Но действительность опровергла мнение Папена. Пришлось потратить два года на кропотливые опыты, прежде чем он мог прийти к сколько-нибудь удовлетворительным результатам. Описание своих работ Папен опубликовал в статье под названием «О новом опыте над безвоздушным пространством». Это было первым выступлением молодого ученого в печати. О нем узнал научный мир. Его работы обратили на себя внимание и заслужили похвалы естествоиспытателей новой школы. Научные связи Папена значительно расширились: он стал переписываться со многими учеными. В переписку с ним вступил сам Лейбниц. Этот замечательный ученый и философ приобрел к тому времени мировую славу. К мнению Лейбница очень прислушивались, и то обстоятельство, что он избрал своим корреспондентом Папена, сильно подняло авторитет Дени.

В самый разгар работ Дени над воздушным насосом, когда он искал наилучшие формы прибора, Лейбниц подал ему мысль использовать систему, ставшую потом известной всему миру под именем «поршня и цилиндра». Папен сразу оценил эту блестящую идею. Он немедленно бросил все остальное и принялся за осуществление такого прибора.

Он взял вертикальный пустотелый цилиндр B, закрытый снизу, и второй цилиндр A, внешний диаметр которого был равен внутреннему диаметру цилиндра B. При попытке вдвинуть второй цилиндр в первый Папен увидел, что это очень трудно, что нужно приложить большое усилие, чтобы продвинуть его хоть немножко. Находящийся в первом цилиндре воздух сопротивлялся движению поршня. Этот поршень как бы плавал на поверхности воздуха, заключенного в цилиндре. Но как только Папен открыл кран, поршень стал опускаться. Доведя его до дна цилиндра и закрыв кран, Папен убедился, что теперь поршень очень трудно вытащить обратно. Наружный воздух давил на него с огромной силой. И только когда Папен снова открыл кран, давление над поршнем и под ним уравновесилось, и поршень удалось свободно вынуть.

Проделав этот опыт, Папен стал обдумывать, как же использовать построенный им прибор. Он хотел заставить атмосферное давление работать. Вскоре он придумал приспособление, состоявшее из блоков, шнура и нескольких гирь. Перекинув шнур через блоки и прикрепив его конец к поршню A, Папен стал выкачивать из цилиндра воздух. И как же обрадовался он, когда увидел, что с удалением воздуха поршень опускается и тянет за собою шнур! На шнуре стали подниматься гири. Нужная Папену схема была найдена.

Следующей его задачей было отыскать способ быстро удалить воздух из-под поршня. Он понимал, что его аппарат может иметь практический смысл как машина для поднимания грузов только при условии, что движения поршня вверх и вниз будут чередоваться быстро.

Очень много времени ушло на попытки усовершенствовать воздушный насос, но Папену так и не удалось добиться сколько-нибудь удовлетворительных результатов. Выкачивание воздуха из-под поршня производилось очень медленно. Потеряв надежду повысить таким способом скорость поднятия груза, изобретатель пустился на хитрость. Он решил, что в случае надобности можно будет пустить в ход несколько таких машин и зацеплять ими груз по очереди. А чтобы каждая машина в отдельности быстро поднимала груз, он устроил наверху цилиндра особое приспособление. В своем верхнем положении поршень задерживался задвижкой. Воздух выкачивался из цилиндра, под поршнем образовывалось разрежение, а он все-таки оставался наверху. Когда воздух был, по мнению Папена, выкачан весь, изобретатель вынимал задвижку. Под давлением атмосферы поршень, не испытывающий сопротивления воздуха изнутри цилиндра, стремительно падал, и груз быстро поднимался. Цель Папена была достигнута, и он с гордостью продемонстрировал свое изобретение Гюйгенсу, от которого до того скрывал свои опыты.

Академик пришел в восторг от выдумки помощника. Он сбросил камзол и стал возиться с прибором. Раз за разом выдергивалась задвижка, поршень падал, и гири устремлялись кверху. Ученые радовались, как дети. Было решено немедленно приступить к постройке подобного аппарата больших размеров. Папен думал, что может торжествовать победу над Гюйгенсом, — ведь голландец мог теперь убедиться в том, что научное открытие, сделанное в его же лаборатории с чисто научными целями, можно использовать и на практике! Папену уже рисовались самые заманчивые картины. Он представлял себе, как на строительных работах рабочие, вместо того чтобы таскать камни и доски на спинах, будут поднимать их подобными машинами; он уже подумывал об устройстве «атмосферического» копра для забивки свай.

Гюйгенсу ничего не оставалось, как согласиться с необходимостью приступить к постройке большой машины, чтобы показать ее ученым и придворным.

Работа закипела.

Постройка аппарата подвигалась гораздо медленнее, чем рассчитывал Папен. Изготовлять отдельные части было очень трудно. Ведь для того, чтобы заставить наружный воздух вгонять давлением поршень в цилиндр, нужно очень плотно пригнать поршень к стенкам цилиндра. Воздух не должен просачиваться между поршнем и цилиндром. А это оказалось очень нелегким делом. В те времена еще не умели делать таких точных отливок, чтобы форма поршня была вполне правильной. Не было станков, на которых можно было точно обработать поверхность поршня и цилиндра. Их приходилось подгонять от руки.

Все время, пока производились эти работы, Папен ходил озабоченный и злой. Трудно было узнать его в похудевшем, длинном человеке, всегда выпачканном в копоти, со следами формовочной земли на платье, с руками, покрытыми ожогами и ссадинами.

Несмотря на участие Папена во всех работах, несмотря на все старания мастеров, дело не ладилось. Когда же наконец поршень был вполне точно пригнан к цилиндру и между их стенками не оставалось никакого зазора, обнаружился другой недостаток устройства: поршень так сильно терся о стенки цилиндра, что давление атмосферы не могло его опустить. Стоило поршню немного перекоситься, как он совсем застревал, и нужно было потратить много усилий, чтобы вытащить его обратно.

Папену ничего не оставалось, как сознательно увеличить зазор между стенками цилиндра и поршнем. И тут случилось то, чего с самого начала боялся Папен: воздух стал просачиваться и очень слабо давил на поверхность поршня. Двигатель утратил мощность и никуда не годился.

Папен понял, что до тех пор, пока мастера будут так беспомощны, нельзя и думать о постройке сложных аппаратов и машин. Только маленькие лабораторные приборы могли действовать. Папену казалось, что создавшееся положение служит лишь доказательством того, о чем в свое время он говорил Гюйгенсу: наука должна прийти на помощь практике во всех областях!