Открытие термоэлектричества

В августе 1820 года все более или менее известные европейские физики, все научные общества и редакции физических журналов получили небольшую, писанную по-латыни брошюру. На обложке стояло ничего не говорящее название "Опыты по влиянию электрического тока на магнитную иглу" и мало что говорящая фамилия автора - Эрстед.

Неизвестно, послал ли он брошюру своему приятелю Томасу Зеебеку; скорее всего, нет, потому что тот был медиком, а не физиком, но Зеебек все же имел возможность ознакомиться с достижением своего друга, поскольку состоял членом Берлинской академии и на одном из заседаний сообщение Эрстеда было оглашено. Не знаю также, что побудило Зеебека заняться повторением опытов по электромагнетизму - чувство дружбы, любознательность или пробудившийся вдруг серьезный интерес к физике. Он долгие годы занимался частной медицинской практикой в Иене и Нюрнберге, в академию был избран лишь за два года до открытия Эрстеда; но кто его знает, может, за эти два года, присутствуя на заседаниях, где обсуждались успехи физической науки, он почувствовал к ней вкус. Впрочем, не надо забывать, что в те годы огромной пропасти между медициной, химией и физикой еще не было, и, кстати, сам Эрстед начинал тоже как фармацевт на медицинском факультете. Поэтому не исключено, что Зеебек руководствовался, помимо дружеского участия, смешанного с любопытством, еще и формулой: <если смог он, почему не смогу я>.

Надо отдать ему должное: он смог повторить опыт своего датского друга. Проводил он эксперимент, как и следовало, с помощью вольтова столба, и все шло как по-писаному, но, когда он убрал приборы со стола, то, помимо чувства удовлетворения, осталось на душе какое-то смутное беспокойство. Словно он что-то должен вспомнить, а что, не знает. Не раз потом возвращался Зеебек мыслями к этому опыту, и каждый раз какое-то неясное чувство беспокоило его: ну что, что здесь не так, чего не хватает? Да вроде всего хватает - стрелка-то отклоняется. И лишнего ничего вроде нет. Компас нужен? Нужен. Соединительный провод нужен? Нужен. Вольтов столб? Тоже нуж... Стоп. Вот здесь, где-то здесь. Но что? Проклятая память! Ведь что-то хочется вспомнить. Столб как столб - две пластинки, прокладка, смоченная кислотой. Вся Европа работает на таких столбах, без них вообще бы не было современной физики. Если бы не гениальный Вольта... О господи, наконец-то! Вот оно. Вспомнил. Надо же так мучиться! Вольта - вот в ком все дело. Что значит - плохо учил физику. Ведь первые опыты Вольты - две металлические пластины без всякой жидкости, и ток тем не менее образовывался.

Теперь Томас наконец сформулировал свою ускользавшую целый год мысль: а что, если попробовать получить магнетизм в проволоке, соединив два металла без жидкости, как это делал Вольта? Интересно, отклонится в этом случае стрелка? Или для нее имеет значение происхождение электричества?

Зеебек взял две пластинки, медную и висмутовую, и присоединил их к проводам мультипликатора. Это нехитрое устройство, его изобрел немецкий физик Швайгер сразу же после сообщения от Эрстеда. Намотанная в несколько слоев и покрытая шелковой изоляцией проволока намного усиливала магнитное действие тока.

Когда Зеебек первый раз прикоснулся концами провода мультипликатора к сложенным пластинкам, магнитная стрелка не шелохнулась. Томас расстроился и обрадовался одновременно. Почему же не получается? Неужто имеет значение природа тока? Это ведь новое открытие. А может, просто контакт плохой? На всякий случай Зеебек решил еще раз повторить опыт, плотно прижав провода к пластинкам. Он наложил пальцы на их концы - и стрелка дрогнула. Он сильнее прижал пальцами провода - стрелка повернулась на несколько градусов. Ага, вот в чем дело: плохой контакт. Он смочил пальцы, чтобы улучшить контакт - стрелка отклонилась, но ровно на столько же. Опять чертовщина какая-то! Ведь смачивание всегда улучшает проводимость. Взял бумагу, намочил, наложил на концы проводов, прижал сверху руками. Вообще никакого эффекта. Просто мистика! Вынул бумагу из-под рук - пошла стрелка. Снова вложил - неподвижна. Да-а, опять тупик.

А что, если попробовать не бумагу, а стекло или металл? Взял два стеклышка, прижал ими провода к пластинкам, сверху надавил пальцами. Никакого впечатления. Раздосадованный тем, что ничего не понимает, собрался уж убрать руки, как вдруг заметил - дрогнула стрелка. И пошла, пошла потихонечку отклоняться. А сквозь металл? То же самое: сначала никакого эффекта, через некоторое время эффект налицо.

Через некоторое время... Что же происходит за это время? Вроде бы ничего не происходит, нагревается только стекляшка или железка от руки, и все. Так, так. Нагревается. А в первом опыте рука сразу была теплой. Может, в этом все и дело - в тепле руки? Зеебек берет спиртовку, подносит ее к проводам, и магнитная стрелка сразу же резко поворачивает. Вот оно что! Теплота. Разность температур рождает в проводнике магнетизм. Значит, он, Томас Иоганн Зеебек, до пятидесяти лет ничем не прославивший себя и свой родной город Ревель (Таллин), открыл новое, замечательное явление - термомагнетизм.

Шел 1821 год. Зеебек знал, что Эрстед, которому он косвенно был обязан своей случайной находкой, собирается вскоре на два года в Англию. А ему очень хотелось поделиться с ним удачей и обсудить необычные результаты. И Томас, не дожидаясь, пока выйдет из печати журнал со статьей, посылает Эрстеду сообщение о своем открытии. Тот немедля повторил опыт Зеебека и авторитетно подтвердил его. Причем, поскольку Эрстед узнал о новом открытии сразу же, как говорят теперь - из неофициальных источников, то его, Эрстеда, публикация даже обогнала сообщение самого автора. Разумеется, Эрстед сослался на приоритет своего друга. Но пошел в своих опытах дальше него.

Прежде всего, Эрстед соорудил целый столб из металлических пар - наподобие столба Вольты, только без прокладок. Вскоре стало известно, что такой же столб построил и французский академик Жан Фурье. И он также пришел к выводу, что столб этот, являющийся, по существу, не чем иным, как новым источником электричества, следует называть не термомагнитным, а термоэлектрическим.

Но автор открытия неожиданно уперся - он не желал, чтобы обнаруженное им явление называли иначе, чем термомагнетизм. Напрасно ученые многих стран доказывали в своих работах, что рождающееся вследствие разности температур электричество - самое обычное, такое же, как в столбе Вольты, что и действие оно оказывает точно такое же, в частности, разлагает химические вещества, дает искру при замыкании, - Зеебек не желал никаких перемен и еще, по меньшей мере, два года оставался в плену своих заблуждений. Это не мешало ему, правда, и дальше исследовать новое явление и даже обнаружить, что отклонение магнитной стрелки можно получить не только нагреванием пластинок, но и охлаждением. Однако в отличие от открытий Вольты, Эрстеда, Ампера новое открытие надолго осталось лишь забавным парадоксом. И хотя таким способом уже получали электрический ток, а в 1834 году бывший парижский часовщик Жан Пелтье вызвал обратное явление - с помощью электрического тока охладил стержень, составленный из двух металлов, создав прообраз современного холодильника, - <эффект Зеебека>, как назвали термоэлектричество, так и оставался эффектным эффектом.