Покоренный электрон
Шрифт:
По стопам великого Ломоносова
В годы, когда В. В. Петров начинал свои исторические опыты, в переплетную мастерскую лондонского книготорговца Жоржа Рибо поступил учеником двенадцатилетний мальчик Михаил Фарадей. Заработков его отца — кузнеца не хватало на жизнь. Семья была большая. Мальчику пришлось оставить начальную школу и пойти работать.
Разлуку со школой Михаил Фарадей переживал очень тяжело. Он всячески старался пополнить свое образование, читал книги, которые приносили переплетать.
По вечерам, а также в воскресные дни, будущий ученый посещал публичные
Чтобы углубить свои знания по физике и химии, молодой переплетчик поступил слугой в лабораторию Дэви; там он мыл посуду, подметал пол и заменял Дэви в тех опытах, которые грозили взрывом.
Спустя некоторое время Фарадей начал сам производить опыты. В 1816 году он опубликовал свою первую научную работу.
В 1824 году Гемфри Дэви — президент Королевского общества (английская Академия наук) с возмущением узнал, что его бывший слуга выдвинут кандидатом в академики. Дэви потребовал, чтобы Фарадей снял свою кандидатуру. Фарадей отказался, и его единодушно избрали в члены Королевского общества при одном только голосе против. Этот единственный голос «против» принадлежал по всей вероятности Дэви.
В своей научной деятельности Фарадей развивал и углублял идеи, высказанные гениальным русским ученым — М. В. Ломоносовым.
Одной из самых любимых книг Фарадея, оказавшей большое влияние на его творчество, была книга русского академика Леонарда Эйлера: «Письма к немецкой принцессе». История этой книги такова.
В пятидесятых годах XVIII столетия Эйлер жил за границей. Между ним и Ломоносовым завязалась дружеская переписка. Взгляды Ломоносова и Эйлера во многом совпадали. Эйлер горячо поддерживал Ломоносова во всех его научных начинаниях.
В 1766 году Эйлер вернулся в Петербург и вскоре подготовил к печати книгу, высказав в ней те взгляды на природу, которые возникли у него в результате переписки с Ломоносовым и своих собственных исследований. Эта книга называлась «Письма о разных физических и философических материях, писанные к некоторой немецкой принцессе».
Читала ли какая-нибудь принцесса «Письма» Эйлера, поняла ли она в них что-нибудь — неизвестно. Но Фарадей их не только читал, но и внимательно изучал.
Эйлер, разделяя материалистические взгляду Ломоносова, предлагал решительно изгнать из науки всякие вздорные представления об «электрических жидкостях», «флюидах» и «теплородах».
Как и Ломоносов, Эйлер был убежден, что все тела, все вещества состоят из мельчайших «нечувствительных» частичек — корпускул или атомов. Следуя Ломоносову, он пришел к мысли о единстве явлений: механической силы, теплоты, света электричества, магнетизма.
Фарадей также был убежден в единстве магнитных и электрических явлений и решил доказать это на опыте.
Единство магнитных и электрических явлений
Еще задолго до Фарадея было известно, что молния может намагничивать и размагничивать стальные предметы. Например, в июле 1681 года молния ударила в корабль. Кроме обычных повреждений, причиненных ею, было замечено, что все три корабельных компаса испортились: два— размагнитились, у третьего северный конец
стрелки стал показывать юг.Однажды молния ударила в лавку торговца металлическими изделиями и разбила ящик, в котором лежали ножи и вилки. Некоторые ножи и вилки оплавились, другие оказались намагниченными.
Следовательно, электрический разряд способен придавать стали магнитные свойства и отнимать их.
Несколько важных наблюдений сделали ученые, искавшие связь между магнитными и электрическими явлениями. Один из них — датский физик Эрстед заметил, что электрический ток влияет на магнитную стрелку. Эрстед натянул провод от батареи в направлении с севера на юг. Под проводом он положил компас и пропустил по проводу ток. Стрелка компаса немедленно отклонилась в сторону.
Эрстед записал свое наблюдение: «гальваническое электричество, идущее с севера на юг над свободно подвешенной магнитной иглой, отклоняет ее северный конец к востоку, а, проходя в том же направлении под иглой, отклоняет ее к западу».
Известие об этом открытии Эрстед опубликовал 21 июля 1820 года.
Два месяца спустя — 25 сентября 1820 года — французский ученый Араго намотал на стеклянную трубочку несколько витков проволоки и положил в трубочку стальную иглу.
Когда по проволоке пропустили сильный электрический ток, игла намагнитилась.
Одновременно с Араго другой французский ученый — Ампер показал, что электрический ток, текущий по проводам, обладает магнитными свойствами. Он изобрел особый прибор, устройство которого показано на рис. 21: два прочных проводника разной длины изогнуты в виде буквы Г и укреплены вертикально.
Рис. 21. Прибор Ампера.
В верхней части этих Г-образных стоек сделаны чашечки. Обе стойки укреплены в приборе так, чтобы чашечки находились одна над другой.
В чашечки Ампер налил ртуть и опустил в них иголки, служившие опорой для проволочной четырехугольной рамки. Ртуть обеспечивала надежный контакт, а на иголках рамка могла вращаться очень легко, почти без всякого трения.
Перед опытом рамка была повернута так, чтобы один ее край находился против стойки, соединенной с плюсом батареи. Как только Ампер включил ток, рамка тотчас повернулась. Ее край отодвинулся от стойки, присоединенной к плюсу батареи, и приблизился к стойке, соединенной с минусом батареи. Сколько Ампер ни поворачивал рамку, она неизменно и упорно возвращалась к стойке, соединенной с минусом батареи.
Ампер установил, что электрический ток обладает магнитными свойствами: рамка, по которой течет ток, становится как бы магнитом. Токи, текущие в одном направлении, взаимно притягиваются, а токи, текущие в противоположных направлениях, отталкиваются.
Эрстед, Араго и Ампер неопровержимо доказали существование связи между магнитными и электрическими явлениями.
Фарадей же был убежден в большем. Он считал, что электричество и магнетизм, — как орел и решка из монете, — две стороны одного и того же явления. А чтобы доказать это — требовалось «превратить электричество в магнетизм и магнетизм в электричество». Так и было записано в 1821 году в дневнике Фарадея.