлении, которое наблюдается на протяжении почти всей истории машины — о попытках построить так называемый «вечный двигатель».

Нельзя указать точно, когда возникла эта идея о «перпетуум мобиле» (латинское название «вечного двигателя»), кто был первый ее автор и вдохновитель. Нет сомнения, однако, что задача о вечном двигателе казалась чрезвычайно соблазнительной по своим последствиям. Вечный двигатель — это двигатель, который работает даром.

Магнит, по-видимому, благодаря своей неиссякаемой силе, должен был очень рано толкнуть на размышление о вечном двигателе. Есть основание предполагать, что использование воды и ветра как двигателей должно было навести также на идею (совершенно ложную) о вечном движении. Несерьезному созерцателю водяной мельницы казалось, что остается сделать один шаг, как-то приспособить колеса, которые подымали бы воду, — и вечный двигатель готов. Изобретение часов с гирями и различных автоматов — также должно было вдохновить механиков-часовщиков к созданию «вечных часов».

Увлечение вечными двигателями и всевозможными автоматами несколько ослабело, когда был установлен закон сохранения энергии (1847 г.). С тех пор перед техниками стал вопрос о так называемом «коэффициенте полезного действия машины». Все улучшения паровой машины в XIX и XX вв. были направлены на повышение их полезного действия (т. е. к уменьшению траты угля). Желая повысить полезное действие, изобретатели придумали ряд новых тепловых двигателей: паровую турбину, дизель. Самая лучшая паровая машина имеет коэффициент полезного действия — 18 %, дизель — 25 %, бензиновый мотор — 40 %. В этом виден прогресс XIX века.

Начало электрификации

Я должен упомянуть еще об одном замечательном изобретении XIX века — «динамомашине». Такую машину вы можете видеть на любой электрической станции. Можно точно сказать, кем она изобретена, указать не только год, но даже день рождения этой машины. Этот день — 1 января 1867 г., когда германским изобретателем Вернером Сименсом был сделан знаменитый доклад Берлинской Академии наук на тему — «О превращении механической энергии в электрический ток — без посредства постоянных магнитов».

Рис. 32. Знаменитый германский электротехник Вернер Сименс (1816–1892).

В этом состоит принцип динамомашины. Благодаря счастливой идее Сименса, стало возможным то развитие электротехники, которое мы наблюдаем в наше время, а вместе с тем и тот экономический переворот, который несет в себе электрификация промышленности.

Появление динамомашины, а затем изобретение методов передачи энергии по проводам — один из последних моментов не только в истории двигателя, но и в истории машин-орудий. Так, вместо «паровых орудий» и паровых транспортных машин мы наблюдаем в XX веке, благодаря развитию электротехники, — электрический телеграф, электрическую тягу, электрическое паяние, электрический плуг, электрическую швейную машину и т. п.

Рис. 33. Одна из первых динамомашин Вернера Сименса.

В борьбе с энергетическим голодом

Мне остается указать на многочисленные попытки изобретателей в строительстве машин, использующих различные другие виды энергии, которыми пренебрегал прежде человек.

В богатых солнцем странах строятся — «солнечные машины», которым, по-видимому, суждено сыграть большую роль в виду надвигающегося мирового голода энергии.

Не менее интересны машины, использующие энергию морских волн, энергию приливов и отливов…

Наконец, делаются попытки использовать при помощи специальных машин теплоту земного шара, — этот последний может быть источником имеющихся запасов энергии на земле, когда иссякнут запасы черного угля и будут до конца использованы угли «белый» (вода) и «синий» (ветер)…

Первые солнечные машины

Солнце — единственный пополнитель имеющихся запасов энергии на Земле. Когда иссякнут все запасы топлива, перед человеком будет стоять вопрос о том, чтобы как можно лучше использовать ту энергию, которую посылает нам Солнце.

Температура поверхности Солнца — около 6000° Ц. По подсчетам Аррениуса, в год температура поверхности Земли достигает 530·10^8 биллионов больших калорий[3].Попробуем представить себе это число. Для сравнения возьмем количество тепла, содержащееся в том угле, который сжигается на всех заводах, фабриках, паровозах и пр. По подсчетам того же Аррениуса, это число равно около 7000 биллионов калорий (для 1921 г.). 530 000 000 и 7000 —вот те числа, которые вы должны сравнить.

Вы видите, что тепло, доходящее от Солнца на Землю, более чем в 75000 раз превосходит тепло, добываемое от топлива на Земле.

На квадратную поверхность, находящуюся на высоте 20 м над уровнем моря, перпендикулярную к солнечным лучам, размером в 1 кв. м, каждую минуту падает приблизительно 9 калорий лучистой энергии (по Аррениусу), при чем количество получаемой энергии увеличивается с высотой. По измерениям физика Крова, на высоте 1900 м количество «упавших» калорий уже будет 14, вместо 9. Русский ученый Ганский, пользовавшийся очень чувствительными приборами, произвел измерения на Монблане (высота 4810 м) и нашел, что там на каждый квадратный метр Солнце посылает 34 больших калорий в минуту.

Разница эта объясняется тем, что на высоте 1900 м содержится приблизительно в 5 1/2 раз меньше водяных паров, чем на высоте 20 м. Пары воды в атмосфере являются главными поглотителями лучистой энергии. Так как одна калория тепла соответствует 427 килограммометрам работы и так как одна лошадиная сила равна 75 килограммометрам в секунду, то 9 калорий в минуту равносильны приблизительно 0,86 лошадиной силы. Если подсчитать, сколько это выйдет на квадр. километр, то получим 860 000 лошадиных сил!

Сделаем небольшое отступление, чтобы помочь читателю уяснить себе, как велика мощность в одну лошадиную силу.

Лошадиная сила соответствует мощности такой машины, которая совершает 75 килограммометров работы каждую секунду, т. е. машины, которая, скажем, в состоянии поднимать ежесекундно 15 кг на высоту 5 м или 75 кг на высоту одного метра. Надо заметить, что лошадь такую работу может совершать лишь с перерывами.

Интересно происхождение этой единицы мощности. Ее установил Уатт. Одна из первых паровых машин, построенных этим изобретателем, должна была приводить в движение насос, работавший раньше с приводом в одну лошадь. При переходе на паровую силу было условлено, что машина должна делать в день такую работу, какую в состоянии произвести лошадь. При этом хозяин предприятия, где производилась установка, сам решил проверить, какова же мощность лошади. Чтобы получить машину возможно сильнее, заказчик при определении работы лошади заставил сильное животное работать под ударами кнута в течение 8 часов до полного истощения. При таких ненормальных условиях ему удалось получить от лошади работу, соответствующую мощности около 75 килограммометров в секунду. Впоследствии оказалось, что при длительной нормальной работе мощность лошади составляет всего 1/3 лошадиной силы.

Мощность человека, как машины, еще меньше. Чернорабочие совершают в час приблизительно ту же работу, что красноармеец при часовом ходе. Высчитано, что человек, например, при часовом нормальном переходе (около 5 км в час) совершает работу от 20 000 до 25 000 килограммометров. Поэтому мощность чернорабочего равна, самое большое, 1-й доле лошадиной силы.

Теперь вернемся к вопросу о том, сколько же лошадиных сил может дать Солнце. Если бы солнечные машины смогли работать в тех же условиях, что и паровые (с коэффициентом полезного действия от 10 до 15 %), то с каждого квадратного километра, заставленного такими машинами, мы могли бы получить не 860 000 лош. сил, а только от 86 000 до 129000 лошадиных сил.

На довоенных трансатлантических пароходах ставились паровые машины мощностью от 20000 и больше лошадиных сил; значит, солнечные двигатели, поглощающие солнечную энергию с площади в 1 кв. км, могут заменить около 5 или 6 таких крупных паровых машин.

Если теперь вспомнить о пустынях Азии (наш Туркестан), Африки (Сахара), Австралии и Америки, бесплодно накаляемых горячими лучами солнца, а также то, что температура в Туркестане бывает выше 60° Ц, а почва Аравийской пустыни накаляется даже до 90° Ц, то станет ясным, какой огромный запас энергии мы имеем в лучах Солнца.

Вот почему уже давно предпринимались попытки использовать солнечную энергию путем специальных солнечных двигателей.

Один из первых таких двигателей был устроен Соломоном де-Ко (рис. 34).

Рис. 34. Солнечный двигатель Соломона де-Ко (1615 г.). Лучи падают на 16 зажигательных стекол, в фокусе которых помещены герметически закрытые и налитые до половины водою ящики.

В нем солнечные лучи падали на 16 двояковыпуклых «зажигательных стекол», в главном фокусе которых были поставлены герметически закрытые металлические ящики. В ящики до половины их высоты была налита вода, а в нее почти до самого дна опущены трубы. Воздух в ящиках нагревался, расширялся, давил на поверхность воды, заставляя ее по трубе подниматься и бить фонтаном. Книга, в которой описана эта машина, относится к 1624 году (второе издание).

Первые опыты, рассчитанные на более серьезные применения, были произведены французом Мушо в Алжире в 1860 году. Его «солнечный котел» (рис. 35) состоял из приемника А, закрытого пробкой и прикрытого стеклянным колпаком В.

Рис. 35. Солнечная машина Мушо (1860 г.), где с помощью электрического зеркала С направляются лучи на котел А, прикрытый стеклянным колпаком В.

Рядом с ним ставилось зеркало, представляющее цилиндрическую посеребренную поверхность; фокус зеркала, — та точка, в которой собираются падающие на поверхность зеркала лучи солнца, — находился на котле. Образующийся пар может выходить через трубу, а вода, необходимая для питания котла, поступает по другой трубке. При помощи такого солнечного котла Мушо удавалось в 90 минут нагревать три литра воды до 85°, а два литра воды нагревались до 90° Ц и в один час. В общем Мушо получал только 0,03 лошадиной силы на квадратный метр, т. е. в 4 раза меньше, чем следовало ожидать. Полезное действие оказалось меньше 3 %. Такой низкий коэффициент объясняется, разумеется, несовершенствами паровых машин того времени.

Более 200 000 рублей затратил на опыты е солнечной машиной шведский инженер Эриксон. Вот некоторые данные об этих опытах. Зеркало, имеющее отверстие 9,3 кв. м, давало в Нью-Йорке в полуденное время приблизительно 0,1 лошадиной силы. В 1898 г. Эриксону в Калифорнии при помощи зеркала с общей поверхностью в 930 кв. м удалось получить всего 10 лошадиных сил. Изобретенное инженером Эриксоном зеркало имеет в диаметре 10 м и в глубину — 5 м и состоит из 1788 маленьких плоских зеркал, отражающих лучи к паровому котлу. Сам же котел представляет медный цилиндр, зачерненный поверху, и вмещает 670 литров воды.

Это зеркало-гигант вращается около своей оси в течение дня, все время будучи обращенным к Солнцу. Через час после восхода Солнца эта машина доводила давление в котле до 12 атмосфер, и котел мог приводить в движение девятисильную паровую машину, приводившую в действие насосы, которые доставляли воду для орошения. Но вследствие дешевизны угля и больших затрат на установку, машина оказалась невыгодной и разорила изобретателя.

Рис. 36. Шведско-американский инженер Эриксон, разорившийся на опытах с солнечными машинами.

В большем масштабе производились опыты американским инженером Шуманом, который в 1913 г. соорудил машину на 500 лошадиных сил в Египте, около Каира. Устройство машины следующее. В отличие от машины Эриксона, зеркала здесь возвышались невысоко над землей. Пять цилиндрических зеркал длиной в 60 м и шириной в 4 м были расположены горизонтально с севера на юг на общей площади в 3500 кв. м. В полуденное время зеркала затеняли приблизительно треть общей площади участка. Когда Солнце опускалось до 20° над горизонтом, тени зеркал сливались вместе, так что вся площадь оказывалась затененной. При дальнейшем опускании Солнца они уже начинали затенять друг друга. Паровые котлы помещены в фокусе зеркала и состоят из зачерненных цинковых коробок, проходящих по всей длине зеркала. С одной стороны в коробки поступает вода, а с другой принимается пар. Вся установка дала 0,06 лош. силы на каждый кв. метр. Стоимость каждой лошадиной силы в установке Шумана —300 рублей, втрое дешевле установки Эриксона. Поэтому машина Шумана, по-видимому, может получить распространение.

В последнее время предложено много проектов машин, устройство которых основано на новых началах. Назовем, например, опыты ленинградского физика проф. Б. П. Вейнберга, проектирующего устройство солнечных машин в Туркестане.

Знаменитые автоматы

В Америке имеется специальная фабрика, которая изготовляет чрезвычайно забавные игрушки для детей— «говорящие куклы». Куклы эти могут спеть песню, рассказать сказку: для этого нужно только переменить валик. Эти говорящие куклы — выдумка Эдисона; появились они почти одновременно с «фонографом» — первой говорящей машиной. Механизм их такой же, как у фонографа или граммофона. Пружина вращает валик, а игла, скользя по валику, передает колебания мембране…

Не таковы говорящие и поющие куклы-автоматы XVIII века, которые выставлены в Венском, в Парижском и Мюнхенском музеях… Среди этих автоматов есть много интересных, чрезвычайно сложных по устройству механизмов, на изготовление которых мастер тратил целые годы, если не всю жизнь. Любопытно, что изготовлением автоматов занимались такие ученые, как Рожер Бэкон, Леонардо да Винчи, Региомонтанус (астроном XVI в.), Альберт Великий (ученый XII в.).

Автомат Альберта Великого представлял человека, отпирающего дверь и кланяющегося входящим. Его разбил палкой испугавшийся приятель Альберта Великого — схоластик Фома Аквинский, решив, что автомат движет «нечистая сила».

Астроном Региомонтанус изготовил два автомата: бегающую муху и орла, хлопающего крыльями и кивающего головой. Своим орлом-автоматом Региомонтанус приветствовал императора Максимилиана при его въезде в г. Нюренберг. Надо заметить, что город Нюренберг (Германия) является родиной целого ряда искусных механиков. Изобретатель «карманных часов» с пружиной Петер Генлейн (1480–1542) — уроженец этого города: ему поставлен там памятник.

Леонардо да Винчи, находясь на службе у различных князей Италии, потешал их «хитрой механикой», строил ползающих черепах, слонов, поющих птиц.

Особенно богаты «автоматчиками» — XVII и XVIII вв. Еще сейчас, например, в Зальцбурге (Германия) можно видеть автомат 1613 г., который воспроизводит целую картину. Сначала вылетает из скалы дракон, затем слышится кукование кукушки и пение других птиц. На фоне этой «музыки природы» работает водяное колесо, приводя в движение молот; гончар, сидя за станком, работает над горшком, точильщик точит нож… Медленно выползает и прячется черепаха.

Наиболее знаменитые «автоматчики» жили в XVIII веке: наш Кулибин (1735–1818), французы: Вокансон (1709–1782), отец и сын — Дро (1721–1790 и 1752–1791).

Автоматы Вокансона появились перед публикой в 1838 г. Изобретатель разъезжал с ними по всей Европе (был и в России). На рис. 37 воспроизведена фотография афиши, которую расклеивал Вокансон.

Рис. 37. Афиша Вокансона о его автоматах. На ней изображены: флейтист, утка и барабанщик — знаменитые автоматы Вокансона.

Из афиши узнаем, что Вокансон, член Парижской Академии Наук, предполагает демонстрировать флейтиста; музыкант-автомат играет 11 арий, сопровождая свою игру теми движениями, которые производит человек. Будет демонстрироваться пастух, который играет 20 различных арий на флейте и барабане, и, наконец, — «утка».

Игрок на флейте имел натуральный рост человека и сидел на ящике, где был скрыт механизм. Особенно поражала публику физиономия и движения «музыканта», как бы старающегося очаровать своей игрой. Пружина приводила в действие девять свистков, которые при помощи барабана со штифтами (как в музыкальном ящике) попеременно замолкали или производили различный по силе и высоте свист.

Игра автомата сопровождалась движениями пальцев. Этот «флейтист» и сейчас хранится в Венском музее.

Самым интересным автоматом Вокансона была утка: она пила воду, крякала, двигала головой, крыльями, чистила перья, ела зерна, и, что самое поразительное, — выбрасывала из желудка переваренную пищу. Чертеж несколько поясняет устройство внутренности этой машины-утки. Эта утка сгорела в Нижнем-Новгороде во время пожара.

Рис. 38. Механизм утки-автомата Вокансона. Эта утка плавала, крякала, чистила перышки, ела и даже переваривала пищу. Утка погибла в Нижнем Новгороде во время пожара.

Первым «русским автоматчиком» был, по-видимому, некий Петр Высоцкий. В 1673 г. он устроил для Коломенского дворца «рыкающих и двигающихся львов, а на дворцовой башне — часы». Первые башенные часы с автоматом были поставлены в России в 1404 г. на башне княжеского дворца; летописец говорит, что часы эти установил за 150 рублей некий пришедший с Афона «сербин Лазарь». На часах была механическая фигура человека, выбивающего молотом каждый час. По-видимому, часы эти сгорели во время большого пожара в Москве в 1493 г.

Замечательный автомат-часы изготовил И. П. Кулибин — русский механик-самоучка, известный своим проектом арочного моста в один пролет, впоследствии смотритель над механическими и оптическими мастерскими при Академии Наук.

Рис. 39. И. П. Кулибин (1735–1818 г.), русский механик-самоучка, изобретатель замечательных часов с автоматом.

Часы И. П. Кулибина имели форму гусиного яйца. Каждый час растворялись маленькие двери, за которыми виднелся великолепный храм и в нем «гроб Христа», по сторонам которого стояли два стража-воина. Воины были сделаны из серебра. Через полминуты являлся в храм «ангел». Тогда камень от дверей отваливался, двери разрушались, стража падала ниц и начиналось пение «Христос воскресе». В описании этих часов сказано; что в них имеется свыше 1000 различных частей!

Современниками Вокансона и Кулибина являются два замечательных механика XVIII века — отец и сын Дро. Большинство построенных ими автоматов сохранилось до наших дней, чего нельзя сказать о других. Дро изобрели часы, которые отвечали боем, когда их спрашивали, который час. Секрет этих часов был, по-видимому, основан на механическом действии звука. Интересен также автомат, представляющий собаку у корзины с фруктами; стоило вам дотронуться до фруктов, как собака начинала лаять.

Всего больше прославился Дро автоматами «пианисткой» и «пишущим мальчиком».

«Пианистка» не только играла, но и держала себя, как настоящая пианистка.

Перед началом игры осматривала ноты, делала рукой некоторые предварительные движения, во время же самой игры ее < глазки и головка следили по нотам.

«Пишущий и рисующий мальчик» умел изобразить собачку и подписать под рисунком «мой Туту»; он рисовал портреты Людовиков XV и XVI и Марии-Антуанетты.

Рис. 40. «Пишущий мальчик» — автомат Дро-отца (1760 г.).

Рис. 41. Механизм пишущего мальчика.

В 1906 г. немецкий механик Фрелих привел в порядок эти автоматы, и сейчас они демонстрируются в одном из музеев Германии.

Из автоматов, находящихся в СССР, наибольшим успехом пользуется механический соловей Государственного Политехнического музея. Он заводится, как часы. Пружина приводит в движение меха, которые и заставляют свистать единственный находящийся в механизме свисток. Различная высота свистка, прищелкивание, подсвистывание и пр. достигается тем, что свисток по временам закрывается и передвигается поршень, заставляющий свисток укорачиваться или удлиняться. Соловей вертит головкой и хвостиком при помощи проволочной нитки, продетой внутри палочки, на которой сидит соловей. Весь механизм скрыт внутри клетки — внизу.

Мастер этого автомата, вывезенного в музей из Зимнего дворца, неизвестен.

Рис. 42. Механизм «соловья». Госуд. Политехнического музея. Автомат заводился, как часы. «Пение» соловья производилось одним свистком с подвижным дном.

В наше время подобные механизмы уже не интересуют механиков. Для нас подобные автоматы — лишь интересная игрушка, и только.

История одного заблуждения

Заблуждение, о котором здесь идет речь, есть стремление построить машину, которая двигалась бы вечно: задача эта всегда соблазняла умы и продолжает соблазнять еще в наши дни. Соблазнительно построить машину, которая, будучи раз приведена в движение, непрерывно двигалась бы сама, совершая некоторую полезную работу, скажем, поднимала бы воду, молола зерно… Машину, которая не требовала бы для преодоления сопротивления при работе никакой посторонней движущей силы, — давления пара, действия текущей воды или ветра, а черпала бы энергию из самой себя.

Где искать корни этого заблуждения?

Первых наблюдателей поражал процесс, происходящий в природе. Солнце встает каждое утро и затем, совершив свой путь, исчезает за морем, чтобы на другой день проделать то же самое. Солнце, луна, планеты, звезды находятся в движении.

Другой «вечный процесс» происходит на самой земле. Вода испаряется с поверхности моря, подымается, сгущается в облака и в более холодных областях опускается на землю в виде дождя. Дождевая вода отчасти идет на питание растений, отчасти собирается в реках, которые текут в море, затем вода снова испаряется, и т. д.

Теперь, когда установлен так называемый закон сохранения энергии, мы знаем, что машину надо «кормить топливом», что энергию нельзя создать «из ничего». Мы знаем, что круговорот воды в природе совершается за счет энергии Солнца. Ученые античного мира, средних веков, XVI–XVIII веков вплоть до середины XIX века не знали этого основного закона.

Впрочем, в античном мире не было надобности изобретать машины, которая работала бы даром. Промышленность была слабо развита, а многочисленный класс рабов давал работу почти даром. У древних греков поднимались такие вопросы, как «сквадратить круг», разделить угол на три равные части при помощи циркуля и линейки, но о вечном двигателе греки не поднимали вопроса.

Затем, когда почувствовался недостаток в рабской силе, уже в эпоху Римской империи, появился водяной двигатель. Водяное колесо, стоящее на реке и работающее без усилий со стороны человека, должно было будить мысль о постройке машины, которая работала бы даром — вечно. Появление так называемых «колесных часов», т. е. часов, приводимых в движение энергией поднятой гири, также дразнило человеческую мысль и вызывало на размышления о вечном двигателе. Было заманчиво построить часы, которые ходили бы без завода.

Известный под именем «Архимеда XV века» механик Марианус из Сиены дает рисунок (см. рис. 43) вечного двигателя, где делается попытка использовать силу тяжести.

Рис. 43. Колесо, которое будто бы должно вечно вращаться («вечный двигатель» Мариануса, 1483 г.).

Рукопись Мариануса хранится в Мюнхенской библиотеке и относится к 1438 г.

Машина эта — чрезвычайно типична: на нее похожи многочисленные более поздние проекты.

Легко сообразить, на что рассчитывал автор этого проекта. Если колесу дать толчок для движения по часовой стрелке, то спицы, попадая на правую сторону, будут распрямляться, благодаря чему правая сторона будто будет «тяжелее», и если на вал колеса насадить ременную передачу, то такая машина могла бы производить работу даром.

Замечательно, что видоизменение этой машины мы встречаем на протяжении ряда веков и в наши дни. Такова машина Порхунова, устройство которой ясно из чертежа. Сотни и тысячи изобретателей пытались осуществить на практике двигатель, подобный двигателю Мариануса и Порхунова, и все напрасно: двигатель не вращался.

Причина ясна. В машине Мариануса справа действуют пять грузов-палок, но зато в противоположную сторону шесть; это уничтожает преимущество, созданное различием плеч рычагов. Кроме того, палки-грузы, двигаясь сверху вниз (в правой стороне), не могут совершить большей работы, чем сколько было потрачено работы на них для поднятия на левой стороне.

Курьезно, что многие изобретатели вечного двигателя были настолько уверены в успехе своего изобретения, что боялись, как бы от быстрого вращения не разорвалась машина на части; потому они помещали у колеса тормоз.

Можно было бы составить целую книгу из различных моделей и чертежей, претендующих на название «вечный двигатель». При этом история повторяется: в XIX веке часто предлагаются проекты XVII и XVIII веков. Из таких проектов XVII века приведем только два, хотя их насчитывают тысячи.

В книге (XVII века) некоего Вилькинса под заглавием «Математическая магия» приведен следующий мнимый вечный двигатель.

Пусть АВ — деревянный цилиндр со спиральным ходом и имеет водяные колеса Н, I, К. В сосуде CD находится вода. Когда цилиндр АВ вращается, вода, которая поднялась из CD при помощи спирального цилиндра из цистерны, выливается сначала в сосуд Е и заставляет вращаться колесо Н, которое приводит в движение цилиндр АВ. Если одного колеса недостаточно, тогда пусть вода падает в сосуд F, из которого, выливаясь, приводит в движение колесо I и т. д.

Рис. 44. Мнимый вечный двигатель Вилькинса (XVII век).

«Когда я напал на эту мысль, — пишет Вилькинс, — я едва не закричал: „Нашел“, „нашел“, — слова, которые когда-то восклицал Архимед при открытии своего закона. Однако, опыты обнаружили следующее:

1) Вода, которая поднялась на некоторую высоту, развивает при падении с небольшой высоты слишком незначительную силу.

2) Поток воды не в состоянии повернуть винт при помощи водяных колес.

3) Медленное движение винта не в состоянии поднять так много воды, чтобы привести в движение водяные колеса!»

Как видим, автор сам отказывается от своего проекта.

Другой проект XVII века, приводимый здесь, принадлежит инженеру-изобретателю по фамилии Цонка. В сочинении «Новый театр машин и зданий» он дает проект вечного двигателя, основанного на свойстве сифона. Как известно, при неравных коленах сифона равновесие невозможно: произойдет переливание жидкости из верхнего сосуда в нижний, но не наоборот. Чтобы добиться обратного, Цонка делает левое колено трубы более широким. Но это не поможет. Подсчитайте давление в верхнем сечении слева и справа — и вы убедитесь, на основании законов гидростатики, что вода и в этом случае потечет из верхнего сосуда в нижний.

Рис. 45. Машина Цонка (XVII в.), могущая будто бы вечно обслуживать мельницу.

Из всех мнимых вечных двигателей XVIII века самым замечательным является — «колесо Орфиреуса», с которым связана одна из любопытных страниц истории вечного двигателя.

Колесо Орфиреуса, согласно описанию, данному известным голландским физиком Гравезандом в его «философских статьях», представляло собой «большой барабан, 12 футов диаметром и 14 вершков глубины», т. е. 3 1/2 м диаметром и около 60 см глубины. Колесо состояло из множества отделений, пространство между которыми было обито клеенкой, с целью скрыть внутренность. Давая колесу, покоящемуся на железной оси, легкий толчок в какую-либо сторону, наблюдали постепенное ускорение вращения. Наконец, колесо приобретало такую быстроту, что делало 25 или более оборотов в минуту и, по-видимому, вечно сохраняло это быстрое движение… По крайней мере, специальная комиссия с ландграфом во главе через два месяца после пуска нашла колесо в движении после снятия своей печати. Так пишет Гравезанд.

В рисунке, данном самим Орфиреусом в выпущенном им в 1719 г. сочинении о своем двигателе, механизм, разумеется, не указан. Эту машину хотел купить царь Петр I, и по этому поводу начались переговоры с немецким философом Вольфом. Орфиреусу удалось получить лестные отзывы от ряда комиссий, от польского короля Августа II, от ландграфа Гессен-Кассельского и др.

Мошенничество было раскрыто чисто случайно. Он поссорился со своей женой и прислугой, которые знали его тайну, и они раскрыли секрет этой машины. Оказалось, что «вечный двигатель» приводился в движение людьми, искусно спрятанными вне помещения и незаметно дергавшими за шнурок[4].

Рис. 46. Леонардо да Винчи (1452–1519). «О, вы, искатели вечного двигателя! Сколько создали вы напрасных проектов его осуществления. Присоединяйтесь к делателям золота!» (Из его записной книжки).

Хотя в наше время закон сохранения энергии, который представляет собой только другую формулировку невозможности построить вечный двигатель, лежит в основе всей физики и техники, проекты вечных двигателей еще продолжают поступать. За время от 1617 г. по 1903 г. одно только Британское патентное бюро получило около 600 проектов вечных двигателей, из которых более 500 приходится на вторую половину XIX века, т. е. в такое время, когда закон сохранения энергии был уже установлен.

Много проектов таких двигателей получали и Лондонское Королевское О-во, Парижская Академия Наук, наше Леденцовское О-во и др. Парижская Академия еще в 1775 г. постановила: «…впредь не рассматривать проекты машин, притязающих служить вечными двигателями».

Однако, и это постановление не ослабило энергии изобретателей вечного двигателя.

Говорящие машины

Первому аппарату для передачи речи — телефону — сейчас больше пятидесяти лет. Это изобретение было «гвоздем» Филадельфийской выставки 1876 г. Его выставил американец Белл, которого и принято считать изобретателем этого прибора.

Рис. 47. Одно из первых описаний телефона Белла (из американского популярно-научного журнала).

Однако, в тот самый день, когда Белл принес заявку на получение патента, через два часа явился в Бюро другой изобретатель — Грэй — и сделал заявку на патент, который тоже касается передачи звука при помощи электрического тока по проводам. Случай замечательный, единственный случай в истории изобретений!

Через два года после того, как был изобретен телефон, т. е. в 1878 г., наделала много шуму другая «говорящая» машина — фонограф Эдисона.

Рисунок представляет факсимиле того эскиза, который сделал Эдисон, заказывая мастеру построить фонограф. Чертеж помечен 22 августа 1877 г. Патент же взят 19 февраля 1878 г.

Рис. 48. Рабочий эскиз Эдисона. Заказ мастеру на изготовление фонографа был сдан 12 августа 1877 г.

В чем сущность этого изобретения Эдисона?

В первом аппарате Эдисона запись речи и музыки производилась иглой, прикрепленной к мембране из слюды на листе станиоля. При этом за ручку вращался барабан, и игла скользила по борозде барабана, отмечая все колебания, которые она испытывала. При воспроизведении записанного надо было поставить иглу на борозду, которую она начертила, и затем вращать барабан. Скользя по борозде, игла приходила в колебание, которое передавалось мембране, а мембрана воспроизводила звук.

Эдисон прочил своему аппарату огромное будущее. Он говорил, что при помощи его аппарата можно:

1. Производить запись под диктовку, не прибегая к стенографистке.

2. Читать «фонографические книги» слепым.

3. Изучать иностранные языки.

4. Воспроизводить музыкальные номера.

5. Сохранять «семейные реликвии» — записи речей отдельных членов семьи, их последние слова и пр.

6. Осуществлять музыкальные игрушки, например, куклы.

7. Осуществлять часы, которые будут извещать путем речи о начале обеда, окончании работы и пр.

8. Производить запись различных наречий… и пр.

История показала, однако, что у фонографа явился сильный конкурент — граммофон, а в наше время — радио. Граммофон изобретен спустя 10 лет после фонографа.

Изобретатель его — также американец, Берлинер — взял патент на свое изобретение в 1888 г. По существу граммофон мало чем отличается от фонографа; разница только в том, что вместо валика у граммофона — диск. Опыт показал, что граммофон легче осуществить и диск более удобен для записи. Он воспроизводит лучше валика все оттенки звука.

И фонограф Эдисона, и граммофон Берлинера, и «громкоговоритель» (по существу этот прибор обычно тот же телефон, но только с рупором) — все передают звук с шипением, свистом и др. недостатками.

«Говорящая машина» интересовала ученых еще в конце XVIII века. Петербургская Академия Наук объявила в 1779 г. даже премию тому, кто построит такую машину.

Между тем на Западе машина, похожая на говорящую, уже существовала. Она была построена в 1778 г. «королевским советником» немцем Кемпеленом. В ней было всего 13 клавиш, при помощи которых можно было заставить машину издавать звуки речи. Рис. 49 изображает ее внешний вид.

Сбоку в увеличенном виде представлены «губы» этой машины. Разумеется, так грубо устроенная машина вряд ли могла хорошо выговаривать слова. Вот почему о машине Кемпелена забыли.

Рис. 49. Говорящая машина Кемпелена 1778 г. Сбоку в увеличенном виде показаны «губы» этой машины.

Рис. 50. Один из первых фонографов (хранится в Гос. Политехническом музее в Москве).

Глава третья

ТРАНСПОРТ ПРЕЖДЕ

Предшественники современного автомобиля

Замена живого двигателя, каким являлась по преимуществу лошадь, иным — механическим, составляла мечту техников на протяжении многих веков. Еще Леонардо да Винчи задумывался над проблемой «автомобиля». А голландскому физику Симону Стевину, известному в истории наук своими работами по гидростатике, удалось еще в XVI веке осуществить повозку, которая двигалась без помощи живых двигателей — силою ветра.

До нас дошла листовка, выпущенная в 1600 г., в которой вместе с рисунком, воспроизводящим эту повозку, даются указания относительно устройства ее, достигнутой скорости и пр. Оказывается, что «ветряной автомобиль» Стевина развивал довольно значительную скорость — 34 км в час! В 17 часов на такой повозке можно было бы сделать конец в 600 км (Москва — Ленинград).

В своем устройстве повозка эта имела любопытную особенность. Ось задних колес могла быть повернута в требуемом направлении при помощи особого «руля». При постройке своей повозки Стевин, очевидно, подражал устройству лодки, где имеется руль. При первом испытании в экипаже Стевина сидело 28 человек.

Рис. 51. Ветряной автомобиль Стевина 1600 г. (с плаката того времени). Автомобиль развивал скорость 34 километра в час.

На очевидцев «парусный автомобиль» Стевина, по-видимому, произвел огромное впечатление. Один из писателей того времени называет его «гаагским чудом» (испытание производилось близ г. Гааги). «Иной мог бы увидеть тут не искусство, а работу диавола», — пишет другой из современников.

Однако, этот автомобиль не привился даже в Голландии, где особенно интенсивно используется сила ветра.

Вообще, парус вряд ли может играть роль в передвижении по суше. Во-первых, ветер не постоянен: его непостоянство вошло в поговорку; во-вторых, направление его не всегда является попутным; в-третьих, управление парусной повозкой, в роде экипажа Стевина, требует большого искусства и навыка… Вот почему об опытах Стевина очень скоро забыли.

История автомобиля вступила в новый период своего развития, когда человек овладел силой пара. Ряд инженеров, не исключая самого Уатта — этого главного пионера в использовании силы пара в технике, — начали проектировать автомобили, работающие силой пара. Мысль о паровом автомобиле зародилась даже гораздо раньше мысли о паровозе и железных дорогах.

Первый из таких паровых автобусов — знаменитая паровая повозка Кюньо, которая хранится сейчас в одном из Парижских музеев. Этот пароавтобус был построен в 1769 г., когда никому еще не приходило в голову строить паровозы и железные дороги.

Рис. 52. Повозка Кюньо при испытании на улицах Парижа.

Кюньо был французским военным инженером и предназначал свой паровой экипаж для передвижения артиллерийских орудий. При одном из испытаний этой повозки по улицам Парижа машина вдруг покатила так скоро, что «шофер» не был в состоянии ею управлять, и она ударилась в стену одного из домов. Этот случай положил конец испытанию, машина была отведена в арсенал, а впоследствии ее отвезли в один из парижских музеев, где она и сохраняется.

Попытка Кюньо была не единственной. Как уже было сказано, конец XVIII и начало XIX вв. были эпохой усиленной работы над паровой машиной, главным образом, в Англии. В это время жили Уатт, Тревесик и ряд других инженеров, которые делали попытки применить силу пара к транспорту.

Джемс Уатт взял в 1786 г. патент на паровую повозку. Однако, проект его не был приведен в исполнение, так как Уатт был целиком поглощен разработкой своей неподвижной паровой машины.

Инженер той же фирмы, Мёрдок, пошел несколько дальше. Он построил несколько мелких и изящных моделей паровых экипажей. На практике эти модели не были использованы, так как Уатт и его компаньон Бёльтон не поддержали Мёрдока в его начинаниях.

В то время как на материке производились эти опыты, в Америке еще с 1772 г., т. е. за много лет до патента Уатта, работал над проблемой парового автомобиля Оливер Ивенс. Уже в 1786 г. этот изобретатель делал попытки получить патент на свой автомобиль, но встретил отказ: задача показалась чрезвычайно фантастичной.

Ивенс посылал агентов в Англию, чтобы продать свое изобретение, но всюду к его проектам относились недоверчиво.

Тогда Ивенс решил осуществить свое изобретение на личные средства. Постройка обошлась ему в 3 000 долларов (6 000 р.). Она представляла собой «помесь» лодки с паровой повозкой. При испытании изобретателя приветствовали 20 000 зрителей. Но его оригинальный экипаж не имел экономической базы для эксплоатации и потому, как и многие предшественники современного автомобиля, не привился.

«Очевидно, — писал Ивенс, — одно поколение может сделать только один шаг вперед и не более». А между тем Ивенс не сомневался, что «придет время, когда из города в город будут передвигаться на паровых экипажах с быстротой полета птиц».

Не имели успеха также опыты над постройкой автомобиля Тревесика — в Англии. В 1803 году Тревесик построил паровой автомобиль на 10 человек. Этот экипаж вызвал такой интерес среди ученого мира, что его пожелали видеть в Лондоне, куда он и был привезен.

Рис. 53. Паровой автомобиль Тревесика.

Ученые того времени, например, химик Дэви, известный изобретатель безопасной лампы для рудокопов, предсказывали паровому автомобилю Тревесика блестящую будущность. Но практика не оправдала этих предсказаний. Огромной помехой оказалось невероятное состояние дорог. Не только для пассажиров неудобны были постоянные толчки и сотрясения при езде, они были опасны и для самой машины, мешая ее работе и не давая возможности удерживать на паровой машине уголь на колосниковой решетке. В виду этого Тревесик должен был оставить опыты. Он продал свой экипаж, и его превратили в простую паровую машину.

Невозможность передвижения парового экипажа по обыкновенной дороге и навела Тревесика на мысль устроить специальную дорогу для паровых экипажей. Так возникла мысль о «железной дороге» — по рельсам с паровой тягой. Мы еще вспомним о работах Тревесика, когда будем говорить о железных дорогах.

Неудачные опыты Тревесика заставили на много лет отказаться от постройки паровых автомобилей. С тех пор начинают быстро развиваться железные дороги.

Однако, у железных дорог был крупный недостаток: постройка их оказалась очень дорогой. Это вызывает в 20-х и 30-х годах XIX столетия новое увлечение паровыми автомобилями, так что в начале 40-х годов в Лондоне, например, насчитывалось уже до 100 паровых автобусов. Существовали два типа паровых экипажей: один представлял обыкновенный экипаж, прицеплявшийся к особому возку с паровой машиной, в другом же экипаж и машина составляли одно целое.

Это были чрезвычайно неуклюжие и тяжелые повозки. Экипаж Гурнея (1831 г.) весил 1750 кг; он интересен тем, что в нем имеются стержни, служившие для отталкивания при трогании с места. Скорость этого экипажа доходила до 24 км в час. Особенно прославился в то время экипаж Ганкона (1836 г.) с колесной цепью.

Период расцвета парового автобусного движения в Англии продолжался недолго. Оно встретило противодействие со стороны самых разнообразных слоев населения. Одни говорили, что паровые автобусы делают небезопасным движение по дорогам, что дымом и пылью они заражают воздух, а разбрасываемые ими искры грозят пожаром, что они лишают работы кучеров и владельцев конных экипажей и т. д. На улицах Лондона толпа останавливала автомобили и не давала им двигаться вперед, издеваясь над машинистом и пассажирами. По сельским дорогам старались мешать движению автомобилей, бросая на дорогу камни, бревна.

Все это заставило английских владельцев паровых экипажей сплотиться, и в 1831 г. они добились парламентского расследования.

Но не дремали и владельцы железных дорог. Им удалось добиться того, что парламент издал закон, совершенно подорвавший паровое автобусное дело. Закон гласил:

«1. Число рабочих, обслуживающих автобус, не должно быть меньше трех.

2. Перед каждым паровым автомобилем за 100 ярдов впереди его должен идти человек (!) с красным флагом и предупреждать население.

3. Скорость автомобиля не должна превышать четырех миль в час (6,4 км).

4. Должны быть соблюдены предосторожности относительно возможности взрыва парового котла» и пр.

Этот закон делал почти невозможным паровое автобусное движение. И мы видим, как взамен его в Англии начинает очень быстро развиваться железная дорога.

Попытки строить паровые автобусы, однако, не прекратились в других странах: во Франции, например, пароавтомобили исчезли лишь на пороге XX столетия. Многие парижане еще сейчас помнят эти паровые автобусы!

Совершенно новая эпоха в истории автомобилизма началась с появлением «газовой машины», изобретенной в 1860 г. механиком Ленуаром и усовершенствованной немецким инженером Отто.

Почему паровая машина должна была «сдаться» перед газовым двигателем и перед так называемым «двигателем внутреннего сгорания»?

Человек всегда мечтал иметь легкую механическую коляску и притом такую, чтобы на нее можно было когда угодно «сесть и ехать». Удовлетворяла ли этим условиям паровая машина?

Нет. Как бы ни был хорош котел, он требует известного времени для разведения пара. Паровая машина обладает еще и другим недостатком — она слишком много весит. Поэтому единственное, что могла паровая машина дать, — это обслуживать паровоз или паровой автобус, которые отходят в определенные часы, по расписанию.

Совсем иначе стало, когда появился двигатель внутреннего сгорания, готовый к работе во всякое время.

Вес его невелик, и, кроме того, двигатель внутреннего сгорания выгоднее парового, так как поглощает меньше горючего.

Все это и послужило причиной очень быстрого распространения нового «газового двигателя», как его первое время называли.

Промышленное значение газовый двигатель получил лишь со времени появления так называемого «четырехтактного» двигателя, изобретателем которого является немецкий инженер Отто. Впервые такой двигатель фигурировал на выставке в Париже в 1878 г.

В двигателе Ленуара 1860 г. вспышка производилась при помощи искры, как и в современном автомобильном двигателе. Но в двигателе Ленуара, как и в двигателе Отто, горел светильный газ. Для автомобильного двигателя такое горючее было непригодно. Нужно было добыть рабочий газ посредством испарения какой-либо горючей жидкости. Для этого могли служить: керосин, спирт, бензин. Техника остановилась на бензине.

Одним из первых автомобилей с бензиновым двигателем был автомобиль Бенца.

Рис. 54. Устройство первого автомобиля Бенца (1886 г.). Видны рычаги, регулирующие ход, единственный цилиндр (справа), поршневой шток, прикрепленный к коленчатому валу, ремень, надетый на шкивы, маховое колесо (расположено горизонтально).

Рис. 55. Первый автомобиль Бенца (1886 г.) мощностью 3/4 лош. силы. Скорость от 10 до 15 километров в час.

Сейчас этот «дедушка-автомобиль» хранится в Мюнхенском музее. Чрезвычайно любопытно его устройство. У этого родоначальника наших автомобилей не четыре колеса, а только три. Мотор находился сзади. Мощность мотора всего 3/4 лошадиной силы. Бенцу пришлось очень много поработать, — и в этом его заслуга, — над тем, чтобы сделать свою машину быстроходной и в то же время достаточно легкой. Коленчатый вал двигателя поставлен вертикально, чтобы маховое колесо (оно ясно видно на нашем рисунке) вращалось в горизонтальной плоскости. Такой конструкцией Бенц хотел придать большую устойчивость своему экипажу; кроме того, в случае вертикального вращения махового колеса, как это имеет место у всех паровых машин, экипаж был бы менее поворотлив. Вращение коленчатого вала двигателя передавалось при помощи зубчатого колеса на горизонтальный вал.

Рис. 56. Паровой автобус, ходивший между Лондоном и Бирмингемом в 1832 г.

На этом последнем насажен шкив. Шкив и зубчатые колеса с цепью вращали горизонтальный вал заднего колеса.

При остановке можно было выключить мотор помощью рычага. Рычаг переводил ремень с рабочего вала, связанного с осью колес, на нерабочий, и мотор начинал работать вхолостую.

Воспламенение газовой смеси производилось в автомобиле Бенца при помощи электрической искры. Ток добывался от батарей из Бунзеновских элементов.

Этот «дедушка-автомобиль» мог развить скорость от 10 до 15 км в час.

Рис. 57. Французский паровой автобус 1886 г.

Первые железные дороги

Первые железные дороги были построены в Англии, где расцвет промышленности в конце XVIII века поставил на очередь вопрос о более скорой и дешевой переброске товаров. Уже в начале XIX века мы наблюдаем появление железных дорог с конной тягой.

Успехи паровой машины по откачке воды из шахт и рудников побудили ее строителей сделать попытку применить пар для перевозки угля. Гак возникла мысль о паровозе.

В статье о «предшественниках автомобиля» было отмечено, что плохое состояние дорог привело многих инженеров к паровым экипажам, катящимся по рельсам. Рельсовый путь применялся еще в XV и XVI веках в шахтах и рудниках, в виде деревянных брусьев, по которым перевозились тачки (вагонетки) с рудою.

Рис. 58. Первые строители железных дорог снабжали рельсы зубчатой рейкой, а паровоз — зубчатыми колесами, так как опасались, что паровоз не поедет по гладким рельсам.

В середине XVIII века деревянные колеи стали заменяться в английских каменноугольных копях железными рельсами, которые постепенно совершенствовались.

Не следует, однако, думать, что паровоз, поставленный на рельсы, сразу сделался «пассажирским паровозом».

Всякая машина, всякое изобретение, как бы ни были они гениальны по мысли, которая в них заложена, не могут иметь успеха, если появление их не вносит какой-либо экономии во времени, энергии, силе, Температуре. Таков основной закон развития техники.

История паровоза подтверждает эту мысль. Больше двадцати пяти лет паровоз влачил жалкое существование «перевозчика каменного угля», так как не мог бороться с лошадиной тягой ни по скорости, ни по тем выгодам, которые он мог дать своему владельцу.

Рис. 59. Тревесик (1771–1833), изобретатель паровоза.

Возникли и технические затруднения. Прежде всего возник вопрос о пригодности для паровоза гладких рельсов. Инженеры того времени были убеждены, что между гладкими рельсами и гладкими колесами невозможно получить достаточного сцепления. Вот почему, когда один владелец угольных шахт решил ввести паровую тягу на своей конной железной дороге, инженеры заявили, что гладкие рельсы придется снабдить зубчатой рейкой, а паровоз — зубчатыми колесами. Такой паровоз и был построен инженером Блекинсоном, и осенью 1812 г. совершил свою первую поездку. Он мог вести на горизонтали поезд весом в 100 тонн со скоростью всего 6 км в час. И только при весе поезда в 20 тонн мог развивать скорость большую — до 11 км. И все же такой «черепаха-паровоз» работал до 1834 г.! Между прочим, это был первый паровоз, несший правильную службу.

Необходимо было произвести специальные опыты, чтобы опровергнуть предвзятое мнение о непригодности гладких рельсов. Это и было сделано в 1812 г.

Только в 1813 г. появился, наконец, локомотив, двигающийся уже по гладким рельсам. Вследствие шума, который производил пар при выходе из его трубы, паровоз получил название «Пыхтящий Билли». Он работал полвека — до 1862 г. и сейчас хранится в музее.

Как уже сказано, паровозы в начале своей карьеры употреблялись лишь для перевозки грузов, главным образом каменного угля. Пассажирский паровоз появился благодаря энергии и изобретательности Джорджа Стефенсона. Этот сын кочегара, по профессии машинист, сыграл огромную роль в истории железных дорог. Им построена в 1822 г. в Англии Геттоновская железная дорога, затем дорога между Ливерпулем и Манчестером.

Рис. 60. Георг Стефенсон (1781–1848).

Надо заметить, что в то время между Ливерпулем и Манчестером происходило усиленное движение, имевшее громадное значение для торговли. Перевозка по каналам и большим дорогам производилась слишком медленно для удовлетворения требований хлопка. Случалось, что хлопок, предназначавшийся для Манчестера, лежал в Ливерпуле столько времени, сколько требовалось для переправы его через Атлантический океан. Сотни рабочих должны были оставаться без дела, когда запасы материала истощались раньше, чем получался новый. Позвали Стефенсона, который должен был изложить свое мнение о проведении железной дороги. Последняя при неровности почвы и болотах представляла значительные трудности. Но Стефенсон утверждал, что проведение железной дороги не только будет возможно, но и пойдет успешно. Инженеры и землемеры немедленно приступили к делу. Но надзиратели за дорогами, землевладельцы, владетели каналов, лорды и крестьяне подняли громкий крик, видя в этом нарушение права собственности, старались всячески замедлить начавшиеся работы; даже женщины и дети нападали на землемеров с камнями и бранью…

Пришлось отложить постройку.

Один из членов парламентской комиссии по построению железных дорог счел нужным предложить смельчаку несколько «затруднительных» вопросов и спросил его между прочим:

— Положим, что машина, проходящая в час от девяти до десяти английских миль, наткнется на корову; вы не находите, чтобы это обстоятельство могло иметь плачевные последствия?

— Непременно, — отвечал Стефенсон, лукаво улыбаясь, — это имело бы самые плачевные последствия для коровы.

25 сентября 1825 г. была открыта первая железная дорога между городами Стоктон и Дарлингтон. Она имела в длину всего 27 километров. Это была первая железная дорога для перевозки пассажиров и товаров.

Открытие Стоктон-Дарлингтонской жел. дороги произошло довольно торжественно. Один из участников описывает это открытие следующим образом.

«Во главе поезда следовал паровоз „Локомошен“, впоследствии переименованный в „№ 1“, управляемый строителем его — Стефенсоном. За паровозом следовали шесть вагонов с углем и мукой. Вслед за ними — вагон с директорами и владельцами дороги. Затем 20 угольных вагонов, приспособленных для пассажирского движения и переполненных пассажирами, и, наконец, 6 вагонов с углем. Впереди паровоза скакал верховой с флагом, на котором было написано по латыни: „Опасность для отдельных лиц, польза для всех“. По обеим сторонам пути стояла большая толпа народа. Многие бежали за поездом. Другие верхом следовали за ним по сторонам пути. Последний имел небольшой уклон к Дарлингтону, и в этом месте Стефенсон решил испытать скорость паровоза. Дав сигнал верховому сойти с пути, Стефенсон увеличил скорость хода до 24 км в час».

Локомотив «№ 1» 1825 г. имел два больших недостатка: его котел и топка не могли давать много пара, а плохая машина расходовала его очень много. Поэтому он то и дело останавливался, пока не накопится снова пар в котле, и был пригоден лишь для малой скорости. До 1830 г. на Стоктон-Дарлингтонской железной дороге только товарные поезда приводились в движение при помощи паровоза. Пассажирские же вагоны, требовавшие большой скорости, везлись лошадьми.

Рис. 61. Картинка, которую можно было видеть сто лет назад.

Пора и для пассажирских поездов пришла после того, как «Ракета» победила на знаменитом состязании паровозов. Это состязание на приз в 500 ф. стерлингов было объявлено директорами Ливерпуль-Манчестерской железной дороги.

На состязание или, как говорят англичане, на «историческую битву локомотивов», было допущено 4 паровоза различных конструкторов, в том числе «Ракета» Стефенсона.

Приз единогласно был присужден «Ракете». Она одна выдержала испытание, показав большую выносливость, скорость до 48 км в час при поезде в 13 тонн весом, далеко превзойдя те нормы, которые были поставлены в условиях конкурса.

Успех «Ракеты» объясняется усовершенствованиями, которые сделал Стефенсон в котле. В отличие От паровозов предшественников, в этом паровозе — трубчатый котел: отработанный пар выпускался из цилиндров не прямо в воздух, а в дымовую трубу, отчего увеличивалась тяга и достигалось более полное сгорание угля в топке.

Рис. 62. Сравнительная величина паровоза 1829 г. («Ракета») и современного паровоза.

С момента, когда был создан паровоз типа «Ракета», вплоть до нашего времени конструкция локомотивов в основных чертах осталась неизменной. Развитие паровоза шло согласно закону экономии. Прежде всего росла мощность паровозов, потому что более мощный паровоз тратит меньше топлива на каждую лошадиную силу, чем паровоз маломощный, и везет большой поезд. Увеличивалось все больше и больше давление в котле, потому что пар высокого давления работает во много раз экономнее, чем пар с низким давлением, и т. д.

Ни одно из изобретений, за исключением разве книгопечатания и паровой машины, не оказало такого глубокого влияния на жизнь народов, как железные дороги!

Особенно сказалось развитие железнодорожной сети на железоделательной промышленности. Если Англия в 1740-м году выработала всего 17000 тонн железа, то уже в 1796 году, с появлением паровой машины, выработка оказалась равной 125000 тоннам, а после появления железных дорог эта цифра возрастает в 1839 г. до 1350000 тонн, т. е. количество вырабатываемого железа за 100 лет увеличилось более, чем в 80 раз!

Не меньшее влияние имела железная дорога на развитие строительной техники. Проведение железной дороги по сравнительно ровной местности не представляет затруднений, за исключением перехода больших рек. Хотя устройство мостов было давно известно человечеству, однако, здесь ставилась совершенно новая задача: мосты должны были выдерживать нагрузку, о которой человек даже начала XIX столетия не имел никакого представления.

Рис. 63. Тоннель Манчестерской ж. д. (рис. 1830 г.). Характерна для того времени ширина колеи.

И эта задача теперь решена. Поезд железной дороги беспрепятственно может пройти от берегов Атлантического океана, через всю Европу и Азию до берегов Великого океана, несмотря на то, что путь этот пересекается множеством рек, в числе которых такие, как Волга и Енисей!

Некоторое представление о росте железных дорог во всем мире могут дать следующие данные. В 1840 г. длина пути построенных дорог была всего 8 650 км; через двадцать лет эта цифра возросла уже до 108000 км, а к началу XX века длина всего железнодорожного пути оказалась равной 817 000 км. Статистика же 1920 г. говорит, что эта цифра перешла уже за 1100 000 км!

Длина такой железной дороги почти в 3 раза превосходит расстояние Земли от Луны.

Из этого количества железнодорожного пути почти половина (около 425000 км) приходится на Северо-Американские Соединенные Штаты. В СССР, по данным 1922 года, всего около 70000 км железнодорожного пути!

Рис. 64. «У железной дороги» (с картины Перова).

Первая железная дорога в России была построена в 1838 г. — между прежними Петербургом и Царским Селом. Октябрьская жел. дорога была открыта позднее — в 1851 г. Это была вторая железная дорога в СССР. Особенно сильное развитие получило железнодорожное строительство у нас в 60-х годах прошлого столетия.

История велосипеда

Древнейшим способом передвижения человека был, разумеется, способ пешего хождения. Этот способ был единственным у нашего прародина — первобытного человека. Только с появлением домашних животных несколько облегчилась та работа, которую человеку приходилось совершать при ходьбе, во время поисков пищи, при охоте, переселениях.

Физиологи выяснили, что ходьба есть не что иное, как ряд падений вперед, предупреждаемых вовремя поставленною опорою ноги, оставшейся до того позади. Человек при каждом шаге заставляет тело падать и подниматься, примерно на 1/2 см; поэтому при каждом шаге человек, весом в 100 кг, совершает работу, равную 1/2 кг/м. При 10000 шагах эта работа равна 5000 кг/м.

Но так как при ходьбе, кроме того, происходит еще работа мускулов во время удержания падения тела на 1/2 см, то это число надо удвоить. Таким образом человек, весом в 100 кг, сделав 10 000 шагов, совершает около 10000 кг/м работы.

Мы знаем, насколько эта работа утомляет нас. Еще больше устаем мы при подъеме нашего тела на гору или при спуске с горы.

Велосипед или самокат в высокой степени облегчает эту работу при ходьбе, увеличивая коэффициент полезного действия наших мускулов.

Первые попытки построить «самокат» относятся, по-видимому, к XVI столетию. Однако, достоверные сведения об изобретениях машин, близких к современному велосипеду, относятся лишь к XVII столетию. Известно, что Иоанн Гантш, нюренбержец, построил повозку, которая приводилась в движение силою руки человека. В Нюренбергской хронике за 1649-й год мы читаем: «И проходит такая повозка в час 2000 шагов; можно останавливаться по желанию, можно двигаться по желанию, и все делается часовым механизмом».

На рис. воспроизведена фотография этого первого самоката. По-видимому, его заводили все время рабочие, спрятанные в задке машины. Скорость экипажа Гантша во много раз меньше скорости идущего человека. От такого самоката человек ничего не выигрывал, но для королей машина Гантша была незаменима при торжественных шествиях и выездах.

Рис. 65. Повозка нюренбержца Гантша, приводившаяся в движение людьми, спрятанными сзади. Она была куплена у изобретателя шведским королем в 1650 г.

Идеей Гантша воспользовался безногий часовщик — тоже нюренбержец — Стефан Фарфлер. Его повозка приводилась в движение тоже силою руки. Сначала эта повозка была четырехколесная, но затем Фарфлер нашел, что легче ездить, когда она трехколесная.

Рис. 66. Экипаж Стефана Фарфлера (1685 г.).

История двухколесного велосипеда начинается с изобретения немцем Дрэзом в 1813-м году — «беговой машины».

Барон Карл Дрэз (Drais) родился в 1785 г. и был сыном баденского надворного советника. Этим была предопределена дальнейшая его карьера: он должен был сделаться либо офицером, либо чиновником. Ни к одной из этих профессий Дрэз не был способен. Его мечтой было сделаться механиком, инженером или машиностроителем, и он, наверное, нашел бы свое призвание, если бы занялся, например, паровой машиной. Дрэзу было 20 лет, когда появился первый паровоз. Но в ту эпоху твердо установленных сословных различий, сын дворянина и надворного советника, крестным отцом которого был сам владетельный князь, не мог учиться слесарному ремеслу. Поэтому Дрэз сделался лесничим, офицером и камергером.

Но он не был способен к несению этих обязанностей. Дождем сыпались на него выговоры; штрафы следовали за штрафами, и в конце концов Дрэз был лишен титула камергера и должен был выйти в отставку. Тогда он отдался своему любимому делу — изобретению различных механизмов. В этот именно период изобретена им мясорубка, пишущая машинка и «двойное зеркало» — прототип нашего перископа. Но самое значительное его изобретение было — велосипед, или, как его тогда называли, — «беговая машина».

Это изобретение было сделано Дрэзом еще во второй половине 1813 г. По крайней мере, в то время он хотел взять патент на свою машину. Но ему отказали, мотивируя тем, что такие машины уже существовали.

Рис. 67. Дрэз на своей беговой машине (1817 г.).

Когда смотришь, как едет велосипед, то не понимаешь, почему он не падает. И в самом деле: седок на двухколесном велосипеде находится в неустойчивом положении равновесия (точка опоры ниже центра тяжести). Велосипедисту, если он стоит на месте или едет тихо, приходится балансировать, чтобы не упасть. Это он делает при помощи руля. Чувствуя, что падает на правую сторону, седок поворачивает руль в ту же сторону, и таким образом достигает равновесия. При значительной скорости, устойчивости велосипеда помогает действие быстро вращающихся колес. Появляется значительная сила, удерживающая постоянное направление оси вращения, как у волчка.

Дрэз довольно искусно ездил на своей машине. По крайней мере русскому царю Александру I его езда очень понравилась. В газете того времени — «Баденский магазин» 1813 г. читаем:

«Камергер и лесничий барон Дрэз представил изобретенную им тележку, которая двигается быстро и легко без лошадей, усилиями седока; раньше изобретатель представлял свою машину нашему правителю, теперь императору России».

Впрочем, необходимо заметить, что в 1813 г. беговая машина Дрэза была еще мало совершенна. Только в 1817 г. ему удалось показать, какую пользу можно извлечь из его изобретения. Он показал, что на его машине можно передвигаться вчетверо скорее, чем на лошади. Так, ему удалось доехать от Карлсруэ до французской границы в 4 часа, между тем как обычно для этого требовалось 16 часов. Успех дал повод Дрэзу вновь поднять вопрос о патенте, который он и получил.

Получив патент, Дрэз принялся за распространение своей беговой машины. Он читает лекции, печатает проспекты, рассылает рекламы.

Цены и некоторые подробности прейскуранта показывают, что Дрэз уже в 1817 г. ввел много усовершенствований в свою машину. Проспект перечисляет следующие образцы машины.

1. Простые машины ценой в 44 гульдена.

2. Простые машины с устройством для поднятия сидения, чтобы использовать их лицам разного роста. Цена 50 гульденов.

3. Машины с двумя соединениями друг с другом, на которых могут ездить сразу два человека и, после предварительного упражнения в равновесии, один из них всегда может отдохнуть. С устройством для поднятия сидения — цена 75 гульденов.

4. Трех- и четырехколесные машины, имеющие впереди обыкновенное сидение между двумя колесами и сзади другое. Цена 100 гульденов.

Какое широкое распространение получили беговые машины в первой четверти XX в., видно потому, что уже в то время открывались особые увеселительные площадки для упражнения в велосипедном спорте; появилось обычное постановление: «Езда на беговых машинах разрешается только посередине главных улиц. На тротуарах езда воспрещается».

Однако, Дрэз не разбогател. Он умер в Карлсруэ в 1851 г., и все его имущество вместе с тем велосипедом с которым он не расставался, было оценено в 30 гульденов. Впоследствии город Карлсруэ купил его у наследников за 500 гульденов, чтобы хранить, как память о знаменитом изобретателе велосипеда. В 1893 г. «Союз германских велосипедистов» поставил Дрэзу в Карлсруэ памятник, хотя имя этого изобретателя увековечено и без того — в железнодорожном деле. Слово «дрезина» — производное от фамилии изобретателя велосипеда, Дрэза.

Рис. 68. Большая гонка на дрезинах 1819 г. (английская карикатура).

Беговая машина Дрэза имела уже много элементов современного велосипеда. Например, седло могло подниматься или опускаться, уже существовали «тендемы» и пр. Но во многом он отличается от современного велосипеда. Прежде всего он был сделан из дерева. Затем — у него не было педалей.

Рис. 69. Из истории велосипеда: слева — беговая машина Дрэза, справа — велосипед-паук.

Велосипеды с педалями появились в Англии только в 1840 г. (Макмиллан), в Германии — в 1854 г. (Фишер). Велосипед Фишера имеет одну особенность: переднее колесо несколько больше заднего.

Но и этот велосипед еще далек от современного: он деревянный, в нем нет резиновых шин, нет цепной передачи.

Во времена Фишера не было еще и самого слова — «велосипед»: говорили «беговая машина», «дрезина».

В Англии велосипед называют довольно иронически «машиной, вытрясающей душу» (boneshaker) или «конем франтов» (dandyhorses).

Название «велосипед» введено французским фабрикантом Мишо. Помимо названия, велосипед обязан Мишо устройством тормоза (1855 г.).

Резиновые шины впервые надел на колеса велосипеда француз Тевенсон (1865 г.).

Окончательный свой современный вид велосипед получил благодаря англичанам. Мадисон (в 1867 г.) и затем Каупер (1870 г.) начинают делать колеса велосипеда из железа и употребляют для их изготовления стальные спицы.

Рис. 70. Велосипед-паук (1885) — предшественник современного велосипеда.

Шарикоподшипники, которые являются отличительной особенностью современного велосипеда, ввел француз Сирурей в 1869 г.

Благодаря тому, что колесо начали делать из металла, оно полегчало. С уменьшением веса колесо начинает быстро расти. Из низкой «беговой машины» Дрэза образовался велосипед с огромным передним колесом, настолько большим, что на велосипеде даже стало опасно катиться. Поэтому велосипед сделался предметом спорта. Образцы таких «велосипедов-пауков», можно видеть во многих музеях Западной Европы.

Возвращение к низким велосипедам произошло раньше всего в Англии. Англичанин Лаусон изобретает передачу для велосипеда вместе с цепью (1879 г.), а позднее английская фирма «Старли и Сетон» выпускает на рынок так называемые «безопасные велосипеды» в массовом количестве. Велосипед быстро распространяется уже не как орудие спорта, а как средство передвижения, в особенности когда Джон Денлоп снабдил велосипед дутыми шинами (1890 г.).

Остается сказать несколько слов о последнем изобретении — «о свободном колесе» у велосипеда. Его изобрел Моро (1898 г.). С введением этого последнего изобретения, езда на велосипеду стала еще более легкой.

Рис. 71. Механизм «свободного колеса» велосипеда.

Как видим, велосипеду понадобилось больше восьмидесяти лет (1817 — Дрэз; 1898 — Моро) для того, чтобы принять тот вид, который он имеет теперь.

Первый кругосветный перелет

Интересно проследить за тем, как постепенно и в то же самое время в довольно короткий срок человек овладел воздухом. Вот список рекордов самолета у нас в Европе.

12. XI. 1906. Француз Сантос Дюмон на аппарате, похожем скорей на змей, чем на аэроплан, пролетает 220 м, продержавшись 21 секунду.

За этот полет Сантос Дюмон получил приз французского аэроклуба.

26. X. 1907. Через год другому французскому авиатору удается совершить полет без спуска, покрыв 771 м. Затем 11 января 1908 г. за полет в 1 км Фарман получает приз в 50 000 франков.

Через год в Европу прибыл американец Райт. С августа месяца он ставит неслыханные рекорды: 70 км, 100 км и, наконец, —

21. XII. 1908 Райт ставит рекорд расстояния, покрыв без спуска в 2 часа 20 м. — 124 км 700 м!

Райт заработал при этом приз в 20 000 франков (приз Мишлена, который каждый год выдается за полет без спуска на наибольшее расстояние).

В следующем году этот рекорд побил Фарман. 3. XI. 1909 он сделал без спуска 234 км 212 м.

Этого успеха Фарман достиг благодаря аэроплану своей конструкции.

Рис. 72. Биплан Фармана, на котором впервые был совершен перелет из одного города в другой (из Шалони в Реймс, 1908 г.) и в 1909 г. без спуска сделано 234 км.

В отличие от предшествующих аэропланов Фарман сосредоточил управление всеми рулями в одной рукоятке и одном рычаге (прежде их было два: справа и слева). Через год — новый рекорд:

30. XII. 1910. Табюто покрывает уже без спуска расстояние более 582 км.

Наконец, в 1911 г. много говорили о полетах американского летчика Роджерса, который пересек на аэроплане весь материк Америки. Роджерсу понадобилось для этого 54 дня. Однако, самый длинный его перелет был при этом всего 220 км.

Эти рекорды чрезвычайно показательны в отношении успехов авиации. Без этих достижений из года в год невозможен был бы кругосветный полет 1924 г.

В знаменитом состязании вокруг Земли участвовало 9 авиаторов: француз, итальянец, англичанин, португалец и 4 американца. Благополучно совершили кругосветное путешествие, однако, только два американца.

Направление этого полета было следующее (см. карту): американцы летели в западном направлении, европейцы (за исключением итальянца) летели на восток.

Первый кругосветный перелет сопровождался, разумеется, многими приключениями. Американские летчики, в количестве восьми человек (по двое в каждом самолете), вылетели 17 марта 1924 г. Но в Аляске экспедиция потеряла одного участника. Самолету из-за порчи мотора пришлось спуститься в дикой местности. Летчики добрались пешком через 10 дней до ближайшего города.

Точно так же во время перелета через Атлантический океан, когда надо было сделать без спуска 1500 км, одному из самолетов пришлось спуститься в открытом море. Летчик был, к счастью, спасен подоспевшим траллером.

Не менее интересны приключения известного итальянского летчика Локателли. Его машина собственно предназначалась для экспедиции на Южный полюс, но в последний момент летчик решил использовать ее для полета вокруг Земли.

В противоположность всем другим европейским участникам перелета, Локателли направился по маршруту американцев. На острове Исландия он встречается с американцами, которые уже кончили свой перелет.

Рис. 73. Карта кругосветного перелета американцев. На переднем плане — один из американцев.

Вместе с двумя их аппаратами Локателли вылетает в Гренландию, но по дороге имеет вынужденную посадку в открытом океане. В течение пяти дней летчик носился по волнам, пока его не подобрал американский миноносец.

В общем американцы и англичане потеряли по два самолета, французы и португальцы по одному.

Хорошие качества проявил американский мотор «Либерти». Ему и обязаны американцы своим успехом. Только благодаря этому мотору, удалось американцам пробиться сквозь туман и снега, у Алеутских островов, когда они летели через Тихий океан.

Много помог пилотам также специальный прибор по измерению высоты (альтимометр), который постоянно давал возможность летчикам определять свое местоположение, несмотря на то, что пришлось лететь над совершенно незнакомыми местами.

Рис. 74. Карикатура на Орвиля Райта, появившаяся в 1908 г.

Самое любопытное, что во время полета американцы совершали непрерывные фотографические снимки — «с птичьего полета», и вся новая дорога может быть представлена в виде альбома в несколько сот томов.

Полет американских летчиков продолжался 6 1/2 месяцев.

Небезынтересно в заключение вспомнить здесь, что первое кругосветное плавание в XVI веке, предпринятое Магелланом, продолжалось почти три года (1519–1522 г.)

Глава четвертая

ИЗ ИСТОРИИ ТЕХНИКИ СВЯЗИ И МИРОВЫХ СНОШЕНИЙ

Из истории телеграфа

«Никто из смертных, — пишет греческий историк Геродот, — не может передвигаться скорее персидских гонцов. Самый способ передачи — изобретение персов. Вдоль всей дороги стоят гонцы с лошадьми; число станций равно числу дней путешествия. Гонец с лошадью не останавливается ни перед снегом, ни перед дождем ни перед зноем, ни перед темнотою ночи, чтобы проехать положенное ему расстояние. Первый гонец передает известие второму, второй — третьему и т. д. по всему пути из рук в руки».

Этот способ передачи важнейших государственных известий поразил Геродота потому, что в его стране — в Греции — известия распространялись довольно примитивно: при помощи гонцов, специально приспособленных для этого. Из истории нам известно, что после победы греков над персами при Марафоне (490 до н. э.) специальный курьер без остановки бежал до Афин и только успел вымолвить слово: «победа»… как здесь же умер от усталости. Гонец, посланный афинянами в Спарту просить у них помощи в войне с персами, прошел расстояние в 140 миль в два дня.

Как был бы удивлен Геродот, если бы он узнал о нашем телеграфе или телефоне! Еще более поразился бы он, узнав, что такое известие прислал не король, а «простой смертный»: в древние времена гонца могли посылать лишь очень богатые или знатные граждане, владельцы рабов.

Рим в отличие от Греции, помимо хорошо оборудованных дорог, имел также хорошо организованную почту. Во времена Августа по большим дорогам через каждые 5–6 миль устроены были почтовые станции. При помощи постоянной смены лошадей путешественнику удавалось сделать около 100 миль в день. С падением Рима исчезла и эта «почтовая» система.

До появления электрического телеграфа в Европе в древние времена и даже в XIX веке прибегали к оптическому телеграфированию; применялся также звуковой метод, существовали пневматические, гидравлические способы передачи сигналов. Ксеркс (486 г. до н. э.) во время военных походов расставлял рабов на расстоянии слышимости человеческого голоса. Известия и приказания передавались, так сказать, «из уст в уста». Такой способ ускорял телеграфирование раз в 13, чем если бы пользоваться вестовыми, даже при той смене лошадей, которую описывает Геродот.

Автор книги «Натуральная магия» (Magia Naturalis) Делла Порта, заметив, что звук мало ослабляется, проходя по трубам, построил в 1579 г. трубочно-звуковой телеграф. Таким «телефоном» в настоящее время пользуются лишь в жилых помещениях, в магазинах и на пароходах.

Из всех систем неэлектрических телеграфов остановимся только на телеграфе оптическом. Именно с таким телеграфом вступил в борьбу электрический телеграф при своем возникновении.

С оптическим способом передачи известий мы встречаемся уже у римлян. Полибий, живший около 150 г. до н. э., описывает следующий оптический телеграф.

«Нужно взять все буквы азбуки в последовательном порядке и разделить их на пять частей, по пяти букв в каждой части. Хотя в последней группе одной буквы и не достает, но это не мешает. Затем обе стороны, желающие сноситься между собою посредством сигнальных огней, изготовляют себе по пяти досок и на каждую наносят одну из групп букв по порядку, потом условливаются между собою так, что та сторона, которая должна подавать весть, поднимает факелы первая, притом два факела разом, и не опускает их до тех пор, пока не ответит другая сторона. Делается это ради уведомления друг друга с помощью сигнальных огней, что все готово. Когда факелы убраны, сторона, подающая весть, поднимает новые факелы с левой стороны, с целью указать, которую из досок следует смотреть, именно: один факел, если первую доску; два, если вторую, и так далее… Точно таким же образом поднимаются другие факелы с правой стороны, чтобы дать понять, какую из букв, находящихся на доске должно написать тому, кто получает…

Когда соглашение состоялось и стороны разошлись по своим местам, каждая из них должна иметь при себе зрительный прибор с двумя отверстиями, чтобы получивший известие мог видеть через одно отверстие правую сторону, через другое левую. Подле зрительного прибора в землю вколачиваются стоймя доски, при чем как с правой, так и с левой стороны надо оградить себя забором в десять футов длины и в рост человека вышины: благодаря этому ясно различаются факелы, когда они подняты, и совсем прячутся, когда убраны. Когда все это с обеих сторон изготовлено и одна сторона желает, например, уведомить другую, что „часть солдат, человек сто, перешла к неприятелю“, прежде всего нужно выбрать такое выражение, в котором та же мысль передавалась бы возможно меньшим числом букв».

Вы поймете устройство этого телеграфа, если посмотрите на воспроизводящий его рис. 75.

Рис. 75. Римский телеграф, описанный Полибием.

Эта прекрасная буквенная система телеграфирования не привилась ни в средние века, ни в более позднее время. В XVII столетии (1684 г.) Гук изобрел совершенно другой метод оптического телеграфирования — при помощи геометрических фигур, составленных подвижными линейками. Для прочтения этих фигур он предложил пользоваться телескопом, тогда уже получившим распространение.

Прошло, однако, больше ста лет, прежде чем на материке и в Англии привился оптический телеграф. Это произошло благодаря удачному изобретению Шаппа, а главным образом потому, что это изобретение подоспело вовремя: его можно было использовать ради военных целей.

Биографы Клавдия Шаппа рассказывают что свой оптический телеграф он изобрел еще мальчиком. Он учился в Анжерской семинарии, а его братья — в пансионе, расположенном за городом, километрах в двух от семинарии; из окон семинарии были видны окна пансиона. Клавдий очень скучал без братьев. Здесь-то ему и пришла мысль переговариваться с братьями при помощи сигналов. Для этого он прикрепил к концам большой линейки две маленьких. Путем комбинации этих трех линеек он и переговаривался с братьями. Чтобы передать, например, букву «А», Шапп среднюю линейку ставил горизонтально, а две меньших: одну перпендикулярно к ней, а другую наклонно под углом в 45°. Буква «В» могла быть передана сигналом: средняя и одна из крайних линеек наклонна, а одна из крайних вертикальна к средней и т. д.

Рис. 76. Азбука телеграфа Шаппа.

Когда Шапп вырос, он решил применить свое изобретение на практике. Устройство его телеграфа было таково.

На горах или холмах по всей линии ставили небольшие здания с двумя окнами, размещенными так, что из них можно было видеть ближайший телеграф. На платформе такого здания помещалась отвесная жердь, на вер. шине которой прикреплялась горизонтальная — балка длиною около трех метров. Эта балка могла вращаться около горизонтальной оси, принимая различные положения — горизонтальное, вертикальное, наклонное и пр. На каждом конце балки, которую называли «регулятором», помещались подобные же балки длиною в 1 1/2 м, называемые «крыльями». Эти последние также могли принимать различные положения в отношении к регулятору. Движения трех частей телеграфа производятся одним человеком посредством шнурков.

Когда желают подать знаки, регуляторам и крыльям придают различные положения. Регулятор может принять 4 главных, наиболее ясно различаемых положения: отвесно, горизонтально и под углом в 45° и 135°. Гораздо многочисленнее положение крыльев, так как они могут сгибаться в отношении к регулятору под разными углами, при различных положениях самого регулятора. Из различных положений наиболее распознаваемы 7: два отвесных (вверх и вниз), одно горизонтальное, два под углом в 45° кверху и два под тем же углом книзу и т. д.

Телеграф Шаппа составил эпоху в истории телеграфирования. Он распространился очень скоро в Европе и в Англии. Французский патент на свое изобретение Шапп взял в 1792 г., но телеграф был применен на практике во Франции лишь в 1793 г. Интересно отметить скорость телеграфирования. В Париж из Лиля депеша доходила в 2 мин., из Калэ (350 км) — в 4 мин.

Рис. 77. Телеграф Шаппа на крыше Лувра в Париже передает звук «ш» (немецкое sch).

Другие страны скоро последовали примеру Франции.

В Пруссии телеграф системы Шаппа введен в 1832 г., в России в 1839 г. (между Варшавою и Петербургом).

Нельзя сомневаться, что поразительному успеху Наполеона содействовало быстрое сообщение известий о положении его войск по телеграфу. Когда 9 апреля 1809 г. совершенно неожиданно в Мюнхен вторгнулись австрийцы и принудили короля покинуть этот город, Наполеон узнал об этом по телеграфу так скоро, что уже 22 апреля подступил к Мюнхену и разделался с австрийцами.

Оптический телеграф несомненно показал свою пользу. Несмотря на это, он почти без борьбы уступил место электрическому телеграфу, во многом превосходившему его. Оптическим телеграфом можно пользоваться лишь в ясную погоду и днем. В случае дождя или тумана он не работал. Кроме того, при знакомстве с алфавитом всякий мог прочесть телеграмму во время ее передачи.

Первые идеи об электрическом телеграфе относятся еще к XVIII веку, когда «гальванизм» еще не был открыт. Женевский физик Георг Лесаж построил в 1774 г. модель телеграфа, где было использовано свойство разнородных электричеств притягиваться друг к другу.

В телеграфе Лесажа две станции соединены 24-мя проволоками. Каждой проволоке, изолированной от других, соответствует буква алфавита. Концы этих проволок соединены с «электрическим маятником». Передавая заряд электричества, полученный натиранием стеклянной или эбонитовой палочки по проводу, можно заставить соответствующий электрический маятник другой станции выйти из положения безразличного состояния. Лесаж обращался со своим проектом к Фридриху Великому, но безуспешно.

На телеграф Лесажа по своей идее чрезвычайно похож телеграф Соммеринга, члена Мюнхенской Академии. Работа его основана на химическом действии тока.

Телеграфом Соммеринга особенно заинтересовался один русский, находившийся в то время в Мюнхене. Это был «переводчик при посольстве» — Павел Львович Шиллинг.

В 1820 г. Эрстед, опубликовал свое открытие — действие тока на магнитную стрелку. В том же году Ампер, говоря об этом открытии, заметил:

«Посредством проводников и магнитных стрелок, равных числу букв в алфавите (так, чтобы каждая стрелка предназначалась для отдельной буквы), и при помощи батареи возможно устроить род телеграфа для передачи на любое расстояние через любые препятствия слова и фразы».

Может быть эта мысль, брошенная Ампером, и послужила Шиллингу поводом сделать попытку построить телеграф, используя явление Эрстеда. Но более вероятно, что Шиллинг, занятый работой над телеграфом и понимая, какое огромное значение имеет он в военном деле, совершенно самостоятельно решил осуществить «электромагнитный телеграф».

Рис. 78. Телеграф П. Л. Шиллинга (хранится в Музее связи в Ленинграде).

Неизвестно точно, когда именно изобрел свой телеграф П. Л. Шиллинг, но уже в 1835 г. он демонстрирует свой телеграф на съездах в Германии.

По устройству телеграф Шиллинга представлял собой значительный шаг вперед в сравнении с тем, что предлагал Ампер в своем докладе. Модель этого телеграфа хранится в Ленинградском Музее связи.

Телеграф Шиллинга состоит из пяти магнитных стрелок, подвешенных на шелковых нитях и двигающихся внутри «мультипликаторов», т. е. катушек из большого числа оборотов проволоки. Если со станции отправления пустить через тот или иной мультипликатор ток, то, смотря по направлению тока, произойдет отклонение стрелки вправо или влево. Подбирая в разных сочетаниях 10 отклонений 5 стрелок в ту или другую сторону, можно передавать до 45 знаков.

Судьба телеграфа Шиллинга в России была такова.

В 1837 г. Шиллинг получил предложение от управляющего морским министерством «соединить при помощи телеграфа Кронштадт с Петербургом».

Еще раньше (осенью 1836 г.) Шиллинг получил письменное предложение из-за границы продать свое изобретение английскому правительству. К сожалению, Шиллинг умер 25 июля 1837 г., и телеграф между Кронштадтом и Петербургом был осуществлен много спустя после его смерти, по другой системе (Якоби).

Рис. 79. П. Л. Шиллинг, изобретатель электромагнитного телеграфа (1786–1837).

При разработке проекта телеграфа в комиссии, Шиллинг между прочим предложил «поместить телеграфные провода на шестах». Но членами комиссии это предложение было встречено с насмешками.

— Любезный друг мой, — сказал один из членов, — ваше предложение — безумие, ваши воздушные проволоки поистине смешны!

И то, что можно было сделать еще в 1837 г., было введено спустя почти 20 лет в русскую телеграфию германскими техниками.

Первая телеграфная линия в России была проложена по проекту русского академика Якоби в 1845 г. между Петербургом и Царским (теперь Детским) Селом и заключала в себе 2 провода — прямой и обратный (в России тогда еще не знали, что земля может заменить другой провод). Эти проволоки были покрыты слоем резины толщиной больше 2 мм. В качестве источника тока служила батарея из 24 элементов Даниеля.

Телеграф Якоби начал работать в тот год, когда Морзе взял патент на свой телеграф в Пруссии, и год спустя после того в Америке был осуществлен впервые телеграф системы Морзе.

Несколько иначе сложилась судьба изобретения П. Л. Шиллинга за границей.

Телеграф Шиллинга стал известен широкой публике благодаря гейдельбергскому проф. Мунке, который демонстрировал действие телеграфа при большом стечении публики. Один из студентов гейдельбергского университета рассказал английскому изобретателю Куку, что у них в университете имеется аппарат, передающий при помощи электрического тока сигналы; это был телеграф Шиллинга.

Заинтересованный этим изобретением, Кук снял копию с модели телеграфа Шиллинга и повез модель такого телеграфа в Англию. Результатом всего этого было следующее событие. В марте 1837 г. Кук и известный физик Уитстон взяли патент «на усовершенствованный электрический телеграф», и в июле того же года был уже произведен первый большой опыт: между Лондоном и Истоном (30 миль) внутри дубовых желобов были проложены провода и осуществлен телеграф. Телеграф действовал удовлетворительно лишь в сухую погоду.

Сначала, как и у Шиллинга, в телеграфе Кука-Уитстона было пять стрелок с пятью проводами. В 1845 г. Уитстон создал азбуку, позволившую свести число стрелок до одной.

В немногих словах скажем о том, во что вылилось изобретение Шиллинга в руках английских изобретателей к 1845 году. В приборе наружная стрелка соединена с мультипликатором внутри ящика. Поворачиванием рукоятки можно заставить отклониться стрелку на другой станции вправо или влево.

Простота конструкции и легкость обращения способствовали тому, что телеграф Уитстона получил широкое распространение.

Итак, Морзе вовсе не является изобретателем телеграфа, как принято считать. Телеграф создан усилиями многих инженеров. Морзе безусловно сыграл очень большую роль в создании современного телеграфа, но это не значит, что надо забывать имена других изобретателей, в особенности П. Л. Шиллинга.

Первый кабель через океан

Было бы очень долго описывать все те затруднения, которые были сопряжены с осуществлением телеграфной линии между Старым и Новым Светом. Понадобились специальные телеграфные аппараты, не говоря уже о самом «кабеле» — том телеграфном канате, который заменил телеграфную проволоку. Прокладка кабеля потребовала специального обследования дна океана, сооружения особых машин и измерительных приборов, например «динамометра», показывающего напряжение кабеля во время его спуска в океан.

Прокладка первого кабеля носила подчас приключенческий характер. То в течение нескольких дней бушевала буря, то обнаруживались неисправности в самом, кабеле, который спешно обследовался на корабле в момент его спуска в океан, то кабелю угрожал огромный кит, пловучая льдина…

Тот кабель, который впервые соединил Европу с Америкой, был проложен после нескольких попыток. Сначала при помощи двух кораблей: «Ниагары» и «Агамемнона» пытались вести кабель одновременно из Европы и из Америки, чтобы соединить проводку посреди океана.

Рис. 80. Работы по прокладке первого кабеля через океан.

Однако, после некоторых неудач решили начать опускать кабель с середины океана.

Приведу несколько эпизодов, случившихся во время прокладки.

«Матрос зазевался»

«… 6 августа 1857 года „Ниагара“ и „Агамемнон“, грузно осевшие в воду, медленно стали удаляться от берега с своей драгоценной ношей. Их сопровождали, для исследований впереди и для рассылочной службы, еще три судна, — американское „Сускеганна“ и два английских „Леопард“ и „Циклоп“. Погода была великолепная. Ни малейшего ветерка не было на морской глади, когда эскадра отчалила от берега…

Чтобы нагляднее представить единение двух наций, решено было, что конец, идущий от Англии, проложит судно американское, а другой конец, ближайший к Америке, проложит судно английское. Таким образом, работу начинать приходилось „Ниагаре“…

С величавой медлительностью стали опускаться мощные кольца бесконечной змеи в таинственные недра вод. Берег Ирландии еще виднелся в отдалении, и счетчик, отмечавший длину опущенного конца, не дошел еще до десяти километров, как вдруг послышался плеск воды, произведенный тяжестью оборвавшегося металлического каната, упавшего в воду…

В ту же минуту колеса все остановились, и раздался пушечный выстрел из небольшой пушки, помещавшейся на корме. Произошла катастрофа, которую столько раз предсказывали: кабель, который должен был соединить берега Атлантического океана, оборвался, когда еще не скрылся из виду берег Ирландии!

Матрос, который должен был следить за кабелем при выходе его из того места, где он шел по желобам к опускавшей его машине, на минуту зазевался, кабель сошел со своего хода, запутался в механизмах и оборвался…

Как только дали сигнал к тревоге, все шлюпки тотчас же были спущены на воду. Так как еще не достигли больших глубин и море оставалось пока спокойным, то через несколько часов удалось поправить дело. В тот же день десять километров, уже опущенных, были снова связаны с 3990 км, остававшимися на судне. Электрический ток снова был пущен через весь кабель, и он принес на телеграфную станцию в Ирландии известие о первой сцене великой драмы, которая начинала разыгрываться…»

«Первые 500 миль пройдены»

«…Несколько дней все шло удачно. Газета „Таймс“ отмечала каждое утро число уложенных километров. Достигли уже больших глубин, и любители вычисляли уже с точностью ту минуту, когда Старый и Новый Свет соединятся при помощи телеграфа. Отчет за пятый день, приходившийся на 13 августа нов. ст., извещал, что пройдено уже с пункта отправления 500 миль. К несчастью, после этой торжественной депеши, внизу, на той же странице газеты, была телеграмма от более позднего часа, извещавшая, что, передав эту добрую весть, кабель перестал действовать!..

Тщетно электротехники в Валенцни пускали в дело огромную электрическую силу, которою они располагали: их запросы оставались без ответа, проволока перестала слушаться…

Несколько дней все оставалось в неизвестности, и только с возвращением „Ниагары“ узнали о катастрофе, которой не могли предусмотреть при самых тщательных предосторожностях и которая могла сломить самое испытанное мужество…

Несмотря на все остроумные вычисления лейтенанта Мори, юго-западные ветры подняли значительное волнение. Ветер и волны яростно били в левый борт судна, оно сильно накренялось, но не могло изменить направление, не испортив этим всего дела…

Работа производилась в это время как раз над какою-то водною вершиною, составлявшей часть подводных горных хребтов, которые, несмотря на тщательные измерения, остались незамеченными. За вершиной шла бездонная пропасть. Ниспадая в нее, кабель спускался с быстротой 6–7 узлов, между тем как „Ниагара“, вынужденная сдерживать стремление, сообщаемое ей ураганом, делала не более 3–4 узлов. Эта разница произвела страшное напряжение в кабеле, которое показывал динамометр и которое все увеличивалось по мере того, как кабель стремительно несся вниз. А ветер крепчал!..

На судне всех охватил невольный ужас, предвестник великих катастроф. Не умея дать себе отчет я естественных причинах, породивших эту тревожную стремительность, офицеры и электротехники совершенно не знали, что делать: им казалось, что их увлекает какое-то изумительное мощное подводное течение. Матросам представлялись страшные подводные чудовища, ухватившие канат, как рыба хватает лесу с приманкою…

Вдруг кабель оборвался… Это случилось как раз в тот момент, когда ветер, по-видимому, стал стихать. После страшных толчков и яростных порывов вперед судно сразу оправилось и пошло ровным ходом: экипаж понял, что случилась новая катастрофа. Все, даже больные, лежавшие в лазарете, бросились на палубу. Смятение было невыразимое…

Эти неудачи не ослабили энергии Фильда — главного инженера, руководившего всей прокладкой…

Было решено кабель подвергнуть долгим испытаниям… А самую прокладку начать с середины океана…

Лондонская и парижская пресса лишились возможности следить шаг за шагом за прокладкой. Зато вдвое сберегалось время…»

Рис. 81. Кабели 1857 и 1865 г.г.

«Начали с середины океана»

«..Как только флотилия вышла на середину залива, тотчас же шлюпка с „Ниагары“ направилась к „Агамемнону“. Она тащила на себе конец кабеля. Конец подняли на английский фрегат, и за него принялись рабочие. Они обрезали наискось семь проволок, составлявших его, и соединили их с семью обрезанными таким же образом проволоками другого конца, остававшегося на „Агамемноне“; с помощью серебра сделали со всевозможною осторожностью семь спаек; убедились с помощью гальванометра, получавшего ток из батареи, помещенной на „Ниагаре“, что металл сохранил всю свою проводимость; затем тщательно склеили три последовательно налегавшие гуттаперчевые оболочки, служившие для изоляции; наконец, завернули шов в наружную оболочку и обвили все это железной предохранительной проволокой. Устроив все, суда разошлись, и машины начали понемногу разматывать свои катушки…

Кабель, к которому подвесили свинцовый груз, быстро коснулся поверхности воды и затем стал постепенно погружаться; суда стали расходиться все дальше и дальше; зритель видел только два спускавшиеся в воду конца, а меж тем невидимая цепь не прекращала передавать ток с одного судна на другое…

Потерявши друг друга из виду, суда скоро повернули оба назад и стали друг к другу приближаться; катки стали вращаться в обратную сторону, и притом крайне медленно, чтобы поднимаемые концы не испытывали слишком большого напряжения и не оборвались; по динамометрам следили за этим напряжением…

После нескольких часов непрерывного труда над водою показалось и то место кабеля, где он был спаян. К нижней поверхности свинцового груза, покрытого слоем сала, оказались вдавленными несколько песчинок, приставших с морского дна. Измерили глубину, и оказалось, что кабель опускался вглубь на 6 верст, испытав, таким образом, давление в 600 атмосфер, а между тем циркуляция тока не подверглась никаким изменениям…»

«Ток перестал действовать»

«29 июля 1858 г. „Ниагара“ и „Агамемнон“ в четвертый раз разъединились среди океана. Часов шесть прошло уже с начала работы, как вдруг увидели приближающегося к „Агамемнону“ огромного кита, который вздымал вокруг себя пену и направлялся прямо на кабель, как будто имея намерение сокрушить его. Невольно явилось предположение, что не одно ли из таких гигантских чудовищ, не этот ли самый кит оборвал кабель и 19 июни, ровно месяц тому назад. Все с напряженным вниманием следили за китом…

Но он скоро исчез из виду…

Все хорошо шло часа два, о ките стали уже забывать, как вдруг телеграфист, следивший за передачею сигналов по кабелю, заметил, что ток перестал действовать в той части кабеля, которая оставалась еще на палубе судна, хотя сигналы на „Ниагару“ передавались благополучно, и, значит, изоляция опущенной части не была нарушена. Стали разыскивать место порчи, и оказалось, что оно очень недалеко от края, спускавшегося в воду. По показаниям счетчика, измерявшего длину разматываемого кабеля и вращавшегося в эту минуту с отчаянною быстротою, можно было судить, что испорченное место погрузится в воду не более как через двадцать минут…

Положение было страшное…

В эти двадцать минут нужно было обрубить испорченную часть и спаять оба конца. Все гигантское предприятие висело на волоске…

Все надежды и труды должны были пропасть, если бы в эти двадцать минут у двух-трех мастеров не хватило самообладания, быстроты и ловкости, потребной для быстрой спайки концов. Но эти энергичные люди оказались достойными роли, которую им назначила судьба… Офицеры, матросы, механики, журналисты — все жадными глазами следили за их малейшими движениями; сотни глаз готовы были уловить малейшее колебание… Но по мере того как спаивали отдельные проволоки основной оси, накладывали гуттаперчевые оболочки, обвертывали цилиндр предохранительной кольчугой, страшный момент, когда явится неизбежная необходимость остановить катки, приближался. Напрасно замедляли разматывание, это довело напряжение каната до высшей меры, до 3 000 фунтов; запас кабеля истощался… Конец подходил уже к борту, когда мастера только еще начали заплетать железную проволоку, составлявшую кольчугу…

Пропущен был момент, когда можно было, обрезав кабель, удержать конец его на морской поверхности с помощью буя. Оставался единственный исход — остановить катки и удержать судно на месте, как бы на привязи, с помощью одного кабеля…

Палуба фрегата представляла мрачный вид…

Все речи смолкли, как будто никто не осмеливался делиться с другим своими опасениями. Машина перестала работать. Слышался только зловещий лязг железной проволоки, которую крутили рабочие. Каждую минуту ждали, что вот-вот зазвенит колокольчик динамометра, стрелка которого почти уже доходила до рокового пункта, и сейчас же последует разрыв от страшного напряжения…»

«Опасность миновала»

«К счастью, напряжение, увеличивавшееся постепенно и без скачков, не привело к катастрофе. Медь и сталь кабеля оказались достаточно прочными и эластичными. Самая форма кабеля содействовала этой эластичности. Скоро спайка прошла через край борта и тихо стала спускаться к поверхности вод, где тотчас же и исчезла»[5].

Рис. 82. Трансатлантический кабель в трюме корабля.

Исторический момент соединения при помощи кабеля Европы и Америки произошел 7 августа 1858 г. Этот момент был отмечен залпом артиллерии с фортов и судов.

Первый кабель, однако, погиб. Он проработал только 23 дня, отправив до 400 телеграмм. И только почти через десять лет английское правительство разрешило вновь приняться за проводку кабеля.

Кто изобрел телефон

Телефон при его появлении называли только «интересной игрушкой», и ни один капиталист не хотел вложить в телефонное дело своих денег, не говоря уже о правительственных учреждениях. Теперь несколько стран оспаривают честь называться родиной телефона. Германия выдвигает в качестве изобретателя телефона — Рейса, Франция — Бурселя, Италия — Манцетти и даже поставила этому последнему памятник, как «изобретателю телефона»; Америка считает изобретателем телефона — Белла… Несомненно, однако, что в телефонном деле много сделали также Грэй, Эдисон, Юз, Берлинер и др.

Слово «телефон» ввел в обращение германский физик Рейс. Любопытно, что это название не удержалось в самой Германии, зато принято во всем мире. Немцы называют телефон «ферншпрехер»; в переводе на русский язык это значит: аппарат для разговора на расстоянии.

Греческое же слово «телефон», придуманное Рейсом, означает: аппарат для передачи звуков на расстоянии.

Мы сейчас увидим, что тот аппарат, который изобрел Рейс, скорее можно было назвать «телемузыкой», а не «ферншпрехером», так как аппарат Рейса передавал только высоту и силу звука, но сильно коверкал тембр, особенно человеческого голоса. Нельзя было понять слов, которые передавал этот телефон.

Впрочем Рейс ставил своей целью построить прибор для передачи звуков, не мечтая даже о том, чтобы передавать речь. Не всякий верил тогда в возможность заставить говорить аппарат, сделанный руками человека.

Рейс стал работать над своим изобретением под влиянием открытий англичанина Пэджа и затем француза Вертгейма.

Открытия этих ученых чрезвычайно интересны и связаны с одним, еще и до сих пор загадочным явлением.

Пэдж сделал открытие (в 1837 г.), что быстрое намагничивание и размагничивание стержня из мягкого железа производит звуки. Эти звуки Пэдж назвал «гальванической музыкой». Такое же наблюдение сделал француз Вертгейм, доказав, кроме того, что при намагничивании происходит удлинение стержня, а при размагничивании, наоборот — укорачивание.

Заинтересованный этими открытиями Рейс и начал работать над устройством аппарата, передающего звук. Это было в 1852 году. Старания его увенчались успехом. В октябре 1861 г. он уже мог демонстрировать на заседании Франкфуртского Физического Общества — «телефон» чрезвычайно простой по конструкции. На рисунке воспроизведена фотография этого аппарата.

Рис. 83. Телефон Рейса. Вверху — передатчик; в середине детали его мембраны; внизу — приемный аппарат. Этот телефон хотя и передавал звуки, но не мог передавать членораздельной речи.

Передатчик (I) представляет собой деревянный ящик, снабженный спереди трубкой с отверстием. В трубку направляют передаваемые звуки. Ящик в верхней части имеет круглое отверстие, затянутое упругой перепонкой. В ее центре прикреплена платиновая пластинка, на которую опирается острие упругого штифта, замыкающего ток, идущий от батареи. Штифт так пригнан, что в покойном состоянии он касается пластинки, и касание это прерывается при колебании перепонки. Когда кто-нибудь говорит или играет перед трубой находящейся вверху ящика, перепонка приходит в колебание и происходит размыкание и замыкание тока, идущего от батареи к приемнику (II).

Аппарат-приемник (II) представляет собой почти точную копию того прибора, который построил для своих опытов француз Вертгейм, и состоит из тонкой железной проволоки, на которую насажена катушка с проводами. Катушка покоится на резонансовой доске, — подобно деке скрипки, усиливающей те звуки, которые производит катушка с проводами.

Во время своего доклада в 1861 году Рейсу удалось на расстоянии 100 м передать громко спетую мелодию, при чем аппарат довольно хорошо воспроизводил высоту и силу звука, но совершенно не передавал тембра и оттенков речи, сопровождая их шипением, свистом, жужжанием и проч.

Само собою понятно, что аппарат Рейса не мог получить применения, и о нем скоро забыли.

Любопытно, что другой изобретатель, француз Бурсель, очень верно описал устройство телефона тогда когда о нем еще никто не мечтал. Это было в 1854 г. Вот что писал Бурсель:

«…Нельзя ли говорить в Вене и быть услышанным в Париже? Устроить это на практике можно следующим образом: звуки, как мы знаем, образуются колебаниями, колебания эти передаются по промежуточной среде и воспринимаются ухом. Напряжение этих колебаний уменьшается очень быстро при увеличивающемся расстоянии, так что даже при помощи рупоров и слуховых труб их нельзя передать дальше известного, очень ограниченного расстояния. Представим себе, что мы говорим около подвижной пластинки, достаточно гибкой для того, чтобы отозваться на каждое колебание, производимое голосом; представим себе далее, что эта пластинка последовательно размыкает и замыкает ток гальванической батареи. Ясно, что мы можем поместить на расстоянии другую пластинку, которая будет производить в то же время те же колебания».

На рис. 85 изображена фотография с того самого телефона Белла, который впервые начал передавать речь по проводам и который наделал столько шуму на всемирной Филадельфийской выставке 1877 г.

Рис. 85. Первый телефон Белла (1876). Налево — передатчик, направо — приемник, который вставлялся в ухо.

Александр Грахам Белл родился в Эдинбурге (Шотландия) 3 марта 1847 г. И отец, и дед его были учителями иностранных языков и декламации. Над аппаратом по передаче звуков Белл начал работать под влиянием открытий Гельмгольца по акустике. По-видимому, уже в 1870 г., когда Белл переехал в Америку, он достиг таких больших результатов, что мог писать своим друзьям в Англию: «Скоро будем говорить по телеграфу».

Заявка на аппарат, передающий речь, была сделана Беллом в бюро изобретений 14 февраля 1876 г.

Рис. 84. Александр Белл, изобретатель телефона (1847–1924 г.).

Замечательно, что ровно через два часа в тот же день подобную же заявку, но только более подробную и по конструкции самого аппарата во многом отличную от заявки Белла сделал другой изобретатель — Грэй, тоже с просьбой выдать патент на «аппарат, передающий речь».

Так как заявка Белла попала в бюро двумя часами раньше заявки Грея, патент был выдан Беллу.

Но у Белла не было средств, чтобы начать эксплоатировать свое изобретение и улучшать его. Поэтому он решил продать его и предложил всемогущему в то время «Западному телеграфному обществу» купить его изобретение за 100 000 долларов (200 000 рублей).

Общество отказалось, и Белл начал кустарным способом осуществлять на практике свое изобретение.

Первый телефонный разговор на сравнительно большом расстоянии был осуществлен Беллом 9 октября 1876 года между городами Кэмбриджем и Бостоном (в Америке).

Но особенным успехом пользовался телефон на Международной выставке в честь столетия г. Филадельфии в 1876 г., после того, как все газеты прокричали о случае с королем Бразилии дон Педро. Король, знакомясь с выставкой, пожелал испробовать также «игрушку» Белла. Дон Педро взял телефонную трубку, чтобы послушать голос изобретателя, говорившего с другого конца зала, но сейчас же выронил от изумления аппарат, воскликнув:

— Он говорит, он говорит!

Случай этот помог Беллу. Об его изобретении заговорили.

Получив отказ от «Западного телеграфного общества», Белл с помощью друзей сумел основать свое общество «Ассоциацию телефона Белла», в которой он был главным пайщиком.

Ответом на эту смелость изобретателя было основание «Американского телефонного общества», главным пайщиком которого было «Западное общество», а директорами: Грэй (подавший заявку вместе с Беллом) и Эдисон, «Западное телеграфное общество» видело в телефоне сильного конкурента телеграфу, вот почему оно начало борьбу с Беллом.

Первым актом этого нового общества было возбудить дело против Белла. Грэй подал на Белла в суд, оспаривая право на патент. Процесс тянулся долго; дело выиграл Белл.

Работая над своим аппаратом, Белл очень скоро придал ему форму трубки. В отличие от современных телефонных установок, аппарат Белла работал без батареи, за счет энергии самого передаваемого звука. И приемный и передаточный аппарат были совершенно одинаковы и представляли собой трубку, устройство которого ясно из нашего рисунка.

Рис. 86. Телефонная трубка Белла (1877) в разрезе.

Легко сообразить, однако, что телефон Белла мог передавать звуки лишь на небольшие расстояния. Энергия звуковой волны, созданная говорящим перед передаточным аппаратом, должна была привести в колебание железную пластинку. При этом тратилась значительная часть энергии звуковой волны. При превращении механической энергии в электрическую происходила новая потеря. Обратное превращение служило источником еще новой потери энергии и т. д. Вот почему передача речи при помощи телефона Белла была возможна на незначительном расстоянии лишь на несколько сот метров. Поэтому после первых успехов по телефонии перед изобретателями встал вопрос, как увеличить дальность расстояния передачи.

Всего проще было бы это сделать, усиливая магнит. Например, взять вместо стержневого магнита — подковообразный. Это и было сделано европейскими изобретателями — Сименсом (Германия) и Адером (Франция).

Но это мало улучшило дело. Крупный шаг в телефонном деле сделал Эдисон — как мы сказали, в то время главный инженер конкурировавшей с Беллом американской фирмы «Американское телефонное общество».

Рис. 87. Первая «телефонная станция» в Ньюхавене (Америка), открытая Беллом в 1878 году на 8 абонентов.

Биографы Эдисона рассказывают, что над телефоном этот изобретатель проработал много лет. Заметки, которые он делал по мере изучения и производства опытов, составили рукопись в несколько тысяч страниц.

Телефон Эдисона отличается от телефона Белла по своей идее. Это — «угольный телефон», для работы которого нужна батарея. В телефоне Эдисона происходит следующий процесс: когда кто-нибудь говорит в телефон, мембрана начинает колебаться и при помощи пуговки, сделанной из слоновой кости, нажимает на угольную пластинку. От этого происходит изменение сопротивления угля, а вместе с этим изменение силы тока в цепи, питаемой батареей. Все колебания пластинки повторяются в приемном телефоне, при чем, благодаря вспомогательному току, Эдисону удавалось увеличить расстояние передачи.

Телефон Эдисона — крупное событие в истории телефона, и обществу Белла пришлось бы плохо, если бы ему не помогло новое изобретение — микрофон, сделанное американцем Юзом.

Рис. 88. Микрофон Юза.

Микрофон Юза состоял из угольной палочки, заостренной на концах и поддерживаемой в вертикальном положении двумя стаканчиками Чрезвычайно слабые сотрясения палочки уже достаточны, чтобы изменить силу тока в цепи. Благодаря микрофону стало возможным усиливать колебания тока, происходящие в цепи. Примерно с 1881 года в телефонной установке передатчиком стал микрофон, а приемником телефон.

Купив у Юза его изобретение, «Телефонное общество Белла» спасло свое положение. Теперь оно уже могло смело бороться со своим соперником.

Какова была дальнейшая история телефона?

Надо заметить, что телефон и микрофон еще недостаточны для того, чтобы можно было при помощи проводов осуществить телефонную установку. При всяком телефонном сообщении между двумя станциями необходимо, чтобы специальное приспособление позволяло бы со станции, откуда желают говорить, предупреждать об этом желании другую станцию. Приспособление это носит название «вызова». В телефоне Рейса для вызова служил телеграфный аппарат. Но обычно, как мы знаем, для этого служит электрический звонок или электрическая лампочка (на центральных станциях впервые введена в 1888 г.).

В современных телефонных аппаратах Москвы достаточно снять трубку, чтобы автоматически вы оказались соединенными с центральной станцией.

В прежних московских телефонных аппаратах, прежде чем начать говорить, вам нужно было повернуть ручку индуктора, чтобы позвонить на станцию.

Когда вас соединяли, вы звонили вновь тому, с кем хотели говорить. Рис. 89 изображает один из таких старинных аппаратов.

Рис. 89. Старинный московский телефон.

С правой стороны мы видим торчащую ручку индуктора.

В этом телефонном аппарате есть и другая особенность, которая отличает его от современного. Микрофон помещен отдельно от телефона (вверху).

Первый, кто догадался соединить микрофон с телефоном в одну подвижную трубку, был француз Меркадье (в 1886 г.). Таким образом, современную телефонную трубку правильнее было бы назвать «микротелефонной трубкой». Легко понять, почему трубка Меркадье удержалась в телефонном деле. В то время как при разговоре в старинный аппарат приходится стоять, и для многих телефонный аппарат оказывается «не по росту», теперь вы можете говорить в телефон сидя и даже лежа в постели.

В наше время одним из замечательных изобретений является автоматический телефон, когда вы соединяете свой аппарат с нужным вам номером сами, без участия телефонистки.

По развитию телефонной сети на первом месте стоят сейчас Северо-Американские Соединенные Штаты. Если пятьдесят лет назад телефонная станция насчитывала каких-нибудь две-три сотни абонентов, то в 1925 г. на каждые 100 жителей САСШ приходилось больше 14 аппаратов. В Германии на 100 жителей приходится меньше 4-х, а в СССР на 1000 жителей приходится всего один аппарат!

История пера и пишущей машины

Первый шаг в истории пера был сделан, когда человеку понадобились пособия для памяти: «памятки» чтобы запомнить что-либо. Мы и теперь иногда завязываем узелок на носовом платке. Первобытный человек поступал так же: он завязывал узелки и тем оказывал помощь своей памяти.

Первобытная записная книжка принимала и другую форму. Она представляла собой ряд палочек с зарубками. По зарубкам вспоминал, например, гонец о той вести, которую он должен передать. Для таких зарубок нужно было уже «перо» — в виде ножа, часто из камня, который больше царапал, чем резал.

Характер «пера» вообще находился всегда в зависимости от материала, на котором делались записи. Каждый великий древний народ имел свой особый материал, свои особые «перья» и чернила.

Так, древние египтяне сначала делали записи на камне. На смену камня пришел «папирус», растение, которое в изобилии росло по берегам Нила.

Папирус обрабатывался в «бумагу» следующим образом: его стебель резался на тонкие полоски и укладывался вдоль и поперек, затем склеивался и прессовался. Получалась гладкая поверхность папируса. Если сочинение было большое, несколько папирусов соединяли в книгу. Писали на папирусе при помощи палочек — чернилами, представлявшими смесь сажи с камедью.

Другой культурный народ древности — вавилоняне — писали на глиняных дощечках. Особым «пером» они чертили клинообразные знаки.

В древней Греции и Риме в школе и деловых сношениях употреблялись для письма деревянные дощечки, покрытые тонким слоем воска. Писали по воску заостренными палочками — костяными или железными, называемыми «стилями». В наше время, как известно, слово «стиль» получило другое значение.

Рис. 90. Римские принадлежности для письма: пенал, перо («стиль») и перо для проведения линий с держателем цветного карандаша.

Кроме папируса, до изобретения бумаги, был распространен также пергамент. Изобретение его связывается с легендой о литературном соревновании царей персидского и египетского. Царь Пергамский (жил около 250 г. до нашей эры), желавший иметь лучшую и величайшую библиотеку, потреблял для этого огромное количество папируса. Египетский царь, также желавший иметь величайшую в мире библиотеку, запретил вывоз папируса из Египта. Царю Пергамскому неоткуда было добывать писчий материал, и понадобилось изобрести другой материал для письма. Таким материалом и явился пергамент, особым образом выделанная кожа. Пергаментом же она начала называться потому, что начала выделываться впервые в Пергаме.

Изобретение бумаги китайцами оказало огромное влияние на развитие пера. Во времена императора Хан-хо-ти при министерстве Тзаи-люн (105 г.) в Китае впервые появилась бумага. Эта бумага, по новейшим исследованиям, приготовлялась не из тряпок или соломы, как наша, а главным образом из волокон луба шелковицы. Хлопчатника же в то время в Китае не знали.

Европейцы познакомились с китайской бумагой через арабов, в руках которых в XVIII–IX вв. была вся торговля на Средиземном море от Гибралтара до берегов Индии и Китая. Уже в 794 г. В Багдаде — одной из столиц арабского царства — существовала бумажная фабрика. Из европейских народов бумагу стали производить прежде всего итальянцы. Древнейшая итальянская бумага относится к 1267 г.

В России в XVI веке — французская, в XVII веке главным образом голландская. Правильное свое бумажное производство началась у нас лишь при Петре I (в начале XVIII в.)

Одной из главных причин быстрого распространения бумаги в канцеляриях и деловых сношениях, было, как указывают историки, то, что на других писчих материалах можно было выскоблить или смыть написанное и написать другое; на бумаге же трудно сделать это так, чтобы не осталось следа.

В XVI и XVII вв. на Западе писали медными и гусиными перьями. Попытки делать перья из стали начались в середине XVIII в., так как только в 1740 г. была изобретена литая сталь.

Изобретателем стальных перьев является англичанин Гаррисон, который построил также первый хронометр. Первые стальные перья были очень дорогие: по 5 шиллингов штука (2 р. 50 к.).

Рис. 91. Перья вырезают из пластинки.

В России не только в XVIII, но даже и в XIX веке были в употреблении исключительно птичьи перья. В наших канцеляриях долгое время были чиновники — «специалисты по чинке перьев».

Особенное распространение стальные перья получили, когда была изобретена машина для их штампования.

Рис. 92. Штамповальня для перьев.

В XIX в. было взято очень много патентов по изготовлению перьев. Одним из первых является патент Донкина.

В настоящее время фабрика стальных перьев оборудована целым рядом сложных машин, высекающих сначала из пластинок штампов — планочки, потом придающих им полуцилиндрическую форму. Затем перья закаливаются нагреванием в растительном масле, шлифуются. Расщеп пера производится закаленным стальным резцом; далее перо отжигается и т. д. Перед выпуском на рынок партия перьев подвергается испытанию на упругость, на остроту и пр.

Так называемое «вечное перо», в которое наливаются чернила, появилось еще в XVIII в.

«Пишущие машины» — последняя стадия в истории «пера».

Необходимость иметь копии с деловых бумаг, а также писать быстро и четко давно заставляла изобретателей делать попытки в построении пишущей машины. Особенно важно было найти средство быстро получать копии. Еще в XVIII в. один немецкий учитель придумал «двойное перо». Одной рукой сразу вы пишете двумя перьями.

Рис. 93. Двойное перо (Кельн, 1650 г.).

Но, разумеется, только пишущая машина удовлетворительно разрешила задачу иметь кроме подлинника также копию.

Первый патент на прообраз современной пишущей машины был взят англичанином Генри Виллем еще в 1714 г., но его машина (как и машина одного француза изобретенная в 1833 г.) работала настолько медленно, что не могла иметь практического значения. В 1855 году получила некоторое распространение в Париже пишущая машина известного физика Фуко, но потом о ней забыли.

Рис. 94. Пишущая машина Фуко (1855 г.).

Большим успехом пользовалась машина для слепых Малинга Ганзена, фигурировавшая на Венской выставке в 1873 г. Она очень похожа на современную. В ней есть уже клавиатура с буквами, которые «печатают» при помощи ленты, после удара по клавише. Благодаря тому, что машина эта предназначалась для слепых и от нее не требовалось особенной скорости в письме, она могла получить распространение.

Рис. 95. Пишущая машина Ганзена (1873 г.).

Та машина, которую мы видим теперь в наших канцеляриях, — американского происхождения. Изобретатель ее Ремингтон (1873 г.). В ней стальная буква ударяет в ленту и отпечатывает на бумаге оттиск. Несколько иначе устроена была машина «Гаммонд».

В ней отдельные рычаги с буквами заменены «типовым колесом», прижимающимся к бумаге определенной буквой, выпукло расположенной по его окружности.

Остальные машины представляют лишь видоизменение и усовершенствование этих двух первых типов пишущих машин.

История книги

Первой «книгой» было, несомненно, собрание узелков. Такие «книги» были в употреблении почти у всех народов Южной Америки и многих народов Азии. «Книга— собрание узелков», изображенная на рис. 96, содержит рассказ о мощи перуанской армии. Впрочем, вполне разобрать ее содержание не удалось: она не была предназначена для непосвященных.

Рис. 96. Образец узлового письма: рассказ о мощи перуанской армии.

За этими книгами последовали «картинные книжки». Как дикари, так и наиболее образованные народы инстинктивно стремились к выражению мысли рисунком. По всей Земле находим мы образцы такого «изобразительного письма». Смерть любимого вождя, выигранная битва, удачная охота — всякое событие немедленно зарисовывалось на камне или коже какого-нибудь животного. Можно было бы издать целую книгу таких рисунков — этих первобытных картинок. Образец, который вы видите на рис. 97, был нарисован на скале в Калифорнии.

Рис. 97. Образец картинного письма.

Содержание его таково: «Мы избрали это место для стоянки, но ничего не нашли», говорят человеческие фигуры. Вывернутые ладони прямо говорят: «ничего, ничего».

«Один из наших товарищей умер от голоду», — это говорят три худые фигуры, указывая на свои тощие тела. «Мы глубоко скорбим о нем», — выражает крайняя правая печальная фигура.

Упражняясь в изобразительном письме, человек с течением времени выработал более краткие способы выражения мыслей. Рисунки он стал сокращать и упрощать. Для выражения горя не нужно было рисовать целую картину с печальным человеком; ту же мысль мог выразить плачущий глаз. Вместо многих фигур, плачущих и говорящих «ничего нет», — скажет о том же пара пустых рук. Две пожимающих руки должны обозначать — «дружбу». Два дерева — «лес». Теленок, бегущий к воде — «жажду» и т. п.

Эти рисунки приняли, конечно, со временем более упрощенную форму, наиболее удобную для быстрого и легкого рисования.

Такое «изобразительное» письмо было в употреблении почти во всех странах. Китайцы употребляли его много тысяч лет назад; отчасти пишут они так и в настоящее время.

Каждый великий народ древности имел свою собственную систему письма; самая интересная — египетская система, от которой произошел тот способ записи, каким мы пользуемся теперь. В Египте книга прошла несколько ступеней. Сначала она представляла собой ряд памяток, затем ряд картин (фигурное письмо) и, наконец, ряд «иероглифов», которые представляют те же фигуры, но в упрощенном виде.

Египетская система иероглифов заключала в себе несколько тысяч рисунков: птиц, зверей, насекомых, пресмыкающихся, деревьев, цветов и всевозможных предметов. Вскоре, однако, это письмо упростилось.

Предположим, что вы должны писать по-русски с помощью нескольких тысяч изображений, и в продолжение часа вам надо написать слова: волна, волк, волос, волокно, Волга и т. п. Не придет ли вам в голову, что звук «вол» можно передать изображением — «вола»? Так было и с египетскими писцами. Заметив, что одинаково звучащий слог постоянно встречается в различных словах, они начали изображать эти наиболее часто встречающиеся слога-звуки определенным знаком. Этот знак ставился в слове не в соответствии идее, но соответственно звуку. В нашем примере «вол» рисовался не взамен мысли, а взамен звука. Так создалось в Египте — «слоговое письмо», которое позволило сократить число знаков письма. От слогового письма один шаг к алфавитному письму.

Происхождение всех европейских алфавитов, в том числе и русского, установлено более или менее точно. Одно время думали, что изобретателями алфавита были финикияне, но еще римский историк Тацит (I в. нашей эры) указал, что «египтяне изобрели буквы алфавита, а финикияне, господствовавшие на море, перенесли его в Грецию, и таким образом им приписана честь изобретения того, что они получили от других». Исследования современных ученых вполне подтвердили правильность этого указания: алфавит — изобретение древних египтян.

К алфавиту египетские писцы пришли очень просто. Отыскивая способ упрощения своей работы, они заметили, что самые слога могут быть разбиты на отдельные звуки. А так как в египетском языке было всего около 25 элементарных звуков, то достаточно было 25 знаков для выражения любого звука. Эти 25 иероглифов и сделались буквами египетского алфавита. Тогда египетской молодежи стало достаточно 3–4 лет, чтобы научиться читать и писать; между тем, при старой системе для этого требовалось 15–20 лет, как теперь еще китайские юноши тратят 15–20 лет на изучение грамоты.

Из Египта ведут свое происхождение не только наши буквы; оттуда же происходит и внешняя форма книги. Древнейшей в свете книгой является египетский папирус, хранящийся во французской «Национальной библиотеке». Эта книга написана около 5000 лет тому назад и содержит «правила добродетельной жизни».

После изобретения алфавита и хорошего материала для письма — книги начали быстро распространяться.

Наследница культуры Египта — Греция — в первый период писала мало книг, но, познакомившись через финикиян с употреблением алфавита, вознаградила себя за потерянное время. В 600 г. до н. э. в Афинах уже была «публичная библиотека», а 200 лет спустя оказалось, что греками было написано книг больше, чем все ми остальными древними восточными народами, вместе взятыми.

Древний Рим, однако, превзошел Грецию. Там существовали целые книгоиздательства. Таким был, например, один из лучших друзей римского писателя Цицерона Аттик. Посмотрим на производство книг в заведении этого римского издателя.

Конечно, все слова, все книги писались пером. Списывание производилось преимущественно рабами, обученными чисто и бегло писать. Представьте себе 50 или 100 рабов, сидящих за столами и пишущих под диктовку чтеца. Если у Аттика было 10 чтецов, каждый из которых диктовал сотне рабов, то нужно было всего 2–3 дня на «издание» 1000 копий какой-нибудь книги его друга Цицерона. Конечно, раб мог сделать описку или написать не то, что диктовал чтец. Но и в наши дни книги не свободны от опечаток!

Очевидно, по описанному методу можно было изготовлять книги в большом количестве. В древнем Риме рабы были дешевы, а потому издержки по издательству незначительны. Считают, что в царствование Нерона (50 г. н. э.) средней величины книга продавалась приблизительно за 50 к. золотом. В то время книга стоила дешевле, чем когда-либо раньше, и, пожалуй, была почти так же дешева, как теперь. Римский мир был насыщен книгами- Не даром поэт Марциал восклицает: «У всех я и в кармане и в руках!» Рынок был переполнен книгами, а книги, не имеющие сбыта, продавались, как и у нас, в мелочные лавочки «для завертывания продуктов».

Но наступило время, неблагоприятное для книги. С падением Римской империи (V век н. э.) культуре нанесен был удар, от которого она едва оправилась за последующие 1000 лет. Варвары, наводнившие Южную Европу, не могли способствовать производству книг.

В средние века почти все книги в Европе писались в монастырях монахами и были почти исключительно религиозного характера. Монахи создавали свои рукописи с величайшей тщательностью и терпением. Рукописные книги темного средневековья были красивы, даже роскошны, но покупать их могли только богачи. Случалось, что библия — наиболее ходовая книга в средние века — стоила несколько тысяч рублей!

Когда наступила эпоха возрождения наук и искусств, потребовались и дешевые книги. Но как их сделать?

Теперь уж не было толпы образованных рабов, которых можно было бы заставить работать пером, как в древнем Риме; а без рабского труда нельзя было понизить цену рукописной книги. На помощь пришло изобретение и дало миру то, чего он желал.

Еще в XIII в. в Европе началось производство бумаги из пеньки, тряпок, льна и хлопка. Таким образом появился хороший для печатания материал. С другой стороны, в целях удешевления издания начал практиковаться особый способ печати: на дереве вырезывались рисунки и с помощью чернил делались отпечатки на полотне или шелку. Так печатались, например, игральные карты в XIV в., картины и тексты библейского содержания и т. п.

Когда впервые появились подвижные буквы, позволившие, вместо готовых вырезанных страниц, набирать их, точно установить нельзя. Можно только сказать, что они впервые пущены в дело между 1450 и 1460 гг. Нельзя сказать также, кто их изобрел. Голландцы заявляют, что Лауренс Костер, из Гаарлема, сделал подвижные буквы еще в 1430 г. и что служивший у него Иоган Фуст «украл их» и отвез в Майнц, где Иоган Гутенберг открыл секрет их употребления в печатном деле.

Рис. 98. Иоганн Гутенберг, изобретатель книгопечатания (умер в 1468 г.).

Немцы же говорят, что Иоган Гутенберг был настоящим изобретателем. Единственное, что мы знаем наверно, это, что первая цельная книга, напечатанная с помощью подвижных букв, была библия, вышедшая из-под печатного станка Гутенберга в 1455 г.

Рис. 99. Типографский станок Гутенберга.

Глава пятая

ИЗ ПРОШЛОГО НЕКОТОРЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ

История спички

Было время, когда человек не умел добывать огня. А после того, как он научился это делать, прошло много времени, пока он смог добывать огонь легко. Сейчас мы можем зажечь огонь без затруднения, — достаточно иметь спичку. Но мы должны помнить, что спичка — удивительное изобретение. Прошли тысячелетия, прежде чем человек научился ее изготовлять!

Природа сама познакомила человека с огнем: огонь вулкана зажег близлежащий лес, или молния впервые прожгла огнем дерево, и оно загорелось. Долгое время существовал лишь такой «естественный огонь», так как человек не умел извлекать огонь искусственно.

Первый способ получения огня состоял в том, что человек брал сухой прут и зажигал его от естественного огня. Такой зажженный факел он нес домой, чтобы зажечь «очаг». Добытый с такими хлопотами огонь человек старался поддержать как можно дольше. Но несмотря на все старания, огонь часто угасал, — от внезапного порыва ветра, от дождя и т. п. Поэтому часто приходилось вновь прибегать к пруту, зажигать его от «естественного огня», который, однако, не всегда был к услугам человека.

Наконец, человеку удалось изобрести способ добывать огонь, не прибегая к «естественному огню». Первобытный человек на опыте при обработке дерева заметил, что если тереть друг о друга два сухих куска дерева, они могут сильно нагреться, даже загореться.

Но все же это еще были очень несовершенные способы получения огня. Дерево, употребляемое при этом методе, должно было быть очень сухим, процесс трения требовал большой затраты работы и большого терпения. Часто проходили часы, прежде чем удавалось получить искру. Но у первобытного человека было много свободного времени.

Спустя некоторое время было открыто, что целесообразнее помещать конец палки в отверстие, приводя ее во вращение. Быстрое верчение создает углубление, в котором лучше сохраняется то тепло, которое образуется при трении, и притом тепло сосредоточивается в небольшом пространстве.

Рис. 100. Австралиец, добывающий огонь.

Сначала вращение палки производили руками, но скоро научились прибегать к веревочке: конец палки служит как бы дриллем, в то время как другой конец человек держит между зубами. Такой способ добычи огня употребляют многие малокультурные народы Африки и Австралии и в наши дни.

Дальнейший шаг в истории добывания огня был сделан, когда открыли, что искра может быть получена путем удара камня о кусок железной руды. Если искры будут падать на маленькие кусочки сухого мха или на угольный порошок, то такой «трут» загорится.

Однако, кусочки мха при этом будут только тлеть, но не дадут пламени. Если же мы положим кусок дерева и, будем дуть, последнее загорится и даст огонь. Пламя получится особенно скоро, если кусочек дерева обмазать серой. Этот способ требует меньшей затраты работы и времени для получения пламени, чем способ трения.

В музеях истории культуры можно видеть много образцов таких орудий для получения огня при помощи удара. В ящичке или в мешочке находится кусок стали, кремень и трут. При ударе кремня о железо выскакивают искры, при помощи которых можно заставить трут тлеть. О такой тлеющий трут можно зажечь папиросу. Чтобы получить огонь, не раздувая, к тлеющему труту приближали «серные спички», которые воспламенялись.

Рис. 101. Прибор для добывания огня у эскимосов.

Рис. 102. Старинный прибор для добывания огня: кусок стали, кремень и круглая коробка для трута. Рядом — пачка серных спичек.

Однако зажечь такую спичку было довольно хлопотливо. С развитием химии в начале XIX столетия появился новый метод получения огня — «химический метод». Еще французский ученый Бертолле заметил, что, если капнуть серной кислоты в смесь хлорноватистокислого калия, образуется пламя. Впервые этим воспользовались в Вене. Брали серные спички, употреблявшиеся при предыдущем способе, погружали их в серную кислоту, а затем в смесь хлорноватистокислого калия. Спичка воспламенялась. Здесь не было трения. Вещества соединялись химически, порождая огонь. Мы имеем здесь чисто химический способ добывания огня.

Это венское открытие привело к новой спичке — химической.

Такие спички стоили очень дорого: сотня — около 10 рублей! В этом был их главный недостаток. Кроме того, часто, когда спичка погружалась в кислоту, она лишь дымилась, производила брызги, портила и платье и самый состав. Поэтому такие спички не могли вытеснить старого способа, кремневого.

В 1832 г. англичанин Самуэль Джонс взял патент на чрезвычайно любопытные спички. Это были тоже — «химические спички». Конец их был намазан смесью серы, бертолетовой соли и сахара, а к концу был привязан маленький стеклянный шарик с серной кислотой. Чтобы зажечь эту спичку, шарик разбивали, и спичка воспламенялась.

Рис. 103. Коллекция старинных приборов для добывания огня: в центре — кожаная табакерка с мешком (слева) для кремня и трута. Кругом нее — образцы сумочек с зажигательными приборами и перочинные ножи с кусками стали для добывания искр.

В наше время спичка зажигается от трения. Поэтому такую спичку можно назвать химико-механической спичкой.

Есть основание считать изобретателем спички Джона Уокера. Его способ состоял в том, что он погружал спичку в серу, бертолетовую соль или сернистую сурьму и затем заставлял их воспламеняться при трении о стекловидную бумагу. Таким образом Уокер открыл впервые спичку, походящую на ту, которой мы пользуемся теперь. Хотя спички Уокера и не требовали серной кислоты, они были плохого качества: воспламенялись лишь при сильном трении и разбрасывали огонь по всем направлениям.

Из всех спичек, предшествовавших современным, наибольшим успехом пользовались фосфорные. Изобретателем их является Камерер, которому в 1833 г. удалось составить массу, легко воспламеняющуюся при трении о шероховатую поверхность. Изобретением этим воспользовались венские фабриканты Ромер и Прешель, которые и стали впервые изготовлять такие спички фабричным путем. Производство этих спичек происходило при ужасных условиях; наблюдалась огромная смертность среди рабочих и особая «фосфорная болезнь», выражающаяся в распухании десен и челюстей.

Фосфорные спички неудобны были тем, что очень легко воспламенялись. Если такую спичку уронить на пол или наступить на нее, то она может воспламениться. Мыши очень часто оказывались причиной пожара только потому, что грызли лакомые для них спички. Вполне понятно, что очень давно делались попытки заменить фосфор другим веществом.

Так называемые «безопасные спички» изобретены сравнительно недавно. Эти спички не содержат фосфора. Фосфор, смешанный с песком, имеется только на одной из сторон коробки. Новые спички оказались настолько удачными, что совершенно вытеснили фосфорные. В настоящее время во многих государствах употребление фосфорных спичек законом запрещено.

Изобретение «безопасных спичек» — последнее событие в истории добывания огня. Эти спички изобретены в Швеции в 1866 г., почему они и известны под именем «шведских».

Борьба за свет

Борьба человека с темнотой началась с факела, который впервые зажегся еще в пещере — жилище первобытного человека. Первый факел представлял собой горящую с одного конца палку или сук и напоминал ту лучину, которой пользуются наши крестьяне еще и теперь кое-где в глухих углах.

В Московском Историческом музее можно видеть — «светцы», служившие русскому крестьянину в XVII веке для укрепления такой горящей лучины.

В средние века лучина была единственным источником света даже в замках. Сколько хлопот было с таким способом освещения!

Большой шаг вперед был сделан, когда человек догадался к лучине примешивать смолистые или маслянистые вещества; такая лучина горела дольше и ярче.

Прибегали и к иному способу: кусок воска или сала завертывали в сухие листья. Получалось нечто вроде свечи.

Когда впервые появились свечи? Уже древние римляне в эпоху империи пользовались восковыми и сальными свечами с фитилем из пакли. Но не следует думать, что эти свечи горели так же хорошо, как наши. Тогда не знали еще способа фабрикации свеч посредством форм.

Рис. 104. Римская лампа I века нашей эры, найденная в Помпее.

Вот почему в древнем Риме были более распространены глиняные лампы, приспособленные для медленного сожжения масла и не требовавшие за собой столько ухода, как свечи.

Римская лампа в эпоху империи приняла довольно любопытную форму. Она напоминала собой чайник: фитиль помещался в носике, а масло наливалось через находящееся в середине резервуара отверстие, которое при горении закрывалось. Такая лампа иногда имела больше десяти носиков и тогда представляла довольно сильный источник света. Подобные «канделябры» хранятся сейчас в одном из музеев Италии. Ими пользовались этруски примерно 2500 лет тому назад.

Рис. 105. Эскиз ламповой трубы (для тяги) Леонардо да Винчи (1500 г.).

Как видите, лампа — довольно древнее изобретение. Разумеется, римская лампа по тому, как она горела, имела мало общего с нашей. Она издавала неприятный запах и так коптела, что покрывала стены и мебель слоем сажи. Попробуйте не надевать на нашу керосиновую лампу стекла, когда ее зажигаете, и вы поймете, какую копоть испускала древне-римская лампа.

Как ни странно, но техника освещения сделала крупные. успехи только в XIX столетии. Наши прадеды жили при очень плохом освещении.

Свечи вытеснили коптящие лампы, когда были изобретены нитяные фитили, т. е. в XV в.; тогда начали фабриковать так называемые «маканные свечи».

Производство таких свечей довольно ясно представлено на рисунке, взятом из одной книги XVIII в.

Рис. 106. Мастерская «маканных свеч» (из книги 1699 г.).

Здесь показано, как 27 фитилей одновременно погружаются в растопленное сало, которое помощник мастера предварительно растопил на печке. Растопленное сало не должно быть особенно горячим, — иначе оно будет стекать со светильника, — но и не слишком холодным, так как в этом случае сало будет приставать кусками.

«Отливать свечи» в жестяные формы догадались лишь в конце XVII столетия. Когда «литые свечи» получили распространение среди населения, о коптящих лампах на время забыли.

Огромным событием в истории освещения было появление в 1784 г. лампы Арганда. Арганд — швейцарец по происхождению, но жил в Лондоне. Чтобы понять, в чем заключалось его изобретение, спросим себя, как происходит горение современной керосиновой лампы.

Надеть на пламя железную трубку для улучшения горения лампы догадался еще Леонардо да Винчи. Наше ламповое стекло— видоизменение Леонардовой железной трубы и служит для тяги, а также защищает пламя от порывов ветра. Оно играет здесь ту же роль, что печная труба в печке: создает тягу. Теперь обратите внимание на горелку. Вы видите в ней отверстия. Они служат для тяги: через эти отверстия воздух подходит к фитилю и создает горение керосина без копоти.

До Арганда фитиль лампы не получал притока свежего воздуха. Арганд улучшил фитиль, сделав его тонким и круглым, и, создав тягу, заставил керосиновый фитиль сгорать целиком. Лампа перестала коптеть.

Рис. 107. Лампа Арганда (1784 г.). Масло поступало из резервуара (направо) в горелку со стеклом (налево).

После Арганда производство ламп все более улучшалось: за первые пятьдесят лет XIX столетия оно сделало больше успехов, чем за 2000 лет.

Скажем теперь о газовом освещении или о «лампах без фитиля». Собственно и в лампе и в свече горит газ, а не твердое или жидкое вещества: пламя нагревает горючее, которое поднимается к нему по фитилю и превращается в газ; сгорая, он и дает свет. При газовом освещении, которое применил впервые Мёрдок в 1802 г. на заводе Уатта в Англии, горит так называемый «светильный газ».

Работникам английских копей еще в XVII в. было известно, что из трещин каменноугольных пластов поднимается газ, который после воспламенения горит светящимся пламенем. Этот газ получается также при изготовлении кокса из каменного угля (путем сухой перегонки) для выплавки чугуна. Однако, образующийся светильный газ долгое время выпускали, как ненужный побочный продукт, или же сжигали — для забавы.

Мёрдок — рабочий завода Уатта, — первый догадался употребить этот газ на освещение. Балтимор был первым городом в Америке, который осветился газом. Это было в 1821 г.[6]

Остается рассказать о последнем событии в истории лампы, когда она сделалась электрической.

Изобретателем ее считается Эдисон[7]. О своих первых шагах по электрическому освещению этот изобретатель рассказывает следующее.

«На Рождество 1879 г. я осветил свою лабораторию, свою контору, два или три дома на расстоянии 1/5 мили от динамомашины и около 20 уличных фонарей. Под Новый Год съехалось более 3000 посетителей, чтобы видеть собственными глазами новое освещение».

Таким образом в 1929 г. лампочке Эдисона исполнилось 50 лет!

Лампочка Эдисона — чрезвычайно проста по своему устройству. В безвоздушном пространстве накаливается угольная нить, т. е. используется свойство электрического тока нагревать провода.

Сейчас нам светят уже лампочки «не эдисоновские», не «угольные лампочки», но удивительно хорошо разработанная канализация тока Эдисона осталась та же, что и 50 лет тому назад.

Итак: факел, свеча, лампа, газ, наконец, электрическая лампочка — вот ступени развития источников света. Раньше: кусок дерева тускло горел и наполнял пещеру первобытного человека дымом и копотью. Теперь: достаточно повернуть выключатель, — и дом наполнится светом, соперничающим с дневным, без сажи или запаха.

Прошлое печки

Огонь сам научил человека тому, что им можно пользоваться. Стоя около горящего дерева, зажегшегося от молнии, и чувствуя приятную теплоту пламени, первобытный человек понял, что жар костра представляет некоторые удобства.

А когда огонь, опустошивший лес, изжарил застигнутых там зверей, человек понял, что огонь можно применять и для улучшения качества пищи: жареное мясо — мягче, вкуснее и лучше сохраняется.

Открытие, что, отломив загоревшийся сук, можно с ним, как с «факелом», бежать к себе домой, чтобы устроить у себя «очаг» — одно из замечательных открытий, когда-либо сделанных. Человек овладел огнем!

Огонь был так приятен, что можно было мириться с дымом в жилище. Впрочем, наш предок догадался сделать отверстие в крыше своего жилища для выхода этого дыма. Так родилась печь.

Первобытная печь была «весь дом»: пол был очагом, а крыша с отверстием — дымоходом. Мы в праве сказать, что было время, когда люди жили в печке.

В такой печке человек стал жарить и варить. Разумеется, невозможно указать, кто изобрел вертел, чтобы лучше жарить мясо. Первоначальные приспособления для приготовления пищи были очень просты и состояли в том, что пламя непосредственно касалось приготовляемого кушанья. Сначала вертел был деревянным, потом, когда человек научился плавить металлы, вертел стал железным или бронзовым.

Для варки пищи нужно иметь «сосуд». Кувшин для хранения воды — одна из первой «посуды», которая вошла в инвентарь первобытной кухни. Вместо чашек и стаканов человеку сперва служили раковины и рога животных. Глиняная и металлическая посуда вошла в обиход потому, что роговая, костяная и деревянная не годны для варки пищи.

Какова дальнейшая история печки? Древние египтяне, греки, даже, пожалуй, и римляне не умели хорошо отапливать свои Дома. У древних народов, культуру которых мы восприняли, была довольно примитивная печь: костер на полу (очаг) и отверстие в крыше.

Одной из составных частей древне-римского дома был так называемый «атрий», — по-русски — «черное место»(«атер» — черный), т. е. закоптелое от дыма очага место.

Атрий был центром домашней жизни древнего римлянина и находился в главной части дома. Никаких печей в современном смысле слова в то время не было. Была одна «закоптелая комната» — черная от сажи и дыма.

Когда мы вспоминаем об удивительном уменьем римских инженеров строить дороги, мосты, акведуки, амфитеатры и пр., то не верится, чтобы этот «очаг» — основа римской жизни, был так плохо устроен.

У древних народов, живших на береге Средиземного моря, есть оправдание, почему они не делали успехов в отоплении: климат был на столько мягок, что люди редко нуждались в огне для согревания домов. Исключение составляла разве северная Италия. Может быть здесь-то и зародилась жаровня — переносная римская печка, которая распространена и сейчас в ряде южных стран, в Испании, Крыму.

Рис. 108. Римская грелка.

Для жаровень приготовлялось специальное топливо: вымачивался в воде свежий хворост, чтобы навлечь на него древесные соки, а затем сильно высушивался, даже обугливался. Такой «уголь» позволял по словам поэта Горация, —

«Без слез проводить вечера

У домашнего очага».

Чтобы достигнуть лучшего эффекта, угольям этой переносной печки давали сперва прогореть вне дома и вносили затем в комнату.

Римляне являются изобретателями также «центральных бань» — горячих помещений для мытья с центральным отоплением.

Рисунок 109 изображает в разрезе одну из таких бань, или «терм».

Рис. 109. Римские бани в эпоху империи.

В Риме «термы» соответствовали нашим клубам: здесь были залы для философских бесед, картинные галлереи, библиотека, комнаты для игр и физических упражнений и, наконец, горячие бани. Римские бани замечательны тем, что топка находилась у них внизу и при помощи труб различные комнаты горячим воздухом нагревались до разной температуры.

Помимо отопления бань, хорошая печка нужна была древним римлянам еще потому, что в эпоху расцвета римской империи римляне сделались любителями вкусно поесть.

У римского повара была трудная задача: изысканные кушанья надо было подать в горячем виде. Это достигалось благодаря особым «печам-термосам». Представьте себе цилиндрический шкап, обложенный горячими угольями; внутри такого переносного горячего шкапа и приносились эти соуса или горячее вино.

Наступившие с распадом Римской империи средние века ничего не внесли нового в историю печки.

Рис. 110. Кухня бюргера XVI века. (Из календаря 1518 г.)

В течение нескольких столетий во всех странах Европы очаг помещался, как прежде, на полу в центре комнаты, а дым выходил через отверстие в крыше. Об изобретении камина в Англии существует рассказ, будто бы в период завоевания Англии норманнами (в 1066 г.) многие битвы происходили на крышах крепостей, и дым, выходивший из отверстия крыш, мешал сражаться солдатам. Тогда-то и догадались перенести очаг из центра пола к наружной стене, а дым отводить по трубе, вделанной в эту стену.

Так, будто бы, был изобретен «дымоход». Сначала длина его была не больше одного-двух метров. Но скоро обнаружили, что тяга возрастает с длиной дымохода, и стали строить его по диагонали.

Но камин с точки зрения расхода топлива — не экономичен в сравнении с печкой, так как много тепла уходит в трубу.

Изобретение печи, сложенной посреди комнаты, тепло которой передается всей комнате, следует считать важным событием в истории печки. Такая печь носит название голландской[8].

Рис. 111. Старинная печь в стиле «Ампир» (г. Кострома).

Трудно сказать, когда появилась впервые такая печь. В одном из музеев Германии я видел голландскую печь в готическом стиле, постройку которой относят к XV в. В том же музее можно проследить изменение формы этих печей в связи с развитием стилей. Печь в готическом стиле сменилась печью в стиле барокко, затем печью в стиле рококо, ампир и т. д. Но по существу это была все та же «голландская печь».

Чтобы закончить историю печи, остается рассказать о «центральном отоплении». Здесь надо было бы излагать отдельно историю парового, духового, водяного отоплений. За недостатком места скажу лишь несколько слов только о паровом отоплении. Этот род отопления предложен был впервые Куком в 1745 г., но на практике паровое отопление было применено Уаттом, одним из творцов паровой машины. Он отапливал паром в 1784 г. свою рабочую комнату. Однако, патент на такое отопление был взят впервые в Англии в 1791 г. Джоном Хойлем.

История резины

Резина, как известно, делается из сока особого американского дерева — каучука.

До Колумба в Европе не подозревали о существовании «резины». Колумб в описании своего второго путешествия в 1493 г. в открытый им «Новый Свет» рассказывает, что туземцы островов Гаити имеют обыкновение играть в «мячи», приготовленные из высушенного сока какого-то растения. Но что это за растение, Колумб не знал.

Поехавшие вслед за Колумбом другие путешественники также упоминают о каучуковых мячах и даже указывают, что они получаются из смолистого сока «дерева Уле» (индейское название дерева, из которого добывают каучук).

В одной из таких книг не только описывается добыча сока из «дерева Уле» и способ его обработки, но даже указывается, что испанцы покрывают им свои плащи, чтобы сделать их непромокаемыми. Там же говорится также, что этот замечательный сок при отвердевании не пропускает воды, размягчается под действием солнечных лучей, очень упруг…

Новое вещество по названию того дерева, из которого оно добывается («сифониа каучук»), стало называться «каучуком».

Примерно 200 лет назад в Европе не было ни одного кусочка каучука. Первый образец его привез в Европу математик Лакондамин в 1751 г. Он же и дал впервые описание этого нового вещества, которое играет сейчас такую огромную роль в нашей промышленности. Лакондамин назвал его «гуммиластиком» («гумми-эластикум»). Отсюда другое название каучука — «ластик».

Рис. 112. Французский математик Лакондамин, привезший в Европу каучук.

Первое время не знали, что делать с этим «гуммиластиком». Английский химик Пристли впервые (в 1770 г.) указал, что каучуком можно стирать написанное карандашом. И долгое время это было единственное полезное применение каучука. Он проник в школы.

В 1825 г. англичанин Мэкентош применил гуммиластик для выделки непромокаемых тканей, и прорезиненные плащи до сих пор еще называются «мэкентошами».

Резиновые изделия XIX века, однако, имели существенный недостаток: на холоду зимой они делались твердыми и неэластичными, в сильную жару летом, наоборот, размягчались и становились липкими. Поэтому целым событием в истории каучука было открытие — «вулканизации» — особой его обработки, при которой каучук соединяется с серой и вследствие этого приобретает способность не подвергаться изменениям при повышении или понижении температуры. В этом и заключается изобретение американца Гудира. Изделия из вулканизированного каучука скоро появились на рынках всего мира и стали называться «резиновыми».

Благодаря изобретению резины получили распространение резиновые калоши. Еще в 1751 г. французский инженер Френо, познакомившись в Кайенне с каучуком, сделал себе из него обувь. Он был первым европейцем, надевшим калоши.

В 1802 г. английский сапожник Рилли начал выпускать резиновую обувь. Однако, только после того, как была открыта вулканизация каучука, резиновая обувь вошла в употребление.

Другое применение каучука — резиновые шины — впервые появились на велосипеде в 1865 г. Это были жесткие шины.

Такие же шины были на первых автомобилях Бенца и Даймлера (1886 г.). Дутые шины, без которых нельзя себе представить современный автомобиль, изобретены Денлопом в 1890 г.

Рис. 113. Первое колесо с дутыми шинами Денлопа.

Интересны подробности открытия дутых шин. Денлоп по профессии был ветеринаром и никогда не предполагал, что сделается фабрикантом дутых шин, которые будут давать ему огромный доход. Изобретение было сделано случайно. Он построил своему маленькому сыну велосипед. Так как тот жаловался на толчки при езде на машине, то отец взял резиновую кишку, при помощи которой поливали сад, наполнил ее воздухом, перевязал оба конца и укрепил на ободе. Затем Денлоп обмотал кишку бинтом, служащим для перевязки животных. В таком виде маленький Денлоп ездил по улицам Дублина. Может быть, дутые шины долго не получили бы распространения, если бы маленького Денлопа случайно не встретил велосипедист, из любопытства подошедший ближе. Его замечания дали мальчику понять, что здесь сделано важное изобретение, на которое можно взять патент. Сын рассказал об этом отцу, и тот поспешил взять патент. На основании этого патента Денлоп скоро сделался основателем одного из самых больших заводов резиновых шин. Это изобретение оказало на резиновую промышленность огромное влияние. Если в 1840 г. общий вывоз каучука был около 400 тысяч килограммов, то в 1890 году он меряется уже миллионами, а в 1905 г. добыча каучука достигает 30 миллионов килограммов!

Неудивительно, что уже в 90-х годах начались попытки получить искусственный каучук. Это и было сделано впервые англичанином Тильден в 1892 г.

В заключение несколько слов еще об одном недавнем (1925) изобретении в области резиновой промышленности, сделанном американцем Шеппардом. Ему удалось, прибегая к электролизу, резинировать такие вещества, как дерево, хлопчатобумажные и шерстяные ткани, подобно тому как мы серебрим или никелируем медные вещи.

История часов

Говорят, началом человеческой культуры надо считать тот момент, когда человек стал делать попытки измерять время. У первобытного человека, как и у современного дикаря, не было часов. И можно, пожалуй, даже сказать, что народ или нация тем культурнее, чем больше они ценят время.

В наше время часы представляют собой довольно сложный механизм. Между тем первые часы — предок всех существующих на свете часов — были чрезвычайно просты по устройству. Это был вертикальный шест, поставленный на открытом месте; по величине отбрасываемой им тени можно было судить о времени дня.

Древние греки называли такой прибор — «гномоном». Это были солнечные часы простейшего устройства.

«Гномон» впервые появился в древней Греции. В 547 г. до нашей эры греческий философ Анаксимандр соорудил такие часы в Спарте. Это были в то же время первые «городские часы». Тень от такого вертикально поставленного стержня в течение дня описывает угол, величина которого меняется в зависимости от времени года: летом он больше, зимой — меньше. Для каждого месяца, даже дня нужны для данного города особые циферблаты; часы, годные для одного города, не будут верно показывать время в другом месте. Поэтому следует признать большим достижением установку шеста не вертикально, а «по оси мира», т. е. по направлению к Полярной звезде; циферблат при этом сделали подвижным.

Такие «солнечные часы» можно сделать и карманными и большими общественными. Древние общественные солнечные часы изображены на рисунке.

Рис. 114. Солнечные часы в Индии.

Главная их часть — вертикальная стена с лестницей. Стена направлена прямо на юг, и потому в полдень не отбрасывает тени на другую стену, поставленную к первой под прямым углом и ограниченную полукругом. До и после полудня тень падает на западную и восточную часть этой дуги. Размеры этой дуги довольно значительны — около 6 м, а высота всего сооружения — 18 м. Благодаря такой большой высоте уже через минуту можно было заметить смещение тени.

Солнечным «карманным» часам часто придавали форму кольца, иногда таких размеров, что его можно было носить на пальце. Образцы подобных часов можно видеть во многих заграничных музеях.

Устройство «солнечного кольца» было следующее. Самая существенная часть этих часов — отверстие, через которое получается на внутренней стороне кольца изображение Солнца — в виде блестящей точки. Часы обозначены на внутренней части кольца. Для приспособления кольца к временам года циферблат сделан подвижным в виде скользящей ленты; она должна быть поставлена так, чтобы отверстие было против месяца, во время которого пользуются прибором.

Недостаток солнечных часов в том, что они бесполезны при отсутствии солнца. Вот почему мысль человека уже на заре культуры начала работать над созданием другого прибора для измерения времени. Таким измерителем времени могли служить: горящая свеча, пылающая лучина, тлеющий фитиль — равномерно разделенные на части; наконец — количество вытекающей воды из сосуда. Из этих приборов особенное развитие получили «водяные часы».

Мы встречаем их почти у всех древних культурных народов: у китайцев, индусов, вавилонян, египтян, греков, римлян… У греков водяные часы назывались «клейпсидра». В летописи истории техники отмечены замечательные часы, построенные греком Ктезибием (учителем знаменитого техника древности — Герона). В клейпсидре Ктезибия вода, выливаясь из резервуара, приводила в движение колесо, соединенное с системой других колес. Это были, надо думать, первые часы с циферблатом, часы, которые ходили круглые сутки.

Рис. 115. Водяные часы с «заводом» на 12 часов.

Еще более сложные часы были подарены Гарун аль Рашидом Карлу Великому в 870 г. Особый водяной механизм указывал часы боем от падения определенного числа шариков в медный таз. В полдень 12 рыцарей выезжали из стольких же дверей, закрывавшихся за ними.

Рис. 116. Часы Карла Великого.

В течение средних веков водяные часы проникли в крупные города Италии, Франции и Англии. Так, на площади св. Марка в Венеции в XVI в. стояли водяные часы с автоматом, отбивавшим часы (три «волхва» ударяли в колокол).

В древнем Риме водяные часы были приняты в сенате, и время ораторов ограничивалось количеством вытекшей воды. Существовали выражения: «требовать воды», т. е. требовать времени для речи; в сочинениях Плиния встречается выражение: «терять воду» т. е. бесполезно тратить время.

Водяные часы обладают тем существенным недостатком, что вода испаряется и с течением времени часы начинают показывать время неверно. Удобнее в этом отношении «песочные часы». При раскопках Помпеи были найдены опрокинутые песочные часы, и по ним определили, что землетрясение началось в 2 часа ночи. В XVI в. такие песочные часы было принято носить прикрепленными к колену, подобно тому как мы на ремне носим карманные часы. В наше время песочные часы применяют для варки яиц; мореплаватели пользуются такими полуминутными часами для определения скорости хода корабля при выкидывании лота и проч.

По мере того как совершенствовались водяные часы, усложнялся их механизм, в часы проникли зубчатые колеса, циферблат и пр., зарождалась идея «колесных часов», т. е. таких, которые приводились в движение грузом. Для этого достаточно было только заменить поплавок водяных часов грузом.

Когда появились первые колесные часы и кто их изобрел, не установлено. Одни называют архиепископа Пасифика (IX в.), другие — кардинала Герберта (впоследствии — папа Сильвестр II). Последний будто бы в 996 г. соорудил в Магдебурге (Германия) колесные часы.

Однако, не установлено, были ли это действительно колесные часы, приводимые в движение грузом. Первые достоверные сведения о колесных часах относятся к XIII в. В немецких летописях отмечено, что король Фридрих II получил в подарок от султана «колесные часы», которые показывали, помимо времени, также ход Солнца, Луны, звездное время и пр. У Данте в «Божественной комедии» (1318 г.) упоминаются «колесные часы с боем».

К концу XIII в. башенные колесные часы получают большое распространение. В России первые башенные часы были поставлены в 1404 г. в Москве на башне великокняжеского дворца. Их установил за 150 рублей (около 30 фунтов серебра) пришедший с Афона «сербин Лазарь». На них была сделана механическая фигура человека, выбивавшего молотом каждый час. Народ дивился этой заграничной выдумке, а летописец говорит о них следующее:

«Сей же часник наречеся часомерье; на всякий же час ударяет молотом в колокол, размеряя и рассчитывая часы нощные и денные: не бо человек ударяше, но человековидно, самозванно и самодвижно, страннолепно, никако сотворено есть человеческою хитростью, преизмечтанно и преухищренно…»

Колесные часы, подобно солнечным и водяным, показывали время неточно. Астроном XVI в. Тихо Браге попробовал было применить колесные часы для астрономических наблюдений, но скоро заменил их ртутными (1590 г.).

Начало XVI в. ознаменовалось изобретением карманных часов. Изобретателем их является Петер Генлейн в Нюренберге.

Рис. 117. Памятник изобретателю карманных часов Петеру Генлейну в Нюренберге.

Первые его карманные часы получили название «нюренбергских яиц», хотя часы эти имели форму барабана. Они имели одну стрелку, показывавшую только часы; минут они не показывали; циферблат, был железный. Заслуга Генлейца заключается, однако, не в том, что он сумел сделать маленькие переносные часы, а в том, что ввел в часы пружину.

Один из современников этого изобретателя в 1511 г. пишет о них: «Он (Петер Генлейн) делал их из железа со множеством колесиков. Часы ходили и отбивали время в течение 40 часов. Их можно было носить в кошельке».

В XVI в. сделала большие успехи также техника башенных часов. К этому времени относится постройка знаменитых «Страсбургских часов», долго считавшихся «чудом механики».

Рис. 118. Страсбургские часы.

Конструктор их, Исаак Габрехт, ставил их в течение 1572–1574 г. Часы шли до 1789 г. и остановились. В 1838–1842 гг. часовщик Швильге соорудил произведение, превзошедшее старое, хотя по размерам и форме часы эти походили на старые.

В страсбургских часах спереди стоит небесный глобус, передающий звездное время, т. е. ежедневное движение звезд; на глобусе означено более 5000 звезд и при помощи его можно во всякое время видеть, какие звезды стоят над Страсбургом. Позади глобуса расположен календарь. Статуя Аполлона указывает день стрелою. Сам календарь представляет круг, делающий полный оборот в 365 или 366 дней; он показывает также праздники. В полночь 31 декабря внезапно располагаются «подвижные праздники» (Пасха, Троицын день и пр.) на те дни, в которые они придут в году.

Часы показывают также время восхода и захода Солнца, Луны и пр.

Механизм был рассчитан на 10 000 лет!

Современные страсбургские часы могут ходить точно благодаря тому, что в них использован ряд открытий XVII века. Прежде всего введен маятник, «как регулятор хода часов». Законы качания маятника установил Галилей, ему же принадлежит мысль применить маятник к часам; он говорит о маятнике, как регуляторе, в одном ив своих писем (1636 г.) к губернатору Голландской Индии.

На практике это открытие использовал впервые (независимо от Галилея) знаменитый голландский физик Гюйгенс. Благодаря Гюйгенсу часовое дело стало на научную основу. Ему же принадлежит заслуга другого замечательного усовершенствования в часах: он ввел в карманные часы упругую спираль для регулировки колебания балансира. Свое изобретение он уступил одному часовщику, который и взял патент на часы с маятником 16 июня 1657 г.

Рис. 119. Первые часы с маятником (1657 г.). Из сочинения Гюйгенса.

В XVII в. было установлено, кроме того, что часы с маятником летом идут медленнее, вследствие удлинения маятника от тепла: наоборот, зимой они идут скорее, вследствие укорочения маятника от холода. Открытие это сделано французом Пикаром в 1670 г.

Перед часовщиками встала нелегкая задача: устранить этот недочет часов с маятником. Это было достигнуто так называемым «компенсационным маятником», изобретенным английским часовщиком Гаррисоном. Действие такого маятника основано на неодинаковом расширении латуни и железа; маятник сделан из этих двух металлов.

В 1761 г. тому же Гаррисону удалось осуществить наконец «хронометр» — столь необходимый в морском деле инструмент. Часы Гаррисона после полугодового плавания показали отклонение всего на 1 1/2 минуты. За эти часы изобретатель получил от английского парламента премию в 10 000 фунтов стерлингов.

В XIX в. в области часового дела, помимо увеличения точности, была выдвинута новая задача — создания «системы часов», идущих совершенно одинаково. Без этого невозможна жизнь большого города, невозможна работа на железных дорогах. Уже в начале прошлого столетия в Париже был установлен обычай возвещать пушечным выстрелом 12 часов. Но такой способ проверки часов не совершенен, потому что звук требует времени для своего распространения. По звуковому методу не достигается идеальная система часов. Правда, можно, зная расстояние от пушки, производить «поправку на звук», но это не всегда легко сделать. Только с введением электрических часов и поверки часов по радио можем мы говорить не только о времени в данном городе — на основании разбросанных по городу «электрических часов», но также о времени мировом. Большие радиостанции в определенные часы по определенно составленному правилу дают сигнал для проверки часов. И с тех пор как введено «поясное время», на Земле стало возможным установить 24 системы часов, разница между показаниями которых выражается в целом числе часов.

Интересно отметить, какой точности достигли современные часы. Один из самых точных хронометров — хронометр Рифлера — изменяет ход за день всего на 0,0008 секунды. Нужно 1000 дней, чтобы часы изменили свой ход менее чем на одну минуту.

Глава шестая

РУССКАЯ ТЕХНИКА В ПРОШЛОМ

Русская техника XVII века

Промышленность Руси вплоть до начала XVIII века носила примитивный характер. Господствовало мелкое производство, не было заводов, фабрик и мануфактур. Огромное количество предметов производства, представленных на выставке (Быт Московской Руси XVI–XVII вв. в Историческом музее в Москве), сделано кустарями, будь то довольно сложный замок, подкова, топор или красиво и чисто художественно выделанная ткань. То же следует сказать о пушках и колоколах, также представленных на выставке.

Правда, уже в первой половине XVII в. появляются чугунно-плавильные заводы, есть попытки наладить производство бумаги, стеклянной посуды, но эти попытки обычно производились приглашенными иностранцами по инициативе правительства и были единичными.

Пути сообщения

Дороговизна перевозки вследствие отсутствия хороших путей сообщения, редкость населения, континентальность страны — не могли способствовать развитию промышленности и техники даже в XVIII в.

Но все же русская техника XVII в., как и сама жизнь, в эту эпоху содержит много оригинального, как об этом свидетельствуют путешественники-иностранцы.

О том, как путешествовали по Руси в XVII в., мы имеем много описаний, и наших соотечественников, и иностранцев.

Так, Павел Алеппский, сопутствовавший антиохийскому патриарху, приезжавшему в первой половине XVII в. в Россию, пишет: «До чего трудны и узки здешние дороги… Непролазная грязь… Дорогу часто заслоняют упавшие деревья, которые столь велики, что никто не в силах их разрубить или отнять прочь… Когда подъезжала повозка, то колеса приходилось подымать на эти деревья… Повозка падала с такой силой, что у нас в животе разрывались внутренности»…

Плохие дороги, подобно тому как это было на Западе в средние века, заставляли даже богатый класс совершать путешествия верхом или дожидаться зимы, когда первопуток был особенно благоприятен для дальних путешествий на санях. Вообще сани — любимый экипаж русского человека XVI–XVII вв. Невеста даже летом выезжала в церковь в санях. Лошадью редко правили при помощи вожжей. Обычно кучер сидел верхом на лошади. Вот что пишет иностранец Таннер (бывший в Москве в 1678 г.) о выезде русской боярыни:

«На лошади находился парень в косматом полушубке (дело было летом. — В. Л.), босоногий. В экипаже сидела дородная госпожа в широкой, нигде не стянутой одежде и так густо набеленная, что с первого взгляда можно было подумать, что лицо ее обсыпано мукой. В ногах у нее помещалась служанка, заменявшая скамейку для ног»…

Иностранцы указывают на другие особенности русских путей сообщения: на редкость населения и отсутствие постоялых дворов. Англичанину Дженкинсону, посетившему Москву в 1557 г. при путешествии от Холмогор до Вологды по Двине не пришлось побывать ни в одной избе. Путешественники останавливались на берегу реки под открытым небом и здесь готовили пищу из запасов, взятых с собой. Дженкинсон советует всякому, предпринимающему поездку по России, непременно иметь при себе топор, огниво с трутом, котел и пищу на всю дорогу, потому что всего этого обыкновенно нельзя достать. Путешественнику грозила, кроме того, опасность от хищных зверей, а еще более от лихих людей, которые промышляли по большим дорогам.

Рис. 120. Выезд знатной особы в XVII веке.

Московское правительство еще в XVI в., желая облегчить торговлю, которую оно вело, а также для лучшего управления государством и для охраны границ, создало — «ямы». «Ям» и «ямщик» — слова татарские. «Ям» (исковерканное слово «дзям») значит дорога, ямщик — значит «проводник». Ямы, или ямщичьи стойки, получили большое распространение в XVI в.

Иностранец Герберштейн, посетивший Москву в 1517 г. и в 1526 г., следующим образом описывает свой переезд:

«Когда я ехал наскоро из Великого Новгорода в Москву, то начальник почт, который на их языке называется „ямщиком“, заботился, чтобы ранним утром мне приводили, когда тридцать лошадей, а иной раз 40 и 50, когда мне нужно было не более двенадцати. Поэтому каждый из нас брал такого коня, который казался ему подходящим. Потом, когда эти лошади уставали и мы приезжали на пути к другой гостинице, которая у них называется „ямом“, нам немедленно меняли лошадей, оставляя прежнее седло и уздечку».

Повинность выставлять к ямам, ямская езда на таком пути, как Москва — Ленинград, просуществовала вплоть до открытия Николаевской (теперь Октябрьской) железной дороги.

В XVII в. — в 1666 г., по почину знаменитого Ордына-Нащокина, была заведена в Московии почта для пересылки государственных бумаг и частной переписки торговцев. Эта почта направлялась на Запад.

В 1693 г. по просьбе английских и голландских купцов была учреждена почта от Москвы до Архангельска, через Ярославль и Вологду. Это имело огромное значение для развития мануфактуры в Ярославле, несмотря на то, что почта ходила всего раз в неделю.

12 ноября 1698 г. выходит указ об организации почт с Москвы во все сибирские города до Якутска и Нерчинска. Почта ходила три раза в месяц.

Таковы были сухопутные пути. В XVII в. в торговле, при перевозке партий товаров, предпочитали переезды водным путем.

На выставке в Московском Историческом музее имеется интересная карта торговых путей, где показаны также важнейшие водные пути XVII в. торговых людей при переправке товаров с Востока — из Персии, Индии, Турции и пр. — и с Запада — из Англии, Голландии, Германии и пр.

В качестве двигательной силы для судов служили либо парус, либо весла, либо бечева, которую тянули люди, шедшие по берегу. Вот почему уже в XVI в. наблюдается «канатное производство». На выставке имеется гравюра, воспроизводящая технику этого производства. И здесь, как и в других производствах, русское канатное производство XVI в. носило кустарный характер.

Первый русский корабль («Апостол Петр») был спущен 26 апреля 1696 г., а 27 мая 1696 г. русский флот впервые вышел в Азовское море.

Горное дело и металлургия в XVII веке

Множество славянских названий разных железных орудий убеждают нас в том, что русские были знакомы с железом уже давно. Однако, многое из того, что теперь делается из железа, в XIV и XV вв. производили из других металлов. Например, в XII веке существовали мастера по литью свинцовых досок для крыш: для покрытия крыш больших церквей прибегали не к железу, а к свинцу.

Рис. 121. Горное дело в XVI веке (из сочинения Агриколы). Вверху — искатель руды с «волшебным прутом».

Однако, уже в XII в. из железа выделывались орудия труда: серпы, топоры, ножи, сверла, ножницы. По свидетельству Аристова, автора книги «Промышленность древней Руси», до XV века русские пользовались иностранными железными изделиями, выделывавшимися кузнецами-иностранцами. Эти изделия были распространены не во всех классах общества. Железные вещи в обороте народной массы были русского мастерства, может быть менее искусной выделки сравнительно с работой чужеземных мастеров.

Правительство начало заботиться о «рудном деле» в связи с развитием огнестрельных орудий.

Рис. 122. Артиллерийский музей, в Ленинграде с орудиями XVII в.

Летописцы указывают, что в 1389 г. привезены были из-за границы «арматы и стрельба огненная». В Москве существует уже в 1488 г. «Пушечная изба», и царь Иван III, отпуская венгерского посла, просит прислать ему иностранных мастеров — «рудознатцев».

Прибывшие иностранцы находят медную руду на р. Цыльме (1491 г.). Это были первые горные люди на Руси. Найденная руда вряд ли подверглась обработке, так как еще в 1677 г. в России было мало меди. До нас дошел указ 1677 г., запрещавший продажу меди персидским купцам свыше 20 пудов: «больше того указанного числа медным делом не бывает, потому что в Московском государстве то не родится, приходит из немецких сторон».

Первая привилегия по горному делу была выдана Строгановым. Эти первые русские промышленники, имевшие соляные варницы на Урале, получили грамоту в 1574 г. В ней говорилось, что им позволено сделать укрепление на берегах Тобола и обрабатывать железо, медь, олово, свинец, серу.

Первый железоделательный завод возник близ Тулы. В 1632 г. царь Михаил Романов дал Андрею Винеусу и Вилькенсону грамоту, по которой они имели право строить «мельничные заводы» для обработки руд в доменных печах, дабы «впредь то железное дело было государю прочно и государевой казне прибыльно», а «людей государевых ему, Винеусу, всему железному делу научить и никакого ремесла от них не скрывать».

Так возникли почти триста лет тому назад близ Тулы так называемые «Городищенские заводы» — первые железоделательные заводы на Руси.

Техника горного дела у первых горнозаводчиков ничем не отличалась от техники Запада, так как мастера были — иностранцы.

Строительное искусство

Путешественники XVI и XVII вв. в один голос говорят, что даже в таком городе, как Москва, почти не было каменных домов. Дома были деревянные; материалом служили сосна и ель. Крыли тесом или берестой, которую обкладывали сверху дерном.

Путешественник Олеарий (1663 г.) рассказывает об одном замечательном обычае у москвичей.

«В Москве за Белокаменной стеной, — говорит он, есть особый рынок домов разных построек, и там стоит множество совсем сложенных и разобранных домов, которые покупаются, перевозятся с небольшими издержками на место и быстро устанавливаются». Ничто не ново под луной.

«Рынок домов» — одно из достижений современной западной техники. «Фабрика домов» стала возможной на Западе благодаря стандартизации отдельных частей дома и строительных материалов. На Руси же «дома-стандарты» существовали еще в XVII веке, если не раньше.

Легко догадаться, почему возникла такая стандартизация. Москва часто горела от поджогов, от плохой организации тогдашнего быта. Упоминаниями о пожарах в Москве полны наши летописи. Благодаря «рынку домов», город быстро восстанавливался вновь. Когда появились каменные стройки, город стал благоустроеннее, пожаров меньше, спрос на деревянные дома понизился, и об этом замечательном «изобретении» русских строителей позабыли.

Строителями каменных домов и церквей даже в XVII в. были исключительно иностранцы. С 1628 г. имелся уже особый приказ «каменных дел». Образцами каменных построек XVI века в Москве могут служить — Китайская стена, заложенная в 1535 г., колокольня Ивана Великого в Кремле, выстроенная в 1600 г., Новодевичий монастырь (1525 г.)…

Рис. 123. Часть Китайской стены XVI века в Москве, теперь уничтоженная.

Одной из особенностей домов XVII в. являются слюдяные окна.

Орнамент домов в XVII в. еще не успел утратить своей национальности, как это мы наблюдаем в XVIII и XIX вв.

Суровый климат заставил русских строителей позаботиться о печах. Выработался особый тип «русской печи». Интересны с художественной точки зрения изразцы XVII в., которые представлены на выставке в Историческом музее. Так называемое «ценинное искусство» состояло в том, что хорошо обожженные плиты покрывали полупрозрачной поливой разного цвета и потом подвергали обжигу, от которого полива делалась твердой и прочной, приобретая в то же время глянец.

Говоря о строительном искусстве XVII в., нельзя не упомянуть о знаменитом «Всесвятском мосте» в Москве. Москвичи считали этот мост чуть ли не «восьмым чудом света». Он опирался на массивные каменные быки; при въезде его украшали высокие крепостные башни. Мост был разобран в XIX веке.

Обработка волокнистых веществ

Обработка льна и пеньки, а также приготовление изделий из них в XVI–XVII вв. мало чем отличались от обработки современного крестьянина. Что касается хлопка, который преобладает сейчас в текстильной промышленности, то его не знала Русь XVII в. Хлопчатобумажные изделия, привозимые из Бухары и Персии, обходились слишком дорого, вследствие дальнего пути, и не могли соперничать с дешевыми русскими льняными изделиями.

Рис. 124. Производство канатов в XVII веке.

Как известно, обстоятельства несколько изменились с появлением хлопкоочистительных машин в конце XVIII в., когда хлопок подешевел; в 1808 г. бумаготкацких фабрик насчитывалось в России уже около 60.

Освещение

В деревнях для освещения служила лучина, вставляемая в «светцы». Городской житель употреблял свечи — восковые и сальные, которые он вставлял в «шандалы» (подсвечники) и фонари. В фонарях вместо стекол была слюда.

Город ночью не освещался. На перекрестках и площадях стояла стража, смотревшая за тем, чтобы никто не ходил без фонаря, и всякий, ехавший или шедший ночью без огня, считался вором.

Стеклоделие и другие производства

Русь XVII в. не употребляла стекла. Между тем в XVII в. на Западе, в Венеции и других странах, стеклоделие получило уже огромное развитие. Началом стеклоделия следует считать 1634 г., когда царь Михаил Романов дал грамоту некоему Елисею Коэту на то, чтобы «заводить и делать скляничное дело».

Зеркала стали проникать в Московию в конце XVII в. Любопытно, что люди старого закала приняли это новшество с большим осуждением и жестоко порицали тех, кто вешал их в комнатах. Духовным лицам даже запрещалось иметь у себя зеркало.

Русские изобретения до начала XVIII века

Путешественник по Московии Адам Олеарий указывает на способность русских к ремеслам:

«Люди эти (русские) очень способны к различным ремеслам, легко перенимают все, что увидят у немцев, и в немного лет они научились и переняли у последних много такого, чего прежде совсем и не знали. Поэтому в настоящее время они улучшенные изделия свои продают уже за гораздо высшую цену в сравнении с прежними ценами».

В своих описаниях иностранцы постоянно говорят о многих русских изобретениях, как особенностях быта, о «базаре домов», о «русских слюдяных окнах», об особом способе передвижения при помощи «ям», о «русской бане».

Однако, иностранцы, посещавшие Московию, нигде не упоминают о двух замечательных изобретениях, введенных кем-то в русский быт.

Я разумею здесь «самовар» или, как немцы называют, «машину для чая (Theemaschine)» и «русские счеты».

Нечто вроде наших самоваров применяли римляне времен империи. Римские самовары, однако, во многом отличались от современных русских. Римляне редко доводили воду до кипения, а только подогревали ее при помощи горячих углей и черпали воду ложкой (кранов очень часто не было). В римских самоварах была также дымогарная труба, тяга внизу, но уголья лежали на трубах с водой. Нижние части котла с водой соединялись с этими трубами. Римский самовар нагревал воду скорей, чем русский, но он был менее практичен благодаря этим трубам, чистить которые от накипи было трудно.

Рис. 125. Древнеримский самовар. Слева — разрез и нижняя трубчатая решетка.

Наши счеты — чрезвычайно удобный счетный прибор. Трудно себе представить, как обошлись бы без них наши счетоводы и бухгалтеры. С точки зрения экономии времени счеты — замечательное изобретение. Не даром знаменитый французский математик — наш пленник 1812 г. — Понселе, основатель новой геометрии, вывез этот прибор из России во Францию и сделал попытку привить «русское изобретение» у себя на родине. Но иностранцы не прибегают к счетам: они пользуются таблицами или арифмометрами.

Как прежде ездили из Москвы в Ленинград

О том, как путешествовали из Москвы в Ленинград в начале XVIII века, т. е. первое время после основания Петром I «Санкт-Петербурга», имеется очень много описаний наших соотечественников и иностранцев. Все говорят о том, что, если зимой экипажи, «называемые санями», скользят, «передвигаясь с быстротою выше меры», то этого нельзя сказать про те же дороги с наступлением весны, лета и осени.

«До чего трудны и узки здешние дороги, — пишет один из путешественников-иностранцев. — Все дороги покрыты водой. Непролазная грязь… Дорогу часто заслоняют упавшие деревья, которые столь велики, что никто не в силах их разрубить или отнять прочь… Когда подъезжала повозка, то колеса приходилось поднимать на эти деревья… Повозка падала с такой силой, что у нас в животе разрывались внутренности».

От новой столицы — Петербурга — до старой — Москвы — во времена Петра I-го вел извилистый путь, тянувшийся верст на 750. На переезд из Москвы в теперешний Ленинград даже иностранные послы тратили до пяти недель. Одной из забот русского правительства было несколько выпрямить этот путь, сократив его верст на 100. Петр I издал указ, по которому новая «перспективная», как ее называли, дорога между «Петербурхом» и Москвой должна была устраиваться «натуральной повинностью жителей», населявших пятиверстную полосу по обеим сторонам дороги. Мосты через реки и ручьи поведено было строить «на государевы деньги», разложенные на купечество и крестьянские дворы со всего государства. Необходимый для стройки лес поведено было рубить в придорожных «дачах» безвозмездно, чей бы он ни был.

Эта «перспективная дорога» была окончена лишь в 1746 г., уже после смерти Петра I.

Рис. 126. Русские сани в XVII веке.

«Перспективная дорога» шла через Новгород. По ней ездили на «ямщиках». «Ямская гоньба» появилась в России еще в XVI веке.

Существовала повинность «выставлять к ямам» — ямским слободам — людей, «охотников» с лошадьми. Ямщики пользовались различными льготами сравнительно с остальным населением. Уже в XVIII веке существовала «такса на всякую лошадь»: от «Петербурха» до Новгорода и обратно — «по деньге на версту»; от Новгорода до Москвы — «на 10 верст по 6 денег»; в других губерниях — «на 10 верст по 4 деньги». Такая разница в плате объяснялась, по-видимому, неодинаковым состоянием дорог.

От Москвы до «Петербурха» помещики XVIII и начала XIX вв. ездили обычно в своих экипажах и пользовались только лошадьми. Отсюда выражение — «езда на перекладных», которое мы встречаем в повестях Пушкина, Лермонтова и Гоголя.

Рис. 127. Езда в карете по-ямски в начале XIX века.

В 1817–1834 гг. было проведено «Петербурхское шоссе», которое облегчило переезд из Москвы в северную столицу. Появился новый тип экипажа — «сидейка», нечто вроде омнибуса или линейки. Экипажи эти выходили из обеих столиц по два раза в день и должны были совершать путь в 6 дней. Сидейки вмещали до 5 пассажиров и обслуживали, главным образом, неимущие классы населения. Место стоило 17 рублей.

Открытие железнодорожного сообщения в Англии (1825), во Франции (1828), в Германии (1835 г.) и успех такого сообщения в этих странах побудили и наше правительство приступить к постройке железных дорог. В 1837 г. была выстроена Царскосельская жел. дор., а в июне 1843 г. началась постройка железной дороги между столицами.

Не следует, однако, думать, что переход на рельсовую дорогу был принят без возражений среди русских инженеров-путейцев. В то время еще и заграницей существовали противники такого движения. Многие стояли за «паровозные автобусы». Из русских инженеров на такой точке зрения стоял, например, Гурьев. Он предложил осуществить паровую торцовую дорогу, т. е. использовать существование шоссе и, хорошо утрамбовав его, пустить по нему паровые автобусы.

Рис. 128. Проект железно-торцовой дороги Гурьева в начале XIX века. Гурьев предлагал пустить по утрамбованному шоссе паровые автобусы.

Восторжествовала, однако, точка зрения инженера Мальникова, который стоял за рельсовый путь и за паровоз. Как мы уже сказали, железная дорога, соединяющая Москву с Петербургом, начала строиться в 1843 г., и закончена была она только через 8 лет.

Эта дорога вплоть до Октябрьского переворота называлась «Николаевской», так как была открыта при Николае I в 1851 г. На постройку дороги было истрачено около 67 миллионов.

При осуществлении Октябрьской дороги пришлось преодолеть огромные препятствия. Рассказывают, что когда к Николаю I-му обратились с вопросом, как вести дорогу, то царь-самодур взял карту и при помощи линейки соединил Москву с Ленинградом. Задача проведения дороги по прямому направлению представляла огромные трудности: на пути было много пловучего грунта, оврагов, рек, которые чрезвычайно усложняли работу. Если принять во внимание, что это был почти первый опыт постройки большой железнодорожной линии в России, что не было достаточного количества специалистов, не было своей заводской промышленности, что само общество относилось несочувственно к проведению дороги, то станет понятно, почему так медленно шла постройка этого сооружения.

Первые паровозы Октябрьской ж. д. были изготовлены на Александровском чугуннолитейном заводе. Этот первый русский машиностроительный завод возник в 1824 г. и получил все станки и рабочих-мастеров от Екатерингофского завода, пострадавшего после наводнения 1824 г. Когда возникла мысль строить ж. д., соединяющую Москву с «Петербурхом», этот завод был передан двум американским инженерам Гаррисону и Уайненс по контракту на 6 лет — «на предмет изготовления всего подвижного состава: локомотивы, вагоны и пр.» Американские концессионеры обязаны были также «снабдить завод всеми необходимыми для этого машинами и инструментами, научить механическому делопроизводству мастеровых завода, образовать из них машинистов, приготовить кондукторов и вообще привести завод в соответственное его предначертанию устройство».

Если паровозы для Царскосельской ж. д. строились в Англии, то паровозы для дороги между Москвой и Петербургом строились в России.

Гаррисон и Уайненс, известные американские строители паровозов, внесли много усовершенствований в его устройство. Самое интересное в этом первом русском паровозе — устройство парораспределения. Оно было сделано по патенту третьего американского компаньона Иствика и состояло в следующем. В нем также был золотник, скалка которого соединялась с качающимся валом, приводимым в движение эксцентриком, сидевшим на задней оси. Между золотником и паровыми окнами цилиндра помещался брусок, снабженный 4 каналами, из которых два предназначались для переднего, а другие два — для заднего хода. Каналы переднего хода, называемые «косвенными», проходили через брусок только до половины его толщины, затем поворачивали и пересекали друг друга до входа в цилиндр. Брусок соединялся помощью тяги с рычагом на задней площадке. Когда нужно было дать задний ход паровозу, брусок помощью рычага передвигался так, чтобы привести косвенные каналы в сообщение с цилиндром. Таким образом, когда золотник выпускал пар в передний канал бруска, этот пар направлялся в заднюю сторону цилиндра и обратно.

Любопытно, как запускался этот паровоз. Проводков для открывания продувательных кранов цилиндров не существовало, и помощнику машиниста приходилось, открыв краны рукою, бежать рядом с паровозом, пока колеса не сделают несколько оборотов, после чего нужно было закрыть краны на ходу и вскочить на паровоз.

Питание котла водой производилось насосом. Тогда еще инжекторов не знали.

Первый сквозной поезд прошел по вновь выстроенной ж. д. 19 августа 1851 г. Он вышел в 4 часа утра и прибыл в Москву в Л часов вечера: расстояние в 609 в. он покрыл в 19 часов. В поезде находились царь Николай I-й с великими князьями и со свитой.

Правильное пассажирское движение по всему протяжению вновь выстроенной дороги началось только 1-го ноября 1851 г.

В 1872 г. начали ходить курьерские поезда, проходившие то же расстояние меньше чем в 12 часов.

Первые паровые машины в России

Одна из первых паровых машин, построенных в Англии, была машина Урстера, затем Сэвери, который взял патент на свою машину в 1698 г. Паровая машина англичанина Сэвери впервые начала работать в России.

Рис. 129. Томас Сэвери, изобретатель парового насоса.

В старинном курсе физики англичанина Дезагюлье говорится:

«Я заказывал семь таких машин (Сэвери), действующих огнем, начиная с 1717 по 1719 г. Первая была заказана для покойного Петра I, поместившего ее в своем саду в Петербурге. Перегонный куб этой машины был сферический (каковую форму должны иметь все кубы в том случае, когда давление пара превосходит атмосферное), емкостью в 5–6 бочек.

Он наполнялся и опоражнивался четыре раза в минуту. Вода поднималась давлением атмосферы на высоту 29 футов, да еще давлением пара на 11 футов»…

Рис. 130. Паровой насос Сэвери двойного действия: а — котел; Р и Р — резервуары, соединенные с котлом.

По другим источникам, «две усовершенствованные машины Сэвери были установлены в Санкт-Петербурхе в банях Грусова на Фонтанке». Машина поднимала воду на высоту 3 м от поверхности земли. Производительность этой машины была 4 бочки в минуту. Машины Сэвери поднимали воду для фонтанов в Летнем саду.

Трудно подсчитать действительную мощность этой первой паровой машины, так как неизвестны объем бочки, уровень воды в реке Фонтанке (река получила название от действующих фонтанов в 1717 г.)…

Дальнейшее усовершенствование паровой машины, как известно, сделал кузнец Ньюкомен, введший, между прочим, сгущение пара при помощи вспрыскивания воды. И такая машина — машина Ньюкомена — работала у нас в России в 1777 г., т. е. через 11 лет после того, как была пущена в ход машина И. И. Ползунова.

Рис. 131. Модель паровой машины Ив. Ив. Ползунова (хранится в Барнаульском музее).

Сохранилось подробное описание этой машины, написанное неким Картомазовым и изданное «по приказу Министерства Внутренних Дел» в 1817 г.

В этом описании говорится:

«Россия с прошлого столетия, познав выгоды сей машины через устроение оной в Кронштадте при канале Петра Великого в 1777 г., и до днесь без ослабления пользуется плодами оные. Она тогда стоила при всей ее обширности соответственно важности предмета 70 882 1/3 рубля. В ней находится три котла от 8 до 10 футов в поперечнике, но пары из трех котлов соединяются в среднем, который находится под цилиндром. Поперечник цилиндра в 5 1/2 фут., а высота оного 10 футов, ход поршня 8 фут., длина коромысла 27 2/3 фута, его ширина 2 1/2 фута…

Сия машина действует каждую минуту 10 раз, а посредством двух насосов, имеющих в поперечнике по 26 дюймов за каждый раз выливает 57 куб. фут. или 3990 фунтов воды. Всю же южную часть канала, содержащую в себе 2 462 000 куб. фут воды, осушает около трех суток, для чего и издерживается 2304 пуда земляных угольев».

Эта машина, как мы уже сказали, была пущена в 1777 г. через 11 лет после смерти И. И. Ползунова, первого русского теплотехника, первого спроектировавшего и построившего в России (в 1766 г.) паровую машину; до этого паровые машины выписывались из Англии.

Чрезвычайно интересна судьба этого теплотехника-самоучки. В качестве пособия при проектировании паровой машины Ползунову служила книга Шлаттера: «Обстоятельное наставление рудному делу», изданная в 1760 г., где имеется описание парового насоса Ньюкомена.

Через два года после того как вышла эта книга, в 1762 г. И. И. Ползунов, тогда «шихтмейстер» с жалованьем 50 рублей в год, обращается к своему начальству с заявлением, где указывает, что составил проект машины, которая может действовать «через посредство воздуха и паров, происходящих от варения в котле воды», и которая «применительна там, где руда и горючее есть, а воды мало».

Последним замечанием Ползунов хочет указать, что его машина не может конкурировать с водяным двигателем.

Начальство признало, что предлагаемая машина Ползунова — это были паровые мехи для выплавки руд — «не есть копия» машины, описанной Шлаттером в его руководстве и что «оного (т. е. применения пара к мехам) в употреблении нигде еще нет». Поэтому начальство обращалось к «Кабинету», т. е. к Екатерине II, с просьбой о награждении составителя проекта званием «механикуса» и деньгами, хотя и «не за изобретение новой машины, но за совершенную охоту к сысканию знатной пользы».

Проект И. И. Ползунова был рассмотрен по приказу Екатерины II Шлаттером. Последний хотя и признал, что такую машину строить «за неспособно признается», но что Ползунов «так машину умел переделать, что сей его вымысел за новое изобретение почесть должно».

Поэтому И. И. Ползунову было дано звание «Берг-механикуса» и награда в 400 рублей.

Несмотря на не совсем благоприятный отзыв Шлаттера, И. И. Ползунов все же приступил к постройке своей машины. Постройка началась в марте 1764 г. и была закончена уже после смерти Ползунова, последовавшей 16 мая 1766 г. Машина была пущена учениками И. И. Ползунова, через три месяца после смерти ее изобретателя.

Дальнейшая судьба этой машины была такова: в ноябре 1766 г. машина была остановлена. Согласно донесения «Кабинету», который делал запрос о ней в 1769 г., машина остановлена, так как «по изобилию в заводе воды за нужное не признается», а «к перенесению в другое место не весьма надежна».

Несмотря на то, что машина Ползунова проработала всего три месяца, она успела выплавить 14 пуд. 38 фун. серебра и 14 фун. золота. Машина обошлась в 7500 р., и выплавленная руда с избытком больше чем 10 000 руб. окупила расходы.

Примечания

1

Меньше 0,00003 мм.

2

Современные печатные машины могут делать до 50 000 оттисков в час.

3

10^6, 10^12, 10^18 — сокращенное обозначение миллионов, биллионов, триллионов… 10^6 — единица с шестью нулями, т. е. миллион.

4

Подробнее об этом колесе — см. Я. И. Перельман «Занимательная физика» т. I, стр. 64, 9 изд., Издательство «Время», 1929 г.

5

Н. Д. Первов. «Проложение первого телеграфа через океан». М. 1923.

6

В России первое газовое о-во было основано в 1834 г.

7

Лампочка накаливания зажглась в России раньше, чем в Америке. А. Н. Лодыгин взял привилегию 11 июля 1874 г., а 16 сентября 1874 г. было учреждено товарищество электрического освещения «Лодыгин и К°». В течение января и февраля 1875 г. лампочкой накаливания освещался один из магазинов в Петербурге на Морской. Между тем. первая осветительная установка на пароходе «Колумбия» по методу Эдисона была сделана в 1879 г.

8

В России такие печи появились в XVI столетии. Старинная голландская печь делалась очень большой, ставилась обыкновенно в углу с такими значительными отступлениями от деревянных стен комнаты, что топочные дверцы можно было делать со стороны стены. Таким устройством объясняются русские выражения: «сидеть за печкой», «держать кого-либо за печкой». За печку садились часто застенчивые члены семейства, прячась от гостей.

Content

Василий Лебедев
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В ПРОШЛОМ

Глава первая В ПОМОЩЬ ИЗОБРЕТАТЕЛЮ

Человек как машина или фабрика

Что может почерпнуть изобретатель, наблюдая природу

Два примера из истории

Как изобретал Эдисон

Музей истории техники

Глава вторая ИЗ ПРОШЛОГО МАШИНЫ

Что такое машина?

Машины древних культурных народов

Машины в средние века и в эпоху возрождения

Машины XVIII века

Зарождение паровой машины

Машины-орудия в XVIII веке

История паровой машины в XIX веке

Вечный двигатель

Начало электрификации

В борьбе с энергетическим голодом

Первые солнечные машины

Знаменитые автоматы

История одного заблуждения

Говорящие машины

Глава третья ТРАНСПОРТ ПРЕЖДЕ

Предшественники современного автомобиля

Первые железные дороги

История велосипеда

Первый кругосветный перелет

Глава четвертая ИЗ ИСТОРИИ ТЕХНИКИ СВЯЗИ И МИРОВЫХ СНОШЕНИЙ

Из истории телеграфа

Первый кабель через океан

Кто изобрел телефон

История пера и пишущей машины

История книги

Глава пятая ИЗ ПРОШЛОГО НЕКОТОРЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ

История спички

Борьба за свет

Прошлое печки

История резины

История часов

Глава шестая РУССКАЯ ТЕХНИКА В ПРОШЛОМ

Русская техника XVII века

Пути сообщения

Горное дело и металлургия в XVII веке

Строительное искусство

Обработка волокнистых веществ

Освещение

Стеклоделие и другие производства

Русские изобретения до начала XVIII века

Как прежде ездили из Москвы в Ленинград

Первые паровые машины в России

Примечания