Майкл Фарадей: з часів Галілея світ не бачив стільки відкриттів, які вийшли з однієї голови

Майкл Фарадей народився поза шлюбом 22 вересня 1791 року у Лондоні та проживав у сім’ї коваля на околиці Лондона. Ковалем був і його старший брат Роберт, який всіляко заохочував тягу Майкла до знань і на перших порах підтримував його матеріально. Мати Фарадея, працьовита, мудра, хоч і неосвічена жінка, дожила до часу, коли її син досягнув успіхів і визнання, - і по праву пишалася ним. Матеріальний стан сім'ї не дозволили Майклу закінчити середню школу, він закінчив початкову школу. На цьому його формальне навчання завершилося. Але юнак продовжував займатися самоосвітою. Тринадцяти років він поступив учнем до власника книжкової крамниці і палітурної майстерні, де він працював 10 років. Весь цей час Фарадей наполегливо займався самоосвітою - прочитав всю доступну йому літературу з фізики та хімії, експериментував у влаштованій ним домашній лабораторії проводячи досліди, описані в книгах, відвідував вечорами і у неділю приватні лекції з фізики та астрономії. Важливим етапом у житті Фарадея стали заняття у міській філософській школі, де Майкл вечорами слухав науково-популярні лекції з фізики та астрономії, а також брав участь у дискусіях. Він також навчався прийомам ораторського мистецтва. Одним з улюблених лекторів Фарадея був Гемфрі Деві (1776-1829). Гроші на оплату лекцій він отримував від брата. На лекціях у Фарадея з'явилися нові знайомі, яким він писав багато листів, щоб виробити ясний і лаконічний стиль викладу думки. Намагався оволодіти прийомами ораторського мистецтва. Один з клієнтів палітурної майстерні, член Лондонського королівського товариства Дено, помітивши інтерес Фарадея до науки, допоміг йому придбати білети на лекції, видатного на той час, фізика та хіміка Гемфрі Деві у Королівському інституті. Фарадей ретельно записав і переплів чотири лекції та разом з листом послав їх лектору. Цей „сміливий і наївний крок”, за словами самого Фарадея, справив на його долю вирішальний вплив. Здивований, при зустрічі з Деві, обширними знаннями юнака, професор пообіцяв йому запросити його на роботу, адже на той час в інституті не було вакантних місць. Лише через кілька місяців у 1813-му році мрія Фарадея збулася. Деві його запросив (правда не без деякого сумніву) на звільнене місце асистента у Королівському інституті у хімічній лабораторії, де він пропрацював багато років. Восени 1813 року, разом з професором та його дружиною, Фарадей здійснив тривалу подорож по наукових центрах Європи (1813-1815 роки). Ця подорож мала для Фарадея велике значення: він разом з Деві відвідав ряд лабораторій, познайомився з такими вченими, як А. Ампер (1775-1836), М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак (1778-1850), А. Вольта (1745-1827) та іншими, які, в свою чергу, звернули увагу на блискучі здібності молодого англійця.

Майкл Фарадей видатний англійський фізик і хімік, основоположник вчення про електромагнітне поле, член Лондонського королівського товариства з 1824 року. Він відіграв визначну роль у розвитку вчення про електромагнітні явища. Основоположник сучасної концепції поля в електродинаміці, автор ряду фундаментальних відкриттів, в тому числі закону електромагнітної індукції - основи всієї сучасної електротехніки, законів електролізу, явища обертання площини поляризації світла в магнітному полі, один з перших дослідників впливу магнітного поля на середовища.

Після повернення у 1815 році у Королівський інститут Майкл Фарадей приступив до інтенсивної роботи. Наукова діяльність Фарадея в подальшому проходила у стінах Королівського інституту, де він спочатку працював під ретельною опікою разом з Деві, проводячи хімічні дослідження. Але він весь час мріяв розпочати самостійні дослідження з хімії, в яких все більше місце займали самостійні наукові дослідження. Стосунки з Деві почали холонути. І врешті решт Фарадей позбавився опіки Деві. Однак вчений прославився не лише численними відкриттями. Фарадей хотів, щоб його відкриття були зрозумілі навіть тим, хто не отримав спеціальної освіти. Для досягнення своєї мети він зайнявся популяризацією наукових знань. У 1816 році почав читати публічний курс лекцій з фізики та хімії у Товаристві для самоосвіти. У цьому ж році з'являється і його перша друкована робота. У 1821 році у житті Фарадея відбулося декілька важливих подій. Після відкриття у 1820 році Гансом Крістіаном Ерстед (1777-1851) магнітної дії електричного струму навколо провідника Фарадея захопила проблема зв'язку між електрикою і магнетизмом. Надрукував надзвичайно значну наукову роботу (про обертання провідника з постійним струмом навколо полюса магніту) – перетворення електричного струму у механічну енергію. Почав важкий марафон, на якому він зациклився не здогадавшись, для створення електродвигуна постійного струму, який продовжувався 10 років. Було ним придумано сотні різних конструкцій двигунів, але позитивного результату не отримано… Він отримав місце наглядача за будівлею і лабораторіями Королівського інституту (тобто технічного доглядача). У тому ж році він одружився і, як показало все його подальше життя, був вельми щасливий у шлюбі. До 1821 року Фарадей надрукував близько 40 наукових робіт, головним чином з хімії. Поступово його експериментальні дослідження все більш переключалися у галузь електромагнетизму. У 1822 році у його лабораторному щоденнику з'явився запис: „Перетворити магнетизм в електрику”. Однак Фарадей продовжував і інші дослідження, в тому числі і у галузі хімії. Попередні лекції, які він прослухав у Гемфрі Деві - хіміка і фізика, одного із засновників електрохіміі, він використовував для проведення дослідження по хімії: почав вивчати властивості систем, що містять: (розчини, розплави або тверді тіла), а також явища, що виникають на межі двох фаз (наприклад металу і розчину), наслідки перенесення заряджених частинок, основи електролізу, електросинтезу, гальванотехніки, захисту металів від корозії. Так, у 1824 році йому першому вдалося отримати хлор у рідкому стані. До найважливіших відкриттів Фарадея належить одержання бензолу (1825 року), і деяких інших газів. Він здійснив ряд відкриттів у інших галузях фізики, серед яких особливо відомий метод зрідження газів. У 1824 році Майкл Фарадей був обраний членом Королівського товариства, незважаючи на активну протидію Деві, відносини з яким стали у Фарадея до того часу досить складними, хоча Деві любив повторювати, і пишався тим, що з усіх його відкриттів найзначнішим було „відкриття Фарадея”. Останній також віддавав належне Деві, називаючи його „великою людиною”. Ім’я Фарадея одержало певну вагу в наукових колах: у 1825-му він став директором лабораторії, У 1826 році Фарадей один з перших почав читати свої знамениті різдвяні лекції. Одна з найбільш відомих з них називалася «Історія свічки з погляду хімії». Пізніше вона була видана окремою книгою, яка стала одним з перших науково-популярних видань у світі для популяризації наукових знань для широкого загалу. Перші громадські лекції прочитав для дітей у Королівському інституті. Зараз такі лекції проводяться у вищих навчальних закладах. Ця ініціатива була підхоплена і розвинена багатьма іншими науковими організаціями. Через рік після обрання у Королівське товариство Майкла Фарадея призначають директором лабораторії Королівського інституту, а у 1827 році він отримує у цьому інституті професорську кафедру. Талановитий експериментатор, наділений науковою інтуїцією, Фарадей поставив ряд дослідів, в яких були відкриті фундаментальні фізичні закони і явища. У 1830 році, незважаючи на скрутне матеріальне становище, Фарадей рішуче відмовляється від усіх побічних занять, виконання будь-яких науково-технічних досліджень та інших робіт (крім читання лекцій з хімії), щоб цілком присвятити себе науковим дослідженням. Протягом наступних 10-ти років Фарадей намагався «перетворити магнетизм в електрику»; його дослідження завершилося у 1831-му відкриттям електромагнітної індукції. Він детально вивчив явище електромагнітної індукції, вивів її основний закон, з’ясував залежність індукційного струму від магнітних властивостей середовища, дослідив явище самоіндукції і надструми замикання та розмикання. Відкриття явища електромагнітної індукції зразу ж набуло великого наукового і практичного значення; воно лягло в основу електротехніки. Фарадей висловив нові ідеї, які пізніше повністю виправдали себе, стосовно природи струму і магнетизму, механізму провідності у різних середовищах і т.д. Він довів однозначність різних видів електрики: одержаної від тертя, “тваринної”, “магнітної” і т.д. Незабаром він домагається блискучого успіху: 29 серпня 1831 року відкриває явище електромагнітної самоіндукції - явище породження електричного поля змінним магнітним полем. Десять днів щонайнапруженішої роботи дозволили Фарадею всебічно і повністю дослідити це явище, яке без перебільшення можна назвати фундаментом, всієї сучасної електротехніки. Але сам Фарадей не цікавився прикладними можливостями своїх відкриттів, він прагнув до головного - дослідженню законів Природи. Відкриття електромагнітної індукції принесло Фарадею популярність. У 1831 р. на лекції в Королівському інституті фізик Майкл Фарадей пояснює відкрите ним явище електромагнітної індукції. Вчений чітко представляє практичне значення свого відкриття. На питання про практичну користь електрики, присутнього при поясненні У. Гладстона, канцлера казначейства Великобританії, Фарадей з почуттям власної гідності відповів: "Сер, не виключена можливість, що ще при моєму житті все це ви обкладете податком". Через декілька днів після відкриття електромагнітної індукції Фарадей на папері робить креслення першого в світі електрогенератора. Дуже цікаво, що Фарадей сконструював уніполярний генератор, тобто найбільш складний по принципу роботи від всіх генераторів, відомих сьогодні. Ще цікавіше те, що точнісінько такий генератор, по принципу роботи, Фарадей міг отримати 10 років поспіль. Якщо б він сам почав обертати навколо магніту провідник свого першого електродвигуна, а не чекав, поки провідник почне обертатися, при проходженні через нього електричного струму, то він би мав електрогенератор! Зараз будь-якому школяреві відомо, що електродвигун і електрогенератор зворотні! А сам Великий Фарадей не здогадався обертати провідник навколо полюса магніту та перевірити напругу на кінцях провідника! Головний вклад Фарадея у фізику електромагнітних явищ полягає у відмові від ньютонівського принципу дальньої дії та у введені поняття поля-простору, суцільно заповненого магнітними силовими лініями. Майкл і раніше був дуже обмежений у коштах, так що його друзі були змушені клопотати про надання йому довічної урядової пенсії. Ці клопоти увінчалися успіхом лише у 1835 році. Коли ж у Фарадея виникло враження, що міністр казначейства відноситься до цієї пенсії як до подачки вченому, він направив міністру листа, в якому з гідністю відмовився від усякої пенсії. Міністру довелося просити вибачення у Фарадея. У 1833-34 р.р. Майкл Фарадей вивчав проходження електричних струмів через розчини кислот, солей і лугів, що привело його до відкриття законів електролізу. Ці закони Фарадея згодом зіграли важливу роль у становленні уявлень про дискретні носії електричного заряду. Довів тотожність різних видів електрики. Фарадей розпочав дослідження електролізу, відкрив його закон 1834 році і ввів термінологію, що збереглася у цій галузі досі. Ідеї Фарадея про електричне і магнітне поля здійснили великий вплив на розвиток всієї фізики. У 1832 році Фарадей висловив думку про те, що поширення електромагнітних взаємодій це хвильовий процес, що відбувається з кінцевою швидкістю. У 1840 році, ще до відкриття закону збереження енергії у 1842 році, Фарадей висловив думку про єдність «сил» природи (різних видів енергії) та їхнє взаємне перетворення. Він вів уявлення про силові магнітні лінії, вважав що вони фізично існують. У 1845 році, досліджуючи магнітні властивості різних матеріалів, Фарадей відкрив явище парамагнетизму і діамагнетизму. Фарадею належать перші думки про зв’язок електричних, магнітних та світлових явищ. Фарадей вивчав також електричні розряди у газах, намагаючись зрозуміти природу електрики. Відкриття Фарадея завоювали визнання у всьому науковому світі. Вперше ідеї Фарадея „переклав” на загальноприйняту математичну мову Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879). У передмові до свого “Трактату з електрики і магнетизму” у 1873 році він писав: “По мірі того, як я просувався вперед у вивчені Фарадея, я переконався, що його спосіб розуміння явища також має математичний характер, хоча він і не постає перед нами “вдягненим” в одяг загальноприйнятих математичних формул”. Фарадей ввів поняття електричного і магнітного поля, висловив ідею існування електромагнітних хвиль. До кінця 1830-х рр.. Фарадей виконав великі дослідження електричних явищ у діелектриках. Постійне величезне розумове напруження підірвало здоров'я Фарадея і змусило його у 1840 році перервати на п'ять років наукову роботу. Повернувшись до неї знову, Фарадей в 1848 відкрив явище обертання площини поляризації світла, що поширюється в прозорих речовинах уздовж ліній напруженості магнітного поля (ефект Фарадея). Сам Фарадей схвильовано написав, що він „намагнітив світло і висвітлив магнітну силову лінію” надавав цьому відкриттю велике значення. І дійсно, воно стало першою вказівкою на існування зв'язку між оптикою і електромагнетизмом. Переконаність у глибокому взаємозв'язку електричних, магнітних, оптичних та інших фізичних і хімічних явищ стала основою всього наукового світорозуміння Фарадея. У 1855 році хвороба знову змусила Фарадея перервати роботу. Він значно ослаб, став катастрофічно втрачати пам'ять. Йому доводилося записувати в лабораторний журнал все, аж до того, куди і що він поклав перед відходом з лабораторії, що він вже зробив і що збирався робити далі. Щоб продовжувати працювати, він повинен був відмовитися від багато чого, в тому числі і від відвідування друзів. Останнє, від чого він відмовився, були лекції для дітей. Вчений не припиняв наукової діяльності до самої смерті. Навіть далеко не повний перелік того, що вніс у науку Фарадей, дає уявлення про виняткове значення його праць. У цьому переліку, однак, відсутнє те головне, що становить величезну наукову заслугу Фарадея: він першим створив цільну концепцію у вченні про електрику і магнетизм. Якщо до нього панувало уявлення про пряму і миттєвому взаємодію зарядів і струмів через порожній простір, то Майкл Фарадей послідовно розвивав ідею про те, що активним матеріальним переносником цієї взаємодії є електромагнітне поле. Про це чудово написав Джеймс Клерк Максвелл, що став його послідовником, розвинув далі його вчення про електромагнітне поле у чітку математичну форму: „Фарадей своїм уявним оком бачив силові лінії, які пронизують весь простір. Там, де математики бачили центри напруги сил дальньої дії, Фарадей бачив проміжний агент. Де вони не бачили нічого, крім відстані, задовольняючись тим, що знаходили закон розподілу сил, що діють на електричні флюїди, Фарадей шукав сутність реальних явищ, що протікають в середовищі”. Джеймс Карл Максвел у "Трактаті про електрику та магнетизм" писав: Це доводить, що відсутність математичних здібностей у Фарадея спонукало його розмірковувати про електричні явища за допомогою наочних образів. Точка зору на електродинаміку з позицій концепції поля, основоположником якої був Фарадей, стала невід'ємною частиною сучасної науки. Праці Фарадея ознаменували настання нової ери у фізиці. Роботи Фарадея привели до створення електродвигунів і розробці потужних електрогенераторів, які дозволили створити потужні електромережі. Фарадей був віруючим християнином і продовжував вірити навіть після того, як дізнався про роботи Чарльз Дарвіна. Він належав до сандіманіанскої англійської секти, члени якої інтерпретували Біблію буквально. Вчений став старійшиною секти у 1860 році. Фарад - позначення: українською - Ф, міжнародне - F) - одиниця виміру електричної ємності в системі СІ. (1 фарад дорівнює електричній ємності конденсатора, при якій заряд 1 Кулон створює між обкладинками конденсатора напругу 1 Вольт). Ф=Кл/В=AхС/B - одиниця названа на честь англійського фізика Майкла Фарадея. З 1977 року до 1996 року - ім’я вченого носила британська антарктична станція Фарадей (нині це українська станція, яка носить ім’я Академіка Вернадського).
Майкл Фарадей помер 25 серпня 1867 року у Лондоні. Ніколи з часів Галілея світ не бачив стільки приголомшливих і різнорідних відкриттів, які вийшли з однієї голови. І чи скоро з`явиться у світі другий Фарадей?

 

Володимир Циганенко

Цитування та використання будь-яких матеріалів порталу Etar на інших сайтах дозволяється лише з гіперпосиланням: www.etar.com.ua

в начало