Рис.1. Титульный лист книги В.В. Петрова,
в которой он сообщает об открытии электрической дуги.
Двести лет тому назад профессор физики Медико-Хирургической академии Василий Владимирович Петров впервые в мире получил электрическую дугу. (Это новое физическое явление с легкой руки Гэмфри Дэви, повторившего опыт Петрова в 1810 году, получило название «вольтовой дуги» в честь изобретателя химического источника тока, крупного физика Александра Вольта). Известие об этом В. В. Петров опубликовал в следующем, 1803 году, в книге, титульный лист которой приведен в начале статьи.
В. В. Петров родился в 1761 г. в городе Обояни, Курской губернии. Учился в Харьковском коллегиуме и в Петербургской учительской гимназии, еще до окончания которой он отправился в 1788 г. в город Барнаул. Здесь он занял должность преподавателя математики и физики е горной школе Колывано-Воскресенских заводов. С 1791 г. он работал в Петербурге до самой кончины в 1834 г. С 1795 г. он стал профессором Медико-Хирургической академии, а в 1810 году его избрали экстраординарным членом Петербургской Академии наук.Зная хорошо латинский, английский, французский и немецкий языки, он постоянно был в курсе всех достижений мировой научной мысли, овладел самыми передовыми ее идеями и внес множество ценных вкладов в науку. Один из примеров таких вкладов представляют произведенные В. В. Петровым исследования природы свечения тел – люминесценции.
Холодное свечение тел, или люминесценция, привлекало вни-мание передовых ученых на протяжении многих столетий. Итальянец Марсильи, ирландец Бойль и другие в XVII в., Лейбниц, Мушенбрек, Паллас, Лавуазье и многие другие исследователи XVIII в. изучали холодное свечение, стремясь разгадать его природу. В. В. Петров подошел к исследованию этого явления с новых позиций, опираясь на новую антифлогистическую химию, созданную Ломоносовым, Лавуазье и их соратниками. Внимание русского исследователя привлекали и «фосфоры прозябаемого царства», и «фосфоры из царства ископаемого».Он изучал тела, имеющие «достопримечательное свойство соделываться фосфорическими или светящимися от одного действия на них солнечного света через несколько секунд или, по крайней мере, от 5 до 10 минут». Мастер тончайших экспериментов, первый русский исследователь люминесценции сделал большое дело. Его основная заслуга, по заключению исследователя его трудов по люминесценции академика С.И. Вавилова, состоит в том, что «Петрову удалось разделить хемилюминесценцию от фотолюминесценции».
Он провел огромную работу, проверяя на практике учение Ломоносова, Лавуазье о кислороде и опровергая все случаи кажущихся отступлений от него. Для характеристики размаха его работ следует указать, что в различных условиях, в том числе и в безвоздушном пространстве, он тщательно изучил окисление разнообразнейших тел. Он исследовал горение дерева, бумаги, холста, травы, графита, камфары, скипидара, эфира, растительных масел, бальзама, воска и многих других веществ. С целью обеспечить должную точность при опытах он производил такие определения, как вычисление объема воздуха, содержащегося в порах дерева.Вплоть до 90-х годов XVIII в. знали только неподвижное распределение электрических зарядов на телах. В 1791 г. Луиджи Гальвани открыл электрический ток, то есть движение электрических зарядов по проводникам. Начинание Гальвани замечательно продолжил Александр Вольта, выполнивший массу исследований в области гальванического электричества. В 1800 г. Вольта создал небывалый снаряд, названный им «искусственный электрический орган» и известный теперь всем как вольтов столб.
Первый в истории человечества генератор электрического тока немедленно привлек внимание Василия Владимировича Петрова, создавшего грандиозный вольтов столб. Израсходовав около 200 рублей, Петров построил поистине «огромную наипаче баттерею», вряд ли имевшую в то время равную себе по мощности во всем мире. Вольтов столб Петрова состоял из 4200 медных и цинковых кружков с прокладками из бумаги, пропитанной раствором электролита.В апреле 1802 г. «гальвани-вольтовская баттерея» Петрова была готова. Соорудив генератор гальванического электричества невиданных размеров, русский исследователь получил возможность произвести много важных открытий. Опыты были проведены в 1802 г., после чего и издана книга, титульный лист которой приведен выше.
В «статьях», или главах своей книги он дал сведения, понятные и доступные для самых широких кругов. Ясно и просто он описал оборудование, чтобы каждый мог сам изготовить батарею и производить с нею опыты. В первой же «статье» он рассмотрел во всех подробностях вопрос: «О составлении и употреблении гальвани-вольтовских баттерей».После детального описания, как соорудить вольтов столб, сопровождаемого практическими указаниями, он отметил неудобство вертикальной установки большого столба и указал, что для таких батарей «выдумано употребление параллельного их с горизонтом расположения», имея в виду, что в 1801 г. Крункшенк придал вольтову столбу форму «ящикового столба». Следуя правилу открывать доступ к научным делам для всех желающих ими заниматься, В. В. Петров во второй главе пишет: «О средствах чищения составных гальвани-вольтовской баттереи металлических частей, превращающихся в оксид на поверхности».
Главы, или «статьи», III – VIII рассматриваемой книги содержат описание опытов, произведенных В. В. Петровым для изучения «гальвани-вольтовской жидкости», то есть электрического тока, а также его действий.Особенно важна глава VII: «О расплавлении и сожигании металлов и многих других горючих тел, а также о превращении в металлы некоторых металлических оксидов посредством гальвани-вольтовской жидкости». В. В. Петров пишет:
«Естьли 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, и естьли потом металлическими изолированными направлятелями (direktores), сообщенными с обоими полюсами огромной баттереи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линей, 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».До В. В. Петрова были известны только электрические искры, проскакивающие между электродами при их сближении. Он открыл в 1802 г. принципиально иное: постоянное пламя, устанавливающееся между двумя углями, находящимися под током. В. В. Петров не просто открыл электрическую дугу и тем ограничился. Он показал, как следует ее использовать для практических целей, в частности указал на возможность освещения при помощи дуги.
Он произвел значительное число опытов, заменяя один из угольных электродов металлическим и изучая, что происходит с металлами в пламени электрической дуги. Он установил, что между электродами «является больше или меньше яркое пламя, от которого сии металлы иногда мгновенно расплавляются...»Так была впервые доказана возможность плавки металлов при помощи электрической дуги, что в дальнейшем имело выдающееся промышленное значение.
Вместе с тем он установил возможность превращения металлов в пламени электрической дуги в их окислы: «... можно собрать большее или меньшее количество оксида, свойственного каждому металлу цвета».Изучая действия электрической дуги «при употреблении огромной баттереи», он установил следующее: «...пытал я превращать красные свинцовый и ртутный, также и сероватый оловянный оксиды в металлический вид: следствия же сих опытов были такие, что упомянутые оксиды, смешанные с порошком древесных углей, салом и выжатыми маслами, при сгорании сих горючих тел иного с пламенем, принимали настоящий металлический вид...»
Иначе говоря, в 1802 г., В.В.Петров обнаружил возможность восстановления металлов из окислов, получая металлы, имевшие «настоящий металлический вид».В. В. Петрову принадлежит также честь первых опытов, последующее развитие которых привело к созданию электрической сварки:
«Когда тонкая железная, согнутая в спиральную фигуру и притом изолированная проволока... и сообщенная с одним полю-сом огромной баттереи, будет употреблена для опыта... и поднесена к углю, сообщенному с другим полюсом баттереи, то между ними является также больше или меньше яркое пламя... конец проволоки, почти во мгновение ока, краснеет, скоро расплавляется и начинает гореть с пламенем и разбрасыванием весьма многих искр по различным направлениям».В. В. Петров изучал свечение газов в разреженном пространстве и другие «светоносные явления», вызываемые электрическим током. «Огнем, сопровождающим течение гальвани-вольтовской жидкости», т. е. огнем, получаемым при помощи электрического тока, он мог «весьма удобно» зажигать водород, вызывал выстрелы «електрического пистолета» и «медной електрической пушечки». При помощи того же огня он зажигал винный спирт, серный и селитренный эфиры, мятное и гвоздичное масла. Он изучал при различных условиях зажигание электричеством этих веществ, а также хлопчатой, писчей бумаги, графита и иных материалов.
В. В. Петров сделал много важных открытий, легших в дальнейшем в основу учения об электроматериалах. В 1804 г. вышла из печати книга «Новые електрические опыты профессора Василия Петрова».Вплоть до начала XIX в. общепринятым было мнение, что существуют «тела електрические» (изоляторы), могущие электризоваться, и «тела неелектрические» (проводники), неспособные электризоваться при трении. Именно в этом были убеждены ученые всех стран, современники В. В. Петрова.
В названной работе он указал, что «... все металлы могут соделываться електрическими, без сообщения их с другими наелекгризованными телами, ...естьли над ними будет произведено стегание», то есть показал, что электризоваться за счет трения могут и металлы, и все иные тела, вплоть до тела человеческого.«Новые електрические опыты» богаты и многими другими открытиями, вплоть до открытия образования окиси азота воздуха при электрических разрядах. Это явление было в дальнейшем использовано для развития в конце XIX в. новой отрасли промышленности, занятой производством связанного азота и его соединений, важнейшего сырья для производства взрывчатых веществ, удобрений и многого иного.
К сожалению, плодотворная работа В. В. Петрова была прервана усилиями вельможного сановника, которого мы считаем недостойным упоминания, жизнь ученого преждевременно оборвалась, даже имя его было запрещено указывать в учебниках. Многие рукописи В. В. Петрова не обнаружены. Затерялась его могила на Смоленском кладбище.Не удалось пока найти и портрет ученого. В 1952 г. в запасных фондах Государственного Эрмитажа был обнаружен небольшой акварельный портрет человека, стоящего у стола, на котором расположены какие-то физические приборы. Однако, по мнению ученых, много лет занимающихся изучением трудов Петрова (профессор Л. Д. Белькинд, кандидат физико-математических наук А. А. Елисеев, кандидат технических наук В. В. Голоушкин и др.), данных, подтверждающих достоверность портрета, явно недостаточно.
В 1968 г. Даниил Гранин, интересовавшийся исследованиями В. В. Петрова, написал о нем повесть: «Размышления перед портретом, которого нет».«Никто не знает, как он выглядел... В самых разных курсах истории физики среди портретов великих, гениальных, выдающихся, среди бюстов древних греков, гравюр, первых фотогра-фий с лицами напряженно-торжественными, среди этих знакомых со школы физиономий слепым пятном выделялась напечатанная старинным шрифтом обложка... Каким он был?.. Даже про наружность его ничего не известно. Если бы можно было увидеть его лицо, глаза...»
Именно поэтому на обложку журнала, где обычно мы помещаем портреты, вынесена мемориальная доска, установленная в 1949 г. на доме № 2 по 7-й линии Васильевского острова, в котором жил В.В. Петров.«… Природный россиянин, не имевший случая пользоваться изустным учением иностранных профессоров физики и доселе остающийся в совершенной неизвестности между современными нам любителями сей науки», как писал о себе В.В.Петров, надеялся,. «что просвещенные и беспристрастные Физики, по крайней мере, некогда согласятся отдать трудам моим ту справедливость, которую важность сих последних опытов заслуживает».
Воздадим же ему должное.Основные труды В В. Петрова:
Кроме того, В В. Петров опубликовал: исследование, посвященное изучению причин разрывании камней, металлических трубок смоченным водою сухим деревом и т. д., исследования по метеорологии: наблюдения «над выпарением льда и снега», наблюдения и опыты над «потассием» (калием). Полный список печатных работ В. В. Петрова, а также список архивных документов, относящихся к его деятельности и уже разысканных, дан А А Елисеевым в книге: Академик В В Петров, 1761 – 1834, сб. под ред. С. И. Вавилова, М. – Л., 1940, стр. 193 – 243.- Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений Василия Петрова, профессора физики при Академиях Санкт-Петербургской Медико-Хирургической и Свободных Художеств, часть первая, СПб.. 1801;
- Известие о гааьнани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче баттереи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков, и находящейся при Санкт-Петербургской Медико-Хирургической академии, СПб., 1803;
- Новые електрические опыты профессора физики Василии Петрова, который оными доказывает, что изолированные металлы и люди, а премногие только нагретые тела могут соделываться електрическими от трения, наипаче же стегания их шерстью, выделанных до нарочитой мягкости мехов, и некоторыми другими телами; также особливые опыты, деланные различными способами для открытия причины електрических явлений, СПб., 1804;
- О горении или сожигании многосложных твердых тел и некоторых жидкостей в безвоздушном месте Умозрительные исследования СПб Академии наук, СПб., 1808, т. I, стр. 209 – 276;
- О невоспламеняемости некоторых твердых, воздухообразных и многих жидких весьма горючих тел и их паров от калильного жара, там же, 1810, т. II, стр. 370 – 384;
- О сожигании зажигательными зеркалами и стеклами различных многосложных твердых горючих тел в таких газах, в которых горящие тела мгновенно погасают, там же, 1810, т. II, стр. 364 – 370;
- О негорении твердых простых горючих тел и невозможности происхождения из них как кислот, так и металлических оксидов или известей в безвоздушном месте, там же, 1812, т. III, стр. 180 – 220;
- Некоторые наблюдения и опыты над фосфором, деланные еще до 1801 года, там же, 1815, т IV, стр. 269 – 294.