Физика - Каплун С. В. - Страница 60

Один из клиентов переплетной мастерской, член Лондонского Королевского общества Дено, заметив, что Фарадей интересуется наукой, помог ему попасть на лекции выдающегося физика и химика Гемфри Дэви в Королевском институте. Фарадей не только прилежно записал, но даже переплел четыре лекции и вместе с письмом послал лектору.

Этот «смелый и наивный шаг», по словам самого Фарадея, был решающим в его судьбе. В 1813 г. Дэви (не без некоторых колебаний) пригласил Фарадея на место ассистента, освободившееся в Королевском институте, а осенью того же года взял его в двухгодичную поездку по научным центрам Европы.

Это путешествие имело для Фарадея большое значение: он вместе с Дэви посетил ряд лабораторий, познакомился с такими учеными, как А. Ампер, М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак, которые, в свою очередь, обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина.

По возвращении в 1815 г. в Королевский институт Фарадей начинает интенсивно работать, все больше и больше отдаваясь самостоятельным научным исследованиям. В 1816 г. он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом году появляется и его первая печатная работа.

В 1821 г. в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за домом и лабораториями Королевского института (т. е. технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращении проводника с током вокруг магнита и магнита вокруг проводника с током и о сжижении хлора).

В период до 1821 г. Фарадей опубликовал около сорока научных работ, главным образом по химии. Постепенно он начал проводить экспериментальные исследования в основном в области электромагнетизма. После того как Х. Эрстед в 1820 г. открыл магнитное действие электрического тока, Фарадея заинтересовала проблема связи между электричеством и магнетизмом. В 1822 г. в его лабораторном дневнике появилась знаменитая ныне запись: «Превратить магнетизм в электричество». Однако Фарадей проводил и другие исследования, в том числе в области химии. Так, в 1824 г. ему первому удалось получить хлор в жидком состоянии.

В том же 1824 году Фарадей был избран членом Королевского общества, несмотря на активное противодействие Дэви, отношения с которым у Фарадея к тому времени были достаточно сложные, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея». Фарадей не оставался в долгу: отдавая должное Дэви, называл его «великим человеком».

Через год после избрания в Королевское общество Фарадея назначают директором лаборатории Королевского института, а в 1827 г. он получает в этом институте профессорскую кафедру.

В 1830 г., несмотря на тяжелое материальное положение, Фарадей решительно отказывается от всех сторонних занятий, выполнения любых научно-технических исследований и других работ (кроме чтения лекций по химии), чтобы полностью посвятить себя научным исследованиям. Вскоре он достигает блестящего успеха: 29 августа 1831 г. открывает явление электромагнитной индукции – явление порождения электрического поля переменным магнитным полем. Десять дней напряженной работы позволили Фарадею всесторонне и полностью исследовать это явление, которое без преувеличения можно назвать фундаментом всей современной электротехники.

(Интересно, что о ходе экспериментов Фарадея нам известно достаточно много, потому что еще во время своей работы в переплетной мастерской он приучил себя к ведению дневников, куда все подробно записывал.)

Но сам Фарадей не интересовался прикладными возможностями своих открытий, он стремился к главному – исследовать законы природы.

Открытие электромагнитной индукции принесло Фарадею популярность. Но он, как и раньше, был ограничен в средствах, поэтому его друзья были вынуждены ходатайствовать о предоставлении ему пожизненной правительственной пенсии, которую он начал получать в 1835 г. У Фарадея сложилось впечатление, что министр казначейства относится к этой пенсии, как к подачке ученому, поэтому он послал министру письмо, в котором отказался от нее. Министру пришлось просить прощения у Фарадея.

В 1833–1834 гг. Фарадей изучал прохождение электрического тока через растворы кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза. Эти законы (их сейчас называют законами Фарадея) сыграли важную роль в формировании представлений о дискретных носителях электрического заряда. К концу 1830-х годов Фарадей провел много важных исследований электрических явлений в диэлектриках.

Постоянное титаническое умственное напряжение подорвало здоровье Фарадея и заставило его в 1840 г. прервать на пять лет научную работу.

Вернувшись к ней вновь, Фарадей в 1848 г. открыл явление вращения плоскости поляризации света, распространяющегося в прозрачных веществах вдоль линий напряженности магнитного поля (эффект Фарадея). Очевидно, сам Фарадей (он взволнованно написал, что «намагнитил свет и осветил магнитную силовую линию») придавал этому открытию большое значение. И действительно, оно стало первым указанием на существование связи между оптикой и электромагнетизмом. Убежденность в тесной взаимосвязи электрических, магнитных, оптических и других физических и химических явлений стала основой всего научного миропонимания Фарадея.

Другие экспериментальные работы Фарадея этого времени посвящены исследованиям магнитных свойств различных сред.

В 1855 г. болезнь вновь заставила Фарадея прервать работу. Он заметно ослабел, стал катастрофически терять память. Ему приходилось записывать в лабораторный журнал все, даже то, куда и что он положил перед выходом из лаборатории, что он уже сделал и что собирался делать дальше. Чтобы продолжать работать, он должен был отказаться от многих вещей, в том числе и от посещения друзей; последнее, от чего он отказался, были лекции для детей. Умер Фарадей 25 августа 1867 г.

Даже далеко не полный перечень того, что сделал Фарадей для науки, дает представление об исключительном значении его работ. В этом перечне следует выделить то главное, что составляет огромную научную заслугу Фарадея: он первым ввел понятие поля в учение об электричестве и магнетизме. Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействи зарядов и токов через пустое пространство, то Фарадей последовательно развивал идею о том, что активным материальным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное поле.

Об этом прекрасно написал Дж. Кл. Максвелл, его последователь, который усовершенствовал учение Фарадея: «Перед мысленным взором Фарадея представали силовые линии, пронизывающие все пространство там, где математики видели центры сил, притягивающих на расстоянии; Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния. Фарадей предполагал источник и причину явлений в реальных действиях, протекающих в среде».

Взгляд на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стал неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.

В честь Фарадея названа единица электроемкости – фарад (Ф).

Джеймс Клерк Максвелл

(13 июня 1831 г. – 5 ноября 1879 г.)

Дж. Кл. Максвелл является создателем электромагнитной теории света и одним из основателей современной физики и техники.

Джеймс Клерк Максвелл родился в Эдинбурге 13 июня 1831 г. В детстве он был очень любознательным и наблюдательным: любил изучать поведение животных, мастерить игрушки.

Осенью 1841 г. отец отдал его в Эдинбургскую академию – учебное заведение, подобное гимназии. Известно, что учился Джеймс сначала плохо, но переломный момент наступил в пятом классе, когда он начал изучать геометрию. Геометрия увлекла его воображение!

Однажды отец взял Джеймса с собой на заседание Лондонского Королевского общества, где при обсуждении проблемы о форме этрусских урн возник вопрос: как нарисовать полностью правильный овал? Джеймс заинтересовался этим, и вскоре предложил простой способ вычерчивания овальных фигур и эллипсов с помощью двух шпилек. Об этой работе потом доложил на заседании профессор Форбс (несовершеннолетним слова не давали!), и она была признана и напечатана в «Научных трудах» общества.