Фарадей

Проблемой тождества электричеств Фарадей занимался до конца 1832 года. В январе 1833 года он доложил Королевскому обществу о своих исследованиях, которые привели его к выводам, не допускающим никаких сомнений в том, что природа всех видов электричества одинакова. Все эти виды, каково бы ни было их происхождение» в состоянии произвести все присущие электричеству действия — физиологические, химические, магнитные, световые и механические. Вот что писал он в своих мемуарах:

«Ход исследования по электричеству, которое я имел честь представить Королевскому обществу, привел меня к такому моменту, когда для продолжения моих исследований было существенно, чтобы не оставалось никаких сомнений относительно тождества или различия электричеств, возбуждаемых различными способами. Совершенно справедливо, что Кавендиш, Волластон, Колладон и другие устранили одно за другим некоторые из наиболее сильных препятствий к признанию тождества обычного, животного и вольтаического электричеств, и я думаю, что большинство исследователей-философов считают, что эти виды электричества действительно представляют собой одно и то же. Однако, с другой стороны, справедливо также, что точность опытов Волластона отрицалась, и один из этих опытов, отнюдь не являющийся доказательством химическогоразложения с помощью обыкновенного электричества, принимался некоторыми исследователями за критерий химического действия. Действительно также и то, что многие исследователи-философы все еще проводят различие между видами электричества, происходящими из различных источников, или, по меньшей мере, сомневаются в том, что их тождественность доказана.

Сэр Гемфри Дэви, например, в своей статье об электрическом скате полагает, что животное электричество кажетсяособым, и, упоминая о нем, об обычном и вольтаическом электричествах и магнетизме, он говорит: «При исследовании различных видоизменений или свойств электричества в этих различных формах могут быть установлены отличия и т. д.». Действительно, стоит лишь сослаться на последний том «Philosophical Transactions», чтобы показать, что вопрос этот никоим образом не рассматривается как решенный. Д-р Дэви при производстве опытов над электрическим скатом получил такие же эффекты, как те, которые дают обыкновенное и вольтаическое электричество, и говорит, что в отношении магнитной и химической активности оно не является существенно отличным, однако дальше он говорит, что имеются другие пункты различия, и, указав на них, добавляет: «Как об'яснить эти различия? Допускают ли они об'яснение, подобное выдвинутому мистером Кавендишем в его теории электрического ската, или мы можем предположить, согласно аналогии с солнечным лучом, что электрическая сила, независимо от того, возбуждается ли она посредством обычной машины, вольтаической батареи или электрического ската, не является простой силой, а комбинацией сил, которые могут встречаться в различных соединениях и создавать все разнообразные виды электричества, которые нам известны».

Таким образом, несмотря на общее впечатление о тождественности различных видов электричества, очевидно, что доказательства этого не были достаточно ясными и отчетливыми, чтобы получить признание всех тех, кто является компетентным в рассмотрении данного вопроса. Вопрос представляется мне сходным с другим, столь блестяще решенным сэром Дэви, а именно: во всех ли случаях вольтаическое электричество лишь выделяло кислоты и щелочи, обнаруживаемые в воде после его действия, или оно в некоторых случаях их действительно создавало.

Та же самая необходимость, которая заставила его разрешить сомнительный пункт, препятствовавший развитию его взглядов и нарушавший строгость его рассуждений, вынудила и меня установить — является ли обычное и вольтаическое электричества тождественными или различными. Я убедился, что они тождественны, и надеюсь, что опыты, которые я могу представить, как и вытекающие из них доказательства, будут найдены достойными внимания Королевского общества».

Работы о природе электричества составили третью серию «Опытных исследований».

Фарадей опубликовал с 1831 по 1835 год всего тридцать серий «Опытных исследований», изложенных в форме кратких параграфов. Общее число этих параграфов достигло 3430. «Опытные исследования» периодически публиковались в журнале «Philosophical Transactions» — печатном органе Королевского общества [16] .

Остановиться на всех сериях, разумеется, невозможно в пределах настоящего очерка, ни в какой мере не представляющего собой специального исследования творчества Фарадея. Тесные рамки этой книги позволяют коснуться только основных работ Фарадея и то лишь в общих чертах.

16

В библиотеке Академии наук СССР хранится собрание оттисков с автографами Фарадея, присланных им нашей Академии, почетным членом которой он состоял с 1831 года. Они вышли и отдельным изданием в трех томах (1844, 1847 и 1855 гг.) и неоднократно переводились на немецкий и французский языки. В настоящее время издательство Академий наук СССР подготовляет русский перевод.

Уже отмечалось, что отличительной чертой научных взглядов Фарадея было твердое убеждение в единстве сил природы. Именно эта теоретическая установка побудила его добиваться «превращения магнетизма в электричество». Той же мыслью он руководился и в дальнейших работах. Стремление доказать тождество электричеств является следующим шагом в утверждении идеи о единстве сил природы.

Успешно завершив свои исследования по связи между магнетизмом и электричеством, Фарадей предпринял ряд опытов по установлению связи между химическими и электрическими явлениями. Этот вопрос, не менее чем другие, занимал внимание его современников и изучался многими учеными. Фарадей указывает на «замечательную теорию, предложенную сэром Гемфри Дэви и развитую Берцелиусом и другими выдающимися учеными, согласно которой обычное химическое сродство является следствием электрического притяжения между частицами вещества».

Открытие электромагнитной индукции показало, насколько плодотворными были теоретические воззрения Фарадея. Исследования связи между химическими и электрическими явлениями привели к весьма важным результатам. Фарадей приступил к этим исследованиям в 1832 году, т. е. тогда же, когда занимался проблемой тождества электричеств, а в 1833 году он пришел к выводам, известным в истории науки под названием «количественных электрохимических законов Фарадея». Поэтому-то Фарадей справедливо считается одним из основателей электрохимии, одной из важнейших областей учения об электричестве.

Открытие законов электролиза дало повод Фарадею высказать весьма важные соображения относительно атомной структуры электричества. Несомненно, с этим преемственно связано современное представление об электроне.

Фарадей ввел в научный язык основную, до сих пор сохранившуюся электрохимическую терминологию. Ему принадлежат употребляемые теперь во всем мире термины: «электролит», «электрод», «анод», «катод». Вопросы терминологии до сих пор занимают внимание всего ученого мира. Как известно, во многих странах созданы специальные органы, занимающиеся рационализацией научной и технической терминологии. Работа в этой области ведется и в международном масштабе. Это вполне понятно: наука все больше и больше обогащается новыми фактами, теориями, гипотезами, и всякий новый термин должен наилучшим образом соответствовать обозначаемому им понятию. Но и удачные термины стареют: новые данные разрушают укрепившиеся представления.

Джон Тиндаль, который впоследствии стал преемником Фарадея по Королевскому институту, касаясь этого вопроса на одном из «Пятничных чтений», отмечал: «В наших понятиях и рассуждениях, относящихся к силам природы, мы постоянно пользуемся символами или гипотезами, которые удостаиваются названий теорий, когда они в состоянии об'яснять нам факты. Увлеченные некоторыми аналогиями, мы приписываем электрические явления действию особой жидкости, которая то течет, то остается в покое. Подобные представления имеют свои достоинства и недостатки. Они дают уму пристанище, но и порабощают его, когда он получает развитие, слишком обширное для своего жилища. Ум часто затрудняется разрушить стены, обратившиеся из убежища в тюрьму» (присутствовавший при этом Фарадей с чувством воскликнул: «Слушайте, слушайте!»).

Эти строки Тиндаль привел и в своих «Воспоминаниях» и тут же подчеркнул, что «никто не чувствовал сильнее Фарадея тиранию гипотез и никто так ревностно не старался уничтожать ее, даже в формах языка. В 1833 году он старался с помощью доктора Уэвелла заменить все термины, испорченные прежними воззрениями. Его мемуар «об электрохимическом разложении», представленный Королевскому обществу 9 января 1834 года, заключал в себе предложение новой терминологии».

Исследованиям по электрохимии Фарадей посвятил несколько серий.

Электрохимия возникла вслед за изобретением «вольтова столба» — электрохимического генератора. По вопросу об источнике электричества в вольтовом столбе шел спор с самого начала его появления.

Первую теорию выдвинул сам Вольта. Эта теория, известная в истории науки под названием «контактной теории» (в русской литературе часто употреблялся термин «теория прикосновения»), заключается в утверждении, что электрический ток возбуждается от прикосновения различных металлов. От этого прикосновения и зарождается электродвижущая сила, которая «разделяет соединенные электричества и гонит их (в виде токов) по противоположным направлениям».