Открытия якоби в физике. Биография

Русский физик и электротехник, изобретатель электродвигателя, создатель гальванотехники

«Я здесь чувствую себя очень хорошо, - писал Борис Якоби своему брату из Петербурга. - Но предостерегаю вас одновременно: остерегайтесь, как бы русские также и в научном отношении не превзошли вас, и ни в коем случае не думайте, что вы можете почивать на ваших немецких лаврах и что они не будут у вас отняты. Здесь имеет место разносторонняя деятельность». Родившийся в Германии и принявший в 1837 году русское подданство, Борис Семёнович считал Россию своим вторым отечеством, был связан с ней не только тесными семейными узами, но и гражданскими чувствами. Выдающийся физик и электротехник, член Петербургской академии наук Якоби искренне любил Россию и всегда подчеркивал, что его изобретения принадлежат именно этой стране. В мировую историю науки он вошел как яркий, оригинально мыслящий ученый, работавший в области электромагнетизма, гальванопластики, как создатель ряда телеграфных аппаратов, каждый из которых был шагом вперед в развитии электротелеграфии.

Борис Семёнович (Мориц Герман) Якоби родился в Потсдаме в 1801 году. В 19 лет поступил в Берлинский университет, но спустя некоторое время перевелся в Геттингенский университет, по окончании которого получил диплом архитектора. Несколько лет Борис Якоби проектировал здания в родном Потсдаме, а после переезда в Кенигсберг всерьез увлекся новой тогда отраслью знаний - теорией и практикой электромагнетизма. Результатом его трудов явилось создание в 1834 году электродвигателя оригинальной конструкции, за работу над которым по рекомендации прусского кайзера Фридриха Вильгельма III Кенигсбергский университет присвоил ученому докторскую степень. Слава молодого изобретателя мгновенно вышла за пределы Германии. Ведущие учебные заведения мира приглашали его на свои кафедры. Выбор Бориса Семёновича пал на Петербургский университет. В его стенах в 1839 году Якоби вместе с академиком Эмилием Христиановичем Ленцем построил два новых электродвигателя. Один из них был установлен на большой лодке и, вращая ее гребные колеса, легко поднимал судно с экипажем на борту против течения Невы. Другой электродвигатель Якоби - Ленца мог катить по рельсам человека в тележке и явился прообразом современного трамвая, троллейбуса, электропоезда.

Грандиозный успех пришел к ученому в 37 лет. Именно тогда он изобрел гальванопластику, с помощью которой позднее были украшены интерьеры Исаакиевского собора, Эрмитажа, Зимнего дворца, произведены медные копии с форм для печатания денег, а также географических карт, почтовых марок, художественных гравюр.

Особенностью первого пишущего аппарата, сконструированного ученым, было то, что вместо мультипликатора в нем использовался электромагнит, приводивший при помощи системы рычагов в действие карандаш. Запись сигналов производилась на фарфоровой доске, которая двигалась на каретке под действием часового механизма. При помощи этого аппарата успешно обменивались информацией обитатели Зимнего дворца, Главного штаба и Царского села. И, тем не менее, Борис Семёнович не был доволен своим изобретением. Работа по его усовершенствованию продлилась несколько лет. В созданном буквопечатающем телеграфном аппарате ярко проявились необычайный самобытный талант Якоби и его поразительная требовательность к себе. В основу нового устройства был положен принцип синфазности и синхронности, который впоследствии широко использовали другие изобретатели телеграфных аппаратов - Девид Юз, Эрнст Вернер фон Сименс и Жан Бодо. Этот принцип сохранил свое значение и для современных буквопечатающих приборов.

Многие годы ученый посвятил проектированию отечественного электротехнического оборудования, построил ряд незаменимых приборов, среди которых вольтметр, проволочный эталон сопротивления, несколько конструкций гальванометров, регулятор сопротивления.

Создание подземных и подводных кабелей, разработка технологии их производства, подбор электроизоляционных материалов также прославили имя изобретателя.

«Я черпал из науки только то, что ведет или обещает привести к практическим результатам, - говорил Борис Семёнович Якоби. - Я ставил себе задачу примирить науку и технику, стереть неоправданное различие, которое установили между теорией и практикой».

Борис Якоби стал автором около десятка конструкций телеграфных аппаратов, а в 1850 году изобрел первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, который работал по принципу синхронного движения. Это устройство было признано одним из крупнейших достижений электротехники середины XIX века.

Альманах "Великая Россия. Личности. Год 2003-й. Том II", 2004, АСМО-пресс.

Якоби Борис Семенович - российский физик и электротехник. Якоби родился 9 сентября 1801 г. в Потсдаме. В 19 лет поступил в Берлинский университет, но спустя некоторое время перевелся в Геттингенский университет, по окончании которого получил диплом архитектора. В 1835 году он стал профессором гражданской архитектуры в Дерптском университете. В мае 1834 г. Якоби построил свою первую действующую модель электродвигателя, "магнитного аппарата", как называл он свой двигатель. Принял в 1837 году русское подданство.

В 1839 году Якоби вместе с академиком Эмилием Христиановичем Ленцем (1804- 1865) построил два усовершенствованных и более мощных электродвигателя. Один из них был установлен на большой лодке и вращал ее гребные колеса. При испытаниях лодка с экипажем из четырнадцати человек поднималась против течения Невы, борясь со встречным ветром. Данное сооружение представляло собой первое в мире электрическое судно. Другой электродвигатель Якоби - Ленца катил по рельсам тележку, в которой мог находиться человек.

Грандиозный успех пришел к ученому в 37 лет. Именно тогда он изобрел гальванопластику - получение металлических копий с металлического и неметаллического оригинала путем электролиза, т.е. разложения веществ при прохождении через них постоянного электрического тока, с помощью, которой позднее были украшены интерьеры Исаакиевского собора, Эрмитажа, Зимнего дворца, произведены медные копии с форм для печатания денег, а также географических карт, почтовых марок, художественных гравюр.

Первый пишущий аппарат Якоби сконструировал в 1839 году. Особенностью первого пишущего аппарата, сконструированного ученым, было то, что вместо мультипликатора в нем был использован электромагнит, приводивший при помощи системы рычагов в действие карандаш. Запись сигналов производилась на фарфоровой доске, которая двигалась на каретке под действием часового механизма. При помощи этого аппарата успешно обменивались информацией обитатели Зимнего дворца, Главного штаба и Царского села.

Много сделал этот ученый и для создания отечественного электротехнического оборудования. Он построил ряд электротехнических приборов, например, вольтметр, проволочный эталон сопротивления, несколько конструкций гальванометров, регулятор сопротивления. Важное значение для России имели труды Якоби, касающиеся организации электротехнического образования. В начале 1840-х годов он составил и прочитал первые курсы прикладной электротехники, подготовил программу теоретических и практических занятий.

Последняя работа Б.С. Якоби в области аппаратостроения относится к 1854 году, когда он создал новый телеграфный аппарат для связи на больших пароходах между каютой капитана и машинным отделением. Но аппаратостроением не ограничивалась деятельность Якоби в области телеграфии. Он внес выдающийся вклад в строительство линий электромагнитного телеграфа и в решение вопроса об устойчивости и надежности телеграфирования. Якоби разработал и усовершенствовал способ зажигания мин на расстоянии электрическим током и руководил применением этого метода в Кронштадтской крепости во время Крымской войны.

Русский физик и электротехник Борис Семенович (Мориц Герман) Якоби родился 9 (21) сентября 1801 г. в Потсдаме (Германия). Его отец был личным банкиром короля Фридриха Вильгельма, младший брат - Карл Густав Якоби (1804-1851) в дальнейшем стал выдающимся немецким математиком. (Он один из создателей теории эллиптических функций, ему принадлежат открытия в области теории чисел, линейной алгебры и многих других разделах математики).

Образование Б.С. Якоби получил в Гёттингенском университете, по желанию родителей получив специальность архитектора. В 1835 году он стал профессором гражданской архитектуры в Дерптском университете. Однако в Дерпте Б.С. Якоби пробыл недолго. У него кроме архитектуры была еще одна страсть - проводить опыты с электричеством. В мае 1834 года Якоби построил свою первую действующую модель электродвигателя, "магнитного аппарата", как называл он свой двигатель. В ноябре 1834 года он отправил в Парижскую Академию наук рукопись с описанием изобретенного им электродвигателя. 1 декабря о достижении Якоби было доложено на заседании Академии, а уже 3 декабря его записка была опубликована. Труды Б. Якоби в области "чистой и прикладной электрологии" нашли отклик в Петербурге в Академии наук, и в 1837 году он был командирован туда на "неопределённое время" для работы в комиссии по исследованию применений электромагнитов в движении машин. Приехав в Петербург, ученый остался в нем на всю жизнь.

Первым и самым замечательным открытием Якоби в России стало изобретение в 1838 году гальванопластики. (Гальванопластика - получение металлических копий с металлического и неметаллического оригинала путем электролиза, т.е. разложения веществ при прохождении через них постоянного электрического тока.) И вскоре данное открытие получило признание во всем мире. В Петербурге было создано предприятие, которое делало с помощью гальванопластики барельефы и статуи для украшения Исаакиевского собора, Зимнего дворца, Большого театра в Москве, золотило листы кровли для куполов, производило медные копии с форм для печатания денег, а также географических карт, почтовых марок, художественных гравюр.

В это же время совместно с академиком Э.Х. Ленцем (1804-1865) Якоби исследовал электромагнитные притяжения и законы намагничивания железа. Для этой цели он построил особый реостат, названный им вольтагометром. В 1839 году Якоби вместе с Ленцем построил два усовершенствованных и более мощных электродвигателя. Один из них был установлен на большой лодке и вращал ее гребные колеса. При испытаниях лодка с экипажем из 14 человек поднималась против течения Невы, борясь со встречным ветром. Это сооружение представляло собой первое в мире электрическое судно. Другой электродвигатель Якоби-Ленца катил по рельсам тележку, в которой мог находиться человек. Эта скромная тележка приходится "бабушкой" трамваю, троллейбусу, электропоезду, электрокару. Правда, сидеть в ней было не очень удобно, поскольку свободного места там почти не оставалось из-за батареи. Других источников электрического тока тогда не знали. В 1839 Якоби получил в Императорской Академии наук место адъюнкта, в 1842 - место экстраординарного и, наконец, в 1847 - ординарного члена Петербургской Академии наук.

В 1840-х годах Б.С. Якоби заинтересовался работами по телеграфии, в том числе своего друга Павла Львовича Шиллинга, учел слабые стороны имеющихся телеграфных аппаратов и пришел к убеждению, что вполне реально создать новый, надежный, быстродействующий и легко управляемый электромагнитный аппарат. Первый пишущий аппарат Якоби сконструировал в 1839 году. Его особенностью было то, что вместо мультипликатора использовался электромагнит, приводивший при помощи системы рычагов в действие карандаш. Запись сигналов производилась на фарфоровой доске, которая двигалась на каретке под действием часового механизма. Телеграфный аппарат Якоби в течение нескольких лет (1842-1845) успешно работал на "царских" подземных (кабельных) линиях: Зимний дворец - Главный штаб - Царское Село длиной около 30 км. Однако ученый не был доволен его работой: записи принятых депеш трудно поддавались расшифровке, мало удобным было также устройство каретки с экраном.

В течение многих лет Якоби продолжал совершенствовать своё изобретение. В 1845 году он создал абсолютно новую конструкцию стрелочного синхронного аппарата с горизонтальным циферблатом, электромагнитным приводом и прямой клавиатурой. Этот аппарат получил практическое применение в России, в Европе и стал основой для многих других синхронных телеграфных аппаратов. А в 1850 году Якоби изобрел первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, работающий по принципу синхронного движения. Это изобретение было одним из крупнейших достижений электротехники середины ХIХ века. Однако русское правительство считало изобретение Якоби военным секретом и не разрешало ученому публиковать его описание. О нем даже в России знали немногие, до тех пор пока в Берлине Якоби не показал чертежи своим "давнишним друзьям". Этим воспользовался В. Сименс, внесший в конструкцию устройства Якоби некоторые изменения и совместно с механиком И. Гальске организовавший серийное производство таких телеграфных аппаратов. Так было положено начало деятельности всемирно известной электротехнической фирмы "Сименс и Гальске". А Якоби в 1851 году писал, что "та же самая система, которую я впервые ввел, принята в настоящее время в Америке и в большинстве стран Европы".

Последняя работа Б.С. Якоби в области аппаратостроения относится к 1854 году, когда он создал новый телеграфный аппарат для связи на больших пароходах между каютой капитана и машинным отделением. Но аппаратостроением не ограничивалась деятельность Якоби в области телеграфии. Он внес выдающийся вклад в строительство линий электромагнитного телеграфа и в решение вопроса об устойчивости и надежности телеграфирования. На склоне лет Б.С. Якоби заведовал Физическим кабинетом Петербургской Академии наук. Он создал команды военных гальванеров, на основе которых выросла высшая электротехническая школа России. Якоби разработал и усовершенствовал способ зажигания мин на расстоянии электрическим током и руководил применением этого метода в Кронштадтской крепости во время Крымской войны.

В 1872 г. по возвращении из Парижа, где он участвовал в качестве русского делегата в работе Международной комиссии по установлению однообразной системы мер и весов, у Якоби начались сердечные приступы, первые симптомы которых были отмечены еще в 1870 году. Он слег, но сердечные приступы повторялись, и 27 февраля (11 марта) 1874 года Борис Семенович Якоби скончался. Отличительной чертой Якоби была его скромность. Он никогда не подчеркивал и не афишировал своих многолетних трудов, имеющих огромное научное и практическое значение. Хотя Якоби занимал видное служебное положение и получил за изобретение гальванопластики Демидовскую премию в 25 000 рублей, а в 1867 году на Парижской выставке - большую золотую медаль и премию, он не заработал больших денег. Умирая, этот крупнейший изобретатель был вынужден обратиться к правительству с просьбой не оставить в нужде его семью.

Немец по происхождению, он принял русское подданство и считал Россию "вторым отечеством". Выдающийся физик и электротехник, член Петербургской Академии наук Якоби всегда подчеркивал, что его изобретения принадлежат России. Он отлично понимал значение открытия гальванопластики и до конца жизни боролся за ее внедрение в русскую промышленность. Якоби соблазняли тем, что в другой стране он мог бы гораздо лучше воспользоваться правами изобретателя. Но он считал, что гальванопластика принадлежит исключительно России.

К сожалению, сегодня могила Б.С. Якоби на Смоленском лютеранском кладбище находится в ужасном состоянии. Среди поваленных крестов и непроходимых зарослей, в болотистом месте у кладбищенского забора непросто отыскать пошатнувшийся черный обелиск за проржавевшей оградой. Захоронение ученого и изобретателя, отдавшего всю жизнь России, сегодня всеми забыто. Кажется, что посещают его только местные бомжи, устроившие рядом что-то среднее между свалкой мусора и местом отдыха. Кто поверит, что надгробие Б.С. Якоби включено в Перечень объектов исторического и культурного наследия федерального значения, утвержденный постановлением Правительства РФ от 10.07.2001 под №527 и охраняется государством?!

"Культурно-историческое значение и развитие наций оцениваются по достоинству того вклада, который каждая из них вносит в общую сокровищницу человеческой мысли и деятельности. Поэтому я обращаюсь с чувством удовлетворенного сознания к своей тридцатисемилетней ученой деятельности, посвященной всецело стране, которую привык считать вторым отечеством, будучи связан с нею не только долгом подданства и тесными узами семьи, но и личными чувствами гражданина. Я горжусь этой деятельностью потому, что она, оказавшись плодотворной в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России..."

Б.С. Якоби

Изобретатели

Место рождения: Потсдам, Германия

Семейное положение: женат

Деятельность и интересы: физика, электротехника

С.И. Вавилов сказал: «Имя Якоби навеки останется в истории в связи с изобретенной им гальванопластикой, получившей широчайшее применение в технике». Еще факты

Образование, степени и звания

1829 , Гёттингенский университет. Факультет архитектуры: выпускник (специалист, архитектор)

1847 , Санкт-Петербургская Академия наук: академик

Работа

1835-ок. 1837 , Дерптский университет, кафедра гражданской архитектуры: профессор

1839 , Императорская Академия Наук, Физический кабинет, Санкт-Петербург: Адъюнкт (1839-1942); экстраординарный академик (1842-1847); ординарный академик (с 1847)

Открытия

Изобрел прибор для измерения электрического сопротивления, названный им вольтагометром.

В 1838 году открыл гальванопластику, что положило начало отдельному направлению прикладной электрохимии (гальванотехнике).

В 1850 году создал первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат.

Биография

Русский физик немецко-еврейского происхождения, изобретатель-электротехник. Учился в Берлинском и Гёттингенском университетах, получил диплом архитектора и работал по специальности. Электротехникой начал заниматься в 1834 году в Кёнигсберге.

С 1835 года работал в Дерптском (Тартуском) университете.

В 1837 году, приняв русское подданство, переехал в Санкт-Петербург, где продолжал работать в области практического применения электричества, главным образом в военном деле и на транспорте. Якоби сконструировал несколько электродвигателей, и испытания подтвердили пригодность электродвигателя для приведения в движение судов.

С 1839 года под руководством Якоби проводилась разработка минного оружия для русского флота и армии. Он создал морскую якорную мину, обладавшую собственной плавучестью (за счет камеры в корпусе), гальваноударную мину, ввел подготовку специальных подразделений гальванеров для флота и саперных батальонов, что имело огромное значение для обороны морских баз и портов. Я

коби сконструировал около 10 типов телеграфных аппаратов, в том числе первый буквопечатающий телеграфный аппарат в 1850 году.

Предложил ряд оригинальных конструкций реостатов, несколько новых электроизмерительных приборов, совместно с Э.X. Ленцем разработал оригинальный способ электроизмерений. Труды Якоби ускорили решение многих проблем метрологии: установление метрической системы, разработка эталонов, выбор единиц измерений и т.д. По инициативе и под руководством Якоби было положено начало электротехническому образованию в русской армии и на флоте.

За изобретение гальванопластики Б.С. Якоби в 1840 году был удостоен Демидовской премии, а в 1840 году награжден Большой золотой медалью на Всемирной выставке в Париже. Последние годы жизни заведовал Физическим кабинетом Санкт-Петербургской академии наук.

Мориц Герман фон Якоби родился в состоятельной еврейской семье. Отец будущего физика, Симон Якоби, был личным банкиром короля Пруссии Фридриха Вильгельма III; мать, Рахель Леман, была домохозяйкой. Свою учёбу он начинает в Берлинском университете, затем переходит в Гёттингенский университет. По окончании курса в Гёттингене до 1833 года работал архитектором в строительном департаменте Пруссии.

Изобретение электродвигателя

В 1834 году переезжает в Кёнигсберг, где в университете преподавал его младший брат Карл. Увлечения физикой приводят Якоби к серьёзному изобретению - первому в мире электродвигателю с непосредственным вращением рабочего вала. До изобретения Якоби существовали электротехнические устройства с возвратно-поступательным или качательным движением якоря. Якоби отозвался об одном из них:

Целью учёного становится создание более мощного электродвигателя с возможностью его практического применения. В 1834 году Якоби строит электродвигатель, основанный на принципе притяжения и отталкивания между электромагнитами.

Двигатель состоял из двух групп магнитов: четыре неподвижных были установлены на раме, а остальные - на вращающемся роторе. Для попеременного изменения полярности подвижных электромагнитов служил придуманный учёным коммутатор, принцип устройства которого используется до настоящего времени в тяговых электродвигателях. Двигатель работал от гальванических батарей и на момент создания был самым совершенным электротехническим устройством. Двигатель поднимал груз массой 10-12 фунтов (примерно 4-5 кг) на высоту 1 фут (примерно 30 см) в секунду. Мощность двигателя была около 15 Вт, частота вращения ротора 80-120 оборотов в минуту. В этом же году Якоби направляет рукопись с описанием своей работы в Парижскую академию наук. Изобретение рассматривается на заседани Академии и практически сразу работа публикуется. Таким образом, о построенном в мае 1834 года в Кёнигсберге двигателе становится широко известно в декабре 1834 года.

Российский период

Работы Якоби были высоко оценены В. Я. Струве, П. Л. Шиллингом и по их рекомендации Якоби в 1835 году был приглашён на должность профессора в Дерптский университет на кафедру гражданской архитектуры. В этом же году Якоби публикует «Мемуар о применении электромагнетизма для движения машин», вызвавший большой интерес в академических кругах.

В 1837 году по рекомендации нескольких членов Петербургской академии наук, Якоби составляет докладную записку с предложением о практическом применении своего электродвигателя «для приведения в действие мельницы, лодки или локомотива» и подаёт её Министру народного просвещения и президенту Академии графу С. С. Уварову. Предложение Якоби было доведено до сведения Николая I, который даёт распоряжение о создании «Комиссии для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби». Комиссию поручено возглавить адмиралу И. Ф. Крузенштерну, в состав входят академики Э. Х. Ленц, П. Л. Шиллинг и другие известные учёные. На проведение работ выделяется баснословная по тем временам сумма в 50 тысяч рублей. Якоби навсегда переезжает в Россию, принимает российское подданство и до конца жизни считает Россию своей второй родиной:

Научно-техническое творчество учёного было многообразным. Якоби изобрёл ряд приборов для измерения электрического сопротивления, названных им вольтагометром. В 1838 году Якоби сделал своё самое замечательное открытие, а именно открыл гальванопластику, положив начало целому направлению прикладной электрохимии. Значительные успехи были достигнуты в области телеграфии. Он сконструировал телеграфный аппарат синхронного действия с непосредственной (без расшифровки) индикацией в приёмнике передаваемых букв и цифр и первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, руководил строительством первых кабельных линий в Санкт-Петербурге и между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Разрабатывал гальванические батареи, много работал над созданием противокорабельных мин нового типа, в том числе самовоспламеняющихся (гальваноударных) мин, мин с запалом от индукционного аппарата; был инициатором формирования гальванических команд в сапёрных частях русской армии.

Работы Якоби получили заслуженное признание, в 1839 году он был утверждён в звании адъюнкта Императорской Академии Наук, в 1842 году стал экстраординарным, а в 1847 году - ординарным академиком. За изобретение гальванопластики Б. С. Якоби в 1840 году удостоен Демидовской премии в размере 25000 рублей, в 1867 году награжден Большой золотой медалью на Всемирной выставке в Париже. Жалован дипломом на потомственное дворянское достоинство 04.12.1864.

Последние годы жизни заведовал Физическим кабинетом Петербургской академии наук. Умер Борис Семёнович Якоби в Санкт-Петербурге от сердечного приступа. Похоронен на Смоленском лютеранском кладбище на Васильевском острове.

Научное наследие

Совместно с академиком Ленцем Якоби исследовал электромагнитные притяжения и законы намагничивания железа. Для этой цели он построил особый реостат, названный им вольт-агометром. В 1839 г. Якоби построил лодку с электромагнитным двигателем, который от 69 элементов Грове развивал 1 лошадиную силу и двигал лодку с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое применение электромагнетизма к передвижению в больших размерах. В 1838 г. Якоби сделал свое самое замечательное открытие, а именно гальванопластику. В 1840 г. Якоби был утвержден в звании адъюнкта Императорской Академии Наук, в 1842 г. экстраординарным, а в 1847 г. ординарным академиком. Оценка работ Якоби была дана академиком Вильдом в речи, произнесенной 29 декабря 1874 г. в годичном заседании Академии Наук (см. "Bulletin de l"Academie" декабрь 29, 1876). Якоби продолжительное время нес еще обязанности члена мануфактурного совета при Министерстве финансов. В 1867 г., во время всемирной выставки в Париже, Якоби был делегатом от России в международной комиссии для выработки общих единиц мер, весов и монет; здесь Якоби явился горячим поборником метрической системы. В 1842 - 1845 гг. Якоби построил телеграф с подземными проводами между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Якоби построил также по этой линии несколько телеграфных аппаратов новой весьма остроумной конструкции, которые хранятся в физическом кабинете Академии Наук.

Основные научные труды Б.С. Якоби

Гальванопластика или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов помощью гальванизма, Спб., 1840.

Адреса в Санкт-Петербурге