Физика. Великие открытия: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Майкл Фарадей 1791–1867

Впервые Дэви узнал о существовании некоего Майкла Фарадея в конце 1812 года. Обстоятельства знакомства были несколько необычны для знаменитого ученого, привыкшего к определенным условностям в отношениях между людьми. В Англии вообще не принято обращаться к человеку, которому ты не представлен. А тут вдруг Дэви получает письмо от совершенно незнакомого лица, причем от какого-то переплетчика, который возомнил о себе бог знает что: «Я желаю совершенно оставить ремесло и поступить на службу науке, которая делает своих поборников настолько же добрыми, насколько ремесло злыми и себялюбивыми…» Вместе с письмом Дэви получил роскошно переплетенный том, где на 380 страницах обнаружил конспект своих последних четырех лекций, снабженных аккуратными рисунками.

Что ответить на такое письмо? Дэви ничего не знал об адресате, не знал, что его тяга к наукам не прихоть, а призвание, что, работая еще учеником переплетчика, Майкл посещал публичные научные чтения и аккуратно записывал все, что слышал; Дэви не знал, что, для того чтобы попасть на его лекцию, вернее, на последние четыре лекции, Майклу пришлось одалживать деньги на билеты; он не знал еще также и того, что до него, до Дэви, Фарадей послал аналогичное письмо ни больше, ни меньше, как Джозефу Бэнксу, президенту Королевского общества, ну и, естественно, никакого ответа на него не получил; единственное, что Хэмфри мог понять из письма, так это то, что юный корреспондент не имеет сколько-нибудь серьезного образования, что он выходец из простых слоев общества, что он готов на любую работу, лишь бы уйти из переплетной мастерской, хотя, судя по присланному тому, свое ремесло знает хорошо.

В первый момент Дэви даже не знал, что ответить и стоит ли отвечать вообще. Через несколько дней, зайдя по дороге в институт к своему приятелю, он показал ему письмо и спросил совета, что делать. Приятель посоветовал дать просителю место мойщика посуды; если он согласится, наука действительно влечет его, если отклонит предложение — туда ему и дорога.

Дэви все же не принял такого совета, уж слишком он жесток по отношению к человеку, который, может, и впрямь прирожденный ученый. Поэтому он решает ответить Фарадею, но в весьма туманной, ни к чему не обязывающей форме:

«Сэр! Мне чрезвычайно понравилось доказательство вашего доверия ко мне, которое к тому же свидетельствует о большом прилежании, хорошей памяти и внимании. Сейчас я вынужден уехать из города и вернусь не ранее конца января. Тогда я охотно готов повидать вас в любое время. Мне доставит удовольствие, если я смогу быть вам полезным; я хотел бы, чтобы это было в моих возможностях.

Готовый к услугам — X. Дэви».

В начале года, когда Дэви вернулся в Лондон, они встретились. Однако «готовый к услугам» ученый, как вспоминает Фарадей, «предупреждал меня не бросать прежнего места; он говорил, что наука — особа черствая, что она в денежном отношении лишь скупо вознаграждает тех, кто посвящает себя служению ей».

Вероятно, он просто решил несколько попугать Фарадея, испытать его целеустремленность, потому что в следующие месяцы стал хлопотать о том, чтобы Фарадея приняли на работу, и даже специально освободил место в своей лаборатории.

1 марта 1813 года, в день поистине счастливый для науки, в протоколе заседания руководства института появилась следующая запись: «Сэр Хэмфри Дэви имеет честь уведомить дирекцию, что он нашел человека, которого желательно назначить на должность. Его имя — Майкл Фарадей. Он молодой человек, 22-х лет. Насколько мог узнать или заметить сэр Хэмфри Дэви, он вполне годен на это место. У него, по-видимому, хорошие навыки, деятельный и живой нрав и разумное поведение… Постановили: Майклу Фарадею разрешить занять должность».

Условия были не ахти какие, материально даже хуже, чем у квалифицированного переплетчика, да и работы много — и ассистент, и служитель. Но Фарадей был счастлив — он вступил в храм науки.

Через десять лет он станет полноправным жрецом этого храма, его изберут членом Королевского общества; через восемнадцать он сделает открытие, обессмертившее его имя, — обнаружит электромагнитную индукцию, из которой выйдет вся современная электротехника; через сорок четыре года его будут просить стать президентом Королевского общества, а он откажется, сказав, что «хочет остаться до конца жизни просто Майклом Фарадеем». Он и остался им.

Его имя увековечено не только в истории физики и химии, не только самим фактом существования электрических машин, но и в двух физических единицах, и это редкий случай: великие физики, да и то не все, удостаивались чести дать свое имя в лучшем случае какой-нибудь одной единице измерения, а именем Фарадея названы и единица электролитической емкости — фарада, и число, определяющее величину электрического заряда в электролите, переносящего одну грамм-молекулу вещества — число Фарадея.

Интересно, как не похож ученик на учителя. Дэви радовался каждому новому званию: секретаря Королевского общества, потом его президента, званию рыцаря, дающему право именоваться сэром, званию баронета, позволяющему это право наследовать потомкам, я уж не говорю о более скромных почестях и подарках. Фарадей же — прямая противоположность ему. Он последовательно отвергал все награды, включая и рыцарское звание, и только признание зарубежных коллег — чисто научные символы славы в виде членства в иностранных академиях, в том числе и Российской, — принимал с удовольствием, а в конце жизни даже переплел собственноручно все дипломы в солидный том.

Только один раз в жизни сделал он исключение из правила, когда решил добиться почетного у себя в стране звания — члена Королевского общества. Да и то потому, что оно давало научную свободу, уменьшало зависимость от ставшего деспотичным учителя.

На этой истории стоит, быть может, остановиться чуть подробнее — она проливает свет на искренность Дэви, когда он говорил о своем «главном открытии».

Фарадея выдвинули в кандидаты на голосование 1 мая 1823 года. К этому времени он еще не сделал самого основного открытия своей жизни, иначе ни о каких трудностях не было бы и речи. Правда, Фарадей уже достаточно преуспел в науках, главным образом в химии, и того, что им уже было сделано, посчитали достаточным, чтобы выставить его кандидатуру. 29 членов общества подписали следующее заявление: «Мистер Майкл Фарадей, джентльмен, отлично знающий химию, автор многих сочинений, напечатанных в „Трудах Королевского общества“, желает вступить в члены этого общества, и мы, нижеподписавшиеся, на основании личного знакомства рекомендуем его как лицо, безусловно достойное этой чести, и полагаем, что он будет полезным и, ценным членом общества».

По традиции это заявление читалось на десяти заседаниях подряд перед выборами. И тут началось что-то непонятное. Вокруг имени Фарадея поднялась возня не совсем деликатного свойства. Сначала его обвинили в том, что он якобы украл чужую идею; Фарадей ужасно переживал из-за этого, наконец встретился с ученым, с которым его столкнула молва, они объяснились и рассеяли недоразумение. Но это была устная беседа, а намек на плагиат был напечатан в журнале. Причем не кем-нибудь, а самим Дэви. Пришлось Майклу браться за перо и писать опровержение. Его напечатали: редакция просила читателей не принимать во внимание пять строк отчета о докладе сэра Хэмфри Дэви, поскольку они являются неправильными. Но о каких именно строках шла речь, прямо не говорилось. Травля после этого не уменьшилась. Создавалось впечатление, что какая-то группа ученых не хочет видеть в своих рядах бывшего переплетчика. Самое удивительное для нас и обидное для Фарадея, что во главе этой группы стоял его учитель, в то время президент Королевского общества. По всей вероятности, у него были свои, иные причины не желать этого избрания.

Прежде всего его задело, что Фарадей, опубликовав в 1823 году две или три работы, посвященные химическим проблемам, которыми занимался и Дэви, не сослался в них на своего шефа или, во всяком случае, сделал это слишком робко; сам президент за весь год напечатал всего одну статью. Его самолюбие было задето, и, может быть, в какой-то мере не без основания, но не настолько все же, чтобы из-за этого желать зла своему недавно еще любимому ученику.

Другая же причина, главная, наверное, — извечная ревность или зависть стареющего учителя к молодому, блестящему, быстро продвигающемуся вперед ученику. К этому времени научная деятельность самого Дэви заметно поубавилась, все меньше идей стали связывать с его именем и все больше — с именем Фарадея. Вероятно, глава английских ученых тяжело переживал это обстоятельство и, не в силах уже ускорить свое продвижение, старался замедлить рост соперника. Иначе, чем же можно объяснить весьма постыдный для Дэви разговор, состоявшийся у него с Фарадеем перед самыми выборами, где он прямо предложил ему взять назад свое заявление. Майкл не без резона заметил на это, что не он подал заявление. «А вы заставьте ваших покровителей взять его», — настаивал Дэви. Фарадей вновь возразил: они не послушают его. Тогда Дэви, видимо потеряв всякий контроль над собой, сказал, что сам, как президент, вернет это заявление. Фарадей ответил весьма достойно, с глубокой иронией, что «уверен в любых действиях сэра Хэмфри, направленных на благо Королевского общества».

В конце концов Дэви одумался или понял, что окажется в меньшинстве, а это еще больше ударило бы по его самолюбию как президента, и он счел за благо снять свои возражения. За президентом последовали и другие противники Фарадея, и в январе 1824 года он был избран практически единогласно, против был подан только один голос.

После этого случая отношения между Фарадеем и Дэви вновь наладились, и оба неоднократно высказывали публично знаки уважения друг другу. А что при этом думали на самом деле, неизвестно. Фарадей, вероятно, был искренен; он хоть и был глубоко принципиальным человеком, но добрым и сдержанным. Да и впрямь было бы странно и несправедливо, если бы эти два ученых, так тесно связанные общими работами, жизнью, вдруг разошлись навсегда. Дэви очень много дал Фарадею, и тот никогда не отрицал этого, и многие работы Майкла как бы логически вытекали из работ или идей Дэви. Таковы, в частности, и два закона электролиза, открытые Фарадеем в 1833 году, когда Дэви уже не было в живых. Фарадей пришел к ним, опираясь, как он сам писал, на «замечательную теорию, предложенную сэром Хэмфри Дэви и развитую Берцелиусом и другими выдающимися учеными, согласно которой обычное химическое сродство является следствием электрического притяжения между частицами вещества».

Предшественники Фарадея, исследуя процесс электролиза, говорили о качественных изменениях, происходящих в растворе, но каковы количественные закономерности? Их-то и установил Фарадей. Законы Фарадея можно найти в любом учебнике, они понятны каждому из нас, и кажется даже странным, как это никто до него, в первую очередь Дэви, не догадался их сформулировать. Первый закон гласит: количество разложенного при электролизе вещества увеличивается пропорционально силе тока и времени его прохождения. Второй закон: количества выделенных на электродах веществ пропорциональны их химическим эквивалентам.

Эти законы оказались очень важными для дальнейшего развития науки. Дело не только в том, что они давали возможность вести количественные расчеты, — они помогли прийти к выводу об электрической природе материи и об атомном строении электричества, на которых зиждется все современное материалистическое естествознание.

Этим Фарадей внес свою лепту в давнишний спор о природе гальванического электричества, идущий уже тридцать лет между сторонниками Вольты, утверждавшего, что электричество в его столбе возникает вследствие прикосновения разных металлов, и химиками, убежденными, что дело здесь в химических процессах, происходящих в столбе. Долгое время авторитет Вольты довлел в споре, но постепенно новые факты вызвали сомнение в справедливости такого суждения, хоть и исходило оно от самого автора столба.

Фарадей не мог оставаться в стороне в этой дискуссии и 7 апреля 1834 года представил Королевскому обществу мемуар «Об электричестве вольтова столба», где описал несколько опытов, убедивших его, что в столбе источником электричества служат химические силы. В это время авторитет Фарадея был уже очень высок, и его суждение сыграло существенную роль в утверждении истины.

«Земно-электрическая машина» (1845 г.) Луиджи Пальмьери. В желобок эллиптической рамы уложено 210 витков медной проволоки, концы которой соединены с металлическими цилиндрами h, h. Если ось вращения машины расположена перпендикулярно магнитному меридиану, при быстром вращении катушки возникает индуктивный ток, вызывающий физические, физиологические и химические действия.

Проглядывая сегодня любую книгу по электролизу, даже самую популярную, любой учебник, даже школьный, сталкиваешься и еще с одним вкладом знаменитого физика Фарадея в электрохимию. Это он придумал все названия, которые мы произносим, описывая процесс электролиза: электрод, анод, катод, электролит, ионы. Вспомните, как сложно и путано объясняли наблюдаемые процессы Вольта, Никольсон, Дэви — я умышленно не вводил в их описания современных терминов. А ведь там речь шла о самых простых явлениях. Представляете, каково было бы современным электрохимикам, если бы не труд Фарадея! 9 января 1834 года он представил Королевскому обществу очередной мемуар «Об электрохимическом разложении», где предлагал ввести новую терминологию. Так, жидкости, которые под действием тока разлагаются на отдельные части и начинают проводить электричество, он предлагает назвать «электролиты»; по-гречески это значит «разлагаемый электричеством». Части, на которые распадается электролит, следует назвать «ионы», то есть «путешественники». Те ионы, которые идут к отрицательному полюсу батареи, надо именовать «катионы», а сам полюс — «катод», что значит «путь вниз», «путь заходящего солнца». Другая часть ионов получила название «анионы», а электрод, к которому они путешествуют, — «анод», то есть «путь вверх», «путь восходящего солнца».