Майкл Фарадей. Его жизнь и научная деятельность - Яков Абрамов

Как мы уже знаем, еще с первых лет сознательной жизни внимание Фарадея из всех наук особенно сильно привлекли химия и физика (собственно, отдел физики, трактующий об электричестве). Верность этим наукам он сохранил и в зрелом возрасте, но долго колебался между тою и другою, пока, наконец, не специализировался в области электромагнитных явлений и индукционного электричества.

Как всегда это бывает в области мысли и знания, Фарадей имел в своих открытиях в области электричества предшественников и соперников. Но ни те, ни другие не дали ничего существенного, и великие открытия Фарадея принадлежат всецело ему. В 1820 году физик Эрштед открыл, что гальванический ток отклоняет магнитную стрелку от ее обычного направления. Исходя из этого открытия, Ампер чисто теоретическим путем выяснил, что все известные магнитные явления могут быть сведены на взаимные действия электрических токов. Под влиянием этих умозрений Ампера доктор Вульстен высказывал соображения о том, что можно превратить замеченное отклонение магнитной стрелки в непрерывное вращение ее вокруг проводника гальванического тока и что, быть может, окажется возможным получить даже обратное действие, то есть заставить проводник вращаться вокруг стрелки. Вот все, что мог найти Фарадей по данному предмету в трудах тогдашних физиков. Все это были почти исключительно умозрения и даже просто гадания, фактов же почти совсем не было. Последние дал Фарадей, который пошел при этом неизмеримо дальше своих предшественников.

В 1821 году Вульстен высказывал сэру Дэви вышеуказанные соображения по поводу отклонения магнитной стрелки под влиянием гальванического тока. При разговоре присутствовал и Фарадей. Он так заинтересовался этим предметом, что немедленно стал изучать его, прочел все, что мог найти относящегося к нему, повторил опыты своих предшественников, скомбинировал несколько собственных опытов и к сентябрю того же 1821 года составил “Историю успехов электромагнетизма”, напечатанную в “Annales of philosophy”. Уже в это время он составил вполне правильное понятие о сущности явления отклонения магнитной стрелки под действием тока. “Я смотрю на все обыкновенные, производимые проводником, притяжения и отталкивания магнитной стрелки как на простое обольщение; в действительности движение происходит ни от притяжения, ни от отталкивания, ни даже от действия других каких-нибудь притягивающих или отталкивающих сил; но эти притяжения и отталкивания скорее происходят от действия силы в самой проволоке; сила эта не приближает полюс стрелки к проволоке и не удаляет его, но скорее стремится двигать полюс в бесконечном вращении вокруг проволоки во все время действия батареи”. Вскоре Фарадей имел возможность убедиться в полной верности такого воззрения. В первый день Рождества 1821 года он с глубокой радостью позвал жену полюбоваться первым вращением магнитной стрелки вокруг проводника гальванического тока.

Добившись этого успеха, Фарадей на целых десять лет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода. В том же 1821 году, еще работая над вопросом о вращении магнитной стрелки под влиянием тока, он случайно натолкнулся на явление испарения ртути при обыкновенной температуре. Позже Фарадей посвятил немало внимания изучению этого предмета и, основываясь на своих исследованиях, установил совершенно новый взгляд на сущность испарения. Теперь же он скоро оставил этот вопрос, увлекаясь все новыми предметами исследований. Так, вскоре он стал заниматься опытами над составом стали и впоследствии любил одаривать своих друзей стальными бритвами из открытого им сплава. В 1823 году Фарадей занялся исследованием вещества, долго принимавшегося за хлор в твердом состоянии, но оказавшегося, по исследованию Дэви, гидратом хлора, то есть соединением хлора и воды. Фарадей первым анализировал это вещество и написал отчет о его составе. При чтении отчета Дэви подал мысль Фарадею разогреть гидрат хлора под давлением в запаянной стеклянной трубке. Фарадей произвел этот опыт, при этом гидрат расплавился, трубка наполнилась желтым паром и расплавленное вещество разделилось на две жидкости. В это время в лабораторию зашел некто доктор Парис и, заметив в трубке, над которою возился Фарадей, маслянистое вещество, с пренебрежением осмеял молодого химика, работающего с “грязными” инструментами. Фарадей промолчал и продолжал свое дело. Когда он отпилил конец трубки, в котором находилось маслянистое вещество, произошел взрыв, чуть не изуродовавший Фарадея. Взрыв этот сильно обрадовал молодого ученого, наведя его на мысль, что маслянистое вещество было не что иное, как жидкий хлор. Он немедленно повторяет опыт, несмотря на всю его опасность, исследует полученное вещество, убеждается, что это действительно жидкий хлор, и таким образом получает возможность препроводить высокомерному доктору Парису следующий достойный ответ на его выходку: “Милостивый государь! Масло, замеченное вами вчера, было не что иное, как жидкий хлор. Преданный вам Фарадей”.

Так было произведено одно из важнейших открытий в области физики – первое сжижение газа, и вместе с тем установлен простой, но действительный метод обращения газов в жидкость. Когда гидрат хлора был нагрет, он разложился на составные части, и хлор принял свою обычную газообразную форму. Давление собравшейся в одном конце запаянной трубки массы газообразного хлора было так велико, что под влиянием его часть хлора сгустилась в жидкость. Этот простой метод Фарадей затем применил еще к нескольким газам, считавшимся дотоле постоянными, и превратил их в жидкость. Вскоре он, однако, оставил работы в этом направлении и возвратился к ним не ранее 1844 года. Тогда он применил, кроме давления, образующегося в трубке от скопления самого газа, еще и искусственное, внешнее давление и этим путем превратил в жидкость еще несколько наиболее “упорных” газов. Надо заметить, что опыты эти были очень небезопасны: во время одного из них лицо Фарадея было буквально засыпано осколками взорванной стеклянной трубки, и глаза уцелели только чудом.

Эти опыты совершенно изменили господствовавший дотоле взгляд на природу газов, так как они твердо установили, что газы – это просто пары жидкостей, имеющих низкую точку кипения. Во время Фарадея еще далеко не все газы были обращены в жидкое состояние; но в наше время, когда ученые располагают способами воздействовать на газы такими чудовищными давлениями, которые во времена Фарадея можно было только воображать, и присоединять к действию давления еще и действие искусственных чрезвычайно низких температур, уже не остается газов, которые не могли бы быть обращены в жидкость. Помимо чисто научного интереса – выяснения сущности молекулярного строения тел, – сжижение газов начинает получать и громадное практическое значение: достаточно упомянуть о применении жидкой углекислоты (для чрезвычайного понижения температуры) и жидкого воздуха (подводные лодки и ружья Жиффара).