Фарадей
Шрифт:
До открытия электромагнитной индукции, многочисленные исследования, обогащая учение об электромагнетизме новыми данными, скорее осложняли, чем облегчали, понимание получаемых фактов. Фарадей же внес полную ясность в эту область и тем самым открыл новые перспективы в изучении электромагнитных явлений. Именно с момента открытия электромагнитной индукции учение об электричестве пошло семимильными шагами вперед, обогащаясь все новыми и новыми достижениями. Больше всего плодов от этого открытия пожал сам Фарадей, придерживавшийся своеобразного мнения на права и судьбы ученого, возделавшего новое поле в науке.
Тиндаль писал в своих воспоминаниях: «Фарадей держался того взгляда, что основатель важного закона или принципа имеет право на «остаточные колосья после жатвы» (его собственное выражение), т. е. на все выводы из его открытий. Руководимый
Непродолжителен был отдых Фарадея после напряжения, приведшего к открытию электромагнитной индукции. Уже 5 декабря 1831 года он занялся новыми опытами в своей лаборатории, а 14 декабря в его записной книжке появилась следующая запись: «Испытывал действие земного магнетизма для создания электричества. Получил прекрасные результаты.
В соленоид был вставлен цилиндр из мягкого железа (освобожденный от магнетизма путем нагрева его до красного каления и последующего медленного охлаждения); затем он был соединен с гальванометром посредством проволок 8-ми футов длиной. После этого я перевернул магнит и соленоид, и стрелка сейчас же отклонилась; снова перевернул их, и стрелка отклонилась в прежнее положение. Повторяя это движение при колебаниях стрелки, я заставил последнюю отклоняться на 180° или более».
В этот же день Фарадей «произвел эксперимент Араго при помощи земного магнетизма». Связанные с этим опыты позволили осуществить наиболее совершенную конструкцию «новой электрической машины», которая теперь представляла собой технически законченное приспособление, генерирующее постоянный электрический ток. Этот первый электромагнитныйгенератор электрической энергии Фарадей описал в первой серии «Опытных исследований по электричеству», опубликованных, как было сказано, в 1832 году, т. е. после исследования явления земной электромагнитной индукции (см. приложение III).
Открыв новый источник электричества, Фарадей стал размышлять о «тождестве двух электричеств», т. е. о том, одна ли и та же природа у электричеств, получаемых от различных генераторов: электростатической машины, гальванического элемента, термоэлемента и т. п. Этот вопрос возник сразу же, как только после первого электростатического генератора появился новый — вольтов столб (гальванический элемент). Многие ученые отрицали, что вольтов столб производит то, что можно было бы назвать электричеством, и не употребляли даже этого последнего термина в связи с вольтовым столбом, предпочитая в этом случае говорить о гальванизме. В учебных пособиях по физике в начале XIX века можно было встретить самостоятельные разделы: «электричество» и «гальванизм». Вопрос о тождестве электричеств до 20-х годов прошлого столетия оставался предметом дискуссий на страницах научных журналов.
Когда Фарадей направлял свой интерес на какую-либо проблему (в данном случае на проблему тождества электричеств), он уже не переставал думать о ее разрешении до тех пор, пока не находил ясного ответа. Джон Тиндаль, упоминая об особенностях характера Фарадея, указывает, что «он раздражался, когда ему приходилось опираться на факты, хотя бы слегка подверженные сомнению. Он ненавидел так называемое сомнительное знаниеи всегда старался превратить его в знание несомненное или в совершенное незнание. Постоянным его желанием было установить одинаково хорошо фактическое знание или фактическое незнание. Казалось, что при каждой недоказанной гипотезе он говорил: «Будь одним из двух: или переходи в число истин твердо установленных или исчезни как доказанная ложь».
Проблемой тождества электричеств Фарадей занимался до конца 1832 года. В январе 1833 года он доложил Королевскому обществу о своих исследованиях, которые привели его к выводам, не допускающим никаких сомнений в том, что природа всех видов электричества одинакова. Все эти виды, каково бы ни было их происхождение» в состоянии произвести все присущие электричеству действия — физиологические, химические, магнитные, световые и механические. Вот что писал он в своих мемуарах:
«Ход исследования по электричеству, которое я имел честь представить Королевскому обществу, привел меня к такому моменту, когда для продолжения моих исследований было существенно, чтобы не оставалось никаких сомнений относительно тождества или различия электричеств, возбуждаемых различными способами. Совершенно
Сэр Гемфри Дэви, например, в своей статье об электрическом скате полагает, что животное электричество кажетсяособым, и, упоминая о нем, об обычном и вольтаическом электричествах и магнетизме, он говорит: «При исследовании различных видоизменений или свойств электричества в этих различных формах могут быть установлены отличия и т. д.». Действительно, стоит лишь сослаться на последний том «Philosophical Transactions», чтобы показать, что вопрос этот никоим образом не рассматривается как решенный. Д-р Дэви при производстве опытов над электрическим скатом получил такие же эффекты, как те, которые дают обыкновенное и вольтаическое электричество, и говорит, что в отношении магнитной и химической активности оно не является существенно отличным, однако дальше он говорит, что имеются другие пункты различия, и, указав на них, добавляет: «Как об'яснить эти различия? Допускают ли они об'яснение, подобное выдвинутому мистером Кавендишем в его теории электрического ската, или мы можем предположить, согласно аналогии с солнечным лучом, что электрическая сила, независимо от того, возбуждается ли она посредством обычной машины, вольтаической батареи или электрического ската, не является простой силой, а комбинацией сил, которые могут встречаться в различных соединениях и создавать все разнообразные виды электричества, которые нам известны».
Таким образом, несмотря на общее впечатление о тождественности различных видов электричества, очевидно, что доказательства этого не были достаточно ясными и отчетливыми, чтобы получить признание всех тех, кто является компетентным в рассмотрении данного вопроса. Вопрос представляется мне сходным с другим, столь блестяще решенным сэром Дэви, а именно: во всех ли случаях вольтаическое электричество лишь выделяло кислоты и щелочи, обнаруживаемые в воде после его действия, или оно в некоторых случаях их действительно создавало.
Та же самая необходимость, которая заставила его разрешить сомнительный пункт, препятствовавший развитию его взглядов и нарушавший строгость его рассуждений, вынудила и меня установить — является ли обычное и вольтаическое электричества тождественными или различными. Я убедился, что они тождественны, и надеюсь, что опыты, которые я могу представить, как и вытекающие из них доказательства, будут найдены достойными внимания Королевского общества».
Работы о природе электричества составили третью серию «Опытных исследований».
Фарадей опубликовал с 1831 по 1835 год всего тридцать серий «Опытных исследований», изложенных в форме кратких параграфов. Общее число этих параграфов достигло 3430. «Опытные исследования» периодически публиковались в журнале «Philosophical Transactions» — печатном органе Королевского общества [16] .
Остановиться на всех сериях, разумеется, невозможно в пределах настоящего очерка, ни в какой мере не представляющего собой специального исследования творчества Фарадея. Тесные рамки этой книги позволяют коснуться только основных работ Фарадея и то лишь в общих чертах.
16
В библиотеке Академии наук СССР хранится собрание оттисков с автографами Фарадея, присланных им нашей Академии, почетным членом которой он состоял с 1831 года. Они вышли и отдельным изданием в трех томах (1844, 1847 и 1855 гг.) и неоднократно переводились на немецкий и французский языки. В настоящее время издательство Академий наук СССР подготовляет русский перевод.