Павел Ощепков - Жизнь и мечта
240
Раздумывая над опытами Эрстеда, которые были поставлены всего лишь за два года до появления приведенной выше записи в дневнике, Фарадей искал их первопричину. Он самостоятельно пришел к мысли о том, что образованием магнитного поля вокруг проводника с электрическим током мы обязаны не сверхъестественной силе, а природе самого электрического тока. Он твердо верил, что это поле есть результат прямого преобразования электрической энергии в магнитную.
Но если электрическая энергия может прямо, непосредственно принимать форму магнитной энергии, значит, должен существовать и обратный процесс — прямого и непосредственного преобразования магнитной энергии в электрическую, думал Фарадей. Доказать это стало его мечтой.
НАУЧНЫЙ ПОДВИГ ФАРАДЕЯ
Фарадей знал, что на заре своего развития человек научился добывать огонь путем трения. Он понимал, что при этом механическая энергия непосредственно превращалась в тепловую.
Фарадей знал также и то, что химическая энергия, как, например, в опытах Вольта, может превращаться в электрическую и наоборот. В его сознании день ото дня крепло убеждение в единстве сил природы. Он не мог себе представить, что в мире могут происходить процессы только одностороннего характера. Он все больше и больше приходил к убеждению, что в природе обязательно должны существовать и обратные процессы. Без этого, по его мнению, не могло быть вечно цветущего и развивающегося мира.
Но как доказать возможность обратного превращения магнитной энергии в электрическую?
Читая дневники Фарадея, знакомясь с материалами его архива, не устаешь удивляться и поражаться непреодолимости его стремления к поставленной цели.
Вот как будущий президент Английской академии наук писал в своем заявлении в академию:
«В Королевский институт в Лондоне. Прошу принять меня рассыльным или чернорабочим. Мне 21 год, работаю переплетчиком.
Хочу посвятить себя науке. Прилагаю к сему мою первую работу — конспект лекций профессора Дэви.
241
МАЙКЛ ФАРАДЕЙ.
Выходец из низшего сословия, он первоначально не имел никакого доступа не только в научные общества, но и в лаборатории. У него не было ни приборов, ни самых обычных для нашего времени материалов, нужных для экспериментов, И все же, не имея в своем распоряжении ни кусочка изолированного провода, ни какого-либо прибора для измерения переменных токов, ни одного трансформатора или подобия его, Фарадей самостоятельно дошел до открытия тех законов, которыми мир восхищается и руководствуется по сей день. Попробуйте представить себя на месте Фарадея, и вы поймете те невероятные трудности, какие ему пришлось преодолеть на пути творчества. Одна неудача следовала за другой.
Фарадей дошел, например, до мысли о том, что для усиления магнитного поля вокруг электрических проводников эти проводники надо намотать так, чтобы магнитные поля, образующиеся вокруг них, складывались, усиливались. Для этого надо уложить провода на катушку как можно плотнее. Но где взять изолированные провода? Да и обязательны ли здесь изолированные провода?
Это ведь для нас теперь очевидно, а тогда это не было еще ясно. Только после целого ряда неудач Фарадей пришел к мысли, что электрические провода в этом случае должны быть обязательно хорошо изолированными.
Вероятно, не одно платье его супруги пошло на ленточки, которыми Фарадей обматывал провода, чтобы сделать из них требуемую катушку индуктивности.
Наконец и эта трудность осталась позади. Но как измерить электрический ток, который мог образоваться в одной катушке при внесении ее в магнитное поле другой катушки или при перемещении ее в поле какого-либо постоянного магнита? Теперь мы хорошо знаем, что наведенные токи и экстратоки могут образоваться в замкнутом витке электрического проводника только в том случае, когда этот проводник входит в магнитное поле или выходит из него. Если же величина магнитного потока, пересекающего виток, во времени не изменяется, то никакой наведенной электрической силы в нем не будет. А тогда и это не было известно. Фарадей думал, что достаточно в магнитное поле какой-либо катушки внести другую катушку, как сразу же в ней появится электрический ток.
242
Тысячи раз ставит он опыты, и все безрезультатно. Слова «неудачно», «ошибка», «безрезультатно» все чаще и чаще появляются в его дневнике. И все же глубокая вера в то, что цель поставлена правильно, что рано или поздно она будет достигнута, вдохновляет его, он не останавливается ни перед какими трудностями, ищет все новые пути решения задачи и наконец находит их. Приборы, которыми он пользуется для обнаружения наведенных токов, слишком грубы, они не приспособлены для измерения быстро переменных значений токов. Значит, надо создать и новые приборы, и, такие условия проведения опытов, при которых погрешности были бы исключены.
Почти десять лет неудач и огорчений! Почти десять лет бесплодных на первый взгляд исканий! Но так могло казаться только постороннему наблюдателю. На самом же деле Фарадей от неудачи к неудаче мужал в науке, рос и подходил все ближе к цели.
И вот наступил 1831 г. Бывший переплетчик Фарадей— на трибуне Британского национального музея. Он читает первую лекцию о только что открытом им законе электромагнитной индукции, ставшем очень скоро одним из мировых и основополагающих законов во всей современной электротехнике.
Можно смело утверждать, что, не будь в распоряжении человечества этого закона, не было бы у нас сейчас ни машинной электротехники, ни современного радио и телевидения, ни всевозможных реле и средств автоматики, ни тысяч других приборов. Своими опытами Фарадей ответил на поставленный им же самим в 1822 г. вопрос: можно ли превратить магнетизм в электричество? И доказал — можно.
Почти десять лет преследовала Фарадея неудача. Но полученные им за это время горькие уроки не прошли даром. Его труд был вознагражден сторицей. В течение всего каких-нибудь десяти дней он открыл такие законы, за которые благодарное потомство будет чтить его вечно.
В Англии, например, имя Фарадея занесено в число почетных граждан на вечные времена. Каждый школьник теперь знает имя Фарадея, основоположника всей современной электротехники. Прошло уже более 150 лет с тех пор, как открыты законы электромагнитной индукции, но в их ясные и простые формулировки никто еще не смог внести ни одной поправки. Законы эти поражают своей точностью и лаконичностью.
Вот что писал по этому поводу Джеймс Клерк Максвелл в конце прошлого столетия:
243
«Все величие и оригинальность фарадеевского достижения могут быть оценены путем рассмотрения последующей истории этого открытия. Как и следовало ожидать, оно немедленно сделалось предметом исследований со стороны всего ученого мира.
После почти полувековой работы этого рода мы можем сказать, что, хотя практические приложения фарадеевского открытия возросли и продолжают каждый год возрастать в отношении их численности и ценности, ни одного исключения из формулировок этих законов, данных Фарадеем, не было и фарадеевская оригинальная формулировка остается по сей день единственной, которая выражает не более того, что может быть установлено экспериментом, и единственной, при помощи которой теория явления может быть представлена так, чтобы она была точна и количественно правильна, оставаясь в то же время в рамках простых методов изложения».
Фарадей оставил большое наследие и в других областях науки. Он впервые определил электрохимический эквивалент при электролизе, он предвидел дальнодействие высокочастотных электромагнитных полей — то, что мы называем теперь словом «радио». 0.н прошел путь от переплетчика до президента Лондонского королевского общества — Английской академии наук, и на всем этом пути оставил печать гениальности.
Далеко не гладок был его путь к вершинам науки.
Ему пришлось испытать не только всю горечь неудач от опытов, но и всю тяжесть положения слуги. Однажды, когда он был приглашен вместе со своим господином, знаменитым в то время английским химиком и физиком Г. Дэви, в Париж на заседание Французской академии наук, чтобы сделать там сообщение о своих опытах, Дэви стал категорически возражать против одновременного их доклада. Он заявил, что не может так унизиться, чтобы наравне со своим слугой выступать перед столь высокой аудиторией! Пришлось уступить настояниям Дэви и назначить выступления на разные дни. А позже тот же самый Дэви не упускал случая подчеркнуть, что самым большим открытием в своей жизни он считает именно то, что он «открыл Фарадея».
История открытия законов электромагнитной индукции была весьма поучительной и в другом отношении: как это ни странно, оно было одновременно и своевременным и... преждевременным.
244
Во время первого же публичного сообщения Фарадея о его открытии ему была подана записка с чертежом принципиальной схемы машины, служащей для выработки электроэнергии при механическом вращении. К чертежу был приложен вопрос:
