Физика - [83]
В 1833–1834 гг. Фарадей изучал прохождение электрического тока через растворы кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза. Эти законы (их сейчас называют законами Фарадея) сыграли важную роль в формировании представлений о дискретных носителях электрического заряда. К концу 1830-х годов Фарадей провел много важных исследований электрических явлений в диэлектриках.
Постоянное титаническое умственное напряжение подорвало здоровье Фарадея и заставило его в 1840 г. прервать на пять лет научную работу.
Вернувшись к ней вновь, Фарадей в 1848 г. открыл явление вращения плоскости поляризации света, распространяющегося в прозрачных веществах вдоль линий напряженности магнитного поля (эффект Фарадея). Очевидно, сам Фарадей (он взволнованно написал, что «намагнитил свет и осветил магнитную силовую линию») придавал этому открытию большое значение. И действительно, оно стало первым указанием на существование связи между оптикой и электромагнетизмом. Убежденность в тесной взаимосвязи электрических, магнитных, оптических и других физических и химических явлений стала основой всего научного миропонимания Фарадея.
Другие экспериментальные работы Фарадея этого времени посвящены исследованиям магнитных свойств различных сред.
В 1855 г. болезнь вновь заставила Фарадея прервать работу. Он заметно ослабел, стал катастрофически терять память. Ему приходилось записывать в лабораторный журнал все, даже то, куда и что он положил перед выходом из лаборатории, что он уже сделал и что собирался делать дальше. Чтобы продолжать работать, он должен был отказаться от многих вещей, в том числе и от посещения друзей; последнее, от чего он отказался, были лекции для детей. Умер Фарадей 25 августа 1867 г.
Даже далеко не полный перечень того, что сделал Фарадей для науки, дает представление об исключительном значении его работ. В этом перечне следует выделить то главное, что составляет огромную научную заслугу Фарадея: он первым ввел понятие поля в учение об электричестве и магнетизме. Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействи зарядов и токов через пустое пространство, то Фарадей последовательно развивал идею о том, что активным материальным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное поле.
Об этом прекрасно написал Дж. Кл. Максвелл, его последователь, который усовершенствовал учение Фарадея: «Перед мысленным взором Фарадея представали силовые линии, пронизывающие все пространство там, где математики видели центры сил, притягивающих на расстоянии; Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния. Фарадей предполагал источник и причину явлений в реальных действиях, протекающих в среде».
Взгляд на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стал неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.
В честь Фарадея названа единица электроемкости – фарад (Ф).
Джеймс Клерк Максвелл
(13 июня 1831 г. – 5 ноября 1879 г.)
Дж. Кл. Максвелл является создателем электромагнитной теории света и одним из основателей современной физики и техники.
Джеймс Клерк Максвелл родился в Эдинбурге 13 июня 1831 г. В детстве он был очень любознательным и наблюдательным: любил изучать поведение животных, мастерить игрушки.
Осенью 1841 г. отец отдал его в Эдинбургскую академию – учебное заведение, подобное гимназии. Известно, что учился Джеймс сначала плохо, но переломный момент наступил в пятом классе, когда он начал изучать геометрию. Геометрия увлекла его воображение!
Однажды отец взял Джеймса с собой на заседание Лондонского Королевского общества, где при обсуждении проблемы о форме этрусских урн возник вопрос: как нарисовать полностью правильный овал? Джеймс заинтересовался этим, и вскоре предложил простой способ вычерчивания овальных фигур и эллипсов с помощью двух шпилек. Об этой работе потом доложил на заседании профессор Форбс (несовершеннолетним слова не давали!), и она была признана и напечатана в «Научных трудах» общества.
В 1847 г. по совету профессоров, не закончив гимназию, Максвелл поступил в Эдинбургский университет. Здесь он увлекается опытами по оптике, химии, магнетизму.
Отец, видя увлечение сына, помог ему оборудовать физико-химическую лабораторию. Девятнадцатилетний Максвелл доказал очень важную теорему в теории упругости и строительной механики.
В 1850 г. Максвелл переводится в Кембридж, в Тринити-колледж, где в свое время учился Ньютон. Он уже окончательно решил посвятить себя физике и начинает изучать «Экспериментальные исследования по электричеству» М. Фарадея.
В 1854 г. Максвелл успешно сдал выпускной экзамен, после чего ему предложили остаться в Тринити-колледже для подготовки к профессорскому званию.
Когда в 1860 г. Максвелл получил кафедру в Кингс-колледже Лондонского университета, он впервые встретился с Фарадеем. Тогда Максвелл уже серьезно занимался разработкой теории электромагнитного поля.
Эта теория знаменовала собой начало нового этапа в физике. Именно на этом этапе развития физики электромагнитное поле стало реальностью. Мир постепенно начали представлять электродинамической системой, построенной из электрически заряженных частиц, которые взаимодействуют между собой с помощью электромагнитного поля. Большинство физиков исключительно высоко оценили теорию Максвелла. А. Пуанкаре считал ее «вершиной математической мысли». «Наиболее захватывающей во время учебы была теория Максвелла. Переход от сил дальнодействия к полям, как основным величинам, делал эту теорию революционной», – писал А. Эйнштейн.
