Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории

 
ГЛАВА ШЕСТАЯ
Вуд в роли лекционного фокусника и водопроводчика, шофера парового автомобиля, римского сенатора
Когда Роберт Вуд занял в 1897 году скромный и плохо оплачиваемый пост младшего преподавателя физики в Висконсинском университете, в Мэдисоне, он был молодой человек, на двадцать девятом году жизни, женатый, с двумя детьми — третья, Элизабет, должна была скоро родиться, — и он не имел, никакого представления о той специальной отрасли физики, которая должна была впоследствии принести ему величайшую славу. Но хотя он еще ничего не знал в области физической оптики, в области физики в целом он был уже смелый экспериментатор и сразу же начал революционизировать технику студенческих лабораторий в Мэдисоне.
Все это началось весело, серией «цирковых» лекций, на поучение и на радость студентам, и закончилось… миражами и ураганами. Идея, что он сам, как всемогущий бог природы, сможет создать эти явления, пришла ему в голову предыдущим летом, в Сан-Франциско, когда он заметил превосходный мираж на городском тротуаре, на вершине холма, откуда можно было смотреть вдоль длинного участка сильно нагретой мостовой фоне неба. Казалось, что мостовая залита водой, в которой были ясно видны перевернутые отражения пешеходов. Вуд поставил двух своих малышей на мостовую и сфотографировал. В наши дни этот тип миража часто наблюдается шоферами на улицах, но в те времена было известно только, что это явление происходит над большими площадями горячего песка в пустыне.
Чтобы устроить себе миниатюрный оазис и настоящие песчаные ураганы, он добыл четыре плоских железных листа, длиной около четырех футов и шириной восемь дюймов. Он положил их концом к концу, укрепив на железных подставках — получилась длинная, плоская горизонтальная площадка, которую он посыпал песком. На дальнем конце ее было укреплено зеркало, которое отражало изображение неба за окном. Ряд миниатюрных гор и несколько пальм, вырезанных из бумаги и размещенных на песке перед зеркалом, изображали горизонт пустынного ландшафта, который снизу обогревался рядом маленьких газовых горелок под железными листами — вместо солнца, светящего сверху. Будет ли установка действовать в таком масштабе? Он зажег горелки и начал наблюдать. Горы и пальмы давали отчетливый силуэт на ярком фоне неба, но вдруг перед ними появилась сверкающая поверхность воды — у самого подножья гор. Если поднять глаза на дюйм или два, над уровнем песка, озеро исчезало — но опять появлялось, как только глаз приближался к поверхности «пустыни» — точь-в-точь, как настоящий мираж, если вы поднимаетесь на холм. Затем «озеро» увеличилось и в нем появилось отражение гор, «и если опустить. глаз еще ниже, подножье гор исчезало в кажущемся озере, которое обращалось в целое наводнение». Не надо говорить о том, что студенты были поражены — только что не кричали от восторга, и с этой поры новый профессор стал их любимцем.
Затем Вуд занялся торнадо  [19]. Атмосферные условия (слой горячего воздуха у земли, над ним — более холодный), которые имеют место при мираже, приводят к возникновению также «песчаных вихрей», которые можно часто видеть в пустынях Америки, и — в большом масштабе — к торнадо. Один из металлических листов (очищенный от песка) был посыпан мелким порошком кремнезема и подогрет несколькими горелками. Через несколько минут красивые маленькие вихри забегали по поверхности, сворачивая легкий порошок в трубообразные вороночки, которые «жили» по десять — пятнадцать секунд. Посыпав большой лист железа нашатырем и сильно нагрев его бунзеновской горелкой, он получил белый дым, и вдруг в центре листа взвился на высоту шести или восьми футов прекраснейший миниатюрный смерч — торнадо — из белого дыма.
В этот же год, немного позднее, он изобрел новый вид псевдоскопа. Если смотреть через этот инструмент, старая полоскательница кажется белым куполом, а если туда бросить шарик — кажется, что он катится вверх по своду — на зло закону притяжения — и останавливается, достигнув вершины.
Другой замечательный лекционный трюк был показ полета бейсбольных мячей по кривым, подобным параболическим орбитам комет. Ограниченное пространство аудитории создавало большие трудности. Кривая должна была быть видимой в этом пространстве, а для этого мяч должен быть очень легким, а вращение — чрезвычайно быстрым. Вуд нашел, что обыкновенный деревянный шар вполне подходит. Мяч для пинг-понга был бы, вероятно, еще лучше. Резиновая лента длиной в восемь дюймов и шириной в одну восьмую обматывалась с натяжением вокруг шарика — достаточно двух или трех оборотов, и шарик бросался вперед, с помощью остатка ленты. Отклонение в сорок пять градусов получается совсем легко. Если же направить полет шарика, держа ленту снизу, он, начиная свой полет на горизонтали, часто поднимался чуть не до потолка. Попробуйте проделать это сами, если не верите.
Затем следовал опыт, показывающий в миниатюре эллиптические и параболические орбиты планет и комет вокруг солнца. Конический полюс вертикального электромагнита покрывали большим стеклянным листом, и маленький велосипедный шарик бросали немного в сторону от магнита, который изображал собой солнце. Шарик начинал кружиться по совершенно правильному эллипсу, с «солнцем» в одном из фокусов; Вуд доказывал с помощью стеклянной пластинки, покрытой тонким слоем сажи. В этом случае шарик сам вычерчивал свой путь на стекле. Публикация этих демонстрационных опытов заставила Вуда впервые втянуться в полемику. Старый профессор физики одного из лондонских университетов критиковал статью Вуда в письме в лондонскую Nature, говоря, что данный опыт не демонстрирует орбиты Ньютона, так как притяжение магнита изменяется обратно пропорционально пятой степени, а не квадрату расстояния, как в случае тяготения. Это был первый промах молодого Вуда, он взялся за работу всерьез, начертил детальную диаграмму и понял, что шарик перерезает магнитные линии под углом и что его орбита зависит только от горизонтальной составляющей напряженности. Он посадил одного из своих студентов за измерение напряженности магнитного поля в плоскости стекла, и оказалось, что она почти точно обратно пропорциональна квадрату расстояния. Тем временем критические отклики появились в нескольких других английских технических журналах, и Вуд с радостью послал подтверждение правильности своего опыта, приводя в нем результаты измерений.
Вероятно, дни эти были для студентов в Мэдисоне захватывающими. Вуд ввел в свои опыты драматизм, наглядность и технику, которые стали привлекать внимание во всем мире к нему и его университету.
С самого раннего детства до наших дней он был и остается любителем эффектного опыта и блестящим демонстратором. Он полон, детского тщеславия — вполне серьезно — и наслаждается восторгом аудитории и аплодисментами — но это скорее относится к показываемому явлению, чем к нему самому, так что, если и можно было бы назвать его эгоистом и любителем показного, то отнюдь не в обычном, дурном смысле этих слов. Эту разницу прекрасно чувствовал профессор Бенджамэн Сноу, руководивший тогда Отделением физики в Мэдисоне. Новый молодой преподаватель или помощник профессора, которым Вуд вскоре стал, был и остается «мелкой сошкой» в большом университете, и если бы Вуду не помогал этот важный союзник,, а вместо него руководителем была бы какая-нибудь надутая «академическая величина», он едва ли смог бы добиться необходимой поддержки. К счастью, Сноу сам был динамичным лектором-энтузиастом и любил красивые опыты, носившие характер «фокусов». То, что устраивали вместе Сноу и его молодой помощник, записано в дневнике Вуда:
«Он выбрал меня своим помощником по курсу общей физики для второкурсников. Первое время мои обязанности заключались в роли бессловесной личности, которая подает необходимые предметы лектору. Он никогда не был удовлетворен своими приборами, если они не были самыми большими на свете, и однажды я сделал удачный шаг, сконструировав огромный ящик для дымовых колец диаметром в фут, подобный тому, который я устроил для лекций в Чикаго, когда я был студентом-химиком. Движущееся кольцо дыма, которое сбивало картонную коробку на другом конце лекционного стола на пол, чрезвычайно восхитила его. Для него было новой идеей, что дым совсем не обязателен для образования кольца — ему никогда не приходило в голову, что невидимое воздушное кольцо, ударяющее о различные предметы, было еще лучшей демонстрацией. Вновь заинтересовавшись, вихревыми движениями, я подумал над этим делом и поставил ряд новых опытов с кольцами, которые были описаны с приложением фотографий — на этот раз в лондонской Nature , включая метод получения половинного дымного кольца — другая половина состояла из чистого воздуха, так что зритель видел лишь движущуюся дугу.