ВЫДАЮЩИЙСЯ ЭКСПЕРИМЕНТАТОР ХIХ ВЕКА

Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе современного промышленного производства электричества и многих его применений. Создал первую модель электродвигателя.

Среди других его открытий — первый трансформатор, химическое действие тока, законы электролиза, действие магнитного поля на свет, диамагнетизм. Первым предсказал электромагнитные волны.

Фарадей ввёл в научный обиход термины ион, катод, анод, электролит, диэлектрик, диамагнетизм, парамагнетизм и другие.

Фарадей — основоположник учения об электромагнитном поле, которое затем математически оформил и развил Максвелл. Основной идейный вклад Фарадея в физику электромагнитных явлений заключался в отказе от ньютонова принципа дальнодействия и во введении понятия физического поля — непрерывной области пространства, сплошь заполненной силовыми линиями и взаимодействующей с веществом.

Майкл Фарадей (Michael Faraday) родился 22 сентября 1791года в семье бедного лондонского кузнеца. Майкл был третьим ребёнком в семье. Его старший брат унаследовал профессию отца, поощрял тягу Майкла к знаниям и поддерживал его материально. Мать Фарадея, трудолюбивая и необразованная женщина, дожила до времени, когда её сын добился успехов и признания, и по праву гордилась им. Квартира, в которой появился на свет и провёл первые годы своей жизни великий учёный, находилась на заднем дворе и помещалась над конюшнями. Большую часть своего детства Майкл провёл в уличных играх.

В период глубокого экономического упадка - особенно во время неурожая зерновых в 1800 г. - семья жила на пособие для бедных, им в это время доставалось по одной маленькой буханке хлеба в неделю на человека. Все Фарадей были людьми труда — скромными и честными. Они принадлежали к небольшой религиозной секте зандеманов, получившей своё название по имени ее главы Роберта Зандемана, и, таким образом, не были связаны с официальной англиканской церковью.

В конце 1810 года, когда Фарадей уходил всё дальше в открывшийся для него новый мир знаний, от чахотки умер его отец Джеймс Фарадей. Не закончив даже средней школы, Майкл был вынужден уже в возрасте двенадцати лет поступить учеником в переплетную мастерскую. Попавшая к нему для переплета книга "Беседы о химии" так заинтересовала его, что он попытался повторить некоторые из описанных там опытов. За десять лет работы в переплетной мастерской Фарадей проделал фантастическую работу: он полностью ликвидировал пробелы в своём образовании и подготовил себя к научной деятельности. Фарадей прочитал всю доступную ему литературу по физике и химии.

Важным этапом в жизни Фарадея стали занятия в Городском философском обществе, где Майкл по вечерам слушал научно-популярные лекции по физике и астрономии и участвовал в диспутах. Деньги (по шиллингу на оплату каждой лекции) он получал от брата. На лекциях у Фарадея появились новые знакомые, которым он писал много писем, чтобы выработать ясный и лаконичный стиль изложения; он также старался овладеть приёмами ораторского искусства.

В 1812 г. Фарадей понял, что он больше не может совмещать работу с изучением естественных наук. Он, посещавший популярные лекции в лондонском Королевском институте, читавшиеся химиком Гэмфри Дэви, переписал эти лекции начисто, переплёл и послал Дэви с просьбой взять его в помощники для лабораторных работ. Вначале Дэви отказал Фарадею в его просьбе взять его на работу.

Однажды вечером, когда Фарадей был дома и готовился ко сну, раздался резкий стук в дверь. Выглянув во двор, он увидел шикарный экипаж и лакея с письмом. Это было именно то письмо, о котором он мечтал - сэр Хамфри приглашал его на собеседование. Это собеседование стало началом блестящей научной карьеры Фарадея. Он был зачислен штатным лаборантом в Королевский Институт, и ему было выделено скромное жалованье, а также две комнаты на чердаке. Помог несчастный случай. Во время одного из опытов взрывом колбы обожгло глаза Дэви. Он не мог ни читать, ни писать. Фарадея пригласили временно поработать секретарём.

Вскоре, в марте 1813 года Фарадей стал лаборантом Дэви в Королевском институте в Лондоне. С этого времени Фарадей стал сотрудником Дэви и благодаря блестящему таланту быстро выдвинулся. В самом начале этой деятельности осенью того же года вместе с профессором и его женой он совершил длительное путешествие по научным центрам Европы (1813—1815 гг.). Это путешествие имело для Фарадея большое значение: он вместе с Дэви посетил ряд лабораторий, где познакомился со многими выдающимися учёными того времени, в том числе с А. Ампером, М. Шеврелем, Ж. Л. Гей-Люссаком и А.Вольтой, которые в свою очередь обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина.

Самой примечательной чертой Фарадея-учёного являлось то, что он был мыслителем. Его наставник, сэр Хамфри Дэви, славился своими вспышками вдохновения, энергичностью и непрерывными экспериментами, в то время как Фарадей сначала садился, читал о том или ином предмете, размышлял над проблемой, потом ещё раз размышлял, делал опыты, а затем снова размышлял. Он считал себя больше философом, чем просто химиком, и старался прежде всего объяснить суть, а не произвести эффект.

В 1816 года он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа. В 1820 Фарадей провёл несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель. Эта работа считается открытием нержавеющей стали, которое не заинтересовало в то время металлургов.

В 1821 году в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского Института (то есть технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора). Фарадей получал более чем скромное жалованье в Королевском Институте, а возможности зарабатывать дополнительно частным образом он был лишен, поскольку посвятил себя научным исследованиям.

12 июня 1821 года Майкл женится на мисс Сарре Бернард, дочери лондонского ювелира. Её семейство было давно и дружески знакомо с Фарадеями; оно принадлежало к той же секте зандеманов, членами которой был и Фарадей. Со своей невестой Фарадей был в наилучших отношениях ещё с детства. Когда Фарадей просил руки Сарры Бернард, двадцатилетней дочери одного из церковных старейшин, она сказала ему, что смотрит с некоторым опасением на его "ум с человеком в придачу". Тем не менее, их брак оказался одним из самых счастливых союзов среди знаменитых супружеских пар. До самой её смерти, которая наступила спустя сорок семь лет после свадьбы, они были связаны узами редкого взаимопонимания, преданности и любви.

Бракосочетание совершилось без всякой пышности — соответственно характеру зандеманства, равно как и характеру самого Фарадея. Своих детей у них не было, но у них была племянница, которую они воспитывали с малолетства. Также Майкл заботился и о своей маме Маргарет, вплоть до её смерти в 1838 года.

Уже через три года начали появляться в печати его работы по химии. Затем последовали классические работы по сжижению газов, где впервые было применено комбинирование охлаждения и сжатия вещества. Фарадей становится известен в научных кругах. В 1824 г. его избирают в члены Королевского общества. После смерти Дэви Фарадей возглавил лабораторию своего учителя. В 1827 г. он стал профессором Королевского института.

Над одним из самых блестящих своих открытий - открытием электромагнитной индукции — явления порождения электрического поля переменным магнитным полем (29 августа 1831г.) - Фарадей работал около десяти лет. Это явление сразу же приобрело огромное научное и практическое значение. В лабораторных условиях Фарадей создал и первый трансформатор, и первый электромотор, и первую динамо-машину. Но сам Фарадей не интересовался прикладными возможностями своих открытий, он стремился к главному — исследованию законов Природы. Гельмгольц как-то сказал о Фарадее: "Немного проволоки и несколько старых кусков дерева с железом дают ему возможность сделать величайшие открытия"

Открытие электромагнитной индукции принесло Фарадею известность. Но Майкл по-прежнему был очень стеснён в средствах, так что его друзья были вынуждены хлопотать о предоставлении ему пожизненной правительственной пенсии. Эти хлопоты увенчались успехом лишь в 1835 г. Когда же у Фарадея возникло впечатление, что министр казначейства относится к этой пенсии как к подачке учёному, он направил министру письмо, в котором с достоинством отказался от всякой пенсии. Министру пришлось просить извинения у Фарадея.

"Ну и какой в этом толк?" - спрашивали с насмешкой собравшиеся вокруг лекционного стола после того, как Фарадей закончил публичную демонстрацию одного из своих новых экспериментов. "А какой толк в младенце? - убежденно отвечал Фарадей, - Когда-нибудь он вырастет!" Однажды канцлер казначейства посетил Институт и в сопровождении Фарадея совершал по лабораториям экскурсию, которая завершилась демонстрацией классического эксперимента по электричеству. Конечно же, он задал вопрос: "Но Фарадей, мой дорогой, какая от всего этого польза?" Учёный тут же сказал в ответ свои знаменитые слова: "Сэр, вполне вероятно, что Вы в скором времени сможете обложить это налогом!"

Не менее важен вклад Фарадея в учение об атомном строении вещества. Из его законов электролиза следует вывод о дискретности вещества и электричества. Через несколько лет после смерти Фарадея на основании законов электролиза был вычислен заряд электрона.

Фарадей, в отличие от Дэви, отвергал все награды, и даже рыцарское звание. Ценил он только научные символы славы. В конце жизни он даже собственноручно переплёл все дипломы в солидный том.

К числу великих открытий Фарадея относятся: диа - и парамагнетизм, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле, магнитная анизотропия, постановка вопроса о влиянии магнитного поля на излучение, исследование электрического разряда в газе и многое другое. Особенностью деятельности Фарадея является стремление доводить результаты научных исследований до применения их на практике.

Велики заслуги Фарадея как популяризатора научных знаний. Его небольшая книга "История свечи" - одно из лучших популярных произведений в мировой литературе.

По воспоминаниям, Фарадей был среднего роста, живой, весёлый. Движения его были быстры и уверенны. В искусстве экспериментирования обладал невероятной ловкостью. Был точен, аккуратен, ему были свойственны доброта, скромность, благожелательность, порядочность и честность. Он жил в своей лаборатории, среди своих инструментов, посвятив жизнь проведению всё новых и новых опытов. Он считал, что в большинстве случаев легче заставить природу говорить, чем разгадать её. Живостью и весёлостью он напоминал ирландца, а упрямством - англичанина, упорно преследующего свою цель.

«Изучение естественных наук, - говорил Фарадей, - я считаю отличной школою для ума. Нет школы для ума лучше той, где даётся понятие о чудном единстве и неуничтожаемости материи и сил природы».

«Лучше работать даже в том случае, - советовал Фарадей, - когда ничего не выходит, чем стоять на одном месте». Фарадей сконструировал простенький прибор, в котором проволока вращалась рядом с магнитом до тех пор, пока по ней проходил электрический ток. По сути дела, Фарадей изобрёл первый электрический мотор.

Будучи скромным человеком, Фарадей постоянно отказывался от предлагавшихся ему постов президента Королевского общества и президента Королевского института. Он никогда не стыдился ни своего происхождения, ни своей работы в переплётной мастерской.

Фарадей никогда не брал патентов на свои изобретения и не тратил время на их практическое использование. "Мне скорее хотелось бы отыскать новые факты и новые соотношения, связанные с магнитоэлектрической индукцией, чем увеличивать мощность достигнутых эффектов".

Фарадей ставил множество опытов, вёл аккуратные записи. Каждому опыту он посвящал параграф в лабораторных записях (в 1931 г. они были изданы в Лондоне под названием "Дневник Фарадея"). Последний параграф "Дневника" помечен номером 16041.

Ассистентом у Фарадея в течение 40 лет работал артиллерийский сержант Андерсен. Фарадей писал: "Он помогал мне при всех опытах, и я ему много обязан и благодарен за его заботливость, невозмутимость, пунктуальность и добросовестность". Гельмгольц позже отмечал, что у Андерсена была одна интересная черта: он серьёзно считал, что сам выдумывает и исполняет фарадеевские опыты, оставляя на долю того "пустые разговоры".

Искусству чтения лекций Фарадей придавал большое значение и брал уроки ораторского искусства. При чтении лекций он пользовался правилами: никогда не повторять фразу; никогда не возвращаться назад, чтобы что - то уточнить; никогда не бормотать "э - э - э", "значит ..." и т.п. Нужно остановиться, и нужное слово придёт само. Его помощник Андерсен должен был подкладывать читающему лекцию Фарадею на кафедру карточки: "Медленнее" и "Время".

Его трогала природа. Он часто гулял в парке. Ему нравилось провожать закат солнца в деревне, наблюдать за бурей на морском берегу и любоваться альпийскими туманами.

Ещё он любил театр и литературу. С удовольствием читал вслух Шекспира и Байрона, вёл переписку с Диккенсом.

В кармане Фарадей многие годы носил магнит, который напоминал ему, что рано или поздно он должен, как записал однажды в своем дневнике, «превратить магнетизм в электричество».

Хотя открытия Фарадея создали предпосылки для развития электротехники, принесшей миллионные прибыли многим промышленникам, сам учёный не составил себе ни малейшего состояния. Крайняя бедность стала спутницей последних дней его жизни.

В члены Королевского общества Фарадей был выдвинут 1 мая 1823 года. И тут начались недоразумения: его обвинили в плагиате - он рассеял подозрение, против него в печати выступил даже его учитель Дэви, который в ту пору был президентом Королевского общества. Не все учёные хотели видеть в своих рядах бывшего переплётчика. Что касается Дэви, то его научная деятельность к этому времени поубавилась и появилась зависть стареющего учителя к блестящему ученику. Дэви даже предлагал Фарадею снять свою кандидатуру. Эта история со счастливым концом: Дэви одумался, снял свои возражения, Фарадей был избран (против был подан лишь один голос), отношение между учителем и учеником вновь наладились.

Дэви много дал Фарадею, и тот никогда этого не отрицал. Многие работы Фарадея вытекали из работ его учителя. Даже к открытым в 1833 г., когда Дэви уже умер, двум законам электролиза он пришёл, опираясь на "замечательную теорию, предложенную сэром Хемфри Дэви и развитую Берцелиусом и другими выдающимися учёными". Жизнь и творчество Фарадея и Дэви была тесно переплетены. Дэви, сделав многое ещё до появления Фарадея, оставался химиком, а Фарадей наибольшую славу снискал как физик.

Работы Фарадея по изучению электрических и магнитных явлений способствовали развитию представлений об единстве и взаимопревращаемости сил природы. Он разрешил вопрос о тождестве электричества, полученного различными путями.

Научное кредо, которым Фарадей руководствовался всю жизнь, выражено в его словах: "Учёный должен быть человеком, который стремится выслушать любое предположение, но сам определяет, справедливо ли оно. Внешние признаки явлений не должны связывать суждений учёного, у него не должно быть излюбленной гипотезы, он обязан быть вне школ и не иметь авторитетов. Он должен относиться почтительно не к личностям, а к предметам. Истина должна быть главной целью его исследований. Если к этим качествам добавится ещё трудолюбие, то он может надеяться приподнять завесу в храме природы".

Читая научные книги, Фарадей интересовался всегда самим явлением природы больше, чем его объяснением. Он писал о себе: «Я не был глубоким мыслителем и не отличался ранним развитием: я был резв и имел сильное воображение. Верил столько же в «Тысячу и одну ночь», сколько и в «Энциклопедию». Но факты для меня важны, и это меня спасло. Факту я мог доверять; но каждому убеждению я мог всегда противопоставить возражение».

Для химии наибольшее значение имели открытые Фарадеем в 1834 г. и носящие его имя законы электролиза:

I) массы превращенных веществ пропорциональны количеству электричества, прошедшего через электролит;

2. массы различных веществ, превращенные в результате прохождения через электролит одного и того же количества электричества, пропорциональны химическим эквивалентам этих веществ.

Фарадей ввёл в электрохимию большинство основных понятий - таких, как электролиз, электролит, электрод, анод, катод, ионы, анионы, катионы.

Немаловажное значение для развития науки имели работы Фарадея по органической химии и химической технологии. В 1825 г. он исследовал побочные продукты коксования каменного угля и выделил из светильного газа бензен, который назвал "газойлем". Фарадей занимался приготовлением различных сплавов железа с целью получения стали для изготовления нержавеющих изделий. Он разработал состав борсиликатного стекла для оптических линз.

Эти и многие другие работы Фарадея показывают, какими выдающими¬ся способностями обладал он - один из самых замечательных экспериментаторов XIX века. А.Столетов писал: "Никогда со времен Галилея свет не видел стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы, и едва ли скоро увидит другого Фарадея..."

Среди исследований по электричеству работы Фарадея явились вершиной научных достижений. В химии же они стали эффективными только в сочетании с работами С. Аррениуса и Я.Г. Вант - Гоффа.

Кроме одной из самых его известных книг «История свечи» в 1827 г., он опубликовал тоже ставшую очень популярной книгу «Способы работы в химической лаборатории».

Работы Кулона, Гальвани, Эрстеда, Араго, Ампера представляли собой отдельные «пики», а Фарадей воздвиг «горную цепь» из взаимосвязанных работ. Он обладал гениальной способностью определять ключевые направления поиска. У него был инстинкт создавать из звеньев единое целое.

Уже в 1832 году Фарадей за открытие индукции был награждён медалью Копли.