Сложилось так, что историю науки мы знаем в основном по именам ученых, известных своими открытиями, законами, формулами. Но сколько естествоиспытателей, которые своим ежедневным кропотливым трудом способствовали появлению новых знаний, остаются при этом в тени! Имена некоторых из них возвращаются только через столетия. К их числу с полным правом можно отнести нашего земляка Ивана Осиповича Ярковского.

 

БИОГРАФИЯ

Родился Иван Ярковский 12 (24) мая 1844 года в местечке Освея Витебской губернии, что на самом севере Беларуси. Его отец, Осип Янович Ярковский, служил домашним доктором у графа Шадурского, влиятельного землевладельца. Ярковские принадлежали к старинному шляхетскому роду, а основателем своей родословной считали Николая Ярковского, которому еще король ­Жигимонд III подарил восемь волок земли в Новогрудском воеводстве.

Мальчику было всего три года, когда он потерял отца. Мать с сыном вынуждены были переехать в Москву, где женщина нашла место гувернантки. Там, при католической Петропавловской церкви, Иван получил начальное образование, а в 1853 году был принят на казенный счет в Московский Александринский кадетский корпус.

С детства Иван проявлял незаурядные способности к математике и физике. Желание мастерить с годами переросло в любовь к технике. Во время учебы в кадетском корпусе он усовершенствовал дальномер, за что получил от Великого князя Михаила Николаевича золотые часы. По окончании корпуса в 1862 году в чине прапорщика артиллерии Иван Ярковский был направлен на ­Кавказ. За шесть лет военной службы он добился определенного положения в обществе, приобрел широкий круг друзей. Разумеется, молодому офицеру не хотелось оставлять военную службу, сулившую вполне обеспеченную жизнь, но тем не менее он страстно желал продолжить образование и поэтому хлопотал о поступлении в Военно­инженерную академию. Однако хлопоты не увенчались успехом. Получив отказ, Ярковский пытается иным образом пробить себе дорогу: едет в Санкт­Петербург и там поступает в 1868 году в Технологический институт.

Испытывая затруднения в денежных средствах, студент Ярковский торопится поскорее окончить институт. Весной 1869 года он сдает все экзамены за первый и часть второго курса. Совет института разрешает ему держать осенью того же года остальные экзамены за второй и за весь третий курсы, что он и исполняет блестяще. К началу следующего учебного года Ярковский становится уже стипендиатом четвертого курса.

Летом 1870 года Иван Ярковский окончил институт с дипломом технолога первого разряда и сразу же по поручению частной фирмы выехал в Берлин, где знакомился с машиностроительными заводами. Осенью того же года он поступает на Киево­Брестскую железную дорогу обер­машинистом, а затем – начальником депо в Казатине.

В начале 1872 года Ярковский возвращается в Петербург, где в мае защищает диссертационную работу «Проект машины для водоснабжения и теоретическое исследование ее механизма», получает звание инженера­технолога и командировку на год за границу, чтобы ознакомиться с механическими заводами в Германии, Бельгии и Франции.

В конце 1873 года И. Ярковский готовит для «Журнала Министерства путей сообщения» отчет о своей поездке и поступает на работу на Московско­Брестскую железную дорогу: сначала в Минске на должность сборного мастера, затем, год спустя, в Смоленске – начальником депо. Уже в 1876 году он получил новое повышение по службе и был назначен на должность начальника ­Московских вагонных мастерских той же ­Московско­Брестской железной дороги. В Москве Ярковский прослужил без малого двадцать лет.

В 1894 году Иван Осипович Ярковский оставил службу на железной дороге и переехал с семьей в Петербург, где занял должность управляющего Невским механическим заводом. Во время трехлетнего управления заводом он старался упорядочить производство и поднять прибыль этого крупного, но ослабленного временными неудачами предприятия, что ему блестяще удалось.

Последние годы жизни И.О. Ярковский провел в Дятькове Орловской губернии, работая помощником управляющего заводами Мальцовского акционерного общества. Весной 1901 года Ярковский тяжело заболел и врачи посоветовали ему поехать за границу, чтобы там лечиться от саркомы. Несколько месяцев
И. Ярковский провел в Бад­Верисхофене (Бавария), затем его перевезли в Гейдельберг. Умер Иван Осипович Ярковский 9 (21) января 1902 года в академическом госпитале Гейдельберга и был похоронен в этом немецком городе.

 ОТКРЫТИЯ И ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как видим, жизнь И.О. Ярковского не была слишком богатой на масштабные события. Он был способным инженером, уважаемым на производстве человеком, но мало кому знакомым за воротами железнодорожных мастерских. Но так было лишь до издания Ярковским своей первой научной работы.

 Кинетическая гипотеза всемирного тяготения. В 1887 году ­Ярковский выдвинул «кинетическую гипотезу всемирного тяготения». В своей теории он дает тяготению чисто механистическое толкование, полагая, что гравитационное ускорение тел связано с давлением на них хаотически движущихся частиц эфира. Ярковский представлял эфир (гипотетическую среду, переносящую световые колебания) как вполне материальный газ из микроскопических твердых частиц. Атомы же химических элементов он считал значительно более крупными агрегатами этих эфирных частиц. Каждое физическое тело, по мысли Ярковского, постоянно поглощает частицы эфира, которые внутри него объединяются в химические элементы, увеличивая тем самым массу тела, – таким образом звезды и планеты растут. А эффект гравитации сводится к простому экранированию: присутствие рядом массивного тела, поглощающего поток эфирных частиц, вызывает асимметрию действующего «эфирного давления», что и проявляется как притяжение к этому телу. Из этого выводилась формула закона всемирного тяготения, которая отличалась от формулы Ньютона переменным значением коэффициента размерности (в современных учебниках он называется гравитационной постоянной).

Ярковский осознавал, что его гипотеза вызовет массу возражений. Поэтому, будучи человеком основательным, он сначала издал свою работу на французском языке, наиболее распространенном в науке тех лет, под названием «Hypothese cinetique de la gravitation universelle, en connexion avec la formation des elements chimiques» (СПб, 1888). Триста экземпляров он разослал известным ученым из разных стран и от многих адресатов получил ответы. Изучив отзывы, Иван Осипович заканчивает разработку своей идеи и через год издает уже более обширный и полный труд «Всемирное тяготение как следствие образования весомой материи внутри небесных тел. Кинетическая гипотеза» (М., 1889).

Всем прочим физическим явлениям Ярковский также попытался дать чисто «кинетическое» объяснение. Так, например, модель Вселенной с ее сложными физико­химическими явлениями он создал, опираясь лишь на идею существования материального эфира и объясняя межмолекулярные силы взаимодействием атомов эфира с физическими агрегатами тела. С помощью той же кинетической гипотезы И. Ярковский предложил свое толкование периодичности химических элементов и их свойств. Кроме того, исследователь обсуждал оригинальные гипотезы эволюции звезд, земного магнетизма, вулканической деятельности.

 Эффект частичного экранирования тяготения. Одним из главных следствий кинетической гипотезы гравитации Ярковского был эффект частичного экранирования тяготения: взаимное притяжение двух тел должно было ослабляться, если между ними располагалось третье тело. Пытаясь проверить это опытным путем, Иван Осипович создал чувствительный измеритель силы тяжести – гравитоскоп – и на протяжении нескольких лет ежедневно по 5­6 раз в день проводил с его помощью измерения, пытаясь обнаружить эффект, связанный с суточным и годичным движением Земли, играющей роль экрана для наблюдателя на ее поверхности. При этом он старался максимально учесть влияние иных причин: вместе с показаниями гравитоскопа он фиксировал температуру и давление воздуха. Заметив регулярные вариации силы тяжести, Ярковский решил, что эффект экранирования обнаружен, но с выводами все­таки не спешил. Справедливость своей теории Ярковский пытался проверить даже во время полного солнечного затмения 7 августа 1887 года, когда роль гравитационного экрана играла Луна.

Вероятно, именно этот последний опыт убедил Ярковского в необходимости опубликовать свою теорию гравитации. Его гипотеза относится к тем механистическим моделям тяготения, которые были порождены в XIX веке успехами кинетической теории газов. На определенном этапе развития науки такие модели были весьма популярны. Но в конце концов это направление было признано тупиковым, и профессиональные физики более к нему не обращались.

Таким образом, оригинальная механистическая теория Ярковского не нашла подтверждения, но все­таки один предсказанный им астрономический эффект стал полезным инструментом современной науки.

 «Эффект Ярковского». Пытливый исследователь задался вопросом: «Почему движение планет не тормозится сопротивлением эфира?» Ведь само существование светоносного эфира Ярковский нисколько не подвергал сомнению и считал его тонкой, но вполне ощутимой средой, состоящей из микроскопических частиц и тормозящей движение всех погруженных в нее тел. Однако астрономия неопровержимо доказывала, что подобного замедления в движении небесных тел не замечается.

Иван Осипович так объяснял суть эффекта. По его мнению, планета поглощает эфир, который в ее недрах частично превращается в химические элементы, а частично – покидает планету. Чем выше температура поверхности планеты в данном месте, тем интенсивнее частицы эфира устремляются наружу, создавая эффект отдачи. Если планета не имеет суточного вращения, то наиболее теплой является полуденная часть ее шара; и в этом случае эффект отдачи действует вдоль линии притяжения к Солнцу, немного ослабляя его. (В современной терминологии мы назвали бы это «давлением солнечного света»). У вращающейся планеты суточное движение переносит нагретый участок поверхности к вечерней стороне шара, следовательно, эффект отдачи будет сильнее всего именно там и станет подталкивать планету вдоль орбиты в направлении утреннего терминатора. Значит, указанный эффект будет противодействовать сопротивлению эфира. «Итак, – заключает Ярковский, – двигатель планет – это солнечные лучи».

Многое изменилось за прошедшее столетие в наших представлениях о природе света. Сегодня мы уже не нуждаемся в эфире, чтобы описывать распространение света и перенос им импульса. Это свойство электромагнитных колебаний следует из волновых уравнений Максвелла. Квантовая теория сделала световое давление вполне «ощутимым» на уровне здравого смысла. Казалось бы, все это лишает оснований рассуждения Ярковского. Однако подмеченный им небесно­механический эффект все же имеет место и играет важную роль в жизни планетной системы.

Речь идет о воздействии солнечного света на движение небольших космических тел, например, астероидов. Освещенная солнечным светом поверхность астероида нагревается и, пытаясь охладиться, излучает в космос инфракрасные лучи. Поток тепла действует как реактивный двигатель: он слегка толкает астероид в сторону, противоположную направлению излучения. Поскольку все астероиды, подобно планетам, вращаются вокруг оси, на их поверхности тоже происходит смена дня и ночи. Когда вращение тела уносит нагретую за день поверхность астероида в ночную тень, накопленное тепло излучается «в сторону», действуя как разгонный или тормозной реактивный двигатель. Если вращение отклоняет нагретую поверхность астероида вперед по курсу, то эффект ­Ярковского тормозит движение тела, и оно, опускаясь по орбите, приближается к Солнцу. Если же теплая поверхность за счет вращения разворачивается назад, то лучевой импульс подгоняет движение тела и поднимает его орбиту, удаляя тело от Солнца.

В последние годы интерес к движению астероидов, пересекающих орбиту Земли, значительно возрос. Оказалось, что для точного прогноза возможности столкновения следует обязательно учитывать «эффект ­Ярковского».

В 2003 году эффект, предсказанный Ярковским в далеком 1900 году, был подтвержден экспериментально группой американских ученых под руководством Стивена Чесли и ­Стивена Остро из лаборатории реактивного движения NASA с помощью радиотелескопа Аресибо, расположенного в Пуэрто­Рико. Именно «эффект Ярковского» позволил объяснить загадочную особенность астероида Аполло, открытого еще в 1862 году. В настоящее время «эффект Ярковского» больше известен как эффект Ярковского­Окифи­Радзиевского­Паддака: YORP­эффект (сокращение от англ. Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack effect).

Только в наше время стало очевидным, сколько вопросов, актуальных и сегодня, поднял в своих научных работах И.О. Ярковский. Многие из них значительно опережали свое время. Множество смелых предположений содержится в трудах Ярковского, а это, кроме выше упомянутой, книги «Новый взгляд на причины метеорологических явлений» (М., 1891), «Увлечение математическими теориями в современной науке» (М., 1893), «Строение материи и молекулярные силы» (М., 1894), «Плотность светового эфира и оказываемое им сопротивление движению» (Брянск, 1901), многочисленные статьи в периодических изданиях.

Полезные изобретения. Немногие свободные от работы и занятий наукой часы И.О. Ярковский с удовольствием посвящал изобретательской деятельности. Еще во время обучения в технологическом институте он создал таблицу умножения до 1000, которая тогда, при отсутствии вычислительных устройств, представляла собой значительное удобство. За время работы в Москве Ярковский выполнил много технических и исследовательских работ. Он сконструировал особые печи для сжигания нечистот, ввел нефтяное отопление для сварочной печи. Для сравнения смазочных масел ­построил специальный прибор, на котором попутно проводил многочисленные опыты, изучая сопротивление воздуха движению крыльев.

В 1893 году, направляясь на пароходе в Америку, Ярковский наблюдал в океане несколько сильных штормов. Созерцая громадные волны, он задался мыслью утилизировать их энергию, чтобы удешевить стоимость передвижения парохода. Вернувшись из путешествия, Иван Осипович изготовил модель «волнохода», хорошо поясняющую полезное действие волн. Он предполагал также воспользоваться подобным «волноходом», укрепленным на якоре, для утилизации энергии волн и переработки ее в электрическую энергию.

Много времени и труда Ярковский посвятил воздухоплаванию: в 1889 году им был разработан подробный проект испытательной станции для изучения подъемных винтов.

Из позднейших изобретений Ярковского интересна его роторная паровая машина весьма простой и оригинальной конструкции, которая была запатентована, но которую он не успел применить на деле.

Результатом признания научных и технических идей И.О. Ярковского стало избрание его членом научных обществ, участие в работе многочисленных естественно­научных съездов и выставок. Активно работая в Московском отделении Императорского русского технического общества, он сделал много интересных докладов и даже избирался председателем механического отделения. Имя Ярковского встречается в списках членов Императорского общества любителей естествознания, этнографии и антропологии, Российского физико­химического общества, Российского географического общества. И.О. Ярковский был также одним из основателей общества технологов в Петербурге.

Смерть настигла ученого при подготовке второго издания книги «Всемирное тяготение», которая увидела свет в 1912 году под редакцией его сыновей Витовта и Владислава, ставших, как и отец, инженерами. Деньги, полученные от ее продажи, пошли на создание фонда содействия изобретательской деятельности имени Ивана Ярковского.

 На родине талантливого инженера-­ученого нет памятников, воздвигнутых в его честь, и улиц, названных его именем. Лишь в средней школе № 2

г. Верхнедвинска в комнате истории города и района в списке знаменитых земляков фигурирует имя Ивана Осиповича Ярковского.

Но не ради почета и уважения потомков жил и работал наш земляк. Ведь наука – это прежде всего процесс, в котором ни одна хорошая идея не должна исчезнуть бесследно, на какой бы почве она ни произрастала.

Автор:

Александр ШИБУТ