Старенький ухоженный Гейдельберг отчего-то всегда привлекал Александра Григорьевича. Сюда, в небольшую уютную долину, окруженную горами, не долетали холодные ветры, и казалось, время тоже бессильно сникает у стен тихой обители, где из века в век жизнь идет неизменным своим чередом. Сколько великих русских прошло через этот городок, неприхотливо раскинувшийся на левом берегу Неккара, — начиная от Михайлы Васильевича Ломоносова и включая Менделеева, Мечникова...
Старый университет, древнейший в Германии, располагал великолепной библиотекой и даже русским читальным залом, где, сидя в полной тишине, можно было наслаждаться запахом пожелтевших фолиантов, вобравших в себя мудрость минувших столетий.
Столетов любил бродить по холму Иеттербюль, среди развалин замка, построенного безвестными мастерами еще в ХIII веке. Отсюда хорошо просматривался весь Гейдельберг, чистенький и опрятный, как розовощекий старичок, окруженный любовью и заботой многочисленных потомков. С болью вспоминались Столетову русские деревеньки с черными, покосившимися избами, с просевшими кровлями...
В Гейдельберге ему хорошо дышалось и хорошо работалось. Как в те времена, когда сидел он здесь над магистерской диссертацией, так и теперь, спустя семь лет, в 1871 году, когда подступался к исследованиям неизученных свойств железа. Он много размышлял над этим вопросом. Конечно, будь магнитные свойства железа лучше известны, силовая электротехника достигла бы совсем другого развития...
В сущности, железо – один из самых удивительных металлов. Рядом с магнитом оно и само обладает магнитными свойствами, как и в электрическом поле. Железный сердечник в проволочной катушке, по которой пропускается электрический ток, в тысячи раз усиливает ее магнитный эффект. То она еле-еле в состоянии отклонить чуткую стрелку компаса, а то становится могучим электромагнитом, удерживающим на весу тяжелые детали. И это парадокс, потому что явление наблюдали, даже нашли ему применение, а объяснить не могли!
Объяснение не искали – выдумывали. Прежде всего предположили, что железо всегда, в любой момент любого своего состояния, обладает определенным запасом магнетизма, и электрический ток или присутствие рядом магнита при водит эти запасы в действие. Придумали даже и как именно творится сие таинство: в железе содержится бесчисленное множество микромагнитов, находящихся в беспорядочно ориентированном состоянии до тех пор, пока не подует «магнитный ветер», образованный появлением большого магнита или электрического тока. Вот тогда микромагниты и выстраиваются северными полюсами в одну сторону, а южными – в другую. Железо становится магнитом.
Все довольно логично, стройно и остроумно. Но в чем именно состоит суть, как конкретно происходит намагничивание – на эти вопросы гипотеза ответа дать не могла. До тех пор, пока к решению загадки не подключился Ампер. Он предположил, что в металле существуют вечные токи и они-то и определяют в конечном счете магнитные свойства. Он не знал, конечно же, что вращающийся вокруг атомного ядра электрон заряжен отрицательно и что вращение электрона вокруг собственной оси тоже наводит магнитное поле. Он этого не знал, но оказался поразительно проницателен!
И все же и гипотеза Ампера толковала лишь суть явления. Это очень много, но и мало, поскольку по-прежнему оставался открытым вопрос: а как же зависит способность железа намагничиваться от напряженности магнитного поля? От его величины? Знать это было совершенно необходимо, ведь не ведая ответа, электротехника продвигалась на ощупь, решая практические задачи исключительно на основании приобретенного опыта...
Столетова торопило время, и он, вооружившись опытом предшественников, взялся за исследование свойств железа. Стены Гейдельберга ему в том помогают.
Работает он в лаборатории Кирхгофа. Для начала заказывает по своим чертежам установку, приборы. Он спешит: времени отпущено только четыре месяца, денег тоже в обрез. Мастерам то и дело напоминает: только, пожалуйста, строго по чертежам и как можно проще. Просто – значит, надежно.
Но вот все готово. Он начинает эксперименты. И с самых первых опытов пошли результаты, его поразившие! Вопреки общепринятому мнению при слабых силах тока намагничивание не только не уменьшается и не остается постоянным, но даже и возрастает! И притом очень быстро! Ему удалось получить функцию намагничивания, в пять раз превышающую величину, до той поры полученную. Начало оказалось настолько обнадеживающим, что Столетов в нетерпении погружается в исследования.
Увеличивая силу тока в первичной обмотке, он определяет намагниченность железа при различных вариантах. Вычисляет значение магнитного поля и намагниченности образца, для наглядности вычерчивает графики. То, что удается получить, опрокидывает устоявшиеся в физике взгляды: намагничивание железа энергично идет в самом начале процесса и спустя какое-то время медленно понижается. Опытов, убеждающих в том, поставлено достаточное количество, можно возвращаться в Москву. Теперь дело за теоретической обработкой полученных результатов.
Опыты Столетова сдвинули с мертвой точки проблему. Выводы, сделанные русским физиком, открыли новый путь для решения задач, поставленных практикой. Он убедил, что лишено всякого смысла стремиться во что бы то ни стало как можно сильнее намагничивать сердечники электромагнитов: существует как бы момент предельного насыщения, после которого продолжать усиливать намагничивающее поле просто бессмысленно. Кроме того, он показал, как надо рассчитывать магнитные цепи, а также и цепи из железных сердечников. Электротехники немедленно воспользовались результатами, им полученными. Во многих странах физики пошли путем, который открыл Столетов для них.
Но он еще не сказал последнего слова.
Долгое время Столетов пытался создать физическую лабораторию в стенах Московского университета. В Петербурге успешно творили физики – у них была такая возможность, московские же физики привычно мирились со своим положением вечно вторых. Надо было появиться Столетову, чтобы образовалась в Москве физическая лаборатория, и не просто лаборатория – полигон для занятий наукой, школа. Славная школа русских физиков.
Человеком он проявил себя замечательным. Не мог, да и не мыслил такого – замкнуться в сфере науки, ему наиболее близкой, и, используя положение, добиваться развития именно этой сферы. Не забывал ни на мгновение о том, что науку делают люди, и в заботе о них, в том, как пестовал он молодых талантливых, раскрывался новой своей стороной. Кому-то помогал выбрать тему для диссертации, кому-то советовал сосредоточиться на чем-то одном, добивался условий, необходимых молодым для научной работы, содействовал тому, чтобы ученики его ездили набираться опыта за границу, и не отпускал без своих рекомендательных писем к великим физического мира сего – к Гельмгольцу, Кирхгофу. А уж попечительствовал молодым, отправляюшимся в чужие края, до такой степени, что те, хотя и слушали серьезно, внимательно, готовы были в любую минуту раскрыться улыбкой: обязательно рекомендовал, где, в каком городе можно и лучше, и дешевле устроиться. Помнил свою молодость и выгадывание каждой копейки. И, конечно же, в главном не оставлял: если нужно было, обязательно заказывал приборы за счет лаборатории и без колебаний отдавал ученикам для работы. Вот такой заботливый по-отечески человек был Александр Григорьевич.
Жизнь он вел очень насыщенную, деятельную – читал профессорские лекции, занимался пропагандой науки и новейших ее достижений, руководил практическими занятиями в физической лаборатории, хлопотал, подключая все возможные связи, о переводе Циолковского на службу в Москву. Циолковский молод, для него Столетов – вершина науки, и с какой же радостью воспринимал он доброе отношение к нему Александра Григорьевича...
Однако же как раз вот в такой период предельно насыщенной жизни Столетов ощущает острую неудовлетворенность собой. Чего-то ему не хватает. Что-то в его жизни не так. Что-то ищет в нем выхода – беспокойно, настойчиво. Кажется, не сразу он понимает, что именно так беспокоит его: то, что сам не творит. Оттого и смутное недовольство собой.
Пришел 1888 год. Столетов принимается за новые эксперименты. Исследования влекут его в область, где всякий новый поворот либо вел к многообещающему открытию, либо в безнадежный тупик.
Взаимодействие света и электричества – вот что занимает его. К решающим исследованиям подходил он не сразу. Отдельные эксперименты, им поставленные, привели к мысли о том, что взаимодействие это очень специфично и тонко. Каким-то загадочным образом луч света почти молниеносно заставляет разрядиться электроскоп: в свете фонаря листочки его опадают. И еще было известно: воздействие света во многом зависит, из какого именно металла сделан освещаемый лист и насколько хорошо отшлифована его поверхность. Столетов знал, что из всех металлов, которыми он располагал, для опытов более всего подходит цинк, отполированный до зеркального блеска. Но с ним же, с этим металлом, связаны и определенные неудобства, и одно из них заключается в том, что цинк приходится заряжать очень сильно, до высокого значения потенциала, а стекание заряда с него происходит стремительно. Столетов решает сделать наоборот: использовать в эксперименте слабый потенциал, и тогда эффект, пусть не столь и яркий, станет продолжительней.
Столетов добивается того, чтобы стекающие с цинка заряды получали направленность, придумывает электрод из металлической сетки, не заслоняющий от света цинковый лист, и конструирует прибор – установку для исследования одного из самых удивительных и загадочных явлений. При определенных условиях освещения воздух, как известно, являющийся хорошим изолятором, должен (либо не должен) пропускать электрический ток. Выяснить это и было главной задачей эксперимента.
26 февраля 1888 года он получил ответ, к которому столь устремленно, настойчиво шел. Ток, рожденный светом, пробивал воздушный слой меж электродами. Никаких сомнений не оставалось: связь между электрическим током и светом существует!
Ток, выбитый светом, его величину, фиксировал чувствительный гальванометр. Но как зависит сила тока от силы света? Любые ли лучи вызывают этот эффект? Влияет ли длина волны света на возникновение тока? А если вместо цинка взять какой-либо другой металл – скажем, латунь, алюминий, что будет тогда? Вопросов возникало великое множество, и Столетов, принимаясь за новую, утонченную серию опытов, решает усовершенствовать свою установку.
Радостное время было тогда для него. Наверное, похожие чувства испытывал первопроходец, вступавший в пределы неизвестных земель. Открывались взору картины незнакомых пейзажей, распахивался в неведомой дали горизонт, обещая радость новых открытий. У Столетова все получалось тогда. Он задается вопросом: влияет ли размер электродов на величину тока, и вскоре получает однозначный ответ – да, влияет. Он принимается исследовать зависимость воздействия света от его качественного состава и после ряда новаторских опытов вновь совершает открытие. Оказывается, для того, чтобы вызвать фототок, мало просто сильного света. Получалось так, что и очень яркий свет, содержащий лучи с относительно большой длиной волны, часто вообще не дает тока. А слабый свет, но насыщенный коротковолновыми лучами, фотоэффект вызывал. Озарение светом вело его к озарению мысли.
Чем далее углублялся он в опыты и теоретические размышления, тем более убеждался в том, что явление, им изучаемое, условно можно разделить на два этапа. Сначала свет как бы выбивает с поверхности электрода нечто, обладающее отрицательным зарядом. Лотом это «нечто» каким-то образом перемещается к положительному электроду, несмотря на промежуток, разделяющий анод и катод. Стало быть, существует что-то вроде электрического ветра...
Теперь-то мы знаем, что это отрицательно заряженное «нечто» — электрон, а «электрический ветер» — поток электронов. Столетов не мог этого знать – ведь и сам электрон еще не был открыт. Но Столетов предполагал его существование, наблюдал эффект, им вызываемый!
Далеко не все еще может он объяснить. Что же именно представляет собой этот «электрический ветер»? Почему и как начинается сам процесс? Почему те или иные частицы отделяются от поверхности электрода? Почему явление вызывается лишь определенными лучами? И сколько оставалось таких «почему»...
Он работал, не щадя себя, неустанно. Не было семьи, не было детей, не было совсем уж близких людей, не считая племянников. С племянниками обходился внимательно и снискал самую искреннюю и горячую их признательность. А о детях, о том, хотел ли когда-либо их, никогда и ни с кем не говорил. Мать свою безмерно любил и тяжело переживал, когда лишился ее...
А вокруг него бушевали недобрые страсти. Осенью 1894 года после того, как отошел в лучший мир император, в университете начались студенческие волнения. Многих студентов не только исключили, но даже и выслали из Москвы. Александр Григорьевич старается сделать все, что было в его силах, чтобы смягчить участь наказанных. Получив категорический отказ от университетского начальства, 42 профессора, в их числе, конечно же, и Столетов, направляют петицию генерал-губернатору. И тут возникает слух, что это он, Столетов, подстрекал к беспорядкам студентов и он же – главный вдохновитель петиции. Министр просвещения заявил, что при первой же попытке студентов проявить непослушание профессор Столетов будет выдворен из университета. В университете становится тихо...
Александр Григорьевич не стар еще, ему 56, но чувствует себя серьезно больным.
Бессонница, которой он мучился едва ли не с самого детства, совершенно изнурила его. Терзал горло сухой ночной кашель. Изредка, с трудом он выходит из дома. Тайные пружины, отпущенные старанием недругов, перекрывают ему путь в академию, и Александр Григорьевич, остро чувствуя несправедливость, еще более в себе замыкается...
Климент Аркадьевич Тимирязев, преданный друг его, написал в это время: «...почему же это везде, на чужбине и в среде посторонних русских ученых, встречал он уважение и горячее признание своих заслуг, и только там, где, казалось, имел право на признательство, там, где плоды его деятельности были у всех на виду, ему приходилось сталкиваться с неблагодарностью, мелкими уколами самолюбия, оскорблениями. Но он еще крепился...»
У Александра Григорьевича была великолепная библиотека, которую он собирал всю свою жизнь, а все его достояние укладывалось вот в те тома его научных работ, открывших в физике новую область познания. Библиотеку он оставил по завещанию университету, а научные труды – слава русской науки – это уже общее достояние наше.
Последнее пристанище он нашел во Владимире, там, где делал первые шаги по земле, и там, где хотел окончить свой путь.