IВступление
Законы естествознания постулируются на основании наблюдаемых опытных фактов. Сначала идет процесс накопления знаний в определенной области. Эти результаты анализируются и делается некоторое предположение. Это предположение не выводится из других законов. Оно возникает само по себе на основании опыта. Сделанное умозаключение, сформулированное в виде математической формулы, становится частью гипотезы. Если последующие опыты подтверждают правильность этого предположения, оно становится законом.
Майкл Фарадей был знаменит при жизни и на многие десятилетия вперед предугадал развитие научной мысли. Он был настолько противоречивой фигурой, что ученики и последователи считали его гениальные открытия следствием недостаточного образования и не доверяли точности проведенных им экспериментом из-за "странностей" характера ученого. Возможно, в этом есть доля истины: идя в науке своим особым путем, в полном противоречии с господствующим научным мировоззрением, Фарадей нередко находил закономерности и видел взаимные соотношения там, где никто до него их не признавал и не мог видеть...
II. 1 Биография
Майкл Фарадей был знаменит при жизни и на многие десятилетия вперед предугадал развитие научной мысли. Он был настолько противоречивой фигурой, что ученики и последователи считали его гениальные открытия следствием недостаточного образования и не доверяли точности проведенных им экспериментом из-за "странностей" характера ученого. Возможно, в этом есть доля истины: идя в науке своим особым путем, в полном противоречии с господствующим научным мировоззрением, Фарадей нередко находил закономерности и видел взаимные соотношения там, где никто до него их не признавал и не мог видеть...
Родился Майкл Фарадей в Ньюингтон-Батсе (графство Суррей, Великобритания). Его семья была катастрофически бедна, однако родители предпочитали накапливать духовные блага, а не гоняться за материальным благосостоянием. Существуя почти исключительно за счет пособия для малоимущих (одна буханка хлеба в неделю на человека), и взрослые, и дети не пропускали ни одного воскресного богослужения в пресвитерианской общине. Все остальное время маленький Майкл был предоставлен самому себе и получал "образование" на кривых и узких улочках родного городка.
В 13 лет Фарадей переселился на булыжные мостовые Лондона. Первые деньги он заработал доставкой газет и книг, затем пошел в переплетчики. Переплетая один из томов Британской энциклопедии, любознательный юноша прочитал статью об электричестве. Этот момент перевернул всю его жизнь: Майкл стал искать любые сведения об этом явлении, пытался самостоятельно ставить опыты.
Охваченный горячим желанием приобщиться к науке, Фарадей пишет к ученому сэру Г. Дэви, и вскоре заменяет одного из лаборантов в его лаборатории. В 20 с небольшим лет Майкл становится личным ассистентом сэра Дэви и отправляется вместе со своим патроном в турне по Европе. К этому времени он самозабвенно занимается наукой, ставит все более сложные эксперименты, размышляет, читает, сводит знакомство с ведущими учеными и уделяет много времени самообразованию. При этом он остается тихим и скромным молодым человеком, исправно посещающим радения сандемианцев, одной из крайних пресвитерианских сект. В довершение всего в 1820 году Фарадей женится на дочери одного из служителей церкви.
В то же время в лаборатории Британского королевского института он делает попытку получить электрический ток без батарей, проводит бесчисленные эксперименты с магнитами, пытаясь найти объяснение явлению электричества. И вот в 1831 году это удается. Успех принес опыт, кажущийся сейчас тривиальным: вокруг металлического кольца обвивались два отдельных витка провода. По одному из них, соединенному с батареей, пропускался электрический ток. Идея заключалась в том, чтобы выяснить, не возникнет ли ток в "мертвом" проводе под воздействием "живого". Так было открыто явление магнитной индукции.
Гениальный самоучка, глубоко религиозный человек, верящий в единство "Бога живого" и живой природы, изобрел динамо-машину, впоследствии получившую название генератора постоянного тока. При этом на все деловые предложения (как тут не вспомнить его родителей!), сулившие большие деньги, Фарадей отвечал отказом и продолжал возиться с проводами и магнитами.
В 1833-1834 годах ученый установил законы электролиза. Рядом опытов он доказал, что электростатическая индукция зависит от среды. Он заменил проводящую жидкость в электролитической ванне непроводящей. Металлические пластины, опущенные в нее, образуют конденсатор. Оказалось, что емкость конденсатора изменяется в зависимости того, какая именно жидкость находится между пластинами. С емкостью конденсатора связана какая-то определенная деформация. Понятие деформации среды Фарадей положил в основу учения об электричестве.
Фарадей экспериментально показал, что в зависимости от среды меняется сила взаимодействия между зарядами. Аналогично взаимодействие магнитных полюсов зависит от среды. Доказывая, что полюсы магнитов действуют на любую среду, Фарадей подвешивал немагнитные материалы под полюсами сильных магнитов, причем некоторые из них располагались перпендикулярно оси магнита. Так был открыт пара- и диамагнетизм.
В 1846 году Фарадей установил связь между магнитными и оптическими явлениями, которая позже стала подтверждением электромагнитной теории света, развитой Джеймсом Максвеллом.
В жизни Фарадея по-прежнему царило триединство: наука, семья и церковь. Почти одновременно Оксфордский университет присудил ему докторскую степень, а члены общины избрали его одним из служителей-"пророков". С одинаковым успехом он читал воскресные проповеди (которые часто приходили послушать его коллеги) и научные лекции, на которые члены королевской семьи приводили своих детей.
К 1854 году относится такое высказывание Фарадея: "Я уверен, что истину об этой жизни не получить даже самым беспримерным проявлением человеческой мудрости. Она открывается не посредством собственного разума, а благодаря элементарной вере в данное нам свидетельство". Судя по тому, насколько совершенными и удивительными в своей простоте были его опыты, можно сказать, что Фарадей служил науке в прямом смысле верой и правдой.
В последние годы жизни по высочайшему указу королевы Виктории Фарадею отводится резиденция в величественном дворце Хэмптон-Корт близ Лондона. К моменту смерти в 1867 году его научные открытия получили признание девяноста семи академий наук (в том числе 8 декабря 1830 г. его приняли в почетные члены С.-Петербургской академии наук), он также был носителем целой коллекции научных титулов, однако не счел нужным получить хотя бы одно звание. В своих лучших традициях Фарадей отказался и от дворянского титула.
В 1938 в архивах Королевского общества был найден длинный узкий конверт, подписанный: "Новые воззрения, подлежащие хранению в запечатанном конверте в архивах Королевского общества". Письмо было написано Майклом Фарадеем 12 марта 1832 года и содержало в себе суть открытия, сделанного Герцем спустя 55 лет после смерти Фарадея. Речь шла о существовании электромагнитных волн. Фарадей писал: "...Я хочу, передавая это письмо на хранение в Королевское общество, закрепить открытие за собой определенной датой и, таким образом, иметь право, в случае экспериментального подтверждения, объявить эту дату датой моего открытия. В настоящее время, насколько мне известно, никто из ученых, кроме меня, не имеет подобных взглядов".
Только очень немногие люди столь значительно изменили облик мира, как это сделал Фарадей. Он был одним из величайших экспериментаторов и мыслителей мира, и среди всех его открытий ни одно не имело таких грандиозных последствий как сделанное им в 1831 году. На нем основаны те формы применения электричества, которые составляют мускулы и нервы нашей современной жизни.
1.1) Внук сепаратиста
Жизненный путь Майкла Фарадея начинался весьма скромно. Его отец был деревенским кузнецом. Сначала он жил на севере Англии, а затем переехал в Лондон в поисках заработка. Майкл был третьим ребенком в семье. Он рос в перенаселенной квартире, получил самое скудное образование и большую часть своего детства провел на улице.
Но несмотря на бедность, семья Фарадеев была счастливой семьей, поскольку у них была вера, игравшая в семье очень важную роль. Согласно деревенским записям, прадед Майкла был «каменщиком, черепичным кровельщиком и сепаратистом» (последнее слово означало, что прадед был членом независимой протестантской церкви). Его потомки также усердно и преданно посещали церковь. В юности Майкл ни разу не пропустил воскресное богослужение в церкви на Аллее св. Павла в Лондонском Сити, где маленькая община христиан твердо верила в Библию, как в непогрешимое Слово Божье.
1.2) Увлечение электричеством
Когда Майклу исполнилось тринадцать лет, он начал зарабатывать разноской газет и книг. Вышагивая по лондонским мостовым начала ХIХ столетия, одетый в обносившийся сюртук старшего брата, он решил стать книготорговцем и переплетчиком. Но когда он стал подмастерьем, в его жизнь пришло совершенно другое увлечение. Переплетая изношенный том Британской Энциклопедии, он буквально впитал его содержание, неоднократно перечитывая при этом статью об электричестве. В свободное время он пробовал повторить опыты, описанные в статье. «Когда я был учеником в книжной лавке, — вспоминал Фарадей, — я очень увлекся экспериментами. Так случилось, что один джентльмен, член Королевского Института, взял меня послушать лекции сэра Хамфри Дэви на Альбемарл стрит. Я сделал записи и позже переписал их в книжку. Желание уйти из торговли, которую я считал порочным и эгоистичным занятием, и посвятить себя служению науке, которая, как я представлял себе, делала своих последователей добрыми и свободными, заставило меня, наконец, сделать смелый и прямой шаг: написать письмо сэру Хамфри Дэви».