Статьи и речи
Шрифт:
Приспособлен ли этот широко разлившийся однородный океан изотропной материи к тому, чтобы не только быть средой физического взаимодействия между отдалёнными телами и выполнять другие физические функции, о которых, может быть, пока мы не имеем никакого понятия, но и к тому, чтобы, как внушает нам автор «Невидимой Вселенной», образовать собой материальный организм существ, у которых функции жизни и мысли так же высоки или даже выше, нежели наши, это — вопрос, лежащий далеко за пределами умозрений физики.
Фарадей
Михаил Фарадей, химик, исследователь электричества и физик, родился в Ньюингтоне в Сэррее 22 сентября 1791 г. и умер в Гэмптон-Корте 25 августа 1867 г. Его родители переехали из Йоркшира в Лондон, где отец его был кузнецом.
В своей первой химической работе Фарадей следует по пути, открытому Дэви, у которого он работал ассистентом. Он специально изучал хлор и открыл два новых хлористых соединения углерода. Он произвёл также первые, ориентировочные опыты с диффузией газов, явлением, на которое впервые указал Дальтон и физическое значение которого было более полно освещено Грэхемом и Лошмдитом. Ему удалось произвести сжижение нескольких газов. Он исследовал сплавы стали и получил несколько новых сортов стекла для оптических целей. Кусок одного из этих тяжёлых стёкол приобрёл впоследствии историческое значение как вещество, в котором Фарадей открыл вращение плоскости поляризации света при помещении стекла в магнитное поле, а также — как первое вещество, которое оттолкнули полюсы магнита. Он пытался также довольно успешно сделать предметом специального изучения и популярного изложения общие методы химии, независимо от получаемых результатов.
Но химические работы Фарадея, как значительны они ни были сами по себе, скоро совершенно затмились его открытиями в области электричества. Первым опытом, который он отметил в записках, было составление им вольтова столба из семи кружков листового цинка, из семи полупенсовиков и шести кусочков бумаги, смоченных солёной водой. При помощи этого столба он разложил сернокислый магний (первое письмо к Абботу 12 июля 1812 г.). С тех пор, какие бы другие вопросы ни привлекали время от времени его внимание, он всегда выбирал среди электрических явлений те проблемы, на которые он обращал всю силу своего мышления и которыми он постоянно занимался, даже тогда, когда год за годом его попытки разрешить их терпели неудачу.
Его первым значительным открытием было получение непрерывного вращения — одного вокруг другого — магнитов и проводов, по которым идёт электрический ток. Следствия, которые можно вывести из великого открытия Эрстеда (21 июля 1820 г.), все ещё весьма смутно понимали даже самые передовые люди науки. Правда, д-р Волластон питал надежды, что ему удастся заставить провод, по которому идёт электрический ток, вращаться вокруг собственной оси, и приходил в 1821 г. вместе с Дэви в лабораторию Королевского института, чтобы произвести этот опыт. Фарадей при этом не присутствовал, но, придя потом, слышал разговор о предполагаемом вращении провода.
В июле, августе и сентябре того же года Фарадей написал для журнала «Annals of Philosophy» по просьбе г-на Филлипса, издателя этого журнала, исторический очерк об электромагнетизме и повторил почти все опыты, описанные им. Это привело его в начале сентября к открытию метода получения непрерывного вращения вокруг магнита и магнита вокруг провода. Ему не удалось заставить
Мы можем, однако, заметить, что хотя самый факт существования тангенциальной силы между электрическим током и полюсом магнита был уже высказан Эрстедом и ясно понимался Ампером, Волластоном и другими, но существование непрерывного вращения — одного вокруг другого — провода и магнита было научной задачей, требовавшей немало остроумия для своего первоначального разрешения. Действительно, с одной стороны, электрический ток всегда образует замкнутую цепь, а с другой стороны, оба полюса магнита имеют равные, но противоположные свойства и неразрывно связаны, так что каждому стремлению одного из полюсов двигаться вокруг линии тока в одном направлении противостоит равная тенденция другого полюса вращаться в противоположном направлении и, таким образом, один полюс не может ни заставить второй полюс двигаться вокруг проволоки, ни оторваться от него. Вращение не может быть осуществлено, если мы не примем в той или иной форме остроумного решения Фарадея, заставившего ток разделиться в некоторой точке своего пути на два канала, по одному соответственно каждой половине магнита, таким образом, чтобы во время вращения магнита ток переходил из канала, находящегося сверху, в канал, находящийся снизу, так, чтобы середина магнита могла проходить сквозь линию тока, не прерывая её, подобно тому как Кир провёл свою армию посуху через Кинод, отведя реку в канал, прорытый для этого в тылу.
Мы должны теперь перейти к открытию, увенчавшему исследования Фарадея,— к открытию индукции электрических токов.
В декабре 1824 г. он пытался получить электрический ток при помощи магнита и трижды делал тщательные, но безуспешные попытки получить ток в одном проводе при помощи тока в Другом проводе или при помощи магнита. Он продолжал упорствовать и 29 августа 1831 г. получил первое доказательство того, что электрический ток может индуцировать ток в другой цепи. 23 сентября он пишет своему другу Р. Филлипсу: «Я теперь занимаюсь опять электромагнетизмом и думаю, что напал на удачную вещь, но не могу ещё утверждать это. Очень может быть, что после всех моих трудов я в конце концов вытащу водоросли вместо рыбы». Это был его первый удачный опыт. Ещё через девять дней опытов он достиг результатов, описанных в его первой серии «Опытных исследований» («Experimental Researches») и доложенных в Королевском обществе 24 ноября 1831 г.
Напряжённым усилием своего мышления он меньше чем в три месяца развил новую идею из первоначального состояния её до полной зрелости. Все величие и оригинальность фарадеевского достижения могут быть оценены путём рассмотрения последующей истории этого открытия. Как и следовало ожидать, оно немедленно сделалось предметом исследований со стороны всего научного мира. Но некоторые из наиболее опытных физиков оказались неспособными избежать ошибок в формулировке изучаемого явления, полагая при этом, что они применяют более научный язык, чем язык Фарадея. До настоящего времени математики, отбросившие фарадеевский метод формулирования ого закона, как несоответствующий точности их науки, никогда не могли изобрести никакой другой существенно отличной формулы, которая бы полно изображала явление, не вводя гипотезы о взаимном действии вещей, не имеющих физического существования, как, например, элементы токов, вытекающих из ничего, затем текущих по проводу и, наконец, снова погружающихся в ничто.
После почти полувековой работы этого рода мы можем сказать, что хотя практические применения открытия Фарадея возросли и возрастают по количеству и по значению с каждым годом, не было найдено ни одного исключения из формулировки этих законов, данной Фарадеем, не прибавлен ни один новый закон, и его первоначальная формулировка и по сей день остаётся единственной, утверждающей не более того, что может быть проверено опытом, и единственной, при помощи которой теория этого явления может быть выражена строго и численно точно, оставаясь в то же время в рамках элементарных методов изложения.