Приключение великих уравнений - Владимир Карцев

Испытание показало, что каждый из кусков проволоки вполне изолирован от двух других. Эту сторону кольца я обозначу буквой А. На другую половину кольца, отступив на некоторый промежуток от стороны А, я намотал еще два куска той же проволоки общей длиной около 60 футов. Направление витков было то же, что и на половине А. Эту сторону кольца я обозначу буквой В.

Я зарядил батарею из десяти пар пластинок, 4 квадратных дюйма каждая. На стороне В я соединил оба. конца проволоки в общую цепь и приключил ее к гальванометру, который был удален от моего кольца на 3 фута. Тогда я подключил концы одной из проволок на стороне А к батарее, и тотчас же произошло заметное действие на стрелку гальванометра. Она заколебалась и затем вернулась в свое первоначальное положение. Когда я прервал контакт стороны А с батареей, немедленно же произошел новый бросок стрелки".

Фарадей был в недоумении: во-первых, почему стрелка ведет себя так странно? Во-вторых, имеют ли отношение замеченные им всплески к явлению, которое он искал?

Вот тут-то и открылись Фарадею во всей ясности великие идеи Ампера - связь между электрическим током и магнетизмом. Ведь первая обмотка, в которую он подавал ток, сразу становилась магнитом. Если рассматривать ее как магнит, то эксперимент 29 августа показал, что магнетизм как будто бы рождает электричество. Только две вещи оставались странными: почему всплеск электричества при включении электромагнита стал быстро сходить на нет? И более того, почему всплеск появляется при выключении магнита?

На следующий день 30 августа новая серия экспериментов, Эффект ясно выражен, но тем не менее абсолютно непонятен.

Фарадей чувствует, что открытие где-то рядом.

23 сентября он пишет своему другу Р. Филиппсу13: "Я теперь опять занимаюсь электромагнетизмом и думаю, что напал на удачную вещь, но не могу еще утверждать это. Очень может быть, что после всех моих трудов я в конце концов вытащу водоросли вместо рыбы".

К следующему утру, 24 сентября, Фарадей подготовил много различных устройств, в которых основными элементами были уже не обмотки с электрическим током, а постоянные магниты. И эффект тоже существовал! Стрелка отклонялась и сразу же устремлялась на место. Легкое движение происходило при самых неожиданных манипуляциях с магнитом, иной раз казалось - случайно. Нет, не может того быть! Разгадка где-то рядом. Но где?

Следующий эксперимент - 1 октября. Фарадей решает вернуться к самому началу - к двум обмоткам: одной с током, другой - подсоединенной к гальванометру. Различие с первым экспериментом - отсутствие стального кольца сердечника. Всплеск почти незаметен. Результат тривиален. Ясно, что магнит без сердечника гораздо слабее магнита с сердечником. Поэтому и эффект выражен слабее. (Тривиально и ясно для нас, уже знающих, в чем тут дело. Но для Фарадея роль железного сердечника ясна отнюдь не была).

Фарадей разочарован. Две недели он не подходит к приборам, размышляя о причинах неудачи.

В записках Фарадея была найдена "шкала научных заслуг". Вот она:

Четыре ступени:

Открытие нового факта.

Сведение его к известным принципам.

Открытие факта, не сводимого к известным принципам.

Сведение всех фактов к ещеболее общим принципам.

Если воспользоваться этой шкалой, то можно увидеть, что открытия самого Фарадея - высшая ступень. Открытие Герцем электромагнитных волн - это вторая ступень, открытие радиоактивности Беккерелем - третья ступень. Заслуга Эйнштейна - четвертая, высшая ступень.

Эксперимент триумфальный - 17 октября.

Фарадей заранее знает, как это будет. Опыт удается блестяще.

"Я взял цилиндрический магнитный брусок (3/4 дюйма в диаметре и 8 1/4 дюйма длиной) и ввел один его конец в просвет спирали из медной проволоки (220 футов длиной), соединенной с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался".

Секрет - в движении магнита! Импульс электричества определяется не положением магнита, а движением!

"Это значит, что электрическая волна возникает только при движении14 магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое".

Идея оказалась плодотворной. Если движение магнита относительно проводника создает электричество, то, видимо, и движение проводника относительно магнита должно рождать электричество! "Электрическая волна" не исчезнет до тех пор, пока будет продолжаться взаимное перемещение проводника и магнита. Значит, есть возможность создать генератор электрического тока, действующий сколь угодно долго, лишь бы продолжалось взаимное движение проволоки и магнита!

Здесь - путь к современным электрогенераторам. И поскольку Фарадей правильно оценил принцип действия нового устройства, оно было им быстро построено и испытано.

Фарадей придавал громадное значение искусству чтения лекций. Он брал уроки ораторского искусства. Его правила при чтении лекций:

Никогда не повторять фразу.

Никогда не возвращаться назад, чтобы уточнить что-либо.

Если не находится подходящего слова, никогда не бормотать: "Э-э-э...", "значит..." и т. п. Нужно остановиться - слова придут сами.

Артиллерийский сержант Андерсон должен был подкладывать читающему лекцию Фарадею на кафедру карточки: "МЕДЛЕННЕЕ" и "ВРЕМЯ".

28 октября Фарадей установил между полюсами подковообразного магнита вращающийся медный диск, с которого при помощи скользящих контактов (один на оси, другой на периферии диска) можно было снимать электрическое напряжение. Это был первый электрический генератор, созданный руками человека.

Кстати, говоря о том, что Фарадеевский генератор вырабатывает электричество, мы никогда не задаемся вопросом, какое? Ответ для нас ясен - на свете есть лишь одно электричество, находящееся обычно в самых различных формах. Это не было ясным во времена Фа-радея, и вопрос "какое" был вполне уместен.

Фарадей сравнил действие различных "электричеств": получаемого с помощью змея, "янтарного", от электрических рыб. Выяснилось, что все электричества идентичны по свойствам, но различны по количеству. Например, все они могут разлагать воду, только с различной скоростью. Вывод Фарадея о том, что электричество, каким бы путем оно ни было получено, едино по своей природе, тоже один из важнейших в истории электричества. Открытие Фарадея еще раз подтверждает остроумную мысль, некогда выраженную М. В. Ломоносовым: "Природа проста и не роскошествует излишними причинами".

После "электромагнитной эпопеи" Фарадей был вынужден прекратить на несколько лет свою научную работу - настолько была истощена нервная система непрестанными напряженными раздумьями.

Американский физик Джозеф Генри, единственный американец, которого в 20-х годах прошлого века увлекала проблема взаимоотношения электричества и магнетизма, оказалось, еще в 1830 году наблюдал явление электромагнитной индукции. Однако Генри не оспаривал приоритета Фарадея, руководствуясь мудрым и справедливым правилом; первооткрывателем считается тот, кто раньше обнародовал открытые им явления.

Вообще Фарадей никогда не щадил себя, занимаясь наукой. Серьезно укоротили его жизнь химические опыты, где широко использовалась ртуть, беспрерывно, хотя и не намеренно, проливающаяся на пол, а затем испаряющаяся.

Оборудование его лаборатории было абсолютно негодным с точки зрения самой элементарной техники безопасности. Вот письмо самого Фарадея:

"В прошлую субботу у меня случился еще один взрыв, который опять поранил мне глаза. Одна из моих трубок разлетелась вдребезги с такой силой, что осколком пробило оконное стекло, точно ружейной пулей. Мне теперь лучше, и я надеюсь, что через несколько дней буду видеть так же хорошо, как и раньше. Но в первое мгновение после взрыва глаза мои были прямо-таки набиты кусочками стекла. Из них вынули тринадцать осколков..."

Когда, за несколько лет до смерти, Фарадею предложили квартиру в Хэмптон-Корте, его здоровье было уже сильно подорвано работой.

С годами он отказывался от всего, что могло бы помешать ему работать, от писем, от лекций, от встреч с друзьями.

Последняя лекция - на Рождество 1860 года.

Сложил с себя обязанности профессора - октябрь 1861 года.

Последняя работа в лаборатории - 12 марта 1862 года.

Сложил с себя обязанности главы христианской общины в 1864 году.

Сложил с себя обязанности, связанные с электрическим освещением маяков, в 1865 году.

Последний раз интересовался электричеством - его восхитила громадная электрическая машина Хольтца - в 1865 году.

Силы его непрерывно слабели...

Вот как сообщила санкт-петербургская "Иллюстрированная газета" о смерти Фарадея в 1867 году: