E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира

Боданис Дэвид

Он мог так и остаться переплетчиком, однако в георгианской Англии существовала хоть и малая, но все же не нулевая социальная мобильность. Когда Фарадею было двадцать лет, один из посетителей мастерской предложил ему билеты на лекции, читавшиеся в «Королевском институте». Сэр Гемфри Дэви рассказывал там об электричестве, о скрытых силах, которые должны существовать под внешней оболочкой видимого мира. Фарадей отправился на лекции и понял, что ему выпала удача увидеть жизнь намного лучшую, чем та, какую он вел, работая в мастерской. Но как в эту жизнь войти? Ни в Оксфорде, ни в Кембридже он не учился, да и того, что мы именуем теперь средней школой, тоже почти не посещал. Денег у Фарадея было ровно столько, сколько мог дать ему

работавший кузнецом отец, — то есть не было никаких, — а в друзьях у него состояли такие же бедняки, как он.

Зато он умел красиво переплетать книги. У Фарадея издавна завелась привычка делать, если выпадала такая возможность, заметки, вот он и принес в мастерскую свои записи лекций Дэви. Там он переписал их заново, присоединив к ним зарисовки демонстрационных приборов, которыми пользовался Дэви. Затем переписал получившуюся рукопись еще раз — все эти черновики хранятся ныне, как святые реликвии, в подвальном архиве лондонского «Королевского института», — взял кожу, шило, гравировальные инструменты и переплел все в роскошную книгу, которую и послал сэру Гемфри Дэви.

Дэви написал Фарадею, что хочет увидеться с ним. Молодой человек понравился ученому, и тот после нескольких приводивших Фарадея в уныния неудачных попыток все же нашел для него место лабораторного ассистента.

На старых товарищей Фарадея по мастерской это могло произвести сильное впечатление, однако новое его положение было вовсе не тем идеалом, к которому он стремился. Временами Дэви обращался с ним как дружелюбный наставник, временами же, — Фарадей писал об этом друзьям, — впадал в раздражение и отталкивал его. И это особенно огорчало Фарадея, ибо в науку он пришел благодаря доброму участию Дэви, его словам о том, что, если человек достаточно искусен и способен видеть то, что было доселе скрыто, он может связать весь наш опыт в единое целое.

Дэви понадобилось несколько лет, чтобы проникнуться к Фарадею окончательной симпатией, и как раз в эту пору молодого ученого попросили разобраться в удивительном открытии, сделанном в Дании. До того времени все знали, что между электричеством и магнетизмом нет и не может быть никакой связи. Электричество было чем-то таким шипящим и потрескивающим, исходящим из батарей. Магнетизм — невидимой силой совсем иного рода, притягивавшей стрелки навигаторских компасов или заставлявшей куски железа липнуть к магнитному железняку. Никакого отношения к батареям и электрическим контурам магнетизм не имел. И тем не менее, некий копенгагенский лектор обнаружил ныне, что если пропустить по проводу электрический ток, стрелка лежащего поверх провода компаса слегка сдвинется в сторону.

Объяснить это явление никому не удавалось. Как может сила скрытого в металле электричества выскочить наружу и повернуть стрелку магнитного компаса? И вот, когда к Фарадею, которому шел уже третий десяток лет, обратились с просьбой — попробовать выяснить, как это происходит, в письмах его немедленно зазвучали гораздо более веселые нотки.

Он начал ухаживать за девушкой («Вы знаете меня хорошо или даже лучше, чем я сам, — писал он ей. — Знаете мои прежние предубеждения, нынешние мысли — знаете мои слабости, мое тщеславие, весь мой ум»), и девушке его ухаживание понравилось: в середине 1821 года, когда Фарадею уже исполнилось двадцать девять лет, они вступили в брак. Он стал официальным членом церкви, к которой многие годы принадлежали его родные. То была мирная, буквалистская секта, именовавшаяся «зандеманианцами» — по имени Роберта Зандемана, который перевез ее в Англию. И самое главное, у Фарадея появилась возможность произвести впечатление на сэра Гемфри Дэви: отплатить ему за изначальную веру в малообразованного молодого переплетчика и пробиться, наконец, сквозь необъяснимые барьеры, которые Дэви воздвиг между ними.

Как это ни странно, ограниченность формального образования Фарадея сильно сыграла ему на руку. Такое случается

не часто, потому что, когда некая научная проблема достигает достаточно высокого уровня разработки, отсутствие образования не позволяет людям со стороны даже подступиться к ней. Двери закрываются, статьи становятся непонятными. Однако в те ранние дни понимания сути энергии все было иначе. Большинству студентов, будущих ученых, втолковывали, что любое сложное движение раскладывается на сочетание толчков и притяжений, которые распространяются по прямым линиям. Поэтому для них были лишь естественными попытки отыскать какие-то направленные по прямой притяжения между магнитами и электричеством. Однако этот подход не показывал, каким образом электрическая сила воздействует, пронизывая пространство, на магнетизм.

А поскольку Фарадею мысли о прямых линиях никто не внушал, он обратился, как к источнику вдохновения, к Библии. Зандеманианцы веровали в совсем иную геометрическую фигуру: в круг. Люди святы, говорили они, и каждый из нас имеет обязательства перед другими, на святости нашей природы и основанные. Я помогу тебе, ты поможешь еще кому-то и так оно будет продолжаться, пока не замкнется круг. И этот круг — понятие вовсе не отвлеченное. Фарадей в течение многих лет проводил значительную часть своего свободного времени либо в церкви, рассуждая об этих круговых отношениях, либо в работе, посвященной благотворительности и взаимопомощи.

К исследованиям взаимосвязи электричества и магнетизма он приступил в конце лета 1821 года — за двадцать лет до того, как родился изобретатель телефона Александер Грэхем Белл; за пятьдесят до рождения Эйнштейна. Фарадей вертикально установил на столе магнит. Вера, в которой он был воспитан, внушала ему мысль о вихре завивающихся вокруг магнита незримых круговых линий. Если он прав, свободно подвешенный проводник будет втянут в эти таинственные круги, как лодчонка в водоворот. Фарадей подключил проводник к батарее.

И сразу же совершил величайшее открытие своего века.

Впоследствии, как уверяет апокрифическая история, — после всех его докладов, после того, как Фарадей стал членом «Королевского общества», — тогдашний премьер-министр спросил у него, какая от его открытия может быть польза, и Фарадей ответил:

— Ну как же, премьер-министр, настанет день и вы сможете облагать его налогом.

То, что открыл в своей подвальной лаборатории Фарадей, стало основой электрического двигателя. Вращающийся по кругу свободно свисающий проводник особо на этот двигатель не похож. Однако у Фарадея имелся всего лишь маленький магнит да и энергия в провод подавалась очень малая. Увеличьте ее и проводник будет все с тем же усердием описывать все те же круги, которые Фарадей навоображал в пустом на взгляд воздухе. В конце концов, вы сможете прицепить к такому проводу какой-нибудь тяжелый предмет и провод потащит его за собой — вот, собственно, так электродвигатель и устроен. И не важно, вращает ли он весящий не больше пера компьютерный диск или накачивает в реактивный двигатель тонны топлива.

Шурин Фарадея, Джордж Барнард, запомнил, каким тот был в миг открытия: «Когда провод начал вращаться, он вдруг вскричал: «Ты видишь, Джордж, видишь, видишь?…» Я никогда не забуду восторга на его лице и блеска в глазах!».

Глаза Фарадея блестели потому, что ему было лишь двадцать с небольшим лет, а он уже совершил великое открытие, которое, казалось, подтверждало истинность глубочайших идей его веры. Потрескивание электричества и безмолвная сила магнитного поля, — а теперь еще и быстрое кружение медного провода, — все они были связаны. С ростом количества электричества, наличный магнетизм убывает. Незримые вихри Фарадея представляли собой туннель, канал, по которому магнетизм может перетекать в электричество и наоборот. Полная концепция «энергии» пока еще сформулирована не была, однако открытие Фарадея, связавшее два разных вида энергии, приблизило ее создание.