Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
Шрифт:
Какое же притяжение, способное преодолеть эту огромную силу, источают обратившиеся в магнит витки медной проволоки?
Фарадея эта тайна зачаровывала, он мечтал раскрыть ее, однако ему годами почти не позволяли работать над такими проблемами. За спиной его распространялись слухи, согласно которым сие дитя трущоб, отпрыск простого кузнеца, к проведению серьезных исследований попросту не способен. Впрочем, в 1829 году директор Королевского института, чинивший Фарадею самые большие помехи, весьма кстати скончался. Фарадей, выразив свое искреннейшее почтение вдове директора, тут же забросил выполнение полученных им от директора заданий и постарался высвободить себе сколь возможно больше времени для самостоятельной работы. Он никак не мог выбросить из головы незримую притягательную
В этих исследованиях Фарадей имел одно большое преимущество перед своими соперниками, работавшими в Англии и в других странах Европы. Все они прекрасно владели передовыми математическими методами, которые разработал в семнадцатом столетии сэр Исаак Ньютон. Ньютон прославился созданием картины холодной, словно бы заводной Вселенной, где раздельно катят планеты, похожие на гигантские биллиардные шары. В этой Вселенной, утверждала тогдашняя наука, нет места для невидимых сил, которые заполняли бы пространство между твердыми телами, удерживая от распада Солнечную систему, да и саму Вселенную тоже, — нет натянутой в небе незримой паутины. Да, гравитация существовала, однако она каким-то образом перескакивала от одного тела к другому. В такой картине мира она отнюдь не пронизывала пустоту, лежавшую между телами.
Все это означало, что, когда современники Фарадея пытались понять связи электричества и магнетизма, они исходили из того, что эти связи должна обеспечивать сила, которая проскакивает пустое пространство, реального существования в нем не обретая. Их Вселенная была по сути своей пустой. Когда силы действовали, считали они, осуществлялся некий холодный процесс мгновенного преодоления расстояния — процесс, который сам Ньютон называл «дальнодействием».
Ньютона Фарадей чтил, однако ему пришлось с двенадцати лет зарабатывать себе на жизнь, проведя не один год в подмастерьях переплетчика. И он научился думать самостоятельно; если бы он всегда придерживался общих мнений, то, верно, так до сих пор и сидел бы в переплетной мастерской. Кроме того, за годы ученичества он никакой математики, помимо элементарной арифметики, не освоил. И это давало Фарадею еще одно преимущество — он никогда не подпадал под очарование баховской красоты уравнений Ньютона. Но, даже если бы он не родился в бедности, даже если бы освоил математический анализ, существовала и другая причина, по которой Фарадей не мог поверить в пустоту пространства.
Семья его принадлежала к числу преданных сторонников кроткого религиозного меньшинства, именовавшегося сандеманианцами — близкой по духу к квакерам группы людей, питавших почти буквалистскую веру в Библию. И, даже начав работать в Королевском институте, Фарадей сохранил в себе эту веру, к тому же и жена его, и ближайшие друзья тоже были сандеманианцами.
Исповедуемая ими религия наделила Фарадея убежденностью в том, что пространство пустым быть не может, что в нем повсюду разлито Божественное присутствие. Его высмеивали за такие верования («Я принадлежу к очень маленькой, презираемой христианской секте», — однажды сказал он, вздыхая), и Фарадей научился держать свои взгляды при себе. Однако религия продолжала владеть всеми его помыслами, и однажды он, плывя в маленькой лодке по швейцарскому озеру, увидел то, что воспринял как доказательство правоты своих верований.
Это была обычная радуга, висевшая в воздухе у подножия водопада. Внезапно подул сильный ветер, порывы которого временами отбрасывали брызги воды так далеко, что радуга исчезала из виду. Когда это происходило, Фарадей просил своих гидов останавливать лодку и ждал продолжения. И всякий раз ветер, сменив направление, приносил брызги обратно, и радуга появлялась снова.
«Я оставался неподвижным, — писал Фарадей, — пока порывы ветра и облака брызг приносились… к тому месту и ударяли в скалу». Все выглядело так, чувствовал он, точно радуга всегда оставалась на месте, даже при том, что видна она была лишь время от времени. Так же, полагал Фарадей, обстоит дело и в науке. Мы видим лишь пустое пространство, однако что-то в нем неизменно присутствует.
И теперь, пытаясь найти связь между электрическими токами и магнитами, он сознавал, что должен сосредоточиться на том, что все пропускали мимо глаз, — на видимой «пустоте», разделявшей в его лаборатории различные объекты. А для того, чтобы проникнуть в нее, он воспользовался очень простым ключом.
Весьма популярный салонный фокус того времени выглядел так: вы насыпали вокруг магнита железные опилки и следили за тем, как они образуют кривые линии, которые тянутся от одного полюса магнита к другому. Фарадей видел в этом не просто трюк, способный позабавить детей. Ибо откуда на самом-то деле берутся эти дуги? Они, подобно той радуге, представляют собой знаки, оставленные незримой связующей тканью, которую он искал.
Весь 1830-й и в особенности 1831-й Фарадей описывал круги над нужной ему добычей. Он был словно загипнотизирован силами, которые, казалось, совершают прыжки из одного места в другое. К примеру, когда поджигается облако газа, обычно говорят, что при этом мгновенно возникает огненный шар. Но Фарадей в это не верил. И, присмотревшись повнимательнее, понял, что можно увидеть, как пламя очень быстро распространяется из одной части занятого газом пространства в другую. Когда же он отправился на берег моря, в Гастингс — чтобы доехать туда экипажем, требовался целый день, — его жена увидела, как он опустился на колени и вгляделся в рябь на песке, пытаясь понять, как она распространяется. Эдисон на такого рода занятия времени не находил.
К весне 1831-го Фарадей уже подошел к цели очень близко, однако того, что ему требовалось, все еще не находил. Ему было тридцать девять лет, за многие годы, в течение которых директор Королевского института держал его на коротком поводке, он не сделал ни одного значительного открытия. Быть может, его критики, твердившие, что мыслитель он далеко не первоклассный, все-таки правы? Он сократил число читавшихся им лекций, стал приходить в лабораторию раньше прежнего. Временами Фарадея навещали там две его племянницы, однако они знали, что большую часть времени им придется провести, тихо сидя в углу — вырезая из бумаги узоры или играя с куклами, — пока дядя Майкл работает. Шли месяцы, коллеги гадали, что происходит в его лаборатории, а между тем работа перешла в завершающую стадию, и после нескольких очень напряженных недель одному из самых давних друзей Фарадея, Ричарду Филлипсу, передали от него короткую записку:
Дорогой Филлип!
…Я снова вплотную занялся электромагнетизмом и, думаю, зацепил нечто очень стоящее, однако точно сказать не могу: возможно, все мои старания увенчаются тем, что я выужу водоросль вместо рыбы…
Но это была не водоросль — прошло еще несколько дней, и Фарадей получил решающий результат. К октябрю он уже смог продемонстрировать его, причем в форме потрясающе простой. Он просто взял в одну руку детский стержневой магнит, а в другую проволочную спираль. И когда он вставлял магнит внутрь спирали, по проволоке начинал течь электрический ток. А когда удерживал магнит неподвижно, ток исчезал. Подвигай магнит еще раз — опять пойдет ток. И пока Фарадей двигал магнитом вблизи проволоки, он создавал электрический ток.
Никто и никогда прежде до этого не додумался. Фарадей создавал силовое поле! Что-то переносилось из магнита в проволоку. Однако, если пространство между ними было пустым, этого произойти никак не могло. Здесь, в холодной подвальной лаборатории Королевского института, под долетающий снаружи, из Лондона эпохи Регентства, стук лошадиных копыт и грохот карет Фарадей доказал, что электричество — это не некая шипящая жидкость, которая только внутри проволоки протекать и может, нет, его способна порождать невидимая сила, которая распространяется от движущегося магнита через пустое пространство.