Борис Семенович Якоби (1801–1874)
Все великие научные открытия рано или поздно сопровождаются грандиозными сдвигами в области техники и ведут к созданию новых ее отраслей. Но случаи, когда гениальные ученые сами доводят результаты своих трудов вплоть до их технических применений, а тем более осуществляют эти применения на практике, чрезвычайно редки. Эта часть работы, не менее полезная для блага человечества и не менее трудная, достается на долю других деятелей, именами которых человечество также гордится.
К числу таких деятелей относится и русский ученый, академик Борис Семенович Якоби. Его труды легли в основу современной теории электромагнитных машин. Им открыта новая область техники — гальванотехника.
Б. С. Якоби родился 9 сентября 1801 года. Образование он получил в Геттингенском университете по специальности архитектора. В 1835 году он стал профессором гражданской архитектуры в Дерптском университете. Однако в Дерпте Б. С. Якоби пробыл недолго. Его труды в области «чистой и прикладной электрологии» нашли отклик в Петербурге в Академии наук, и в 1837 году Б. С. Якоби был командирован туда на «неопределенное время». Исходя из законов и представлений Ампера и Фарадея, дополненных собственными исследованиями, проведенными им в конце 30–х годов XIX века совместно с академиком Э. X. Ленцем, Б. С. Якоби в 1839 году построил первый магнитоэлектрический двигатель, приводящий в движение на реке Неве против ее течения лодку с четырнадцатью пассажирами, и тем доказал возможность практического осуществления и использования электродвигателей с непрерывным вращательным движением. На основе этих опытов, а также своих более ранних изысканий в области «приложения электромагнетизма к движению машин» Б. С. Якоби создал теорию электромагнитных машин.
Еще более тесно связано имя Б. С. Якоби с практическими применениями электролиза, законы которого были установлены великим английским ученым Фарадеем.
При прохождении электрического тока через растворы кислот или солей составные части этих химически сложных тел выделяются на электродах — проводниках, подводящих электрический ток к данному раствору. Здесь эти части либо реагируют с растворителем (водой) или с веществом электрода, либо оседают на электроде в виде сплошного слоя. Последнее имеет место при выделении большинства металлов на катоде — электроде, соединенном с отрицательным полюсом источника электрического тока.
Для приведения в движение электромагнитных машин Б. С. Якоби нуждался в источниках электрического тока и подверг тщательному изучению ряд гальванических элементов. Работая с элементом, в котором на электроде оседала медь, он обратил внимание на то, что это оседание происходило ровным слоем, который затем можно было целиком оторвать от электрода. Форма поверхности полученного таким способом медного листочка полностью и в точности воспроизводила все неровности и особенности поверхности электрода. Однажды Б. С. Якоби применил в качестве электрода медную дощечку, на которой было выгравировано его имя, и увидел, что отодранный от электрода листочек представляет собой негативный отпечаток дощечки с надписью. Б. С. Якоби тотчас же понял большое техническое значение этого факта и уже сознательно очень удачно снял копию с медного пятака. Б. С. Якоби назвал этот прием «гальванопластикой» и стал усердно пропагандировать его распространение и применение на практике. В 1838 году им была представлена в Академию наук докладная записка об этом открытии, а в 1840 году вышло написанное им руководство по гальванопластике.
Б. С. Якоби является изобретателем гальванотехники в целом, родоначальником современной электрохимии. Благодаря энергии Б. С. Якоби гальванопластика быстро получила в России первое практически важное применение для изготовления точных и во всем сходных между собой клише для печатания государственных бумаг, в том числе денежных знаков, чего нельзя было достигнуть простой гравировкой клише.
Всю свою долгую жизнь и все свои силы Б. С. Якоби посвятил служению России и ее промышленному развитию. Он отлично понимал значение открытия гальванопластики и до конца жизни, несмотря на все затруднения, боролся за внедрение гальванопластики в русскую промышленность. Б. С. Якоби соблазняли тем, что в другой стране он мог бы лучше устроить свое личное положение, воспользовавшись правами изобретателя. Но он считал, что гальванопластика принадлежит исключительно России. Здесь «она открыта и здесь развивалась».
Отличительной чертой Б. С. Якоби была его исключительная скромность. Он никогда не подчеркивал и не афишировал своих многолетних трудов, имеющих огромное научное и практическое значение.
Хотя Б. С. Якоби занимал видное служебное положение и получил за изобретение гальванопластики в 1840 году Демидовскую премию в 25000 рублей, а в 1867 году на Парижской выставке — большую золотую медаль и премию, ему не удалось скопить за время своей долгой жизни никаких средств. Умирая, этот крупнейший изобретатель был вынужден обратиться к правительству с просьбой не оставить в нужде его семью.
И все же Б. С. Якоби по сравнению с другими русскими электротехниками — изобретателями XIX века — А. Н. Лодыгиным, П. Н. Яблочковым и другими — исключительно повезло. Работой его интересовались люди, власть имущие, вплоть до императора Николая I. Ему были предоставлены условия и средства для работы.
Практическим проведением в жизнь его изобретения занимались, с одной стороны, «Экспедиция заготовления государственных бумаг», с другой — особая гальванопластическая мастерская, где при участии Б. С. Якоби было изготовлено много замечательных произведений искусства. Достаточно указать, что мастерская добыла гальваническим путем для статуй и барельефов Исаакиевского собора, Эрмитажа, Большого театра в Москве, Зимнего дворца, Петропавловского собора и на некоторые другие изделия 6749 пудов меди. Для позолоты куполов храма Спасителя в Москве, Исаакиевского собора, Петропавловского собора и нескольких других небольших куполов и позолоты разных изделий мастерская эта израсходовала 45 пудов 32 фунта золота.
Научно — техническое творчество Б. С. Якоби было многообразным. Он создал ряд приборов для измерения электрического сопротивления, назвав их «вольтагометрами». Стремясь ввести единство в измерения электрического тока, Б. С. Якоби приготовил свой собственный условный эталон сопротивления (из медной проволоки) и разослал его экземпляры ряду физиков. В 1852 году Вебер определил величину сопротивления эталонов Б. С. Якоби в абсолютных единицах. Таким образом, произведенные при помощи этих эталонов измерения можно было перевести в общепринятые единицы. Одним из способов измерения силы электрического тока является определение количества вещества, отлагаемого на электродах током при электролизе в течение одной секунды в приборе, называемом вольтаметром. Б. С. Якоби сперва усовершенствовал вольтаметр перейдя от электролиза воды к осаждению меди, затем выяснил недостаток и этого способа и предложил принятый теперь в науке метод осаждения в вольтаметре серебра из раствора азотнокислого серебра.
Б. С. Якоби соединил телеграфом (с подземной прокладкой проводов) Зимний и Царскосельский дворцы, изобрел и построил для этой линии, а также для телеграфной связи между Зимним дворцом и Главным штабом несколько новых своеобразных типов телеграфных аппаратов, провел исследование сопротивления жидких проводников и их поляризации, изобрел так называемую «контрабатарею», делающую возможным телеграфирование по плохо изолированным проводам; построил гальванометры новых типов; изобрел аппарат для отделения и измерения плотности жидкости различного удельного веса (аппарат этот нашел применение в качестве проверочного прибора на винокуренных заводах). Б. С. Якоби разработал и усовершенствовал способ зажигания мин на расстоянии электрическим током и руководил применением этого метода в Кронштадтской крепости во время Крымской войны.
Труды и открытия Б. С. Якоби получили признание его современников. Фарадей, Гумбольдт, Берцелиус и другие ученые очень тепло, а подчас восторженно отзывались на открытия Б. С. Якоби. Так Фарадей, в ответ на письмо Б. С. Якоби и присланные им гальванопластические снимки с выгравированной карточки: «Фарадею от Якоби с приветствием», писал 17 августа 1839 года: «Меня так сильно заинтересовало Ваше письмо и те большие результаты, о которых Вы даете мне такой обстоятельный отчет, что я перевел его и передал почти целиком издателям «Philosophical Magazine» (название крупного английского научного журнала) в надежде, что они признают эти новости важными для своих читателей. Я уверен, что этим не огорчил Вас; я именно желал, чтобы, подобно мне, и другие знали о достигнутых Вами результатах. Буду питать надежду, что тем или иным путем вновь услышу, по возможности в непродолжительном времени, о дальнейших результатах Ваших трудов, особенно по части применения к механическим целям, и я душевнейшим образом желаю, чтобы Ваши большие труды получили высокую награду, которой они заслуживают. Как подумаю только об электромагнитной машине в «Great Western» или «British Queen» (названия крупных английских судов того времени) и отправке их этим способом в плавание по Атлантическому океану или даже в Ост — Индию! Какое это было бы славное дело! И те пластинки, которые Вы мне прислали, не только весьма мне приятны и лестны, но и сами по себе обе прекрасны в теоретическом и практическом отношениях и все, кто бы их здесь ни видел, восхищаются ими».
Открытием гальванопластики Б. С. Якоби заложил основы новой области техники. Другие предложенные Б. С. Якоби технические применения физических явлений также составили огромный вклад в технику, вклад, открывающий новые средства и пути использования сил природы на благо человечества.
Борис Семенович Якоби (1801–1874)
