11. Электромагнетизм

11.1. Майкл Фарадей

Родился в предместье Лондона в семье кузнеца. В 13 лет, имея лишь начальное образование, был отдан в обучение книготорговцу и переплетчику, у которого пробыл до 1812 г. Работая в книжной лавке, перечитал много книг видных ученых, философов. Особенно его интересовали книги по физике и химии. Посетив публичную лекцию Дэви, он попросился к нему на работу сначала переписчиком, затем лаборантом, а с 1815 г. стал ассистентом.

Взгляды Фарадея (1791-1867) на материю и движение были оригинальны. Этим он напоминал Ломоносова. Не будучи атеистом в жизни, в науке он был материалистом и не допускал вмешательства религии. Единство и взаимная превращаемость сил природы - его кредо. В понимании природы электромагнетизма он пришел к полю. Научная гипотеза была для него важна.

Тиндаль о гипотезах Фарадея: “...постоянно пользуется ими, имея в виду приобрести цель для новых опытов, и постоянно покидает их, как архитектор, разбирающий свои леса по окончании постройки”. Недаром он по типу “Дон Кихот”!

Гибкостью отличались и представления Фарадея о силовых линиях. Уже в своих первых сообщениях он на основании принципа близкодействия говорит об особом состоянии, в котором находится материя вокруг проводника с током или магнита, называя его “электротоническим”, т.е. электровозбужденным (“вихри” Декарта, поле!). Конкретное содержание этому понятию придаст уже Максвелл. В электролизе Фарадей считал, что молекула электризуется от соседней молекулы (близкодействие!). Опытным путем Фарадей доказывает идентичность всех видов электричества: от трения, термоэлектричество, от химических батарей, электромагнитная индукция.

Будучи величайшим экспериментатором, он, тем не менее, лишает понятие электрического тока физического (механического) истолкования и объявляет его чисто математическим. Посоветовавшись с известным историком науки Уильямом Уэвеллом (1794-1866), он предложил заменить термин “полюс” на “электрод”.

Термины ион, анион, катион, электролит также ввел Фарадей. Открыл законы электролиза. Им установлено, что выделение на медной пластине служит уменьшению напряжения. Если “связать” этот водород, можно добиться постоянства напряжения на элементе. Отсюда появилась серия “нормальных” элементов: Даниэля, Лекланше, Кларка, Вестона.

11.2. Магнитооптика

После неудачных попыток исследовать влияние электрического поля на световой луч Фарадей стал исследовать влияние магнитного поля, поместив параллелепипед из тяжелого стекла (флинтглас) между полюсами электромагнита. Через стекло пропускали луч поляризованного света параллельно линиям магнитного поля: плоскость поляризации поворачивалась.

Об этом Фарадей сообщил в 1845 г. в 19-ой серии своих “Исследований по электричеству”, озаглавленной “Намагничение света и освещение магнитных силовых линий”. А в письме к Ричарду Филлипсу он высказал предположение, что свет есть дрожание силовых линий: “Если допустить такую возможность, то можно было бы обойтись без эфира, который, согласно другой точке зрения, является той средой, в которой совершаются эти колебания”.

Вращение плоскости поляризации в магнитном поле происходило в среде, а не в пустоте, и Фарадей решил заняться строением материи. “Нужно было обладать могучим даром научного воображения, чтобы распознать, что в описаниях электрических явлений не заряды и не частицы описывают суть явлений, а скорее пространство между зарядами и частицами” (А. Эйнштейн). Открытия Фарадея имели многочисленные технические применения (электротехника, генераторы постоянного и переменного тока), но сам он этим не занимался.