В. В. Петров (русский физик)
Мало кому известно, что вольтова дуга, получившая такое широкое применение в современной технике, впервые вспыхнула в России, в 1802 г., на берегу Невы, в физической лаборатории Медико-хирургической академии, при действии тока огромной батареи, построенной замечательным русским ученым, профессором физики Василием Владимировичем Петровым.
Пионер электротехники и электрометаллургии, В. В. Петров был одновременно и выдающимся организатором русской физики и ее преподавания в начале XIX в. Самоотверженная борьба за науку, за просвещение народа были девизом всей жизни этого замечательного человека.
В. В. Петров во всем следовал своему великому предшественнику М. В. Ломоносову: в настойчивости и неустанной жажде познания природы, в смелости и самостоятельности своей творческой работы, в мастерстве экспериментирования, в бескорыстной любви к науке, к родине и народу. Во все науки, которыми занимался В. В. Петров (химия, электрохимия, оптика, электричество), он внес много новых мыслей и открытий. Передовой ученый и педагог, он нес новые научные теории, смело борясь против косности господствовавших в науке традиций.
***
Родился В. В. Петров 8 июля 1761 г. в семье священника, в уездном городке Обояни, Курской губернии. Первоначальное образование он получил в Харьковском коллегиуме, продолжив его с 1785 по 1788 г. в Петербургской учительской гимназии, где под руководством П. Гиларовского с увлечением занимался физикой и химией. Не окончив гимназии. В. В. Петров в качестве учителя физики и математики отправился в 1788 г. в Барнаул, в Колызано-Воскресенскую горную школу. Спустя 3 года он возвратился в Петербург и преподавал в инженерном, а позже во врачебном училище. В 1795 г. при преобразовании врачебного училища в Медико-хирургическую академию В. В. был назначен экстраординарным профессором по физике и математике. Работая до конца своей жизни в этом, ведущем тогда в России, высшем учебном заведении в качестве профессора, а позже (1809) в качестве академика-руководителя кафедры физики, В. В. Петров создал в нем лучший физический кабинет в России и образцово поставил преподавание курса экспериментальной физики. В этом же кабинете он провел и свои замечательные исследования по электричеству, электрохимии и оптике, самостоятельно сконструировав для этого ряд новых приборов и инструментов.
Уже первая работа В. В. Петрова — «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений»,— вышедшая в 1801 г., выдвинула его в ряды передовых ученых России, сторонников новой научной теории химии. В это время сторонники теории флогистона, утверждавшие, что при горении тело выделяет флогистон, еще упорно придирались к второстепенным, но еще не разработанным вопросам новой, кислородной теории горения. В. В. Петров решил до конца изучить такого рода вопросы, связанные с горением тел в безвоздушном пространстве, «дабы решительным образом узнать, могут ли они или не могут быть сопровождаемы таковыми же явлениями, каковые оказываются при производстве подобных действий в атмосферном воздухе».
На основании многочисленных и блестящих с точки зрения экспериментального мастерства опытов Петров пришел к выводу, который он формулировал следующим образом: «где находится кислотворный газ (т. е. кислород) или по крайней мере основание его — кислотворное вещество, соединенное с твердыми, жидкими или воздухообразными телами (т. е. кислородные соединения), — там только и может происходить горение, при помощи такой температуры, которая способна для произведения новых простых или сложных средств, какие могут быть между составными тел частями... С довольною основательностью можно заключать, что по сгорании многосложных тел в безвоздушном месте остаток и произведения их должны быть точно такого же веса, какой имели бы оные тела до опыта...».
До конца своей жизни В. В. Петров оставался непримиримым борцом за теорию Лавуазье и активным поборником ее распространения в России. В 1809 г., когда Академии Наук был предложен для издания перевод книги профессора Геттингенскот университета Л. Лентина под названием «О содержании металлов, подверженных действию огня в обезгорюченном воздухе»,. В. В. Петров решительно выступил против издания подобной работы. В своей рецензии на перевод книги Л. Лентина он написал: «Автор, объявив себя противоборником нового пневматического или антифлогистиче-ского учения, принятого почти всеми славными физиками и химиками, старался всячески опровергнуть или, по крайней мере, сделать сомнительными многие истины, доказанные в сем учении многочисленными и верными опытами... Сие сочинение г. д-ра Лентина не заслуживает одобрения и не стоит того, чтобы оно было напечатано на российском языке, поелику через оное могут распространяться в нашем отечестве неправильные понятия, относящиеся к свойствам кислотворного-газа и к некоторым другим физико-химическим истинам, доказанным многочисленными и самыми точными опытами».
Многие исследования В. В. Петрова по отдельным физико-химическим вопросам представляют и сейчас не только исторический, но и непосредственный научный интерес. Сюда относятся его статьи о свечении животных и минеральных фосфоров, работы по определению предельной температуры, при которой фосфор не светится в чистом воздухе, а также разнообразные опыты над плавиковыми шпатами, которыми он занимался свыше 20 лет. Вся эта малоизученная область явлений, связанная с выяснением причины холодного свечения тел (т. е., на современном языке, явлений люминесценции), чрезвычайно интересовала В. В. Петрова. «Им было выполнено, — пишет акад. С. И. Вавилов, — большое и нужное дело. Говоря на современном языке, Петрову удалось разделить хемилюминесценцию от фотолюминесценции. Для этого потребовалось огромное число зачастую очень нелегких опытов, с которыми, однако, искусный экспериментатор Петров справлялся быстро и умело. Труды Петрова по люминесценции, напечатанные на русском языке, остались неизвестными за границей потому, что там не понимали этого языка, в России — потому, что не понимали сути дела... В наши дни выяснилась важность явлений фосфоресценции для понимания кристаллического состояния вещества и так называемых полупроводников, многие стороны явления удалось объяснить, но осталось и не мало загадок. Наша задача — продолжать дело славного русского пионера в области люминесценции».
***
Очень много сделал В. В. Петров в области изучения электрических явлений, в частности, в области электротехники. В 1800 г. в Англии была опубликована знаменитая работа А. Вольта о так называемом вольтовом столбе и связанных с ним явлениях. Это открытие, равного которому, как выразился известный ученый XIX в. Араго, никогда не делал человек, «не исключая даже телескопа и паровой машины», вызвало сразу же живой интерес ученых всех стран. Вольтов столб и его усовершенствование — гальванический элемент быстро получили практическое применение в качестве источников тока.
В. В. Петров, внимательно следивший за развитием науки на Западе, уже в начале 1801 г. настойчиво потребовал приобрести для физического кабинета Медико-хирургической академии «гальванический прибор, посредством которого было бы можно производить не только известные достопримечательнейшие физихо-медико-химические опыты, но и с надежнейшим успехом заниматься новыми исследованиями». Средства были отпущены, и В. В. Петров после постройки небольшой батареи соорудил в апреле 1802 г. свою знаменитую «огромную наипаче баттерею, состоявшую иногда из 4200 медных и цинковых кружков». Это была в то время самая большая батарея в мире, общая длина ее достигала 40 футов (12.2 м).
Результатом упорных и настойчивых исследований, проведенных В. В. Петровым с помощью этой батареи, и явился его замечательный для истории электричества, электротехники и электрохимии труд «Известие о гальвани-вольтовских опытах», вышедший в 1803 г. в издании Медико-хирургической академии. Это была первая работа на русском языке, посвященная гальванизму. Она живо и интересно вводит читателя в совершенно новую область «гальвани-вольтовских» опытов и связанных с ними явлений. Как и первый свой труд, В. В. Петров эту работу писал «наипаче для пользы тех читателей, которые живут в отдаленных от обеих столиц местах и которые не имели случая приобрести нужного понятия о сих предметах».
В своей работе замечательный исследователь впервые в России поставил и разрешил ряд важнейших электрохимических вопросов, связанных с использованием электрического тока для разложения воды, спирта, различных масел, для плавки металлов, а также для изучения действия тока на тела животных. Интересные опыты были проведены Петровым по разложению окислов металлов (ртути, свинца, олова и т. д.). При проведении этих опытов он выделил из окислов сами металлы. В этой же работе В. В. впервые пришел к выводу о необходимости изоляции проводников. Но важнейшее достижение В. В. Петрова в указанной работе — это открытие вольтовой дуги. Этот замечательный опыт Петров описывает так: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости (так тогда называли электрический ток. — А. Е.), и если потом металлическими изолированными направителями, сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».
Это крупнейшее открытие — одна из начальных вех в развитии электротехники. Позже это открытие В. В. Петрова было повторено знаменитым английским физиком и химиком Дэви. Громадное значение имеет и другое открытие В. В. Петрова, связанное с применением вольтовой дуги для плавки металлов. «Когда вместо одного угля,— пишет В. В. Петров,— будет употреблена изолированная и сообщенная с одним полюсом огромной батареи, проволока с припаянным к одному ее концу того же или особливого металла маленьким конусом, или только с закругленным концом, а к нему приспособлены, через легчайшее орошение его чистою водою, куски листового олова, серебра, золота и цинка так, чтобы они висели в воздухе, а после будут подносимы к углю, положенному на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками и сообщенному посредством цепочки или шнурка из серебряной книппели с другим полюсом батареи, то между ними является больше или меньше яркое пламя, от которого сии металлы мгновенно расплавляются».
Это замечательное открытие Петрова, так же как и сделанное им открытие вольтовой дуги, в царской России было'не понято и вскоре забыто. Напечатанная на русском языке работа Петрова не обратила на себя внимания ученых Запада.
В 1804 г. вышла третья работа В. В. Петрова — «Новые электрические опыты». На основании большого числа тщательно произведенных опытов он поднимал ряд вопросов, связанных с разработкой теории статического электричества и приходил к важным и ценным выводам.
Много интересных исследований было проведено Петровым также по метеорологии и по отдельным вопросам техники. В этих областях он высказал ряд ценных мыслей, к сожалению, забытых даже историками физики и метеорологии.
За свои работы В. В. Петров в 1814 г. был избран академиком по кафедре физики в Петербургскую Академию Наук, где он долгое время руководил физическим кабинетом и вел метеорологические наблюдения.
Но свои исследования по физике В. В. в Академии Наук развернуть не удалось. Война 1812—1814 гг. и наступившая вслед за ней политическая реакция в России парализовали всякое живое начинание этого неутомимого исследователя.
Умер В. В. Петров в 1834 г., угнетаемый полицейским строем Николая I, отстраненный от заведывания физическим кабинетом Академии Наук и от преподавания в Военно-хирургической академии. О его работах забыли почти на целое столетие. Только теперь, в эпоху великого социалистического строительства, когда трудящиеся нашей страны стали подлинными наследниками всей прошлой культуры великого русского народа, деятельность В. В. Петрова получила признание.
8 июня 1935 г. Президиум ЦИК СССР по предложению тов. Орджоникидзе принял специальное постановление «Об ознаменовании столетия со дня смерти первого русского электротехника акад. В. В. Петрова». Вот текст этого постановления.
«В связи с исполнившимся в 1934 г. столетием со дня смерти первого русского электротехника акад. В. В. Петрова, открывшего в 1802 г., за несколько лет до Дэви, явление вольтовой дуги и предсказавшего применение этого явления в технике (сварка металлов, электрометаллургия):
1. Присвоить Светотехнической лаборатории Московского энергетического института имя акад. Василия Петрова.
2. Разрешить Наркомтяжпрому установить в Московском энергетическом, Ленинградском и Харьковском электротехнических институтах ежегодную выдачу премий за лучший дипломный проект на энергетическую тему в размере 1000 руб. каждая за счет средств Наркомтяжпрома».