Рассказы об электричестве
Шрифт:
Фарадей же, который не знал математики, со своей стороны, старался построить качественную физическую картину всех наблюдаемых им явлений. «Примененный Фарадеем в его исследованиях метод состоял в постоянном обращении к эксперименту в качестве средства проверки правильности его идей и к постоянному развитию идей под прямым влиянием эксперимента» — так писал Максвелл в своем «Трактате об электричестве и магнетизме».
Фарадей всегда подчеркивал, что он высказывается только как экспериментатор. Его теоретические выводы сильно отличались от формализованных теорий Неймана и Фехнера, Вебера и других теоретиков, и многие ученые, как правило, игнорировали их. Научный мир с изумлением воспринимал его сообщения о новых экспериментальных открытиях, но относился скептически, чтобы
Правда, для этого они должны были также быть облечены в строгую математическую форму. И это сделал Джемс Клерк Максвелл в шестидесятых годах прошлого века сначала в статьях, а потом в капитальном труде под названием «Трактат об электричестве и магнетизме», вышедшем в свет в 1873 году.
Первая же статья Максвелла «О фарадеевских силовых линиях» была им написана еще студентом Кембриджского университета и доложена Кембриджскому философскому обществу в 1855 году. Автору шел тогда всего двадцать четвертый год… Но уже тогда он писал: «Современное состояние учения об электричестве представляется особенно неблагоприятным для теоретической разработки. Законы распределения электричества по поверхности проводников были выведены из опытов. В некоторых своих частях математическая теория магнетизма была установлена, между тем как в других — недостает опытных данных… Современная теория электричества и магнетизма, охватывающая все относящиеся сюда явления… должна строго удовлетворять законам, математическое выражение которых уже известно, и, кроме того, давать способы вычисления явлений в тех предельных условиях, когда известные формулы неприменимы».
Прошло несколько лет, и Максвелл создал такую теорию, создал классическую электродинамику со своими знаменитыми уравнениями, удовлетворяющими всем тем требованиям, которые были выдвинуты в его юношеской статье.
Майкл Фарадей — человек
Конечно, Фарадей занимался не только опытами. Он много работал, но умел со вкусом и отдыхать, время от времени отправляясь с женой по традиции в Бат или Брайтон на модные курорты.
«Он не любил светского общества, но театр привлекал его и приводил в лихорадочное опьянение, — пишет французский физик Дюма. — Закат солнца в деревне, буря на морском берегу, альпийские туманы возбуждали в нем живейшие ощущения; он понимал их, как художник, бывал взволнован, как поэт, или анализировал их, как ученый. Взгляд, слово, жест — все выдавало в таких случаях тесную связь его души с душой природы».
Фарадей был чужд зависти и самомнения, нередко встречавшихся в среде ученых. Не получив систематического образования, он всю жизнь стремился к самосовершенствованию. И «его совершенство, — как говорил тот же Дюма, — которое, как я думал, было у него врожденным, было плодом постоянного самонаблюдения и непреклонной душевной твердости». Когда его назначили директором лаборатории в Королевском институте и ему, как профессору, предстояло читать лекции, Фарадей целый год учился ораторскому искусству, учился четко и ясно излагать свои мысли. Он просил друзей указывать ему на неточности и ошибки, которые допускал на лекции. А его ассистент обязан был не только следить за ходом его изложения, но и время от времени класть на кафедру перед ним картонки с надписью «Помедленнее», если он начинал торопиться, или «Заканчивайте», когда он увлекался. «Зачем столько подготовки к тому, чего лучше вас не знает никто из слушателей?» — спрашивали его. «Мало самому знать, — кротко отвечал Фарадей, — нужно уметь передать свои знания другим».
Фарадей любил читать лекции. Для детей он вел рождественский цикл, рассказывал о химии, физике, об электричестве и о теплоте. Совсем недавно на прилавках книжных магазинов появилась (и уже в который раз!) его книжка «История свечи» — непревзойденный шедевр научно-популярной литературы. Именно при Фарадее рождественские лекции для детей в Королевском институте стали традицией.
Фарадей рассказывал на них о свече и лампе, о печной трубе и о золе. Может быть, в этом и заключался их успех? Ведь это так важно: определить, что именно должно быть интересно человеку в его возрасте сегодня и что будет ему в пору понять и усвоить завтра.
В последние годы жизни память Фарадея стала ослабевать, притуплялся острый ум. Он сам обнаружил у себя признаки подступившей старости и постепенно отказался от всех занимаемых должностей. Он отклонил предложение королевского двора о возведении его в рыцарское достоинство и дважды отказывался от высокой чести стать президентом Королевского общества.
В пятницу 20 июня 1862 года Фарадей на середине прервал свою лекцию в Королевском институте. Подойдя к краю эстрады, он внимательно вгляделся в зал и неожиданно поделился со слушателями мыслью о том, что, пожалуй, слишком долго находится здесь… Присутствовавшие поднялись и долго аплодировали старому ученому. Больше Фарадей не читал, не входил в лекционный зал и не поднимался на кафедру. Дома в дневнике он так объяснил причину своего ухода: «Здесь я провел счастливые годы, но настало время уйти из-за потери памяти и усталости мозга. Причины:
1. Колебания и неопределенность в доказательствах, на которых лектор должен настаивать.
2. Неспособность извлечь из памяти ранее накопленные сокровища знаний.
3. Тускнеют и забываются прежние представления о своих правах, чувстве собственного достоинства и самоуважения.
4. Сильная потребность поступать справедливо по отношению к другим и неспособность сделать это. Удалиться».
Какую силу духа и стойкость надо было иметь для такого вывода и поступка! Фарадею было в то время 70 лет.
«Ученый должен быть человеком, который выслушивает любое предположение, но определяет его справедливость сам. Внешние признаки явлений не должны связывать суждений ученого, у него не должно быть излюбленной гипотезы, он обязан быть вне школ и не иметь авторитетов. Относиться почтительно он должен не к личностям, а к предметам. Истина должна быть главной целью его исследований. Если к этим качествам еще добавится трудолюбие, то он может надеяться приподнять завесу в храме природы», — писал Майкл Фарадей.
Эмилий Христианович Ленц
Имя Ленца уже не раз встречалось в нашем повествовании, и читатель имел возможность сделать вывод о том, что этот ученый сыграл весьма важную роль в развитии учения об электричестве. Время Фарадея-Ленца было сложным для науки. Экспериментаторы накопили множество разнообразных сведений об электрических явлениях, а объяснения не находили.
В ту пору довольно большой круг интересовавших физиков явлений объяснялся присутствием и поведением «невесомых жидкостей». Так, тепловые явления старались объяснить поведением «теплорода», способного переливаться из одного тела в другое. Проявления магнетизма — существованием «магнитной жидкости», действие электрических сил — наличием «электрической жидкости». Причем физиков немало смущало то обстоятельство, что, с одной стороны, электричество можно было «добывать» трением, с другой — при помощи гальванических элементов, то есть химическим путем. В 1821 году добавилось термоэлектричество Зеебека. Затем Фарадей показал, что можно получать электричество еще и индукционным путем…