Михаил Терентьев - История эфира Страница 22

После колебаний, в конце концов Дэви берет Майкла лаборантом в Королевский Институт. Это происходит в начале 1813 года.

Уже в октябре Фарадей отправляется вместе с Дэви в длительное путешествие по Европе. Оно заняло более полутора лет. На континенте в разгаре политические страсти, Англия в состоянии войны, 16 октября Наполеон терпит поражение в битве народов под Лейпцигом, затем следуют локальные победы Наполеона в кровопролитной кампании начала 1814 года, но 30 марта 1814 года Париж капитулирует перед союзными армиями, 6 апреля Наполеон отрекается от престола. В марте 1815 года еще предстоит возвращение Наполеона, в июне — битва под Ватерлоо, а два англичанина спокойно путешествуют с октября 1813 по май 1815 года по городам Европы, ставят опыты, беседуют с единомышленниками, и в письмах Фарадея того времени нет почти ничего, кроме личных переживаний, описания впечатлений от городов, ландшафтов и встреч с учеными. Как трудно представить все это в современном мире! И как трудно отдать себе отчет в том, что вся окружающая политическая кутерьма не столь уж бесконечно важна по сравнению с тем, чем заняты Дэви и его лаборант. Во всяком случае, эта поездка ввела в большой мир и большую науку бывшего переплетчика, который до того ни разу не добирался до пригородов Лондона, а про химию и физику знал только из популярных источников.

В январе 1816 года Фарадей делает свой первый публичный доклад и в течение года еще пять докладов по частным проблемам химии. В 1817 году он публикует шесть, а в следующие два года — 37 статей и заметок.

В период с 1816 по 1821 год Фарадей в основном занимался химией и сделал в этой области несколько важных открытий. В 1824 году он избирается в Королевское Общество в основном за работы по химии. Но до того, в 1821 году, Фарадей обнаружил явление электромагнитного вращения: заставил двигаться рамку с током внутри подковообразного магнита. Фактически это означало создание прототипа электромотора. После опыта Эрстеда довольно очевидная возможность того, что проводник с током будет двигаться в магнитном поле, обсуждалась в Англии Уильямом Волластоном. (Волластон к этому времени был очень заметной фигурой. Он открыл два новых элемента: палладий и радий, обнаружил темные линии в спектре Солнца. Он был вице-президентом Королевского Общества.) Фарадей присутствовал во время бесед Дэви и Волластона, которые проходили в Королевском Институте. Вскоре Фарадей открыл эффект вращения, который, в действительности, оказался совершенно не похожим на то, что ожидали Дэви и Волластон. В человеческом плане ситуация была непростой. Волластон вел себя, как джентльмен, и не выдвинул никаких претензий, но Дэви был чрезвычайно недоволен. Этот трудный опыт в области человеческих отношений тяжело переживался Фарадеем.

Но были и радостные события. Много лет спустя он скажет: «Среди воспоминаний и событий 1821 года я выделяю одно, которое более, чем все остальные, послужило источником чести и счастья. Мы поженились 12 июля 1821 года». Его жена Сара Бернард, дочь лондонского ювелира, была верным другом и спутницей в течение 46-ти лет. Близко знавший Фарадеев Джон Тиндаль, член Королевского Общества, пишет: «Никогда, я думаю, не было более мужественной, более чистой и более постоянной любви...»

В 1821 году по просьбе Ричарда Филлипса, редактора журнала «Анналы Философии», Фарадеи начал готовить исторический обзор экспериментов и теорий электромагнетизма. Он делал основательно все, за что брался. В данном случае он просто повторил все важные опыты Эрстеда, Ампера, Араго и других и глубоко продумал существующие теоретические взгляды. После этого последовали обзор и статья «О некоторых новых электромагнитных движениях и теории магнетизма», где Фарадей описывает упомянутый эксперимент с вращением рамки с током.

Свой обзор Фарадей начинает словами: «Я столкнулся с серьезными трудностями в попытке получить ясную идею о том, что было сделано и кем, вследствие большого разнообразия данных, большого числа теорий, их смущающих следствий и пр.». Что-то столь сложное и требующее так много сил разного типа не могло быть верным. Только амперова «теория» (напомним, что она только возникла, идет 1821 год) заслуживала, с точки зрения Фарадея, своего названия. Но Ампер не объяснял, что такое ток. Фарадей пишет Амперу 2 февраля 1821 года: «...я скептик относительно теорий и Вы не должны сердиться на меня за то, что я не принимаю ту, которую Вы развили столь быстро. Ее изобретательность и приложения поразительны и точны, но я не могу понять, как производятся токи и, в частности, если нужно предполагать, что они существуют вокруг каждого атома или частицы, я буду ждать дальнейших доказательств их существования, прежде, чем приму их...». Математическое изящество теории для Фарадея ничего не значило, так как математикой он не владел совершенно (более тысячи страниц, написанных им в течение жизни в связи с исследованием электричества не содержат ни одной формулы!). 17 ноября 1825 года он пишет Амперу: «... что касается Вашей теории, то она так быстро становится математической, что сразу делается мне недоступной».

Другой особенностью Фарадея по сравнению с людьми, получившими университетское образование, была способность воспринимать вещи без вспомогательных теоретических лесов. Так, если объективно не менее сильный ум Ампера чувствовал необходимость все свести к действию центральных сил, чтобы сохранить ньютоновский взгляд на природу, то Фарадея, кажется, совсем не смущала идея циркулярной силы, так как благоговение перед ньютоновскими концепциями у него не было заложено с детства.

За десятилетие с 1821 по 1831 год в дневниках Фарадея почти нет записей об электромагнитных проблемах, хотя он делал безуспешные попытки вызвать ток с помощью магнитов, то есть пытался осуществить то, что не имело смысла в теории Ампера. К 1831 году Джозеф Генри в Нью-Йорке сконструировал мощные электромагниты, и вскоре было обнаружено явление изменения их полярности при быстром переключении питающих проводов. Используя новую технику и действуя чисто эмпирически, Фарадей смог 17 октября 1831 года обнаружить явление электромагнитной индукции: возникновение в цепи электрического тока при изменении внешнего магнитного поля. Фарадей, фактически, построил модель первой динамомашины, что через 100 лет должно было изменить облик Земли. Но эта сторона вопроса абсолютно его не интересовала. В течение последующих 25 лет он целенаправленно изучал только две вещи: способ, каким электрические и магнитные силы передаются в пространстве, и связь между этими силами и весомой материей. Начиная с первой серии «Экспериментальных исследований по электричеству», представленной Королевскому Обществу в ноябре 1831 года, его работа с перерывами продолжалась вплоть до 1855 года, когда появилась последняя, 30-я серия.

Хотя Фарадей называл себя «скептиком относительно теорий», на самом деле его серии «Экспериментальных исследований...» содержат постепенное возведение стройной теоретической концепции. К сожалению, она воспринималась большинством современников как чудачество великого экспериментатора. Взгляды Фарадея казались слишком наивными, несмотря на то, что они вели его сквозь лабиринты разнородных фактов и помогали находить правильные варианты постановки опытов, приводящих к открытиям. Но через 20 лет Максвелл первым счел нужным серьезно продумать теоретические высказывания Фарадея. Оказалось, что его формулировки просто и естественно переводятся на язык соответствующей математики. Не сильно утрируя ситуацию, можно сказать, что для создания окончательной теории электромагнитного поля потребовалось лишь образной символике Фарадея поставить в соответствие символику математическую, иначе говоря, записать в виде формул почти буквально то самое, что Фарадей говорил словами. Оговорка «почти» здесь не случайна — Максвеллу все-таки пришлось добавить в свои уравнения один (и стоит подчеркнуть, всего один!) дополнительный член, называемый «током смещения» (подробнее об этом позже). При этом эффекты от этого члена Фарадей вовсе не пропустил. Просто они не должны были проявляться в том круге вопросов, которые он изучал.

В электромагнетизме Фарадей сделал три замечательных открытия, причем любого из них в отдельности было бы достаточно, чтобы его имя осталось в науке.

Первое — уже упоминавшееся открытие электромагнитной индукции.

Второе — открытие диамагнетизма, т. е. свойства всех без исключения веществ в природе приобретать во внешнем магнитном поле компоненту намагниченности против направления поля. До этого реакция на магнитное поле наблюдалась на протяжении сотен лет, но лишь у ограниченного числа веществ — парамагнетиков, которые относительно сильно намагничиваются по полю. (Кстати, слова «парамагнетик», «диамагнетик», а также всевозможные производные от них были введены Фарадеем, который, вообще, уделял большое внимание изобретению адекватной терминологии. От него в современную науку пришли анод и катод, электрод, электролит, электромагнетизм, положительное и отрицательное электричество и т. д.)