Десять самых красивых экспериментов в истории науки - [23]

>Поляризация света при отражении и прохождении через поляризующий кристалл

Однако ничего не произошло. Направление колебаний не изменилось. Фарадей стал повторять эксперимент при постоянных токах, при перемежающихся токах, при токах, проходящих через различные растворы, но сколь-нибудь заметного эффекта отмечено не было. Он стал направлять световой поток не перпендикулярно, а параллельно электрическому току, однако смещения поляризации не происходило и в этом случае. Подумав, что его батареи недостаточно мощные, Фарадей продолжил эксперименты с генератором статического электричества, заряжая стеклянную пластину и пропуская пучок света сквозь нее в разных направлениях. Но и это ни к чему не привело.

>Опыт с поляризацией. Квадратная стеклянная пластинка (слева) помещается между противоположными полюсами (северным и южным) электромагнита. Пучок поляризованного света, проходящего через стекло, вращается электромагнитным полем

>Рисунок из дневника Фарадея

И только тогда он решил обратиться к магнетизму. Найдя у себя в лаборатории тяжелый кусок оптического стекла площадью примерно двенадцать квадратных сантиметров и толщиной чуть более сантиметра, он поместил его рядом с полюсами мощного электромагнита. Лампу и поляризующую поверхность он расположил так, что горизонтальные световые волны проходили вдоль стекла. Глядя через призму Николя, он вращал ее до тех пор, пока луч не исчезал. Затем он включал ток. Изображение пламени неожиданно появлялось вновь. Он выключал магнит, и пламя снова исчезало. Магнитное поле заставляло пучок света повернуться!

Вся предыдущая работа Фарадея по исследованию электричества и магнетизма приближалась к кульминации. Радость от полученных результатов заставила его продолжить эксперименты с удвоенной силой. «Сейчас у меня нет и минуты ни на что иное, кроме работы, — писал он одному из коллег. — Мне удалось обнаружить прямую связь между магнетизмом и светом, а значит, между электричеством и светом, и это открывает столь широкое и многообещающее поле деятельности, что мне хочется первому на него взглянуть…. У меня действительно нет времени об этом рассказывать, я ни с кем не встречаюсь и всецело занят только работой».

Как удалось понять Фарадею, направление магнитного поля имеет огромное значение. Когда он помещал северный полюс магнита с одной стороны стекла, а южный — с другого, ничего не происходило. Ничего не происходило и в том случае, когда одинаковые полюса оказывались с обеих сторон стекла или когда одинаковые полюса оказывались с одной стороны от стекла. «Но. — записал он в своем дневнике (как Ада Лавлейс, он от возбуждения подчеркнул это слово три раза), — когда противоположные полюса магнита оказываются с одной стороны, они воздействуют на поляризованный луч, и, таким образом, доказано, что магнитная сила и свет взаимосвязаны».

Он подтвердил, что мощный постоянный магнит также способен вращать луч, а вместо стекла можно использовать и иные прозрачные материалы. Одни ведут себя лучше, чем другие, но в любом случае степень вращения зависела от величины магнитного поля. При изменении полярности поля на противоположную луч тоже меняет направление поворота. Итак, были поставлены все точки над «i»: электричество связано с магнетизмом, а магнетизм со светом.

Джеймсу Максвеллу осталось только через двадцать лет показать в своих знаменитых уравнениях, что свет имеет электромагнитную природу. Не останавливаясь на достигнутом, Фарадей пошел дальше и принялся за создание единой теории, объединяющей и гравитацию с магнетизмом, — стремление, которое с тех пор не оставляло ни его, ни Эйнштейна, ни многих других ученых. «ВСЁ ЭТО — МОЯ МЕЧТА, — записал он в своем дневнике. — Нет таких чудес, которые не смогут стать истиной, если только они не противоречат законам природы, а лучшим доказательством непротиворечия является эксперимент».

Все это время Ада не выходила у него из головы. «Видишь, что ты со мной творишь, — писал ей Фарадей в 1951 году, т. е. через шесть лет после того, как умолял ее забыть о нем. — Ты говоришь — пиши, и я пишу, и как жаль, что у меня нет ни сил, ни возможности отдохнуть, чтобы позволить себе и многое другое». В следующем году Ада умерла от рака шейки матки. Было ей тогда всего тридцать шесть. Фарадей пережил ее на пятнадцать лет.

Глава 7 ДЖЕЙМС ДЖОУЛЬ Что такое работа

Вы немало удивитесь, узнав, что до недавнего времени бытовало мнение, будто жизненную силу можно разрушить целиком и навсегда. Так, например, считалось, что если груз падает на землю, то его жизненная сила полностью исчезает, а труд, потраченный на поднятие груза на высоту, с которой он упал, оказывается абсолютно бесполезным.

Джеймс Джоуль. Манчестерская лекция, 1847 год

Мы не знаем, о чем думалось Уильяму Томсону в тот облачный августовский день 1847 года, когда он пешком отправился из Шамуа в Сен-Жерве, но не исключено, что его мысли были заняты физикой. Томсон был вундеркиндом и первую свою научную работу опубликовал, когда ему было всего шестнадцать. Сразу после окончания Кембриджа в возрасте двадцати двух лет он получил должность профессора естественной философии в университете Глазго, и теперь, по истечении года, путешествовал по Французским Альпам в надежде покорить Монблан. Томсон начинал верить, что все силы природы должны быть взаимосвязаны (он был «оплодотворен огнем Фарадея»), и вполне мог обдумывать эту идею, преодолевая перевал Коль-дю-Боном, где среди восходителей и увидел знакомое лицо Джеймса Джоуля.