Текст книги "Наука высокого напряжения. Фарадей. Электромагнитная индукция"
Автор книги: авторов Коллектив
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 8 страниц)
Annotation
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.
ФАРАДЕЙ.
Введение
ГЛАВА 1.
СВЕТ СВЕЧИ
ПЕРВЫЕ ГОДЫ МАЛЬЧИКА БЕЗ БУДУЩЕГО
ИСКРА ВДОХНОВЕНИЯ ПРОСТОГО САМОУЧКИ
ПЕРВЫЕ ИСКРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ХРИСТИАНСКАЯ СЕКТА
ГЛАВА 2.
ПЕРВЫЕ ОТКРЫТИЯ
ПЕРВЫЙ СОБСТВЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
ОТКРЫТИЕ БЕНЗОЛА
СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ
СЕКРЕТЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО УСПЕХА ФАРАДЕЯ
ГЛАВА 3.
ПРЕВРАТИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В ДВИЖЕНИЕ
МЕРТВАЯ ТОЧКА
ПРЕВРАТИТЬ МАГНЕТИЗМ В ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ПЕРВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
ОБОБЩЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
ПЕРВЫЕ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРЫ
ПЕРЕВОД ИДЕЙ ФАРАДЕЯ НА МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЯЗЫК
ФАРАДЕЙ, НЬЮТОН И ПОДВОДНЫЕ КАБЕЛИ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОТГОЛОСКИ: МАКСВЕЛЛ И ЭЙНШТЕЙН
ГЛАВА 4.
ЭЛЕКТРОЛИЗ
ПРИЗНАКИ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИИ
КЛЕТКА ФАРАДЕЯ И ДИЭЛЕКТРИКИ
ДИЭЛЕКТРИКИ
ЭКСПЕРИМЕНТ С КЮВЕТОЙ CO ЛЬДОМ
ЖИЗНЕННЫЙ КРИЗИС
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ МАГНЕТИЗМОМ И СВЕТОМ: ЭФФЕКТ ФАРАДЕЯ
ДИАМАГНЕТИЗМ
СЛЕДСТВИЯ ДИАМАГНЕТИЗМА: РОЖДЕНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
Глава 5.
ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ
ПРОСВЕТИТЕЛЬ
НАСЛЕДИЕ ФАРАДЕЯ
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
notes
1
2
ФАРАДЕЙ.
Электромагнитная индукция.
Наука высокого напряжения
Введение
Планеты сформировались из элементов, варившихся в звездном котле. Некоторые из этих элементов были металлами и скрывались в недрах мира. Именно расплавленное металлическое ядро своим вращением превратило нашу планету в гигантский магнит. Все, что находится на Земле, окружено невидимым магнитным полем, образовавшимся вследствие движения незримых волн. Некоторые культуры, например китайская в классический период, смогли обнаружить это невидимое поле и даже использовали часть его свойств для навигации, но его природа оставалась загадкой в течение многих веков.
В XIX веке все известные знания об этом невидимом и неуловимом поле радикально изменились благодаря оригинальному и удивительному вкладу человека, родившегося в 1791 году, за 100 лет до введения понятия электрона. Мы говорим об английском гении экспериментальной физики Майкле Фарадее.
Так же как и магнитное поле, сила электричества, несмотря на свою беспрестанную работу в течение более чем 13 миллиардов лет, оставалась для человечества тайной, для разгадки которой требовалось проникнуть сквозь атомы, составляющие все сущее. Хотя электрические эффекты можно было наблюдать повсюду, но поскольку положительные и отрицательные электрические заряды стремятся к взаимному равновесию, главное оставалось скрытым. Фарадей не только выявил электрические эффекты, но и показал их неразрывную связь с магнетизмом.
Этому ученому мы обязаны открытием закона индукции, носящего его имя. Согласно закону, переменное магнитное поле создает электрическое поле. Фарадей первым доказал, что магнитное поле может порождать электрический ток. Он изобрел электродвигатель и динамо-машину, навсегда изменившие жизнь человечества, он доказал, что между электричеством и химическим взаимодействием существует связь, он изучал влияние магнетизма на свет. Все эти достижения были совершены человеком, не получившим академического образования и не имевшим особых математических знаний. Фарадей представил все свои открытия в виде описаний с рисунками и схемами, ни разу не прибегнув к уравнениям.
Этот ученый был не только великим экспериментатором, но и просветителем. Он занимался распространением своих идей и даже читал Рождественские лекции для юношества, поскольку полагал, что наука не должна скрываться от народа в элитарных учреждениях. Эти рождественские лекции проводятся по сей день, в них участвуют многие ученые и просветители, такие как Карл Саган или Дэвид Аттенборо. На первой рождественской лекции в 1826 году говорилось об одном из самых популярных утверждений: свеча иллюстрирует все известные физические процессы. Пользуясь этим образом, можно сказать, что Фарадей был свечой для всей Англии, и даже больше – ослепительной искрой, навсегда принесшей свет в наш мир.
Благодаря Фарадею стало популярным такое физическое понятие, как магнитное поле, а также многие другие, которые ученый ввел с помощью своего друга-филолога Уильяма Уэвелла для обозначения открытых явлений. Майклу Фарадею мы обязаны такими терминами, как ион (электрически заряженный атом), катион (положительно заряженный атом), анион (отрицательно заряженный атом), электролиз, катод, анод, диэлектрик (или диамагнетик). Термин электричество происходит от греческого слова электрон, означающего «янтарь», электрические свойства которого были открыты в Древней Греции. С тех пор до XVIII века понимание электрических явлений мало продвинулось вперед. Важных открытий в этой области не было сделано в течение такого долгого периода, потому что занятия наукой далеко не сразу превратились в реализацию систематических экспериментов. При всей малой изученности электричества были изобретены телефоны, телеграфы, лампочки и даже электродвигатели. Впрочем, до прихода великого экспериментатора Фарадея электричество относилось к области оригинальных развлечений. Ученые XVIII века разработали аппараты для получения небольшого электрического заряда и устройства для аккумулирования заряда. Великосветские салоны развлекались тем, что проводили опыты по электростатике, во время которых летели искры, бились в судорогах или погибали от тока индюшки. Некоторые дамы прогуливались по Парижу в остроконечных шляпах, с которых свисал провод в качестве громоотвода.
Похожую судьбу имели и магнетические явления, первые сведения об изучении которых мы находим у Фалеса Милетского в VI веке до н.э. Слово магнетизм происходит от названия греческого города Магнисии, известного залежами магнетита – природного магнита. Существует и другая версия происхождения названия, связываемая с Плинием Старшим, римским мудрецом I века. Согласно ей, магнетизм был открыт пастухом Магнусом, посох которого имел металлический наконечник и был притянут скалой, когда пастух поднимался в горы со своим стадом. До XVI века знания о магнетизме росли так же медленно, как и знания об электричестве. Англичанин Уильям Гильберт заложил основы современного изучения магнетизма, в частности открыл, что Земля ведет себя как магнит планетарного масштаба.
Фарадей наблюдал электрические и магнитные явления как набор свойств, в котором его проницательный взгляд видел Божественное вмешательство. Эта проницательность, подкрепленная верой, позволила Фарадею бросить вызов непререкаемому авторитету Ньютона, что в то время было вдвойне оскорбительно, ведь вызов бросал человек, не слишком хорошо разбирающийся в математике. Однако эта интеллектуальная смелость, наверное, самого скромного ученого своей эпохи привела к удивительным последствиям: Фарадей изменил ход промышленной революции, жертвой которой чуть не пал сам из-за своего низкого происхождения, и повернул историю к Эре электричества. Это была новая эра, в которой работники не должны были трудиться, как рабы, ради жалования, а люди самого скромного происхождения наконец-то получили доступ в храм знаний согласно своим интеллектуальным способностям и независимо от своей фамилии.
Изучая работы Фарадея, мы понимаем, что их нельзя считать результатом везения или случайных совпадений, плодом высокого интеллекта, опирающегося на религиозную целостность личности. He все в них – результат поисков неутолимого свободного разума. В Фарадее мы, прежде всего, открываем жертвенность и упорство. Замечательны его достижения в других областях науки: в химии – сжижение газов, в оптике – установление взаимодействия света и магнетизма, описание диамагнетиков, изобретение клетки, которая сейчас носит его имя и широко используется в лифтах, микроволновых печах или самолетах. Долгие годы работы не истощили его разум, продолжавший безустанно трудиться до последних дней: Фарадей поддерживал переписку с десятками ученых и исследователей, сотрудничал с коллегами в разных проектах (в том числе при прокладке телеграфного кабеля, соединяющего Европейский континент с Америкой), вдохновлял своими бессчетными лекциями и статьями молодых ученых, многих из которых ждала блестящая карьера. Самым выдающимся среди них стал Джеймс Клерк Максвелл, который перевел все идеи Фарадея, касающиеся электромагнетизма, на язык математики. Впоследствии даже Эйнштейн признавал, что находится в долгу перед Максвеллом и Фарадеем.
Все эти интеллектуальные подвиги ученый совершал в весьма методичной и аккуратной манере. Он позволил себе всего лишь один небольшой перерыв в возрасте 49 лет, когда он испытал глубокое интеллектуальное и физическое переутомление – кстати, в том же возрасте похожий кризис пережил и Ньютон. Жизнь Фарадея была настолько упорядоченной, что даже его Дневник – блокнот, в котором он делал заметки в течение 30 лет, – представляет собой последовательность параграфов, пронумерованных от 1 до 16041. Иногда кажется, что Фарадей подпитывал свою неистощимую энергию от одной из динамо-машин, которые сам и разработал. Ученый пожертвовал даже своим медовым месяцем, чтобы не упустить часы занятий в лаборатории. Для него не существовало ничего, кроме науки, и все свои силы он направлял на исследования и распространение знаний.
Такая неустрашимость, преданность, страстное стремление передать научное знание, вывести его за стены учебных заведений для аристократов, которые занимались наукой как хобби, превратили Фарадея в героя академической и популярной науки. Его беседы и лекции были лишены натужного пафоса, сложных уравнений, понятных только специалистам. Ученый применял стратегии, которые сегодня используют шоумены или ведущие бизнес-тренингов; как говорил Джордж Оруэлл, «когда вы делаете глупое замечание, его глупость должна быть очевидна даже для вас». Фарадей был хорошим человеком, всегда доброжелательным и вежливым. Все, кто его знал, отзывались о нем как о гражданине с безукоризненными моральными принципами, он всегда заботился о том, чтобы поступать правильно, и мало ценил мишуру успеха.
Благодаря Фарадею наука стала профессией, а не просто увлечением любителей с неограниченными финансовыми возможностями. Грандиозный перечень устройств, возникших на основе его изобретений, позволял сократить время работы дома и на фабриках, так что благодаря ученому у людей появился досуг, который многие могли посвятить науке, при этом сам интерес людей к знаниям был вызван образовательной деятельностью все того же Фарадея. В конце концов, это стало одним большим импульсом для Британии, который позволил этой стране – небольшой и не такой густонаселенной, как Франция, Япония или Китай, – получить абсолютное мировое первенство.
Основным двигателем научной деятельности больше, чем когда-либо, стали талант и любознательность. В жизнь были воплощены слова из романа Сибил Бедфорд: «Законы Вселенной – вот с чем мог встретиться каждый, удобно расположившись в своей мастерской, устроенной за стойлом хлева». Эта фраза приобретает еще больший смысл, если мы перенесемся в Лондон того времени, в маленький дом рядом с конюшней, где Фарадей провел свое детство. Жилище его родителей больше напоминало старый сарай и было совсем не похоже на престижный Королевский институт Великобритании, расположенный в том же городе. Однако сейчас в Королевском институте, основанном в 1799 году для развития и распространения науки, которая долгое время находилась под запретом для низших слоев населения, располагается музей Фарадея с сохранившейся лабораторией и оригинальными аппаратами ученого – символ того, что наука не признает деления на классы. Ученый благодаря своему авторитету стал связующим звеном между двумя мирами, его уважали как любители из низших слоев, так и самые высокопоставленные коллеги.
Таким образом, Фарадей вызвал как научную, так и социальную революцию, хотя сам он возражал бы против такого признания заслуг: всю жизнь ученый отрицал важность своих работ и принимал бесчисленные знаки отличия буквально стиснув зубы.
Майкл Фарадей стал искрой, наэлектризовавшей науку и общество своей эпохи. Может быть, не вопреки, а именно благодаря своей набожности он, словно Прометей, вознесся на Олимп и украл у богов для людей огонь – технологическую искру, которая заставила гореть лампочки и осветила мир, погруженный во тьму.
* * *
1791 Майкл Фарадей родился 22 сентября в Ньиюнгтон-Баттсе близ Лондона.
1804 Начинает работать разносчиком газет, а в 1805 году – учеником переплетчика в книжном магазине, в подвале которого ставит свои первые научные эксперименты.
1812 Благодаря смелости и удаче получает возможность посещать лекции Гемфри Дэви, одного из самых популярных английских ученых.
1813 Добивается места личного помощника Дэви в его лаборатории в Королевском институте.
1814 Принимает приглашение Дэви сопровождать его в качестве личного помощника в длительной поездке во Францию и Италию. Там он знакомится с известными учеными, а по возвращении получает разрешение проводить собственные эксперименты.
1820 Получает постоянное место в Королевском институте.
1821 Женится на Саре Барнард. Чета селится на верхнем этаже Королевского института. Фарадей открывает возможность электромагнитного вращения (электродвигатель).
1823 Проводит серию экспериментов по сжижению газов и публикует первое фундаментальное исследование на эту тему.
1825 Назначен директором Королевского института. Организует Вечерние лекции по пятницам. Из отходов от китового масла выделяет бензол.
1829 Умирает учитель Фарадея Гемфри Дэви.
1831 Ученый открывает индукционное электричество (генератор), описывает все возможные формы электромагнитной индукции.
1832 Формулирует законы электролиза.
1837 Изучает диэлектрики и открывает удельную индуктивную способность.
1845 Открывает диамагнетизм и вращение плоскости поляризации света в магнитном поле.
1851 Отстаивает физическую реальность силовых магнитных линий, догадки о которых были высказаны им самим в научном докладе, опубликованном в 1831 году.
1857 Ученому предлагают стать президентом Королевского общества, но он вынужден отклонить предложение из-за слабого здоровья.
1882 Уходит в отставку. Королева Виктория предоставляет Фарадею дом в Хэмптон-Корте, где он проводит последние годы жизни.
1887 Умирает 25 августа.
ГЛАВА 1.
В поисках Божественной искры
В начале 1800-х годов ядовитый смог и недостаток света от уличного освещения превращали Лондон в неприветливый темный город. Тайна, окутывавшая природу электричества, не позволяла оценить его практические свойства.
К счастью, в одной скромной семье рос мальчик, который очень скоро почувствует страстный интерес к электрическим и магнитным явлениям.
При рождении Майкла Фарадея мир представлял собой довольно темное место. Во-первых, в то время было очень мало источников искусственного света, а во-вторых, планету накрыло облако пепла от извержения далекого вулкана.
Ньюингтон-Баттс близ Лондона, где родился Майкл, был одним из самых грязных городков. Его окутывал дым машин, порожденных промышленной революцией, в ходе которой сельскохозяйственные рабочие перебирались в города, где трудились по многу часов подряд и практически не имели шансов на социальное и интеллектуальное развитие. Однако Фарадею удалось разорвать эту цепь и стать примером человека, сделавшего одну из самых блестящих научных карьер XIX века.
Часть его успеха можно связать с тем фактом, что Майклу посчастливилось найти работу переплетчика. В ту эпоху чтение книг было очень дорогим способом проведения досуга, однако Фарадей получил доступ ко всем книгам, которые переплетал, и он читал их с той же страстью, с какой ювелир рассматривает драгоценный камень.
Другая часть его успеха, наверное, опирается на религиозные убеждения ученого, который был сандеманианцем – членом протестантской общины, которая строго и буквально трактует Священное Писание.
СВЕТ СВЕЧИ
До прихода эры электричества в таком большом городе, как Лондон, средняя семья могла использовать одну свечу за ночь. Чтобы оценить такую освещенность, надо вспомнить, что свет одной свечи – это 1/100 света, испускаемого стоваттной лампочкой. Кроме того, свеча быстро сгорала.
Более обеспеченные классы использовали в качестве альтернативы газовые лампы, но они были очень дорогими, требовали постоянного ремонта, оставляли жирные пятна, загрязняющие одежду, и даже вызывали проблемы со здоровьем. Поэтому во многих книгах той и более поздней эпохи, например в издании The American Woman’s Ноте («Дом американской женщины», 1869) Кэтрин и Гарриет Бичер-Стоу, предлагали инструкции, как делать свечи.
В начале XVIII века люди боялись выходить ночью из дома, а если это было необходимым, пользовались услугами мальчиков, которые освещали дорогу толстыми факелами, пропитанными смолой или другими горючими веществами. Эта ситуация сохранялась довольно долгое время. Даже в 1850-е годы, когда для уличного освещения использовались газовые фонари, ночью было так же мрачно: такое освещение давало света меньше, чем современная лампочка на 2,5 Вт. К тому же самих фонарей было очень немного – соседние лампы разделяли не меньше 30 метров тьмы. Кроме освещения улиц, некоторые фонари в Лондоне выполняли и другую функцию: они служили своеобразными указателями, чтобы не заблудиться. Таким ненадежным образом практически половина города была освещена вплоть до 1930-х годов. Использование газовых ламп в помещениях негативно влияло на здоровье: работники в конторах с таким освещением жаловались на головную боль и тошноту.
Несмотря на все эти недостатки, молодой Майкл Фарадей в 19 лет, выходя из дома профессора Татума, не мог не остановиться, с удивлением глядя на только что установленные на Дорсетт-стрит газовые фонари. Благодаря им ходить по освещенным улицам стало немного безопаснее. Ho для полной победы над тьмой требовалось больше света. Фарадей ходил на занятия к профессору Татуму, потому что не мог позволить себе учебу в университете, но стремился узнать столько, сколько было возможно. Хотя Майкл этого и не мог еще знать, он учился для того, чтобы однажды на темных улицах засиял свет.
Тьма, царившая в Лондоне, сгустилась еще сильнее в 1815 году, когда начал извергаться вулкан Тамбора на далеком острове Сумбава. Это было крупнейшее извержение за последние 10 тысяч лет, эквивалентное взрыву 60 тысяч атомных бомб, таких как хиросимская. Около 150 миллионов тонн частиц пепла поднялись в небо и с помощью ветра несколько раз облетели Землю, окутав всю планету. Небо над далекими от вулкана Лондоном и Парижем померкло, температура в мире понизилась на несколько градусов, так что Темза замерзла. Все это напоминало Апокалипсис и повлияло на развитие романтизма. Байрон (1788–1824) в 1816 году написал стихотворение Darkness («Тьма», приводится в переводе И.С. Тургенева):
Я видел сон… не все в нем было сном.
Погасло солнце светлое – и звезды
Скиталися без цели, без лучей
В пространстве вечном; льдистая земля
Носилась слепо в воздухе безлунном.
Час утра наставал и проходил,
Ho дня не приводил он за собою…
Кстати, дочь Байрона, Ада Лавлейс (1815–1852), интересовалась идеями Майкла Фарадея.
Темное лето 1816 года вдохновило и писателей: например, Мэри Шелли (1797–1851) создала литературный образ монстра Франкенштейна. Художники, включая Уильяма Тернера (1775–1851), писали на своих полотнах закаты в сумеречных тонах, однако сейчас нам известно, что эти картины представляют реальное лондонское небо того периода. Естественно, недостаток света стал причиной не только темноты, но и холода, особенно если учесть, что в ту эпоху климат был холоднее, чем сейчас. Камины были не слишком эффективны для отопления больших помещений, и Томас Джефферсон рассказывал, что однажды был вынужден прекратить писать, так как чернила в его чернильнице замерзли. Рассказывая о морозных зимах на большей части территории Северной Америки в не таком уж далеком 1866 году, мемуарист Джордж Темплтон записал в своем дневнике, что, несмотря на две печки и камины, температура в его доме в Бостоне не превышала трех градусов.
* * *
Последствия извержения Тамборы
Из огромного количества вулканического материала, выброшенного Тамборой, из лавы, пепла и пемзы сформировались острова. Мельчайшие частицы поднялись выше 15 километров, некоторые попали даже в стратосферу, откуда начали свое медленное и неуклонное движение к самым отдаленным регионам планеты. По воле восточных ветров, господствующих на высоте, пепел Тамборы несколько раз облетел Землю. Насыщенность атмосферы вулканическими осадками была такой, что их обнаружили в снегах Гренландии и на заснеженном плоскогорье Антарктиды.
Невероятный факт
Всего за несколько месяцев частицы пепла достигли Англии и Испании, из-за чего померкло небо. Для людей, не подозревавших о существовании Тамборы, этот факт казался невероятным: мало кто мог предположить, что извержение далекого вулкана заставит померкнуть Солнце во всем мире. Например, в Испании понижение температуры, связанное с таким затенением, сильно повлияло на сельское хозяйство. Многие культуры не смогли вызреть, урожай был скудным и поздним.
Кипящий котел Тамборы
* * *
Тогда еще никто не думал об электричестве, никто и не предполагал, что оно может иметь практическое значение. Луиджи Гальвани (1737–1798), используя простые батарейки, доказал, что электричество заставляет напрягаться мускулы мертвой крысы, из чего сделал вывод: оно является источником жизни. Его племянник Джованни Альдини (1762–1834) устроил целый спектакль: он «оживлял» отрубленные головы только что казненных преступников. Электричество использовалось для лечения запоров и неподобающей эрекции у мальчиков, но никто не мог и предположить, что его можно использовать для того, чтобы осветить и согреть мир.
У молодого Фарадея чтение Гальвани вызывало особый интерес, особенно часть, касающаяся оживления мертвых, так как недавно у Майкла умер отец. Фарадей, как и Шелли в своем романе о Франкенштейне, написанном, когда тьма далекого вулкана закрыла небо, размышлял: правда ли, что Гальвани изобрел способ возродить жизнь? Правда ли, что он открыл искру жизни?
Гемфри Дэви, будущий наставник Фарадея, в начале XIX века описал дуговой разряд между двумя угольными стержнями. Ho только в 1846 году человек по имени Фредерик Хэйл Холмс (прим. 1811–1870) запатентовал дуговую лампу. О биографии Холмса известно немного, но считается, что он отправился в Англию, чтобы разделить свое открытие с Фарадеем, сразу же осознавшим важность этой технологии для улучшения света маяков.
Технологию впервые применили 8 декабря 1858 года для маяка Саут-Форленд близ Дувра. Позже этот же принцип был использован и на других маяках, но он оставался дорогостоящим и сложным. Для эксплуатации требовался постоянный технический контроль, были нужны электромагнитный двигатель и паровая машина. К сожалению, свет маяка был слишком сильным, а установка не подходила для бытового использования: требовалась еще нить накаливания, которая могла гореть в течение продолжительного времени.
ПЕРВЫЕ ГОДЫ МАЛЬЧИКА БЕЗ БУДУЩЕГО
В сентябре 1791 года в Ньюингтон-Баттсе, к югу от Лондона, родился Майкл Фарадей. Его родители, Джеймс и Маргарет Фарадеи, принадлежали к бедному классу. Джеймс был кузнецом, а Маргарет – дочерью фермера. Джеймс с детства работал в поле, но сельскохозяйственные угодья вокруг большого города в связи с промышленной революцией, начавшейся в 1733 году, постоянно сокращались. Первыми жертвами революции стали работники текстильной промышленности: паровые машины отнимали у них рабочие места. В связи с расширением текстильной отрасли производители хлопка стали поставлять больше сырья. В конце XVIII века Эли Уитни (1765–1825) изобрел хлопкоочистительную машину, работавшую в 200 раз быстрее человека. Люди, занятые в поле и на других этапах обработки, подвергались жестокой эксплуатации или были уволены хозяевами, предпочитавшими новейшие машины, которые позволяли быстрее разбогатеть.
Тенденция к постепенному уменьшению спроса на рабочие руки заставила семью Фарадеев в поисках работы переехать в Ньиюнгтон, расположенный близко от Лондона. Той же осенью в семье родился третий ребенок, Майкл, что очень тревожило его отца: чтобы прокормить еще один рот, ему необходимо было заработать больше денег.
Фарадеи получали от английского правительства пособие: семье выделялся хлеб на неделю, и располагая только этой помощью, в поисках постоянного заработка, они были вынуждены в 1796 году переехать в северный район Лондона, на Веймут-стрит. Юный Майкл практически не ходил в школу: во-первых, сама школа была плохой, а скудные средства родителей не позволяли рассчитывать на большее, а во-вторых, его родители не слишком верили в необходимость образования.
* * *
Новая эра пара
Изобретение паровой машины стало ключевым фактором, запустившим каток промышленной революции.
Первая машина на основе парового котла, похожего на те, что использовались для приготовления пищи, была изобретена французским физиком Дени Папеном (1647-1712) и сконструирована английским инженером Томасом Севери (1650-1715). Ее широкое использование началось в 1700-х годах. В 1712 году конструкция была усовершенствована Томасом Ньюкоменом (1663-1729), сотрудничавшим с Севери, и не менялась в течение 50 лет, до изобретения Джеймсом Уаттом более эффективной модели. В 1774 году Уатт при поддержке крупного капитала смог поставить на коммерческую основу производство новых машин, и к 1800 году в Англии их работало около 500.
Чертеж к паровой машине Джеймса Уатта. 1784 год.
* * *
Несмотря на все трудности, Фарадеи были счастливой семьей. Они принадлежали к общине сандеманианцев – течения, отделившегося от пресвитерианской церкви Шотландии и англиканской церкви. Сандеманианцы считали бедность достоинством человека, ведь сам Иисус, бывший бедным, говорил, что легче пройти верблюду сквозь игольное ушко, чем богатому войти в Царствие Небесное.
По этой причине, а также и потому, что Фарадею пришлось с юных лет работать – сначала разносчиком газет, а затем в книжном магазине, – его исследовательская деятельность началась довольно поздно, в том возрасте, когда большинство ученых уже обычно совершают свои великие открытия.
Фарадей с большим энтузиазмом относился к интеллектуальным занятиям. Например, ему очень нравилось придумывать разные игры в слова для своих друзей. Вот такой ответ он отправил Бенджамину Эбботту:
«Нет – нет – нет – нет – никто – справа – нет философия еще не мертва – нет – О, нет – он знает это – спасибо – это невозможно – Браво.
В этих строках, дорогой Эбботт, заключен полный и ясный ответ на первую страницу твоего письма от 28 сентября».
Подросток почти не ходил в школу и все время проводил на улице, играя с друзьями в камушки в соседнем переулке от своей лачуги. Позже Фарадей будет сожалеть об этом: «Мое образование было самым обычным и состояло из зачатков чтения, письма и арифметики в самой простой и ничем не примечательной школе».
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.
