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.

---

В 13 лет Майкл Фарадей, бедняк, не получивший практически никакого образования, начал работать. Его отец предпочел бы, чтобы сын стал подмастерьем у кузнеца, но промышленная революция меняла общество. Хотел этого отец Фарадея или нет, но будущее было за паровыми машинами. Несмотря на то что у Джеймса была возможность устроить сына работать вместе с собой, Майкл временно поступил разносчиком книг к Джорджу Рибо, хозяину соседнего книжного магазина на Бландфорд-стрит, недалеко от Бейкер-стрит.

Работа была очень простой: нужно было бегать по окрестностям, что не составляло труда для мальчика, проводившего на улице с друзьями большую часть времени. Такая работа даже не требовала умения читать. Ho при этом Фарадей умел читать, как и многие в то время: все больше людей тянулись к чтению, уровень грамотности в промышленно развитой Европе сильно возрос, отчасти благодаря механизированным прессам, существенно удешевлявшим процесс книгопечатания. Этот всеобщий интерес к книгам давал работу молодому Фарадею, и сам мальчик не мог не поддаться ему. Результат можно угадать: Майкл посматривал на книги, которые разносил, с растущим любопытством. Это любопытство распространилось и на заднюю комнату лавки, где сшивались страницы книг.

Рибо в письме 1813 года так передает жажду Фарадея к изучению нового по книгам:

«После рабочего дня он занимался в основном перерисовкой и копированием сборника Artist’s Repository («Коллекция художников»). номера которого получал еженедельно. […] Еще он часто читал произведение доктора Уоттса «Совершенствование разума», носил его с собой в кармане, когда с утра отправлялся на прогулку, шел смотреть какое-либо произведение искусства или искал какую-то редкость растительного мира или минерал. […] Если у меня была какая-нибудь любопытная книга моих клиентов с картинками, которую нужно было переплести, он копировал их, если они казались ему необыкновенными или занятными».

ИСКРА ВДОХНОВЕНИЯ ПРОСТОГО САМОУЧКИ

В 1805 году Фарадей решил стать учеником переплетчика, работавшего в задней комнате книжной лавки Рибо. До этого Майкл не переступал порога библиотеки, но сейчас он оказался в помещении, где хранилось множество книг, хоть и не переплетенных, и сам участвовал в процессе их создания. В то время машины еще не были настолько точны, чтобы заменить ручной труд переплетчика, требующий большой осторожности. Страницы сшивались, обрезались гильотиной, закреплялись на кожаной обложке, которая также делалась вручную. Эта работа позволила Фарадею с головой погружаться в книги, которые он держал в руках.

Майклу было 14 лет, и книги все больше увлекали его. Ему удалось прочитать несколько научных статей — и он почувствовал жадный интерес к науке. Для молодого Фарадея чтение составляло часть работы, так как переплетчик должен проверить готовую книгу. Вначале это было для него утомительно, но упорство помогло преодолеть все затруднения, и за несколько месяцев он восполнил все годы, когда не посещал школу.

Сшивая последнее издание энциклопедии Британника, Фарадей на странице 127 прочел статью об электричестве. Эта статья явилась для него вдохновением и открытием: электричество до сих пор оставалось загадкой. Ho электричество было создано Творцом, и единственный способ понять Бога заключался в объяснении всех тайн природы, включая феномен электричества.

Перед юношей была огромная коллекция книг, предназначенных в основном для высшего английского общества, — это и стало первой искрой. В течение 15 лет чтения книг, не обладая обширными знаниями в области математики, не зная дифференциального исчисления, Фарадей начал ставить первые опыты. Нехватка знаний компенсировалась удивительной легкостью, с которой он чертил графики и придумывал эксперименты. Дело в том, что Фарадей был больше экспериментатором, чем теоретиком. Например, во время работы у него появилась идея, которую поддержал и Рибо, находивший мечты Фарадея о разгадке тайн природы прекрасными: часть книжной лавки была переоборудована в импровизированную лабораторию, занятиями в которой Майкл наслаждался после окончания трудового дня. Лаборатория была весьма примитивной, но после первых экспериментов, вдохновленный чтением книг, Фарадей чувствовал себя настоящим ученым. Он смог сконструировать электростатический генератор — механическое устройство, испускающее искры статического электричества.

Королевский институт располагался неподалеку от книжной лавки Рибо. Именно там читал публичные лекции знаменитый химик и директор института Гемфри Дэви, в скором времени ставший интеллектуальным авторитетом первой величины для молодого Фарадея. Однако Майкл был так беден, что не мог позволить себе купить билет на эти лекции. В ту эпоху стать ученым было практически равнозначно тому, чтобы стать, например, принцем: наукой интересовалось в основном высшее общество, и эти занятия не оплачивались, таким образом, были доступны только хорошо образованным и обеспеченным людям. Как мы знаем, Фарадей в их число не входил.

* * * Страница, вдохновившая Фарадея

Прочитав в энциклопедии Британника статью «Электричество», написанную Джеймсом Тайлером, Фарадей почувствовал, что обязан прояснить содержавшееся в ней противоречие. Тайлер, продолжая давно существовавшие теории, утверждал, что все электрические явления — как оптические, так и тепловые — могут быть объяснены вибрациями некой жидкости, флюида. Бенджамин Франклин говорил, что тела в обычном состоянии имеют электрический флюид, а отрицательный или положительный заряд соответствует уменьшению или увеличению этого флюида. Роберт Симмер (1707–1763) заявлял, что существуют два вида электричества, или флюидов, — положительный и отрицательный — и каждое тело имеет определенное количество флюида. Для проверки этих явлений Фарадей, используя старые бутылки и дерево, построил в задней комнате лавке Рибо маленький электрогенератор. Эта машина, принцип действия которой основан на трении, хранится в Королевском обществе в Лондоне как предмет, созданный великим экспериментальным гением эпохи.

Книжная лавка Рибо, в которой Фарадой работал и начал ставить первые опыты с электричеством. * * * 

Единственное, что он мог себе позволить, это собрания дискуссионного кружка, состоявшего из молодых рабочих, желавших повысить свой социальный статус. Встречи проходили по средам в 8 вечера в доме преподавателя физики Джона Татума, за участие нужно было заплатить один шиллинг. Татум или члены кружка по очереди готовили небольшую лекцию, выбрав тему на свой вкус. Когда пришла очередь Фарадея, он рассказал об электричестве. Именно тогда начинающий ученый получил первые поздравления за свои научные занятия.

Фарадей с удовольствием вел бы прежний образ жизни, однако дела у него дома шли непросто. Отец был серьезно болен, и семья вынуждена была переехать в квартиру получше, ближе к центру города, однако через несколько месяцев, когда Майклу только исполнилось 19 лет, Джеймс умер.

Семья поселилась в скромном жилище на Веймут-стрит. Фарадей тосковал по отцу, и однажды ночью ему вспомнился давний случай, как отец спас ему жизнь, когда Майкл чуть не упал в дырку между досками старого амбара в Ньюингтоне. В этот момент Фарадей принял решение, что будет развивать свой ум насколько это возможно, чтобы стать великим натурфилософом. Он решил продолжать работу переплетчиком, чтобы содержать семью, но одновременно приложить все усилия для достижения великих интеллектуальных горизонтов, несмотря на свое скромное происхождение и надменность науки, признававшей только голубую кровь, в эпоху, когда впервые люди из низших слоев пытались улучшить свое социальное положение, выступая против сложившегося status quo. Искра жизни Гальвани, смерть отца, чтение в лавке Рибо книг, предназначенных для других, занятия с Татумом — все это подстегивало юношеские мечты Фарадея.

Ho он должен был финансово помогать семье, и юноше нередко казалось, что судьба против него: все словно сговорились, чтобы он оставался простым переплетчиком, был еще одним колесиком огромного лондонского механизма. Мечта быть ученым становилась все призрачнее. Как только у Фарадея появлялось свободное время, он чувствовал, что должен не читать, а трудиться, ведь мать и братья зависели от него.

Натурфилософы не могут работать в таких условиях. Значит, не стоило и мечтать о том, чтобы однажды стать одним из них.

* * * Королевский институт, колыбель британской науки

Королевский институт Великобритании был частным учреждением для высшего класса, неким научным Олимпом, который вмещал только ученых из высших слоев общества. При этом основной целью Королевского института было просвещение и распространение науки и способов ее применения в повседневной жизни, проведение публичных лекций и экспериментов. Его основателем был Бенджамин Томпсон, более известный как граф Румфорд, родившийся в Массачусетсе (США) в 1753 году. Научные достижения позволили ему вступить в Лондонское королевское общество в 1799 году. В том же году он и ботаник Джозеф Бэнкс предложили Георгу IN проект создания института, первым президентом которого стал Джордж Финч. Параллельно в Королевском химическом колледже и Правительственной школе горного дела и прикладных наук разрабатывались технические новшества.