Майкл Фарадей

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Ньюингтон-Баттсе, тогда ещё предместье Лондона, и умер 25 августа 1867 года в Хэмптон-Корте. Человек, чьим именем названы единица электрической ёмкости, закон электролиза и знаменитая клетка, не получил почти никакого образования и до двадцати лет не держал в руках ничего, кроме переплётного шила и книг, которые он переплетал. Именно из этих книг он и выучил всё, что потом перевернуло физику.

Сын кузнеца

Отец Фарадея, Джеймс, был кузнецом и зарабатывал мало; слабое здоровье часто не давало ему работать, и семья жила в постоянной нужде. Мать, Маргарет, происходила из семьи земледельцев и, по воспоминаниям самого Фарадея, была человеком редкой силы духа. Семья принадлежала к крошечной протестантской общине сандиманиан, и эта религиозная среда определила весь строй его личности: скромность, честность, недоверие к внешнему блеску и убеждение, что природа – это книга, написанная Богом и доступная чтению.

Образование Фарадея закончилось на начальной школе – он научился читать, писать и считать. В тринадцать лет он поступил в ученики к переплётчику и книготорговцу Джорджу Рибо, а год спустя стал его подмастерьем. Работа была скучной, но у неё было одно огромное преимущество: мимо его рук проходили все книги, которые заказывали клиенты. Фарадей читал всё подряд – от статей об электричестве в Британской энциклопедии до учебника химии. Особенно сильное впечатление на него произвела книга Джейн Марсет “Беседы о химии”.

Он начал сам ставить опыты, пользуясь подручными средствами, и ходил на публичные лекции. Один из клиентов лавки, член Королевского института, подарил ему билеты на лекции сэра Хамфри Дэви – тогда самого знаменитого химика Британии. Фарадей законспектировал четыре лекции, переплёл аккуратный томик в кожу и отправил его Дэви вместе с письмом с просьбой о любой работе в науке. Ответа не последовало. Но через некоторое время Дэви получил травму глаза от взрыва и вспомнил о старательном молодом человеке, которому можно было диктовать и переписывать бумаги.

Ассистент, слуга и ученик

В 1813 году Фарадей стал ассистентом в лаборатории Королевского института. В том же году он отправился с Дэви в большое европейское турне, где формально числился слугой, а фактически – секретарём и помощником. Это унизительное положение дало ему то, чего не купишь: знакомство с ведущими учёными Европы, включая Ампера и Вольту, и доступ к их лабораториям.

После возвращения Фарадей получил самостоятельное место в институте и начал собственную научную работу. Первые его успехи были химическими: он получил сжиженные газы, исследовал сплавы стали, а в 1825 году выделил из светильного газа новое вещество – бензол. Именно с этого открытия началась вся органическая химия ароматических соединений.

Главное открытие: электромагнитная индукция

В 1820-х годах Фарадей всерьёз заинтересовался связью электричества и магнетизма, открытой Эрстедом. Идея была простая и дерзкая: если электрический ток создаёт магнитное поле, то, может быть, магнитное поле способно создавать ток. Десять лет опытов не давали результата, пока 29 августа 1831 года Фарадей не понял, что ток возникает не при наличии магнита, а при его движении – при изменении магнитного поля. Так была открыта электромагнитная индукция.

Практические следствия этого опыта невозможно переоценить: на нём основаны и электрический генератор, и трансформатор, то есть вся современная энергетика. Фарадей не просто описал явление – он сформулировал его количественно и показал, что движением магнита можно получать ток, а током можно двигать проводник. Первый в истории электрический двигатель и первый генератор были созданы им на этих принципах.

Продолжением стали законы электролиза, носящие его имя: количество вещества, выделившегося на электроде, пропорционально прошедшему заряду, а массы веществ относятся между собой как их химические эквиваленты. Эти два правила стали фундаментом электрохимии и, между прочим, одним из сильнейших доводов в пользу атомной теории строения вещества.

Наука для всех: лекции и клетка

Фарадей был не только исследователем, но и блестящим лектором. В 1826 году он основал в Королевском институте цикл вечерних лекций для широкой публики, а затем и знаменитые Рождественские лекции для детей – они идут до сих пор и стали образцом научно-популярного жанра. Именно из этих лекций выросла его книга “Химическая история свечи”, до сих пор считающаяся образцом того, как надо объяснять сложное просто.

В 1836 году, работая над защитой от электрических разрядов, он сформулировал принцип, известный сегодня как клетка Фарадея: замкнутая проводящая оболочка полностью экранирует находящееся внутри пространство от внешних электрических полей. Этот принцип защищает нас сегодня от молний в самолётах, от помех в электронике и от подслушивания в защищённых помещениях.

К его имени также привязана постоянная Фарадея – заряд одного моля электронов, фундаментальная физическая константа. Он же открыл явление диамагнетизма – слабого отталкивания веществ магнитным полем – и установил, что все вещества в той или иной мере обладают магнитными свойствами.

Свет, магнит и ток

Фарадея всю жизнь мучила мысль о единстве сил природы. В 1845 году он поставил опыт, который считал своим лучшим: пропустил поляризованный свет через стекло, помещённое в сильное магнитное поле, и обнаружил, что плоскость поляризации поворачивается. Магнитное поле влияло на свет – то есть электричество, магнетизм и оптика оказались связанными явлениями.

Сам он не владел математическим аппаратом, достаточным для описания этого единства, и честно это признавал. Зато его идеи о силовых линиях и полях подхватил Джеймс Клерк Максвелл, который перевёл их на язык уравнений и построил теорию электромагнитного поля. Максвелл прямо говорил, что его работа – это математическая форма идей Фарадея. Именно из уравнений Максвелла позднее выросла теория относительности и всё современное представление о физических полях.

Человек, отказавшийся от титула

Фарадей был глубоко религиозен и принадлежал к сандиманианской общине, где проповедовал в качестве старейшины. Религия для него не противоречила науке: он считал, что изучает творение, и потому не видел в своих открытиях ничего, что требовало бы отказа от веры.

Он дважды отказался от предложений, которые для любого учёного того времени были вершиной карьеры. В 1857 году он отклонил рыцарство, объяснив, что не хочет титула – “Майкл Фарадей” звучит для него достаточно хорошо. А когда в 1858 году ему предложили стать президентом Королевского общества, он отказался и от этого, сославшись на недостаток административных способностей и нежелание отвлекаться от опытов. Вместо президентского поста он выбрал скромную должность смотрителя дома в Хэмптон-Корте, предоставленного ему королевой.

Последние годы и память

В начале 1860-х годов Фарадей начал замечать, что теряет память: он не мог вспомнить, какие опыты уже провёл, и путался в собственных записях. Он оставил работу, постепенно перестал появляться в институте и последние годы провёл в Хэмптон-Корте, где за ним ухаживала жена Сара, с которой он прожил почти полвека и с которой у него не было детей.

Он умер 25 августа 1867 года и похоронен на Хайгейтском кладбище в Лондоне. На надгробии нет пышных формул, и это вполне в его духе. Альберт Эйнштейн держал портрет Фарадея на стене рядом с портретами Ньютона и Максвелла – и это, пожалуй, лучшая оценка человека, который вошёл в науку через переплётную мастерскую.

Хронология жизни

Фарадей не оставил после себя школы учеников и почти не написал математических работ. Но он сделал нечто более редкое: перевёл электричество из области эффектных демонстраций в основу промышленной цивилизации. Каждая розетка в вашем доме – это, по большому счёту, продолжение опыта с движущимся магнитом, поставленного в лаборатории Королевского института осенью 1831 года.