Майкл Фарадей. Его жизнь и научная деятельность
Шрифт:
Возвратившись в 1815 году в Англию, Фарадей был снова принят ассистентом химической лаборатории Королевского института. Теперь уже на него не смотрели как на человека, способного только на переноску с одного места на другое аппаратов и веществ. Теперь он принимал деятельное участие в подготовке лекций по химии и физике, а также в производстве разного рода анализов и других работ, выполнявшихся в химической лаборатории. Соответственно этому и содержание его было увеличено до 1000 рублей в год. Вместе с тем он начал и самостоятельные научные исследования, которые стали появляться в печати. Так, уже в 1816 году была напечатана в издававшемся Королевским институтом журнале “Quarterly Journal of Science” первая работа Фарадея о химическом анализе тосканской едкой извести. С 1816 по 1818 год Фарадей напечатал ряд мелких заметок и небольших мемуаров по химии. К 1818 году относится первая работа Фарадея по физике, посвященная исследованию поющего пламени. Вопрос об этом явлении был разработан перед тем известным физиком де ла Ривом, который и дал теорию явления. Фарадей на целом ряде опытов убедился в ошибочности объяснения данного явления, предложенного де ла Ривом, и установил
Весь период с 1815 по 1820 год был, однако, для Фарадея лишь подготовительною школой. Он не столько работал самостоятельно, сколько учился и готовился к тем блестящим работам, которые начались после 1820 года и составили эпоху в истории физики и химии.
Занятия в лабораториях и на лекциях профессоров далеко не могли вполне поглотить всего Фарадея. Помня те громадные услуги, которые были оказаны его собственному развитию общедоступными лекциями и “Философским обществом” взаимного обучения, Фарадей употреблял немало времени и труда, чтобы теперь самому послужить этому делу. С января 1816 года он начал читать в “Философском обществе” популярный курс по физике и химии, названный им “Изложение свойств, присущих веществу, описание видов вещества и сведения о простых телах”. Таким образом, он прочитал ряд лекций об общих свойствах вещества, силе сцепления, химическом сродстве, излучении, кислороде, хлоре, йоде, фторе, водороде и азоте. В то же время он образовал небольшой кружок из лиц, стремящихся к самообразованию. Кружок этот существовал несколько лет. Собрания его происходили преимущественно на вышке, занимаемой Фарадеем в доме Королевского института. Члены кружка читали вместе, рассуждали по поводу прочитанного, представляли на общее обсуждение рефераты по разным вопросам и так далее. Они были связаны между собой дружескими чувствами, в собраниях их царила полная непринужденность, замечания и указания ошибок делались без всякого стеснения, и благодаря всему этому существование кружка было весьма благодетельно для всех его членов. Фарадей впоследствии вспоминал о собраниях молодежи, заседавшей на его вышке, с особенным удовольствием и приписывал им среди прочего улучшение своего слога, который в его первых работах был действительно очень тяжелым.
Период жизни Фарадея, которому посвящена настоящая глава, закончился женитьбою его на мисс Бернард. Ее семейство было давно и дружески знакомо с Фарадеями; оно принадлежало к той же секте “зандеманов”, в которой членами были Фарадей. Со своею невестой Фарадей был в наилучших отношениях еще с детства. Свадьба их состоялась 12 июня 1821 года. Бракосочетание совершилось без всякой пышности – соответственно характеру “зандеманства”, равно как и характеру самого Фарадея. Обычного в подобных случаях празднества не было, и многие из знакомых Фарадея, не будучи приглашены им присутствовать на торжестве, считали себя обиженными. В одном из писем, написанных перед своим браком, Фарадей говорит: “Происшествие одного дня не должно давать повода к беспокойству, шуму и тревоге. Внешним образом этот день пройдет подобно другим дням; достаточно того, что мы ожидаем и ищем веселья в сердце”.
Брак Фарадея был очень счастлив. Впоследствии Фарадей, переживший свою жену, писал о своей семейной жизни, выражаясь о себе в третьем лице, следующее: “12 июня 1821 года он женился; это обстоятельство более всякого другого содействовало его земному счастью и здоровью его ума. Союз этот продолжался 28 лет, ни в чем не изменившись, разве только взаимная привязанность с течением времени стала глубже и сильнее”. Немногие люди могут дать о себе подобную автобиографическую справку. Тиндаль, бывший в самых близких отношениях с Фарадеем, свидетельствует, что миссис Фарадей действительно заслуживала того отзыва, который дал о ней сам Фарадей…
Вскоре после брака Фарадей сделался главою общины “зандеманов”.
Материальное положение его к этому времени также было упрочено, так как его избрали смотрителем дома Королевского института, а затем директором химической лаборатории, с соответствующим содержанием. Вместе с тем это избрание давало ему теперь полную возможность работать для науки без всяких помех и стеснений.
Таким образом, жизнь Фарадея устроилась теперь крайне благоприятно во всех отношениях. Неудивительно, что с этого момента его могучий гений начал давать знать себя целым рядом первоклассных открытий.
ГЛАВА II. ПЕРВЫЕ ОТКРЫТИЯ
Значение важнейших работ Фарадея в области электричества. – Первые работы в области электромагнетизма; вращение магнитной стрелки вокруг проводника. – Сплав стали. – Открытие сжижения газов. – Влияние света на стекло. – Открытие бензина. – Работы над пределами испарения. – Фабрикация стекла. – Хромотроп. – Вибрирующие пластинки
Наиболее важными из научных работ Фарадея являются его исследования в области электромагнетизма и электрической индукции. Строго говоря, важный отдел физики, трактующий о явлениях электромагнетизма и индукционного электричества, имеющий в настоящее время такое громадное значение для техники, был создан Фарадеем из ничего, так как до него, можно сказать, человечество даже не подозревало о большей части явлений этого порядка. Услуга, оказанная Фарадеем человечеству открытием и исследованием электромагнитных явлений, принадлежит
Электрическая энергия известна человечеству в трех видах: 1) статическое электричество, известное более или менее всем, так как проявления его встречаются чаще всего: это электричество молнии, электричество, получаемое от трения стекла о кожу в электрических машинах, янтаря о сукно, смолистых веществ о мех или сукно, гуттаперчивого гребня о волосы и так далее; 2) динамическое электричество, получаемое от химического действия одних веществ на другие (гальванизм); 3) индукционное электричество, вызываемое действием электрических токов на замкнутые проводники. До Фарадея были известны только два первых вида проявления электрической энергии, и электричество до тех пор не могло играть значительной роли в технике, а стало быть, и в жизни человеческой, из-за особенностей статического электричества и гальванического тока. Приборы, при помощи которых добывается статическое электричество (со стеклянным кругом), дают энергию, обладающую значительным напряжением, но в малом количестве: даже обыкновенная “электрическая машина”, устраиваемая с учебными целями, в состоянии дать электрическую энергию такого сильного напряжения, что разряд машины может убить крупное животное, но вместе с тем этой энергии получается такое малое количество, что разряд заряженной с великим трудом машины продолжается лишь самое ничтожное мгновение. Очевидно, для практических целей электрическая энергия в такой форме не может иметь никакого значения. Гальванические приборы, основанные на химическом взаимодействии веществ, дают постоянный ток, но столь слабой силы, что для получения энергии такого же напряжения, какое дает обыкновенная электрическая машина со стеклянным диском, необходимо иметь десятки и даже сотни гальванических “пар”. Очевидно, что пользоваться гальваническими токами для практических целей и неудобно, и невыгодно, так как стоимость затрачиваемых веществ, химическое взаимодействие которых вызывает ток, значительно превышает стоимость получаемой работы. Третий вид проявления электрической энергии, открытый Фарадеем, электричество индукционное, отличается тем, что оно соединяет в себе достоинства двух первых видов – статического и гальванического электричества – и свободно от их недостатков. Индукционное электричество, обладая значительным напряжением, проявляется легко в значительных количествах; давая сильный удар, оно в то же время действует постоянно; давая, подобно статическому электричеству, длинные, молниеобразные искры, оно в то же время нагревает тела, раскаляет и расплавляет их; наконец, оно удобно поддается управлению, почему этот вид электрической энергии может, по желанию, проявляться в каких угодно количествах и какого угодно напряжения.
Только после исследований Фарадея в области электромагнетизма и индукционного электричества, только после открытия им этого вида проявления электрической энергии появилась возможность превратить электричество в послушного слугу человека и совершать с ним те чудеса, которые творятся теперь. Телеграфы, телефоны, электрическое освещение, электрические железные дороги и суда, передача силы на расстояние, электротерапия и многие тысячи других приложений электричества – все это стало возможным лишь после открытия индукционного электричества, так как во всем этом работают индукционные токи, токи Фарадея. Кто имеет хоть самое общее представление о современных успехах электротехники, тот поймет, какое величайшее благодеяние для человечества составляют открытия Фарадея, какой неоценимый дар принесен миру гением этого ученого!
Исследования в области электромагнетизма и индукционного электричества, составляющие наиболее ценный алмаз в венце славы Фарадея, поглотили большую часть его жизни и его сил. Не сразу, однако, великий исследователь всецело отдался этим работам. Долго, очевидно, он сам недостаточно оценивал значение тех тайн природы, которые удалось ему обнаружить, и он не раз отрывался от работ в этом направлении, оставляя их порою надолго, словно забывая о них. В других занятиях, которым Фарадей предавался в промежутках между работами по электричеству, он оставался все тем же проницательным ученым и здесь также сделал целый ряд капитальных открытий и исследований, как это мы сейчас увидим.
Как мы уже знаем, еще с первых лет сознательной жизни внимание Фарадея из всех наук особенно сильно привлекли химия и физика (собственно, отдел физики, трактующий об электричестве). Верность этим наукам он сохранил и в зрелом возрасте, но долго колебался между тою и другою, пока, наконец, не специализировался в области электромагнитных явлений и индукционного электричества.
Как всегда это бывает в области мысли и знания, Фарадей имел в своих открытиях в области электричества предшественников и соперников. Но ни те, ни другие не дали ничего существенного, и великие открытия Фарадея принадлежат всецело ему. В 1820 году физик Эрштед открыл, что гальванический ток отклоняет магнитную стрелку от ее обычного направления. Исходя из этого открытия, Ампер чисто теоретическим путем выяснил, что все известные магнитные явления могут быть сведены на взаимные действия электрических токов. Под влиянием этих умозрений Ампера доктор Вульстен высказывал соображения о том, что можно превратить замеченное отклонение магнитной стрелки в непрерывное вращение ее вокруг проводника гальванического тока и что, быть может, окажется возможным получить даже обратное действие, то есть заставить проводник вращаться вокруг стрелки. Вот все, что мог найти Фарадей по данному предмету в трудах тогдашних физиков. Все это были почти исключительно умозрения и даже просто гадания, фактов же почти совсем не было. Последние дал Фарадей, который пошел при этом неизмеримо дальше своих предшественников.