Майкл Фарадей. Его жизнь и научная деятельность - Яков Абрамов

Этот ряд исследований в области электрической индукции Фарадей закончил открытием, сделанным в 1835 году, “индуктирующего влияния тока на самого себя”. Он выяснил, что при замыкании или размыкании гальванического тока в самой проволоке, служащей проводником для этого тока, возбуждаются моментальные индуктивные токи.

Мы выше уже сделали краткую оценку практического значения для человечества изложенных открытий Фарадея в области электрической индукции и электромагнетизма. Составляя основу современной электротехники, дав промышленности средство пользоваться громадными естественными силами течения рек, водопадов, ветра, морских приливов и так далее, путем превращения этих сил в электрическую энергию, которая затем приводит в движение машины, освещает города, дает тепло жилищам, производит химические процессы в различных производствах, служит лечебным средством и так далее, и так далее, открытия Фарадея дают ему полное право на звание великого благодетеля человечества. Но и в области чистой науки, в области естественной философии Фарадей приобрел не менее почетное имя. Благодаря ему мы теперь имеем целый ряд строго установленных фактов, точно обоснованных понятий относительно сил, действующих в природе. Основное понятие о единстве сил в значительной мере установилось благодаря трудам Фарадея. Как человек опыта, он никогда не удовлетворялся обобщениями, пока они не были подтверждены точными опытами; но если опыт давал фактические основания для обобщений, Фарадей делал все вытекавшие из последних выводы и считал их не подлежащими сомнению, как бы они ни противоречили установившимся взглядам. В 1833 году, закончив фактические работы в области электрической индукции, Фарадей ставит себе вопрос: действительно ли открытая им форма проявления энергии – электричество? Действительно ли сила, проявляемая обыкновенными электрическими машинами (с кругом), вольтовым столбом, электрическими угрями и скатами, магнитоэлектрическими и термоэлектрическими приборами, – тождественна, является одной и той же силою? Для всякого другого в этом не могло бы быть сомнения; но для Фарадея нужна была уверенность, основанная на фактах, не оставлявших места сомнению. Он проделал ряд опытов по превращению одной формы проявления электрической энергии в другую и, таким образом, опытным путем доказал тождество электричества во всех вышеупомянутых его проявлениях. А признав это тождество, Фарадей, уже не колеблясь, сделал вывод, что разные формы проявления электрической энергии соизмеримы, то есть что можно найти общую меру для определения количества электричества во всяких формах его проявления, как бы различны они ни были. Прежде всего, он установил различие напряженности электричества от его количества. Если сделать двадцать оборотов круга электрической машины и зарядить одну лейденскую банку, то в нее поступит количество электричества, соответствующее именно 20 оборотам машины; если затем новыми 20 оборотами машины зарядить 10 банок, то, очевидно, в последние поступит то же самое количество электричества. Это подтверждается и тем, что стрелка гальванометра испытывает одинаковое отклонение как от одной лейденской банки, так и от 10, раз для заряжения в обоих случаях было употреблено одинаковое число оборотов электрической машины. Но напряжение электричества в первом случае будет в 10 раз сильнее, нежели во втором, так как электричество в последнем случае рассеяно на площади, в 10 раз большей, нежели в первом. Исходя из этих положений, Фарадей установил различие между электричеством, даваемым машинами путем трения, и гальваническим, являющимся результатом химических процессов: первое проявляется в незначительном количестве, но с сильным напряжением; второе, напротив, имеет слабое напряжение, но дает большое количество. Так, для того, чтобы разложить ничтожнейшее количество йодистого калия, который пропитывает пропускную бумагу, количество настолько ничтожное, что его можно измерить только по величине бурого пятна, получающегося при этом на бумаге, – необходим такой заряд электричества, вырабатывающегося путем трения, который может убить крысу и едва переносится человеком; между тем, то же количество упомянутого вещества разлагается столь слабым по напряженности гальваническим током, что действие его даже не ощущается нашими нервами. Для того, чтобы разложить один гран воды на водород и кислород, необходимо 800 тысяч разряжений лейденской банки большого размера; наоборот, химическое действие одного грана воды на четыре грана цинка в состоянии развить столько электричества, что его будет достаточно на большую грозу; в то же время разряжение уже одной большой лейденской банки дает молнию, а для получения ничтожнейшей искры от гальванического тока необходимо громаднейшее множество гальванических элементов. В таком обратном отношении находятся количество и напряжение в электричествах, получаемых путем трения и путем химических процессов. Все это теперь азбучные истины в учении об электричестве, но эти истины были установлены именно Фарадеем, и именно благодаря его работам в этом направлении сделалось возможным производить те точные измерения силы электрической энергии, которыми пользуется современная электротехника.

Покончив с этими вопросами, Фарадей переходит к изучению явления прохождения электрического тока и останавливается на гальваническом токе как на более удобном для изучения. В работах, предпринятых для исследования явления прохождения тока, Фарадей наталкивается на тот любопытный факт, что ток проходит через воду, но не проходит через лед. Почему это? Разве лед и вода – не одно и то же вещество? Ответ дан Фарадеем в следующей форме: жидкое состояние позволяет молекулам воды принимать направление линий поляризации, а неподвижность твердого состояния не допускает подобной расстановки; между тем, это полярное распределение должно предшествовать разложению, разложение же постоянно сопровождает прохождение тока. Но так ли это? Если это справедливо, то, очевидно, прохождение тока через всякую жидкость должно сопровождаться разложением. Фарадей начинает производить опыты над целым рядом веществ – окисей, хлористых, йодистых и сернистых соединений и солей – и находит, что все они не проводят ток в твердом состоянии и проводят в жидком, причем в этом последнем случае непременно разлагаются. Отсюда устанавливается тот закон электрической проводимости, что ни один след электричества не может пройти жидкую массу, не произведя разложения, соответствующего своей силе.

Указанные работы привели Фарадея к области электрохимии, которою он и занялся с тем большим увлечением, что химия всегда была, как мы знаем, его любимою наукою. И в этой области Фарадей, по своему обыкновению, ставит перед собой коренные вопросы и делает открытия, чрезвычайно расширяющие круг наших знаний и понимание явлений данного рода. Он спросил себя: почему разложение непременно должно сопровождать прохождение тока через жидкость? Ранее Фарадея полагали, что так называемые полюсы, то есть те поверхности, с которых ток входит в жидкость, производят электрическое притяжение на составные части жидкости и их разъединяют, почему одно из составных веществ отлагается на одном полюсе, а другое – на другом (например, кислород и водород при разложении воды). Фарадей на первых же порах своих занятий в области электрохимии увидел ошибочность такого воззрения и опроверг его. Чтобы показать наглядно неверность этого воззрения, Фарадей скомбинировал ряд опытов, при которых полюсы совсем отсутствовали и вещество подвергалось воздействию то одного отрицательного, то одного положительного электричества, получаемого трением, – и, тем не менее, разложение вещества неизбежно являлось под воздействием электричества. Итак, прежнее воззрение оказывалось совершенно несостоятельным: причина разложения, производимого током, заключается не в притяжении полюсов. Но в чем же она? Фарадей пытался ответить на этот вопрос собственной теорией, но она была так неопределенна, что не получила права гражданства в науке. Вопрос остается открытым доселе и, вероятно, будет еще долго открытым, пока не определится наше понимание самой сущности электричества.