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.

---

Культурный и обеспеченный класс

Таким образом создавался высококультурный и обеспеченный класс. Его представителями были: глава прихода в Лестершире и изобретатель механического ткацкого станка Эдмунд Картрайт (1743–1823); преподобный Уильям Баклэнд (1784–1856) из Оксфорда, который впервые с научной точки зрения открыл динозавров и стал мировым экспертом по копролитам — окаменевшим каловым массам; преподобный Уильям Гринуэлл из Дарема, ставший отцом-основателем современной археологии; преподобный Джон Маккензи-Бэкон из Беркшира, пионер полетов на аэростате; настоятель прихода Кента Томас Байес (1702–1761), доказавший знаменитую теорему Байеса, которая используется для определения статистической вероятности на основании неполных данных.

Квакер Джон Дальтон * * *

Такое отношение Фарадея к своим открытиям позволяет утверждать: для ученого не имело значения их практическое применение. Главной целью его работы было желание понять устройство природы, угадать след Бога, а не облегчить жизнь человека.

Именно поэтому, рассматривая очередную научную загадку, Фарадей использовал настолько своеобразный подход, что мог уловить некоторые аспекты, совершенно незаметные для ученых, получивших академическое образование. Как это ни странно, Фарадей буквально и беспрекословно воспринимал все, о чем читал в Библии, но проверял каждое утверждение, обнаруженное в других книгах, кем бы ни был их автор. Например, он был практически единственным, кто учитывал важность пустого пространства для законов притяжения и отталкивания электрических зарядов, находящихся на определенном расстоянии, или гравитационного притяжения между двумя материальными центрами массы.

Для изучения нового явления в науке определяющим критерием является тенденциозность. Исследователь может располагать большим количеством информации, но если фокус его исследований неверен, если его гипотезы несправедливы, он не сможет должным образом организовать имеющиеся данные. Поэтому у Фарадея было огромное преимущество по сравнению с другими учеными, которые из-за своей академической подготовки смотрели на вещи с определенных позиций: Фарадею не приходилось отбрасывать идеи из-за наличия каких-либо заранее установленных критериев, для него все критерии были изложены на страницах сандеманианской Библии. По странному стечению обстоятельств и учитывая, что религиозная литература не может быть надежным источником научного знания, Фарадей открыл магнитное поле, занимавшее пустое пространство вокруг магнита.

Его современники не могли себе представить, что что-то могло существовать в пустом пространстве, разделявшем два предмета. Им казалось, что должна существовать некая сила, перепрыгивающая с одного предмета на другой, — то, что Ньютон назвал дальнодействием. Однако религиозная доктрина о целостности и взаимосвязанности всех вещей позволила Фарадею представить поле, составленное из замкнутых петель, ведь округлая форма петель больше напоминала о Боге, чем просто линия, соединяющая две точки. Глубокая духовность Фарадея наряду с отсутствием математических знаний стала искрой вдохновения, которая помогла открыть электромагнитную индукцию — возникновение электрического тока в металлической проволоке при ее движении внутри магнитного поля. Благодаря этому духовному озарению в наших домах сегодня горит электрический свет.

Несмотря на все это, в нашем понимании личности Фарадея существуют некоторые пробелы. Большинство биографов той эпохи сознательно скрыли некоторые психологические последствия, которые имело для него сочетание религиозности и стремления к научному знанию. Как правило, все ограничивались утверждением, что Фарадей был честным, приятным и простым человеком просто благодаря своей вере. Однако в единственном известном психологическом анализе личности Фарадея, опубликованном в американском медицинском журнале в 1967 году, подчеркивается, что такое сочетание должно было быть очень болезненным для ученого. В короткой статье, подписанной Лайлом Эддаром, можно прочесть:

«Отчетливая амбивалентность его психологической структуры должна была вызывать невыносимое напряжение в его разуме; как результат, мы видим эпизод шизофрении, длившийся три года».

Кризис, о котором говорит Эддар, возможно, относится к периоду в начале 1840-х годов, когда Фарадей чувствовал подавленность и упадок сил — об этом мы будем говорить далее. В любом случае, результаты психоанализа Эддара изложены в слишком сжатой форме, чтобы делать какие-либо обоснованные выводы о неизвестных особенностях личности ученого. Был Фарадей до конца честен с самим собой или нет, однако он всегда подчеркивал, что не обнаруживает никакого противоречия между наукой и религией.

* * * Религиозная вера как научное вдохновение

Несмотря на сегодняшнюю напряженную ситуацию между религиозными верованиями и научной истиной (согласно опросу, проведенному в Национальной научной академии США, 85% ее членов отвергают идею наличия персонифицированного Бога), для многих великих ученых прошлого вера была вдохновением и основой для формирования интеллекта, что позволило сделать много научных находок.

Например, несмотря на то что труды Николая Коперника были включены в Index Iibrorum prohibitorum, Список запрещенных книг Инквизиции, польский ученый утверждал, что для лучшего познания Бога необходимо проникнуть В тайны природы. Ему не казалось, неуместным вырвать Землю из центра Вселенной, так как вся природа для него была храмом Божьим и воспринималась целостной в своем разнообразии.

Сердце — начало жизни

Хирург Уильям Харви (1578–1657), прочитав о планетарных орбитах Коперника, выдвинул в 1628 году теорию, согласно которой человеческое тело имеет систему циркуляции, похожую на орбиты планет, — также согласно идее Божественного единства в разнообразии. Для Харви сердце было началом жизни, а Солнце — сердцем мира. Таким образом, религиозная вера вполне может стать источником вдохновения.

Уильям Харви

ГЛАВА 2. Химическая искра

После того как старания и немного удачи позволили Фарадею попасть в самое важное научное учреждение страны, гениальность привела его к изучению загадок химии. В то же время его популярность становится примером того, как выходец из социальных низов может подняться до высоты, позволяющей работать бок о бок с учеными, обладающими мировой известностью.

Когда Фарадей начал работу в Королевском институте, электричество еще считалось частью химии, прежде всего потому что батарейка, изобретенная итальянским физиком Алессандро Вольтой в 1800 году, позволяла получать электричество химическим способом.

Поэтому Фарадей продолжал свои исследования в области физики с использованием методов, характерных в его эпоху для химии. Был и другой фактор, благоприятствующий склонности Фарадея к этой науке: в химии не было математики, которой он не владел, при этом она включала активные опыты с природными явлениями, а Фарадей стал знаменит именно как экспериментатор.

Несмотря на поздний возраст для вступления на научную стезю, ученый под руководством Гемфри Дэви сразу же получил известность среди химиков. Позднее, в 1823 году, он провел ряд успешных экспериментов, также лежащих в области химии, по сжижению газов под давлением.

Первые химические работы Фарадея появились благодаря его учителю Дэви, которому в 1808 и 1809 годах удалось выделить натрий и калий с помощью самой большой в мире батарейки, созданной самим Дэви. Через год он использовал батарейку для выделения других элементов: стронция, бора, кальция и магния; в 1810-м — хлора; в 1812-м — йода; в 1826-м — брома. Этот успех был таким эффектным, что Наполеон, несмотря на то что Франция находилась в состоянии войны с Англией, наградил Дэви престижной премией Бонапарта Французской академии наук. Фарадей самостоятельно открыл в 1825 году бензол, который позже будет играть решающую роль в работах о молекулярной структуре Августа Кекуле (1829–1896).

ПЕРВЫЕ ОТКРЫТИЯ

Несмотря на то что Дэви принял Фарадея на работу, чтобы тот просто мыл пробирки и выполнял аналогичные задания, Майкл согласился на эти условия, пользуясь любой возможностью для того, чтобы приблизиться к настоящей науке.

Некоторое время спустя, в октябре 1814 года, Дэви попросил Фарадея стать его помощником и камердинером во время путешествия за границу. Для другого человека, не обладавшего скромностью Фарадея, это стало бы невыносимым унижением: сначала мойщик пробирок, теперь слуга. Ho Фарадей решил воспользоваться возможностью путешествовать с Дэви и увидеть Париж и города Италии — Геную, Флоренцию, Рим, Неаполь, Милан. Во время поездки он познакомился с лучшими учеными Европы — Алессандро Вольтой, которому было уже 70 лет, Андре-Мари Ампером, чьи публикации Фарадей с жадностью прочел еще в переплетной мастерской Рибо. Фарадей всегда носил с собой дневник, в котором тщательно описывал важные события, чтобы не забыть деталей, поэтому сейчас мы можем прочесть его впечатления от посещения Неаполя и восхождения на Везувий: