Великий физик Америки (стр. 2 из 3)

Статья Фарадея с подробным изложением экспериментов была опубликована в 1832 г. в журнале «Philosophical Transactions», а затем в крупнейших физических журналах континента.

Профессор физики Олбанской академии Джозеф Генри, много лет занимавшийся исследованием электромагнитных явлений и ничего не знавший о работах Фарадея, 16 ноября 1831 г. пишет в письме одному из своих коллег: «Недавно я отковал большую подкову весом 101 фунт, которую намерен использовать для некоторых поучительных экспериментов, касающихся тождественности электричества и магнетизма», т. е. индуцировать электричество с помощью магнетизма. (Напомним, что Фарадей, сделав свое открытие, добился того, о чем мечтал – «превратить магнетизм в электричество».)

Никому из биографов не удалось выяснить, по какой причине Генри прекратил начатые в сентябре эксперименты и продолжил их лишь девять месяцев спустя.

Неоспоримо установлено, что электромагнитную индукцию Генри открыл в промежутке между 14 и 28 июня 1832 г. В письме своему коллеге от 28 июня Генри сообщил, что некоторое время был очень занят, но «на днях... добился успеха в очень интересном эксперименте по получению электрических искр из магнита».

Открытие Генри было опубликовано в июле 1832 г., одновременно вышли в свет рефераты первых двух серий «Экспериментальных исследований по электричеству» Фарадея, с которыми Генри ознакомился только осенью того же года. Как пишет один из биографов Генри Г. Цверава, «ничто в жизни Генри не вызвало столь тягостных переживаний, как этот сакраментальный перерыв в его занятиях наукой».

Из статьи Фарадея известно, что вначале он открыл «индукцию токов» и только в конце экспериментов получил эффект индукции, применив электромагнит.

Генри, много лет занимавшийся электромагнитами, сразу поставил эксперимент с электромагнитом и катушкой, подключенной к гальванометру. Первый эксперимент был проведен с подковообразным магнитом грузоподъемностью 360–380 кодключенная к гальванометру, удаленному (во избежание помех) примерно на 12 м.

Поразительны интуиция и мастерство экспериментатора Генри: он не повторил ошибки, допущенной европейскими учеными. Свои опыты производил вместе с помощником, который, будучи в другой комнате, включал и отключал батарею (при этом возникало и исчезало магнитное поле), и Генри наблюдал отклонение стрелки гальванометра. Швейцарский физик Колладон, исследовавший явления электромагнетизма еще раньше Фарадея и Генри, стоял у порога открытия электромагнитной индукции, но... Включая батарею, он спешил в другую комнату, где находился гальванометр, однако к этому времени устанавливался стационарный процесс и стрелка гальванометра оставалась неподвижной. До конца своих дней Колладон, проживший 90 лет, упрекал себя за то, что допустил такую досадную ошибку.

Во время исследования электромагнитной индукции Генри производил несколько различных экспериментов. Схема одного из них изображена на рис. 2. Большая катушка подключена к гальванометру (слева). При опускании внутрь катушки электромагнита, подключенного к батарее (справа), стрелка гальванометра отклонялась (то же происходило и при поднятии электромагнита из катушки). Эта схема напоминает рисунок из лабораторного журнала Фарадея. Удивительно, как схожи оказались эксперименты двух великих физиков, работавших независимо друг от друга на разных континентах! В своей статье, написанной уже после знакомства с опытом Фарадея, Генри, отдавая должное английскому физику, подчеркнул, что он шел к открытию собственным, отличным от Фарадея путем и, как пишет один из биографов, «...очень краткими намеками указал, что первооткрывателем был все-таки он».

Конечно, никто не оспаривает приоритет Фарадея, но если бы Генри не пришлось прервать свои эксперименты, он разделил бы славу открытия с Фарадеем. Научный подвиг Генри должен быть оценен еще и потому, что условия его деятельности резко отличались от тех, в которых находился Фарадей. Он был знаком с известными учеными, работал в одной из лучших лабораторий Королевского института. У Генри не было даже «компетентных друзей», он не мог печататься в ведущих журналах Европы. «Талант Генри мужал в одиночку, духовное одиночество тяготило Генри, тормозило его творческие порывы».

В апреле 1832 г. Генри первым сделал еще одно важное открытие – обнаружил явление самоиндукции. Фарадей исследовал это явление лишь спустя два года.

Генри впервые создает и использует в физических экспериментах плоские катушки индуктивности, изготовленные из «полосовой меди», что позволяет ему добиваться больших эффектов, чем от обычных проволочных соленоидов. С помощью таких катушек Генри удалось исследовать еще одно ранее неизвестное явление – взаимную индукцию. Весь этот цикл исследований Генри отразил в трех статьях «Об электрической индукции» в 1838–1840 гг.

Последние эксперименты Генри проводил уже в Принстонском колледже (штат Нью-Джерси), куда был приглашен ом натуральной философии». В этом колледже, ставшем в 1896 г. университетом, Генри весьма плодотворно работал в течение 14 лет.

В Принстоне Генри установил, что индукция проявляется в таких поразительных явлениях, которые «...не имели места во всем течении науки... суть их в том, что индукция проявляется через кирпичную стену, разделяющую смежные комнаты». Для того времени это было сенсацией.

У истоков электросвязи

Исключительно важным для науки, в частности для электросвязи и радиотехники, стало открытие Генри в 1840–1842 гг. колебательного характера искрового разряда лейденской банки (конденсатора). Это был прообраз первого осциллятора. Генри впервые дал описание открытых им «сильно затухающих электрических колебаний» и предложил способ их возбуждения. Он утверждал, что «волны электричества», возникающие при разряде, «пробегают по поверхности проводника, а не внутри его, как это происходит при прохождении гальванического тока».

Открытие Генри было по достоинству оценено полвека спустя на заре радиотехники.

В 1844 г. Генри провел еще один важный эксперимент: в физическом корпусе колледжа на шелковых нитях был подвешен медный провод, образующий прямоугольник со сторонами 9 и 15 м. Прямо под ним в подвале был подвешен такой же прямоугольный контур.

Когда верхний провод присоединялся к искрящей магнитоэлектрической машине, в нижнем проводе возникал ток, способный намагнитить иглу. Эти исследования Генри позволяют считать его одним из пионеров, заложивших основы учения об электромагнитных волнах. Заметим, что известный исследователь электромагнитных волн немецкий физик Г. Герц родился 15 лет спустя после открытия Генри колебательного характера искрового разряда.

Следующей областью приложения его талантов стала электросвязь. В то время в США использовался примитивный семафорный телеграф, не отвечавший потребностям в быстрой и надежной дальней связи. Первый электромагнитный аппарат, созданный Генри, был способен передавать информацию, по словам ученого, «...с быстротой мысли».

Эксперимент проводился в большой аудитории

Олбанской академии. Вдоль стен был подвешен медный провод длиной 350 м, соединявший гальваническую батарею из 25 элементов с «уплотненным» электромагнитом. Приемное устройство состояло из настольного колокольчика и стержневого постоянного магнита, насаженного на вертикальную ось «якоря». Один конец «якоря» располагался между полюсами подковообразного магнита, а другой мог касаться колокольчика, что происходило при включении батареи (рис. 3).

Характеризуя свой эксперимент, Генри писал: «Это позволило впервые установить тот факт, что ток, создаваемый гальванической батареей, может возбуждать магнитное поле в электромагните, находящемся на расстоянии, и создавать в нем механические силы, а также то, что с помощью этого способа можно обеспечить передачу сигнала» (курсив наш. – Я.Ш.). В последующем Генри слеграфах, но сам конструированием телеграфов не занимался.

Однако известно, что один из изобретателей телеграфа С. Морзе в 1837 г., когда у него «...все валилось из рук», неоднократно приезжал к Генри и что он надоумил Морзе, «как действовать дальше». Генри, «ничего не тая», показал ему в действии свои схемы с электромагнитами. Позднее Морзе использовал полученные сведения в своих патентах без указания источника.

Заметим, что Генри не патентовал свои открытия, чем нередко пользовались недобросовестные люди.

В 1835 г. Генри изобрел устройство, внедрение которого в практику имело важнейшее значение для развития телеграфа и обусловило возникновение техники телеуправления. Он разработал схему дистанционного управления действием основного электромагнита с помощью электромагнитного реле.

Имя Генри не упоминалось и в патенте на изобретение телеграфа, действовавшего на индукционном принципе, полученном в 1891–1892 гг. американским изобретателем Эдисоном. Правда, позднее Эдисон отметил, что он «не исследовал законы природы и не сделал крупных научных открытий ... не изучал их так, как изучали Ньютон, Фарадей и Генри». Один из биографов писал: «Будь Генри жив, он остался бы доволен этой сентенцией в устах человека, скупого на похвалы».

Президент Американской академии наук

К середине 30-х годов научный авторитет Генри необычайно возрос, он становится общепризнанным лидером американской науки.

В 1836 г. в качестве поощрения научных заслуг Генри ему была предоставлена возможность посетить центры европейской науки. В своем «Европейском дневнике» Генри подробно описал каждый день незабываемого путешествия.

После 20 (!) суток плавания через океан парусный пакетбот бросил якорь в Плимуте, откуда Генри приехал в Лондон. Он давно мечтал побывать в Королевском институте, известном научном центре страны, и познакомиться с великим Фарадеем, возглавлявшим лабораторию этого института.