Петров Василий Владимирович
Петров Василий Владимирович
ВАСИЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ ПЕТРОВ
(1761–1834)
Василий Владимирович Петров был одним из замечательных физиков конца XVIII и начала XIX в. К сожалению, о его работах весьма мало, а вернее ничего, не знали его современники вне России, да, пожалуй, мало знали и соотечественники. Его труды печатались на русском языке, мало распространенном тогда даже среди ученых, работавших в России, по большей части иностранцев. А между тем, работы его и по тематике и по подходу к проработке очень трудных вопросов заслуживали очень большого внимания. «В истории русской физики до половины XIXвека В. В. Петров не только хронологически, но и по своему значению непосредственно следует за М. В. Ломоносовым. Имя и дело этого замечательного ученого, организатора русской физики и ее преподавания, должно быть прочно сохранено в памяти советских физиков и техников» — так пишет акад. С. И. Вавилов в предисловии к книге «Академик В. В. Петров» [4].
В. В. Петров был истинно ученым-самоучкой. Никакой научной школы, как это было с другими учеными, его современниками, он не проходил. Ни в русском, ни в заграничных университетах он не учился. Да и побывать за границей и войти в личные сношения с корифеями заграничной науки ему не пришлось. «Я природный россиянин, — писал Петров, — не имевший случая пользоваться изустным учением иностранных профессоров физики и доселе остающийся в совершенной неизвестности между современными нам любителями сей науки».
Родился Василий Владимирович в небольшом уездном городе Курской губернии Обояни в 1761 г. Там же он получил начальное образование. Затем перешел в Харьковский коллегиум и, наконец, в Петербургскую учительскую гимназию. Однако, курса в гимназии он не кончил, и в 1788 г., т. е. 27 лет от роду, поступил на службу в Колыванско-Воскресенскую горную школу в гор. Барнауле на Алтае учителем физики и математики. Конечно, ни Обоянская начальная школа, ни кратковременное пребывание в Харьковском коллегиуме, ни несколько классов Петербургской учительской гимназии не могли дать Петрову сколько-нибудь солидной подготовки по физике и математике и всеми сведениями по этим дисциплинам он обязан только самому себе. Надо думать, что уже в Учительской гимназии в Петербурге Петров выказал особые способности к этим наукам, иначе трудно себе представить, почему недоучившийся гимназист был назначен учителем физики и математики в специальную горную школу, где эти предметы имели особое значение. Дальнейшая жизнь Василия Владимировича проходит следующим образом: в 1791 г. он возвращается из Барнаула в Петербург и поступает преподавателем физики в Инженерное кадетское училище, где работает до 1797 г.; с 1793 г. Петров начинает преподавательскую деятельность и в С.-Петербургском врачебном училище, где он преподает математику и начала физики. После преобразования в 1795 г. Врачебного училища в Медико-хирургическую академию В. В. Петров получает в новой Академии место экстраординарного профессора «физико-математики». Для получения этого звания Петрову пришлось прочитать специальную «пробную лекцию». В 1807 г. Василий Владимирович был избран адъюнктом Академии наук по кафедре экспериментальной физики, в 1809 г. — экстраординарным академиком и, наконец, в 1815 г. — ординарным академиком. Умер Петров в 1834 г. в возрасте 73 лет.
Длинный путь от недоучившегося в Учительской гимназии ученика до ординарного академика В. В. Петров проходил в течение почти 50 лет. Это был путь труженика, которому каждый успех доставался буквально с боя. Несмотря на это, Петров сделал очень много. В научных исследованиях он нередко опережал самых передовых европейских ученых своего времени. Результатом его организационной деятельности явились мощные, по тому времени, хорошо оборудованные физические лаборатории, не остававшиеся в его руках, как это было с многими другими лабораториями, простой коллекцией более или менее хороших приборов, но жившие при нем настоящей научной и учебной жизнью. Петров был отличным преподавателем, умело сообщавшим своим слушателям как в средней Горной школе, так и в Медико-хирургической академии нужные им знания и прививавшим им любовь к науке. Как все физики и химики того времени, Петров занимался и той и другой дисциплиной, между которыми не существовало тогда очень резкой границы. Во всех его трудах виден самостоятельный, оригинальный исследователь, стремящийся дойти в своих исследованиях до конца. Петров был прежде всего экспериментатор. Опыту он придавал решающее значение. «Гораздо надежней, — писал он, — искать настоящего источника электрических явлений не в умственных мудрствованиях, к которым доселе только прибегали все физики, но в непосредственных следствиях самых опытов». Интереснейшие работы Петрова были мало известны, как и имя самого ученого. Причин этому могло быть несколько, в том числе и русский язык, на котором Петров писал свои работы. Может быть, прав был проф. Николай Григорьевич Егоров, один из наследников В. В. Петрова на кафедре Медико-хирургической академии (во времена Егорова уже Военно-медицинской академии), когда он писал, что если бы творения Петрова печатались на латыни, то Петров был бы мировой знаменитостью. Но по тем или другим причинам труды Петрова оставались мало известными, а после его смерти в 1834 г. были совсем забыты.
На них обратили внимание спустя лишь почти 100 лет после появления первого из этих трудов и то благодаря простой случайности: профессор физики Военно-медицинской академии Н. Г. Егоров читал лекции в качестве приват-доцента и в Петербургском университете. Один из его слушателей, студент А. Л. Гершун, впоследствии известный профессор физики, работая летом в публичной библиотеке в Вильно, случайно наткнулся на книгу, изданную в 1803 г., написанную профессором той же Академии, где читал лекции и Егоров. Заинтересованный студент внимательно пересмотрел книгу и был необыкновенно удивлен, когда дошел до гл. VII, где Петров описывает наблюденное им явление, открытие которого всеми приписывалось Дэви, именно, явление вольтовой дуги. По возвращении в Петербург А. Л. Гершун рассказал о найденной им книге Н. Г. Егорову и сотоварищам по университетской лаборатории. Немедленно достали в библиотеке Военно-медицинской академии труды Петрова и стали знакомиться с ними. Ознакомление это показало, что действительно вольтова дуга была получена Петровым более, чем на 10 лет раньше Дэви. Об этом один из сотрудников лаборатории Н. В. Попов немедленно напечатал заметку в «Электричестве» (1887 г.). Эта заметка была первым, после почти 100 лет молчания, известием об открытии Петрова. Но при ознакомлении с работами Петрова, как изданными, так и сохранившимися в рукописях в Архивах Академии наук, выяснилось, что Петровым был выполнен вообще ряд ценных исследований в различных областях физики и химии и что его работы являются оригинальными исследованиями, весьма передовыми для своего времени, представляющими и теперь большой, и не только исторический, интерес. Изучением трудов Петрова был установлен его приоритет в открытии электрической дуги. В большинстве курсов физики, по крайней мере русских, с тех пор открытие дуги приписывают Петрову, а не Дэви. Правда, была попытка английских физиков утверждать, что Дэви еще в 1800 г. наблюдал вольтову дугу, но эти утверждения, позднего происхождения, ничем подтверждены быть не могли.
Теперь можно с уверенностью сказать, что электрическая дуга была открыта русским физиком.
У нас не сохранилось ни портрета Василия Владимировича, ни сколько-нибудь подробных сведений о его жизни и личности. Даже могила его была затеряна и только ко дню столетия со дня смерти была с трудом отыскана проф. Н. Н. Георгиевским на Смоленском кладбище в Ленинграде. Зато о научной и учебной деятельности В. В. Петрова сохранилось много материалов, особенно касающихся его работы в Медико-хирургической академии и в Академии наук.
Петров всю жизнь сочетал учебную профессорскую деятельность с исследовательской, придавая этому сочетанию особое значение. Без исследовательской работы профессор не мог быть тем, чем должен быть преподаватель научной дисциплины в высшей школе. Этими взглядами Петрова и объясняется, главным образом, та изумительная настойчивость, которую он проявлял всегда, когда дело шло о создании или улучшении физических кабинетов. Эту настойчивость он проявлял и в Медико-хирургической академии и в Академии наук. Петрову приходилось бороться и с косностью и невежеством администрации, и с недоброжелательством некоторых коллег, а также с врагом более страшным, чем невежество, косность и недоброжелательство, а именно с тем мракобесием, которое царило тогда в правящих кругах России, мракобесием, приведшим в дальнейшем к разгрому Казанского университета, к тяжелым событиям в Петербургском и других университетах и вообще к падению высшего образования. После мрачных годов царствования Павла воцарение Александра I приветствовалось, как заря новой жизни. В возможность радикальных перемен верили многие даже передовые умы того времени. Но скоро наступило горькое разочарование. «Дней Александровых прекрасное начало» осталось в прошлом, наступило мрачное время реакции, мистицизм, аракчеевщина царили в России. Особенным преследованиям подвергалась наука. «Ученье — вот чума, ученость — вот причина, что ныне пуще, чем когда безумных развелось людей, и дел, и мнений» — устами одного из героев Грибоедовской комедии выражает свое мнение реакционная Россия. И с этой «чумой» боролись всякими средствами. Всякие новые мысли, новые теории признавались «безумными» и навлекали на авторов и самих выразителей гонения, особенно, когда в них видели, а это имело место почти всегда, развитие материалистических идей. Преподавание, особенно в высших школах, было взято под строгий контроль и должно было подчиняться ряду директив вроде следующей: «Вера должна быть душою в преподавании наук. Она должна сопровождать юношество на всяком его шаге к приобретению знаний… Все науки должны быть согласованы с ее, веры, началами, ибо, если молодые люди найдут между тем или другим какое-либо противоречие, они придут в ужасное недоумение». Чтобы избежать этого «ужасного недоумения», и принимались радикальные меры, например устанавливался такой порядок: «Для избежания вредного лжемудрствования в науках отвлеченных надлежит во всей Империи ввести единообразное преподавание оных по книгам Правительством одобренным, от которых отступать профессорам ни в каком случае позволять не следует».
Особенно подозрительной, даже в глазах многих ученых, казалась физика: «физические науки, — говорит один из профессоров того времени, — также обращены на то, чтобы опровергнуть повествование о сотворении мира, о потопе и о других достоверных событиях, о которых священные книги сохранили для нас память». Чтобы этого не было, «Профессор теоретической и опытной физики обязан во все продолжение курса своего указывать на премудрость Божью и на ограниченность наших чувств и орудий для познания непрестанно окружающих нас чудес».
Действительно, истинным «чудом» из всех окружавших тогда русского ученого «чудес» было то, что наука все-таки не погибла и что, в частности, Петрову все же удалось создать две очень крупные по тому времени физические лаборатории и, работая в этих лабораториях, сделать ряд ценнейших вкладов в мировую науку.
Многочисленные сохранившиеся документы характеризуют те условия, в которых Петров устраивал свои лаборатории, и ту настойчивость, с которой из года в год, в течение десятилетий, он боролся за каждое их пополнение. «Представления», «рапорты», «донесения» Василия Владимировича по начальству, полные, иногда самыми элементарными, доказательствами пользы предлагаемого им мероприятия, иногда представляют собой прямо вопль отчаявшегося человека [5].
Основание физическому кабинету Медико-хирургической академии, в котором в дальнейшем Василий Владимирович открыл вольтову дугу, было положено передачей в Академию ряда приборов, отобранных В. В. Петровым из анатомического кабинета, состоявшего при Государственной медицинской коллегии. Затем Петрову удалось добиться ассигнований на постройку ряда приборов в России и даже на выписку их из-за границы. Одним из способов пополнения физического кабинета была покупка приборов у частных лиц и у владельцев частных коллекций физических и химических приборов. Так были приобретены в 1797 г. две электрические машины, «стекло которых имеет вид цилиндра», электрическая машина, «коей стеклянный круг имеет в диаметре 40 английских дюймов, а медный кондуктор 5 футов длины и 5 дюймов в диаметре» и т. д. Были и коллекции постоянных магнитов. Далеко не все получаемые приборы были в исправном состоянии, и Петрову приходилось ремонтировать их и даже переделывать, прибегая к помощи мастеров, бывших тогда в Петербурге. При этих ремонтах выказались полностью и научная подготовка Петрова и его конструкторские способности. Об этом можно заключить, например, из постановления конференции по докладу Петрова о приобретенной электрической машине с 40-дюймовым кругом. «Судя по величине стеклянного круга и кондуктора сей машины, — говорится в этом постановлении, — должно бы ожидать от нее сильных действий, каковых, однако, не производила она, как оный профессор (Петров) удостоверился о сем в бытность за приемом объявленных инструментов». Конференция признала необходимым исправить все недостатки машины, что привело к полному ее переконструированию, при котором были использованы только стеклянный, круг и кондуктор, все же остальные части были заменены новыми по указаниям Петрова. Переделка дала хорошие результаты и в донесении Петрова конференции он сообщает, что «машина переделана мастером Роспини сходно с моим о переправке ее представлением» и, что «испытывая действия сей (переделанной) машины при сухом и не весьма теплом воздухе, находил я оные столь сильными, что из кондуктора выскакивали, почти беспрерывно, большие искры в медный полированный шар, поставленный от него в расстоянии шести — восьми дюймов, а изредка выскакивали и большие в размере девяти с половиной и даже десяти дюймов; при самом же сухом и холодном воздухе можно ожидать еще сильнейших действий от сей машины, переправка коей, следовательно, произвела сильнейший успех». Проф. Петровым были переделаны и сконструированы и другие физические, в частности, электрические приборы, позволявшие ему вести широкие и разносторонние исследования в разных областях физики и химии. О работах этих он делал сообщения, писал отчеты и доклады. Им написаны и изданы три книги, в которых собраны сведения о его работах по химии и физике. Это «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений» (1801 г.), «Известие о гальвани-вольтовских опытах» (1803 г.) и, наконец, «Новые электрические опыты» (1804 г.). Кроме того, в издании Академии наук, главным образом, в «Умозрительных исследованиях Императорской Академии Наук» помещен ряд мемуаров и статей, касающихся произведенных им работ. Часть работ Петрова, однако, не была напечатана и многие из них, к сожалению, утеряны.
В наиболее ранней из изданных им книг, полное заглавие которой «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений Василия Петрова, профессора физики при Академии Санкт-Петербургской Медико-Хирургической и Свободных Художеств. Часть первая, в Санкт-Петербурге, в типографии Государственной Медицинской Коллегии, 1801 года», помещены работы Петрова, относящиеся к теории горения. Петров был верным последователем Лавуазье и горячим противником «флогистонистов». Все его работы в этой области проф. Меншуткин [6] характеризует, как содержащие разработку одной основной темы, которую можно коротко формулировать так: «Проверить на опыте все следствия кислородного учения Лавуазье и изучить все случаи кажущегося отступления от него». Как выполнить эту задачу, Петров размышлял долго и много и выполнил ее с замечательной полнотой, обнаружив глубокое знание литературы, способность ставить самые трудные эксперименты и делать из них нужные выводы.
Две другие книги В. В. Петрова касаются, главным образом, его опытов в области электричества, хотя и в них он много говорит и о горении и об окислении. Ставшая теперь наиболее известной книга Петрова озаглавлена так: «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров, посредством огромной наипаче батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся при Санкт-Петербургской Медико-Хирургической Академии. В Санкт-Петербурге, в типографии Государственной Медицинской Коллегии, 1803 год» (фиг. 1).
Для электриков она представляет наибольший интерес, так как в ней изложено основное открытие Петрова — открытие вольтовой дуги. Путь, которым Петров пришел к этому открытию, весьма интересен и поучителен. Он полностью характеризует и методы работы Петрова и способы его подхода к разрешению занимающих его вопросов. Деятельность Петрова в Медико-хирургической академии только что начиналась и работы его по организации физического кабинета были в самом разгаре, когда до него дошла весть об изобретении итальянским физиком Вольта нового электрического генератора, получившего название «вольтова столба», значительно отличавшегося по своим свойствам от всех ранее известных генераторов, т. е. от электрических машин со стеклянными кругами, электрофоров с мехом и т. п. Тогда как все известные до Вольта источники электричества позволяли наблюдать лишь кратковременные электрические явления, сопровождавшиеся световыми, звуковыми или тепловыми явлениями, или наблюдать механическое взаимодействие между наэлектризованными телами, причем все эти явления происходили в изолирующей среде, вольтов столб давал возможность наблюдать электрические явления и в проводниках и притом в течение более или менее длительного времени, т. е. наблюдать явление, которое впоследствии получило название «электрического тока».
Как известно, Вольта уже при первых своих экспериментах, являвшихся до некоторой степени повторением опытов Гальвани с разными видоизменениями их условий, пришел к заключению, что во всех случаях он имеет дело с течением электричества. Дальнейшие опыты привели Вольта к заключению, что причиной этого течения является не препарат лягушки, как думал Гальвани, но проводники, составляющие электрическую цепь, при условии, однако, чтобы проводники были не однородны. В дальнейшем Вольта установил свой «ряд» проводников и деление их на два класса. С точки зрения унитарной теории электричества, которой он придерживался, Вольта объяснял явление тем, что в месте соприкосновения один металл отнимает электричество от другого, что и вызывает электрический ток в цепи. Отнятое электричество по внешней цепи, содержащей проводник второго класса, возвращается к проводнику первого класса, опять отнимается и т. д. Получается в цепи непрерывное течение электричества, т. е. электрический ток. Над этим явлением и стали экспериментировать электрики с первого года XIX в. Все новые наблюденные факты стали пытаться объяснять с точки зрения, высказанной Гальвани (животное электричество), или с точки зрения, высказанной Вольта (контактное электричество). Появились термины «гальванический» и «вольтаический», применявшиеся сторонниками того или другого ученого, но впоследствии начавшие применяться безразлично в одном и том же смысле для обозначения одного и того же явления. Трудно найти основания для предпочтения одного термина другому.
Быстро распространившиеся известия об опытах Вольта заинтересовали физиков и любителей физических опытов всего мира. Всюду начали сооружаться вольтовы столбы, всюду начались эксперименты с электрическим током. О получавшихся различными экспериментаторами результатах распространялись сведения, иногда очень преувеличенные. На вольтов столб иногда смотрели, как на какое-то чудо, считая, что он может давать неопределенное количество электричества без всякой затраты чего бы то ни было, как на какой-то своеобразный perpetuum mobile. Потребовалось много времени, чтобы установить правильный взгляд на открывавшиеся явления. В связи с работами Вольта, и даже еще раньше в связи с открытием «животного электричества» Гальвани, стали интересоваться физиологическими действиями электрического тока и пытаться применять его для врачевания. Понятно, для пытливого ума молодого профессора физики, притом еще профессора Высшей медицинской школы, доходившие до него известия представляли особый интерес и, конечно, возбудили в нем желание самому заняться столь интересными и, казалось, необъяснимыми явлениями.
Уже в 1801 г. Петров обращается в Конференцию Медико-хирургической академии с рапортом; в котором он пишет о необходимости иметь в физическом кабинете Академии вольтов столб.
«Поелику опыты над гальванизмом, — пишет Петров, — ныне сделались весьма достопримечательны в различных отношениях, а между всеми учебными пособиями, находящимися при сей Медико-Хирургической Академии, доселе еще нет вовсе никаких приборов относительных к сему предмету, необходимо приобрести для оной такой гальванический прибор, посредством которого было бы можно производить самые новые физико-медико-химические опыты, которыми многие европейские физики начинают теперь заниматься гораздо с большим прежнего радением».
Проф. Петров понимал уже тогда, что «гальванический прибор» должен быть достаточно мощным, чтобы при его помощи можно было получать новые, неизвестные ранее явления, поэтому в своем рапорте он пишет, что нужно, «чтобы сей гальванический прибор был бы такой, который соответствовал бы полезному его употреблению при сей Академии, которому подобного не имел бы вероятно никто из здешних господ для приватного своего употребления и посредством которого можно было бы производить не только уже известные достопримечательнейшие физико-медико-химические опыты, но и с надежнейшим успехом заниматься новыми исследованиями». Ходатайство проф. Петрова было уважено, и Конференция признала нужным заказать «гальванический прибор» из 100 цинковых и 100 медных кружков в диаметре не менее 10 дюймов каждый, из которых всякий будет весить побольше фунта.
На эти кружки было ассигновано 200 руб., но, кроме того, было ассигновано еще 100 руб. «за хрустальные с медной оправой приборцы с пьедестальцем для поддержания их (кружков), при самом употреблении также и за несколько проволок из различных металлов, между которыми должны находиться серебряные и золотые, и за ящик из красного дерева с особенными листами для укладывания порознь всех приборов».
Таким образом, первый «гальванический прибор» проф. Петрова обошелся в 300 руб. Он был, вероятно, не первым в России, и надо думать, что некоторые «из здешних господ» имели уже для «приватного своего употребления» подобные столбы. Это можно уже заключить из того, что проф. Петров рекомендовал поручить изготовление кружков английскому мастеру Меджеру, который «по учиненной справке сделал уже несколько гальванических приборов для здешних господ».
Но столб из 200 кружков не удовлетворил Петрова и он занялся сооружением столба гораздо больших размеров.
В предисловии к своей книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах» Петров пишет: «Многочисленные, поучительные и весьма любопытные опыты деланные наипаче с прошедшего 1800 года, посредством так называемого Вольтова столбика (la pile,la colonne de Volta), который буду я именовать Гальвани-Вольтовскою батареею, а гальванизм Гальвани-Вольтовскою жидкостью, в честь как Гальвани, так совокупно и Вольты, усовершенствовавшаго оный чрезвычайно важный физико-химический инструмент, возбуждали весьма сильное во мне желание иметь столь выгодную и такой огромной величины сию батарею, чтобы оною можно было надежнее производить такие новые опыты, о получении счастливого успеха в которых я сомневался от употребления таких обыкновенных батарей, о каковых доселе объявляется во всех известных мне иностранных сочинениях».
Интересно отметить характерную терминологию Петрова, связанную с его отношением к работам Вольта. Придавая огромное значение этим работам, он уже не счел возможным применять получившие уже право гражданства термины «гальванизм», «гальванический», как бы приписывающие Гальвани всю честь открытия новых явлений, а предложил свой термин гальвани-вольтовская батарея — «в честь как Гальвани, так совокупно и Вольта». Из этих слов видно, что получение электрического тока Петров связывал с физико-химическими процессами — мысль в его время далеко не общепринятая.
Государственная медицинская коллегия отпустила нужную сумму на «огромной величины батарею с различными приборами для употребления при Санкт-Петербургской Медико-Хирургической Академии» и уже в апреле 1802 г. новый вольтов столб был изготовлен.
Это был, насколько известно, самый мощный вольтов столб из существовавших в то время во всем мире, и с ним проф. Петров производил свои исследования, описанные в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах», которые привели к открытию явления, получившего впоследствии название «вольтовой дуги».
Батарея Петрова была, действительно, «наипаче огромная». Она, как было сказано, состояла из 4200 медных и цинковых кружков, между которыми помещались бумажные кружки, пропитанные водным раствором нашатыря. Если бы расположить все эти кружки один на другой вертикально, то получился бы столб более 12 м высотой. Давая описание своей батареи, Петров заканчивает его словами: «А отсюда и наступает, что такой величины гальвани-вольтовскую батарею с довольным основанием можно назвать „огромною"». Чтобы избежать неудобства работать с одним столбом столь больших размеров, Петров располагал кружки в нескольких специально спроектированных ящиках из красного дерева, снабженных нужными изолирующими приспособлениями, причем кружки ставились ребром, образуя в каждом ящике лежащую цилиндрическую стопку с горизонтальной осью. Стопки в различных ящиках соединялись между собой проводниками. Подобная конструкция вольтова столба была разработана, повидимому, самим Петровым, и этой конструкции он придавал большие преимущества по сравнению с обычной применявшейся формой вольтова столба. «Хотя все почти иностранные физики, — пишет Петров, — сколько мне известно, досель употребляют описанное вертикальное гальвани-вольтовых батарей расположение, однако с употреблением оного сопряжены два довольно важных неудобства: во-первых, весьма затруднительно составлять таким образом батареи из нескольких тысяч слоев металлических и бумажных кружков, во-вторых, известно из опытов и то, что при употреблении двухсот только их слоев тяжестью верхних скоро выжимается из нижних бумажных кружков большое или меньшее количество жидкости, с уменьшением коей постепенно слабее становится и самое действие гальвани-вольтовской батареи».
К сожалению, восстановить даже внешний вид батареи, сооруженной Петровым, не представляется в настоящее время возможным: батарея и даже ее части исчезли, по-видимому, бесследно. Никаких остатков ее в физической лаборатории Военно-медицинской академии пока обнаружить не удалось. О ней можно судить только по описанию, данному Петровым в своей книге, описанию, правда подробному, касающемуся конструкции батареи, сопровождаемому подробными наставлениями для пользования ею. «Прежде, чем я приступлю к описанию самоих опытов, — пишет Петров, — за нужное считаю предположить оным сперва изъяснения приготовления и употребления гальвани-вольтовских батарей, а после и самих средств чистить составные их металлические части с некоторыми примечаниями наипаче для пользы тех читателей, которые живут в отдаленных от обеих столиц местах и которые не имели случая приобрести нужного понятия о сих предметах».
«Изъяснения» Петрова чрезвычайно поучительны и, учитывая уровень знаний об электричестве в его время, показывают в нем глубокого и тонкого наблюдателя и удивительного экспериментатора. В изъяснениях Петров обращает особое внимание на значение изоляции батареи от земли и, описывая примененные им методы изоляции (покрытие дерева сургучным лаком и промасленной бумагой), говорит, что «от изолированной обоими, теперь объявленными, способами гальвани-вольтовской батареи происходили приметно сильнейшие действия, нежели как от неизолированной при сходных всех прочих обстоятельствах». Не менее внимания обращает в своих изъяснениях Петров на значение чистоты поверхности кружков и дает подробнейшие наставления относительно методов их чистки и содержания. Если принять во внимание, что во времена Петрова не было еще установлено понятие об электрическом сопротивлении, не был известен закон Ома и не было также известно явление, получившее название поляризации электродов, то все высказанные Петровым соображения еще раз показывают его научную наблюдательность и экспериментаторский талант.
Со своей «огромной» батареей проф. Петров произвел целый ряд исследований, описанных им, главным образом, в его книгах: «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор Василий Петров» и «Новые электрические опыты профессора физики Василия Петрова», изданных, как было уже сказано, в С.-Петербурге соответственно в 1803 и 1804 гг. Исследования эти касались и электролитических действий тока, и тепловых и световых, и физиологических действий на живой организм. Многие из этих исследований дали результаты, которые были получены европейскими физиками гораздо позже.
Из всех исследований Петрова для электротехники представляют наибольший интерес те, которые имеют отношение к световым электрическим явлениям, так как они привели Петрова к открытию вольтовой дуги. Этим вопросам посвящены статьи VI и VII в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах». Статья VI носит название: «О некоторых светоносных явлениях, происходящих от гальвани-вольтовской жидкости». Статья VII озаглавлена: «О расплавлении и сожигании металлов и многих других горючих тел, а также о превращении в металлы некоторых металлических оксидов посредством гальвани-вольтовской жидкости». В этих статьях проф. Петров подробно описывает те свои опыты, при которых он обнаруживал световые явления. Эти явления он наблюдал между электродами, приготовленными из разных материалов и находившимися как в воздухе или разреженной среде, так и погруженными в различные жидкости. Во всех случаях Петров пользовался своей огромной батареей. Характеризуя наблюденные им световые явления, Петров говорит, что «свет является по большей части в виде искр различной величины и яркости». Уделяя особое внимание световым явлениям, происходящим между угольными электродами из древесного угля, Петров применяет термин: угли «способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости». В особом примечании он говорит: «Здесь нужно заметить, что иногда из нескольких десятков древесных углей сыскивается один только такой, который способен бывает для произведений светоносных явлений, зависящих от гальвани-вольтовских жидкостей».
Петров нигде не дает пояснений, от каких свойств древесного угля зависит пригодность его для «произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовских жидкостей». И лишь в одном месте замечает, что эта пригодность связана со свойством угля хорошо пропускать гальвани-вольтовскую жидкость.
Если вспомнить, что во времена Петрова понятие об электрическом сопротивлении тел и связи сопротивления с размерами и физическими свойствами тел еще не существовало и что закон Ома стал известен лишь много лет спустя, то в этом нет ничего удивительного. Наоборот, надо удивляться проникновенному уму Петрова и экспериментаторскому таланту, которые дали ему возможность дойти до классификации углей на «хорошо» и «дурно» проводящие галывани-вольтовскую жидкость. Если вспомнить, что Петров оперировал с «древесными угольками» весьма неоднородными по своему составу и физическим свойствам, то нельзя не признать, что установление подобной классификации было большим достижением и представляло большие трудности. В следующей статье, статье VII, Петров переходит уже от описания опытов с искрой различной величины и яркости к описанию наблюденных им световых явлений более длительных и стабильных, имевших характер пламени. Статья эта, как было сказано, носит длинное название: «О расплавлении и сожигании металлов и многих других горючих тел, а также о превращении в металлы некоторых металлических оксидов посредством гальвани-вольтовской жидкости».
Начинается эта статья словами: «Есть-ли на стеклянную пластинку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-волътовской жидкости, и есть-ли потом металлическими направителями (directores), сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одного до трех линей, то является между ними весьма яркого белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может» (фиг. 2).
При замене одного из углей каким-либо металлом «между ними является больше или меньше яркое пламя, от которого сии металлы иногда мгновенно расплавляются, сгорают также с пламенем какого-нибудь цвета».
Если в качестве одного из электродов взята железная проволока, то между углем и железной проволокой «является также больше или меньше яркое пламя, а конец проволоки почти во мгновение ока краснеет, скоро расплавляется и начинает гореть с пламенем и разбрасыванием весьма многих искр по различным направлениям». В цитированных выдержках из книги Петрова содержится полностью описание явления, названного затем «вольтовой дугой», воспроизводил которое Петров не только с угольными электродами, но и с металлическими.
Приведенных выдержек из книги, изданной в 1803 г., совершенно достаточно, чтобы закрепить за Петровым бесспорный приоритет в открытии вольтовой дуги.
К сожалению, в дальнейшем к изучению дуги, как источнику света, Петров не возвращался. В дальнейших работах он говорит о зажигании дугой разных горючих тел, о явлении дуги в разреженном пространстве и т. д., но не о световых свойствах дуги.
Большой интерес для электротехников представляют сведения, даваемые Петровым относительно его работ по восстановлению под действием дуги металлических окислов. «Напоследок, посредством огня, сопровождающего течение гальвани-вольтовской жидкости, при употреблении огромной батареи, пытал я превращать красные свинцовый и ртутный, а также 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 иногда с пламенем принимали настоящий металлический вид, с тою лишь только разностью, что ртутных шариков по причине летучести сего металла сказывалось гораздо меньше, нежели сколько свинцовых и оловянных частиц различной фигуры».
Эти опыты Петрова можно считать исследованиями, положившими начало современной электрометаллургии в дуговых печах, в которых подвергается действию вольтовой дуги шихта из окислов металлов с углеродом в разных видах.
Работы с вольтовой дугой составляют только небольшую часть исследований Петрова. Его работы захватывают целый ряд других областей физики, кроме электричества, и химии.
Из них для электротехников представляют особый интерес те, которые связаны с явлением «люминесценции» или «холодного свечения» тел. Это то явление, на котором базируется устройство новейших типов электрических ламп.
Явление люминесценции (свечение фосфора и т. п.) привлекало внимание исследователей уже много лет тому назад. Много исследований было произведено уже в XVIII в. В этих исследованиях принимали участие такие ученые, как Эйлер, Гроттхус и др. Но ни эти ученые, ни их ближайшие последователи до второй половины XIX в. не занимались количественным изучением явлений люминесценции. «На этом безотрадном общем фоне, — пишет акад. С. И. Вавилов, — исследования В. В. Петрова занимали видное и исключительное место».
Исследования явления люминесценции Петров производил в течение 40 лет, начав их еще в 90-х годах XVIII в. и работая над ними еще в 1833 г. Начал свои работы в области люминесценции Петров с изучения свечения гниющих растений. Этому вопросу посвящена глава его первой книги, названная: «О фосфорах прозябаемого царства и об истинной причине свечения гнилых дерев». Затем Петров перешел к опытам над «фосфорами животного царства» и над выяснением причин их свечения. Он изучал свечение Ивановых червячков, свечение гниющего мяса и гниющей рыбы и т. п. По-видимому, получать нужные ему для опытов материалы Петрову было не просто. Он жалуется, что «из многих мясников и рыбаков мною о том прошенных ни один, не знаю по каким нравственным или политическим причинам, не выполнил данного мне обещания, хотя был я принужден сулить им за сию услугу сперва синенькие, после красненькие и, наконец, беленькие бумажки» [7]. От фосфоров «прозябаемого» царства и фосфоров «животного» царства Петров перешел к изучению «фосфоров из царства ископаемого». Этому вопросу посвящена особая статья в книге Петрова «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений Василия Петрова», статья X, озаглавленная: «О различных, давно известных, а наипаче новых превосходнейших фосфорах из царства ископаемого и о непостижимой причине их свечения». Эту «непостижимую» причину Петров не выяснил, но все же установил разницу в причинах свечения тел «ископаемого» царства и царств «животного» и «прозябаемого» и вообще в своих работах по люминесценции дал многое, что, по словам акад. С. И. Вавилова, и теперь «имеет не только исторический, но и непосредственно научный интерес». В частности, как пишет С. И. Вавилов: «говоря на современном языке, Петрову удалось разделить хемилюминесценцию от физиолюминесценции». Сам Петров придавал своим исследованиям над люминесценцией, по-видимому, и практическое значение и даже в своей книге обещал указать «весьма полезное употребление сих фосфоров». Однако, никаких дальнейших сведений относительно этого «весьма полезного употребления» не имеется. Вероятно, по каким-нибудь причинам обещанные указания и не были написаны. Потребовалось больше ста лет, чтобы явления люминесценции (фосфоресценция, флуоресценция) были достаточно изучены и могли получить практические применения в виде светящихся составов и люминесцентных ламп.
За свою долгую жизнь проф. Петров сделал чрезвычайно много. Его работы были опубликованы частью в отдельно изданных книгах, частью в различных изданиях Академии наук (Умозрительные исследования Императорской академии наук за 1808–1819 гг., Труды Академии наук за 1821–1823 гг., Технологический журнал за 1810 г. и, наконец, его метеорологические наблюдения были напечатаны в Технологическом журнале в 1810–1826 гг.). Однако, многие труды Петрова остались неопубликованными и сохранились лишь в Архиве Академии наук СССР. Многие работы, по-видимому, утеряны [8].
Все работы Василия Владимировича Петрова показывают, что в его лице Россия имела выдающегося ученого, искуснейшего экспериментатора к глубокого мыслителя. К сожалению, условия, в которых протекали жизнь и работа В. В. Петрова, далеко не благоприятствовали развитию его научных трудов. С самого их начала он непрерывно встречал большие трудности и материальные и моральные.
Эти трудности не уменьшались с годами, но сохранились и тогда, когда Василий Владимирович был уже ординарным академиком, имел за собой много лет плодотворнейшей научной и учебной работы.
В Медико-хирургической академии, несмотря на все то, что сделал для нее проф. Петров в течение почти сорокалетней деятельности, труды его не были оценены, по крайней мере, высшим начальством. При всяком благоприятном случае делались попытки уволить Петрова из Академии. Так, в 1830 г., когда у В. В. Петрова обнаружились катаракты глаз, благополучно удаленные, президент Медико-хирургической академии известный лейб-медик Императора Александра I баронет Вилье известил Конференцию Академии (по современной терминологии— Ученый совет Академии) о необходимости увольнения проф. Петрова из Академии ввиду его болезни и преклонных лет. Однако, с этим мнением президента даже вообще послушная Конференция не согласилась и в специальном заявлении на имя президента ходатайствовала о воздержании от увольнения Петрова. В этот раз Петров удержался и даже в скором времени был представлен Конференцией к награждению за многолетнюю ревностную службу орденом Св. Станислава. Однако, президент Академии представление о награждении Петрова орденом не поддержал, а, наоборот, вскоре издал приказ об увольнении проф. Петрова. В этот раз Конференция, по-видимому, не могла помочь Петрову, и он принужден был оставить преподавание в Медико-хирургической академии. Единственно, чего могла добиться Конференция Академии, — это утверждения Министром внутренних дел, в ведении которого находилась Медико-хирургическая академия, проф. Петрова В. В. почетным членом Медико-хирургической академии.
В волнующей речи старый заслуженный профессор такими словами прощался с родной ему Медико-хирургической академией: «Из послужного моего Списка можно видеть, что я имел честь служить при сей Академии с 1793 года, следовательно, около 40 лет. Совесть позволяет мне здесь изъясниться, что все сие время я исполнял при оной мою должность со всевозможным усердием и прилежанием до второй половины 1830 года. В продолжении же последней и первой половины 1831 года преподавал вместо меня математику и физику нынешний адъюнкт доктор математики Молчанов по причине катаракты, которая была на обоих глазах моих, но извлечена из них столь удачно, что на них было легкое воспаление только около 2-х недель. После этой операции я стал видеть все яснее и яснее… о чем донес письменно почтеннейшей Конференции 1831 г. 27 Августа. Я окончил сие мое донесение следующими словами: по нынешнему состоянию моего зрения и самих телесных сил я имею вожделенную надежду скоро вступить в исполнение моей должности профессора при Медико-Хирургической Академии, которой я почитаю себя обязанным и желаю служить посильно моими знаниями с прежним усердием до самой крайней невозможности, — я благополучно окончил прошедший курс и нынешний продолжал с Сентября до первых чисел Марта. Не было никакой причины сомневаться об исполнении вышеобъявленного моего желания, но сверх всякого чаяния моего, удостоверился в том печальном для меня событии, что я уволен от службы в сей Академии». Покидая Академию, Петров больше всего заботился об участи основанного им физического кабинета. «Существенная польза учащихся и честь самой Академии требуют, чтобы сей кабинет и впредь был сохранен во всей его целости, о которой я всегда старался не менее, как о моей собственности».
Петрова заботила также участь организованного им преподавания математики и физики. «Ежели по болезни моего преемника, — писал Петров, — и его адъюнкта когда-либо должно остановиться преподавание математики и физики на несколько недель, то я охотно предложу мою готовность к продолжению оных без всякого за сей труд возмездия, а единственно только по моему к сей Академии уважению».
Трогательно звучат последние слова прощальной речи Петрова: «Напоследок обращаюсь к Вам, милостивые государи, бывшие мои почтенные сослуживцы. Я почитаю моею обязанностью сим засвидетельствовать Вам признательную мою благодарность за такое Ваше ко мне внимание, каковым я всегда пользовался с душевным удовольствием. Покорнейше прошу Вас, милостивые государи, и впредь сохранить Ваше ко мне благорасположение, которое будет мне усладительным воспоминанием о совершенном мною подвиге почти сорокалетнего служения при сем общеполезном учебном заведении».
Даже смерть не примирила с Петровым высшего начальства Медико-хирургической академии. Когда в 1834 г. после смерти Василия Владимировича, Конференция ходатайствовала о назначении незамужней дочери Петрова, находившейся в бедственном положении, пенсии, ссылаясь на «исключительно плодотворную и безупречную работу покойного Академика Петрова», президент Медико-хирургической академии в ходатайстве отказал, мотивируя отказ тем, что «во-первых, дочь Петрова совершеннолетняя и, во-вторых, что Академик В. В. Петров последнее время служил не в Медико-хирургической Академии, а при Академии наук», куда президент Медико-хирургической академии и рекомендовал дочери Петрова обратиться. Конечно, дочь Петрова пенсии так и не получила: несмотря на то, что непременный секретарь Академии наук доложил Конференции о действительно бедственном положении дочери академика Петрова и несмотря на ходатайство Конференции о назначении пенсии, президент Академии наук в ходатайстве отказал.
Так кончилась деятельность Петрова в Медико-хирургической академии. В Академии наук она продолжалась до его смерти, но и там Петров встречал на своем научном пути немало трудностей. По-видимому, немалое значение имело тут и то «немецкое засилье», которое царствовало в то время в России не в одной только Академии наук.