Сержио Рарра Кастильо - Наука высокого напряжения. Фарадей. Электромагнитная индукция

• Название: Наука высокого напряжения. Фарадей. Электромагнитная индукция
• Автор: Сержио Рарра Кастильо
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Научпоп
• Год: 2015
• ISBN: 2409-0069

Майкл Фарадей родился в XVIII веке в бедной английской семье, и ничто не предвещало того, что именно он воплотит в жизнь мечту об освещенном и движимом электроэнергией мире. Этот человек был, вероятно, величайшим из когда-либо живших гениев экспериментальной физики и химии. Его любопытство и упорство позволили раскрыть множество тайн электричества и магнетизма, а также глубинную связь этих двух явлений. Фарадей изобрел электродвигатель и динамо-машину — два устройства, революционно изменившие промышленность, а также сделал другие фундаментальные открытия. Герой этой книги был самоучкой, он многое постиг экспериментальным путем, поэтому одной из его важнейших задач стало распространение знаний о своих открытиях среди коллег и современников.

---

Благодаря Фарадею наука стала профессией, а не просто увлечением любителей с неограниченными финансовыми возможностями. Грандиозный перечень устройств, возникших на основе его изобретений, позволял сократить время работы дома и на фабриках, так что благодаря ученому у людей появился досуг, который многие могли посвятить науке, при этом сам интерес людей к знаниям был вызван образовательной деятельностью все того же Фарадея. В конце концов, это стало одним большим импульсом для Британии, который позволил этой стране — небольшой и не такой густонаселенной, как Франция, Япония или Китай, — получить абсолютное мировое первенство.

Основным двигателем научной деятельности больше, чем когда-либо, стали талант и любознательность. В жизнь были воплощены слова из романа Сибил Бедфорд: «Законы Вселенной — вот с чем мог встретиться каждый, удобно расположившись в своей мастерской, устроенной за стойлом хлева». Эта фраза приобретает еще больший смысл, если мы перенесемся в Лондон того времени, в маленький дом рядом с конюшней, где Фарадей провел свое детство. Жилище его родителей больше напоминало старый сарай и было совсем не похоже на престижный Королевский институт Великобритании, расположенный в том же городе. Однако сейчас в Королевском институте, основанном в 1799 году для развития и распространения науки, которая долгое время находилась под запретом для низших слоев населения, располагается музей Фарадея с сохранившейся лабораторией и оригинальными аппаратами ученого — символ того, что наука не признает деления на классы. Ученый благодаря своему авторитету стал связующим звеном между двумя мирами, его уважали как любители из низших слоев, так и самые высокопоставленные коллеги.

Таким образом, Фарадей вызвал как научную, так и социальную революцию, хотя сам он возражал бы против такого признания заслуг: всю жизнь ученый отрицал важность своих работ и принимал бесчисленные знаки отличия буквально стиснув зубы.

Майкл Фарадей стал искрой, наэлектризовавшей науку и общество своей эпохи. Может быть, не вопреки, а именно благодаря своей набожности он, словно Прометей, вознесся на Олимп и украл у богов для людей огонь — технологическую искру, которая заставила гореть лампочки и осветила мир, погруженный во тьму.

* * * 

1791 Майкл Фарадей родился 22 сентября в Ньиюнгтон-Баттсе близ Лондона.

1804 Начинает работать разносчиком газет, а в 1805 году — учеником переплетчика в книжном магазине, в подвале которого ставит свои первые научные эксперименты.

1812 Благодаря смелости и удаче получает возможность посещать лекции Гемфри Дэви, одного из самых популярных английских ученых.

1813 Добивается места личного помощника Дэви в его лаборатории в Королевском институте.

1814 Принимает приглашение Дэви сопровождать его в качестве личного помощника в длительной поездке во Францию и Италию. Там он знакомится с известными учеными, а по возвращении получает разрешение проводить собственные эксперименты.

1820 Получает постоянное место в Королевском институте.

1821 Женится на Саре Барнард. Чета селится на верхнем этаже Королевского института. Фарадей открывает возможность электромагнитного вращения (электродвигатель).

1823 Проводит серию экспериментов по сжижению газов и публикует первое фундаментальное исследование на эту тему.

1825 Назначен директором Королевского института. Организует Вечерние лекции по пятницам. Из отходов от китового масла выделяет бензол.

1829 Умирает учитель Фарадея Гемфри Дэви.

1831 Ученый открывает индукционное электричество (генератор), описывает все возможные формы электромагнитной индукции.

1832 Формулирует законы электролиза.

1837 Изучает диэлектрики и открывает удельную индуктивную способность.

1845 Открывает диамагнетизм и вращение плоскости поляризации света в магнитном поле.

1851 Отстаивает физическую реальность силовых магнитных линий, догадки о которых были высказаны им самим в научном докладе, опубликованном в 1831 году.

1857 Ученому предлагают стать президентом Королевского общества, но он вынужден отклонить предложение из-за слабого здоровья.

1882 Уходит в отставку. Королева Виктория предоставляет Фарадею дом в Хэмптон-Корте, где он проводит последние годы жизни.

1887 Умирает 25 августа.

ГЛАВА 1. В поисках Божественной искры

В начале 1800-х годов ядовитый смог и недостаток света от уличного освещения превращали Лондон в неприветливый темный город. Тайна, окутывавшая природу электричества, не позволяла оценить его практические свойства.

К счастью, в одной скромной семье рос мальчик, который очень скоро почувствует страстный интерес к электрическим и магнитным явлениям.

При рождении Майкла Фарадея мир представлял собой довольно темное место. Во-первых, в то время было очень мало источников искусственного света, а во-вторых, планету накрыло облако пепла от извержения далекого вулкана.

Ньюингтон-Баттс близ Лондона, где родился Майкл, был одним из самых грязных городков. Его окутывал дым машин, порожденных промышленной революцией, в ходе которой сельскохозяйственные рабочие перебирались в города, где трудились по многу часов подряд и практически не имели шансов на социальное и интеллектуальное развитие. Однако Фарадею удалось разорвать эту цепь и стать примером человека, сделавшего одну из самых блестящих научных карьер XIX века.

Часть его успеха можно связать с тем фактом, что Майклу посчастливилось найти работу переплетчика. В ту эпоху чтение книг было очень дорогим способом проведения досуга, однако Фарадей получил доступ ко всем книгам, которые переплетал, и он читал их с той же страстью, с какой ювелир рассматривает драгоценный камень.

Другая часть его успеха, наверное, опирается на религиозные убеждения ученого, который был сандеманианцем — членом протестантской общины, которая строго и буквально трактует Священное Писание.

СВЕТ СВЕЧИ

До прихода эры электричества в таком большом городе, как Лондон, средняя семья могла использовать одну свечу за ночь. Чтобы оценить такую освещенность, надо вспомнить, что свет одной свечи — это 1/100 света, испускаемого стоваттной лампочкой. Кроме того, свеча быстро сгорала.

Более обеспеченные классы использовали в качестве альтернативы газовые лампы, но они были очень дорогими, требовали постоянного ремонта, оставляли жирные пятна, загрязняющие одежду, и даже вызывали проблемы со здоровьем. Поэтому во многих книгах той и более поздней эпохи, например в издании The American Woman’s Ноте («Дом американской женщины», 1869) Кэтрин и Гарриет Бичер-Стоу, предлагали инструкции, как делать свечи.

В начале XVIII века люди боялись выходить ночью из дома, а если это было необходимым, пользовались услугами мальчиков, которые освещали дорогу толстыми факелами, пропитанными смолой или другими горючими веществами. Эта ситуация сохранялась довольно долгое время. Даже в 1850-е годы, когда для уличного освещения использовались газовые фонари, ночью было так же мрачно: такое освещение давало света меньше, чем современная лампочка на 2,5 Вт. К тому же самих фонарей было очень немного — соседние лампы разделяли не меньше 30 метров тьмы. Кроме освещения улиц, некоторые фонари в Лондоне выполняли и другую функцию: они служили своеобразными указателями, чтобы не заблудиться. Таким ненадежным образом практически половина города была освещена вплоть до 1930-х годов. Использование газовых ламп в помещениях негативно влияло на здоровье: работники в конторах с таким освещением жаловались на головную боль и тошноту.

Несмотря на все эти недостатки, молодой Майкл Фарадей в 19 лет, выходя из дома профессора Татума, не мог не остановиться, с удивлением глядя на только что установленные на Дорсетт-стрит газовые фонари. Благодаря им ходить по освещенным улицам стало немного безопаснее. Ho для полной победы над тьмой требовалось больше света. Фарадей ходил на занятия к профессору Татуму, потому что не мог позволить себе учебу в университете, но стремился узнать столько, сколько было возможно. Хотя Майкл этого и не мог еще знать, он учился для того, чтобы однажды на темных улицах засиял свет.

Тьма, царившая в Лондоне, сгустилась еще сильнее в 1815 году, когда начал извергаться вулкан Тамбора на далеком острове Сумбава. Это было крупнейшее извержение за последние 10 тысяч лет, эквивалентное взрыву 60 тысяч атомных бомб, таких как хиросимская. Около 150 миллионов тонн частиц пепла поднялись в небо и с помощью ветра несколько раз облетели Землю, окутав всю планету. Небо над далекими от вулкана Лондоном и Парижем померкло, температура в мире понизилась на несколько градусов, так что Темза замерзла. Все это напоминало Апокалипсис и повлияло на развитие романтизма. Байрон (1788–1824) в 1816 году написал стихотворение Darkness («Тьма», приводится в переводе И.С. Тургенева):