Это увлечение техникой усиливалось моей работой в берлинском Политехническом обществе, в которое я вступил еще будучи молодым офицером. Я принимал в его работе самое деятельное участие и старался активно отвечать на все поступавшие в него вопросы. Обсуждение этих вопросов и составление обоснованных ответов, которому я посвящал изрядную часть своего свободного времени, оказались для меня великолепной школой. Тут мне сильно помогли занятия естественными науками, и я на самом деле убедился, что настоящий технический прогресс возможен только при условии широкого распространения научных знаний среди конструкторов техники.
Но в те времена между наукой и техникой еще существовала глубочайшая пропасть, хотя почтенный Беут[40], которого, несомненно, следует считать отцом технического образования в Северной Германии, уже тогда предлагал сделать из Берлинского промышленного института учебное заведение, в котором молодые немецкие техники получали бы необходимые научные знания. Однако время существования этого института, преобразованного позднее в Промышленную академию, которая дала начало Шарлоттенбургскому высшему техническому училищу, было слишком невелико для того, чтобы существенно сказаться на среднем уровне образования представителей технических профессий.
Пруссия тогда была страной военных и чиновников. Только среди служащих встречались люди с хорошим образованием. Возможно, именно этим объясняется то, что даже сегодня одно звание чиновника уже считается признаком образованного и культурного человека, и многие именно по этой причине стремятся его получить. В свою очередь, ряды военных и чиновников пополнялись в основном за счет представителей сельскохозяйственных профессий, поэтому именно они пользовались особым уважением правящей верхушки. В стране, многие столетия до этого страдавшей от непрекращавшихся войн, еще не успело сформироваться зажиточное городское население, которое имело бы возможность сравняться по уровню образования и культуры с чиновниками и военными. Хотя частично этот факт можно объяснить еще и тем, что пользовавшиеся в находившейся тогда под властью дальновидных Гогенцоллернов[41] Пруссии большим уважением представители науки считали (а некоторые считают и поныне) ниже своего достоинства связываться с промышленным производством.
Работа в Политехническом обществе окончательно убедила меня в том, что именно научные знания и исследования могут наилучшим образом способствовать делу развития техники. Кроме того, общество позволило мне познакомиться с представителями многих берлинских промышленных предприятий и составить представление о достижениях и недостатках немецкой промышленности того времени. Промышленники часто спрашивали моего совета, я же из их вопросов делал выводы об организации и деятельности их производств. Я пришел к выводу, что развитие техники не может быть скачкообразным, как это нередко случается в науке благодаря гениальным прозрениям отдельных замечательных ученых. Любое изобретение лишь тогда можно назвать ценным и важным, когда техника дошла до уровня, на котором в нем назрела насущная необходимость. Поэтому многие гениальные изобретения часто десятилетиями остаются невостребованными, дожидаясь, когда наконец придет их время.
Из научно-технических вопросов, которые меня более всего тогда волновали, одним, ставшим предметом первого литературного труда, я обязан своей переписке с братом Вильгельмом. В одном из писем он рассказал мне об интересной машине, которую он видел в действии в шотландском Данди[42]. Из его краткого описания было понятно, что в движение она приводится не паром, а нагретым воздухом. Идея эта показалась крайне интересной, поскольку могла, по моему представлению, преобразовать всю машинную технику. В статье, озаглавленной «Об использовании нагретого воздуха как движущей силы», которая была напечатана в «Политехническом журнале» Динглера в 1845 году, я изложил теоретические основы и набросал примерную конструкцию такой машины в том виде, в каком ее себе представлял.
Моя теория строилась на принципе сохранения энергии, выдвинутом Майером[43] и математически обоснованном Гельмгольцем в его знаменитом труде «О сохранении силы», который этот ученый зачитывал на заседании Физического общества. Позже мои братья Вильгельм и Фридрих много экспериментировали с двигателями подобного рода[44]. Им также пришлось столкнуться с ситуацией, когда для недостаточно продвинутой техники этот передовой двигатель оказался невыгоден. Пока на основе вышеуказанного принципа могут быть построены только небольшие машины, способные работать продолжительное время. В случае с большими агрегатами даже сейчас еще невозможно найти подходящие материалы для устройства нагревательных элементов.
В том же году я поместил в журнале Динглера и вторую свою статью, в которой описал тот самый дифференциальный регулятор, о котором рассказывал выше. Над различными способами его применения я долго работал на пару с братом Вильгельмом.
Следующим вопросом, занимавшим меня уже долгое время, была проблема расчета скорости полета ядра. В свое время известный механик и часовщик Леонгардт по заказу артиллерийской испытательной комиссии сделал специальные часы для решения этой задачи. В его хронометре секундная стрелка начинала свой бег после того, как включался специальный электромагнит. Но добиться того, чтобы ядро при своем полете замыкало и размыкало электрическую цепь, было не так просто. Длительные работы в этом направлении не давали особенных результатов, несмотря на прилагавшиеся к тому немалые усилия. Меня же посетила идея, что для определения скорости можно воспользоваться электрической искрой. В статье «О применении электрической искры для определения скорости», опубликованной в журнале Поггендорфа[45], я доказал, что скорость полета ядра в любой момент может быть довольно точно установлена с помощью быстро вращающегося отполированного стального цилиндра, падая на который искра оставляла бы отметины. В этой же статье я изложил еще один план, реализованный мной на практике только спустя многие годы: как с помощью того же метода измерить скорость электрического тока в проводниках.
Мой интерес к экспериментам с электричеством был подогрет тем, что тот же Леонгардт получил тогда заказ от Генерального штаба на разработку электрического телеграфа, которым можно было бы заменить телеграф оптический. У отца моего близкого друга и товарища по бригаде, тайного советника Сольтмана я впервые увидел стрелочный телеграфный аппарат Уитстона[46]. Я даже поучаствовал в попытке проложить телеграфную линию между его жилым домом и расположенным в дальнем конце примыкающего к нему большого сада зданием, в котором производилась искусственная минеральная вода. Однако опыты наши закончились неудачей, и я довольно быстро понял, что было тому виной. Ручку передатчика надо было вращать так равномерно, чтобы подаваемый ею импульс имел достаточную мощность для постоянного поддержания движения стрелки приемника. Этого трудно было добиться даже когда аппараты находились в одном помещении, а уж о том, чтобы они работали на больших расстояниях, когда значительная часть электричества из-за несовершенства изоляции просто терялась, и говорить нечего.
По заданию комиссии Леонгардт пытался справиться с этой проблемой посредством часового механизма, с помощью которого он пробовал отрегулировать действие электрического тока, импульсы которого теперь происходили через равные промежутки времени. Это, безусловно, сделало аппарат более надежным, но не решило проблемы потерь при передаче. Мне пришло в голову, что улучшить механизм Леонгардта можно, если сделать из него полностью автоматическую машину, самостоятельно включающую и выключающую подачу тока. Если две или более таких машин связать в одну линию, то всякий новый импульс должен был пройти через все машины и, произведя свое действие, замкнуть цепь. В дальнейшем этот принцип, оказавшийся весьма плодотворным, был успешно использован во множестве основанных на электрических машинах сетей. На нем же основаны все современные аппараты со звонками, в которых включение и выключение тока происходит автоматически.
Производство таких автоматических телеграфных аппаратов я доверил своему хорошему знакомому по Физическому обществу, молодому механику Гальске, работавшему тогда в небольшой механической мастерской «Беттхер и Гальске». Сперва Гальске сомневался в том, что мой аппарат будет работать. Тогда я специально для него соорудил из сигарного ящика, нескольких кусков железа, жести и покрытой изоляцией медной проволоки два действующих аппарата. Успешные испытания построенной из таких скудных материалов телеграфной сети привели молодого механика в настоящий восторг, он с энтузиазмом взялся за изготовление первой партии аппаратов и даже заявил, что готов покинуть свою фирму и вместе со мной посвятить жизнь телеграфному делу.
