Физика

Биография Майкла Фарадея

В сентябре 1791 года в Ньюингтон-Баттсе, к югу от Лондона, родился Майкл Фарадей. Его родители, Джеймс и Маргарет Фарадеи, принадлежали к бедному классу. Джеймс был кузнецом, а Маргарет — дочерью фермера. Джеймс с детства работал в поле, но сельскохозяйственные угодья вокруг большого города в связи с промышленной революцией, начавшейся в 1733 году, постоянно сокращались. Первыми жертвами революции стали работники текстильной промышленности: паровые машины отнимали у них рабочие места. В связи с расширением текстильной отрасли производители хлопка стали поставлять больше сырья. В конце XVIII века Эли Уитни (1765–1825) изобрел хлопкоочистительную машину, работавшую в 200 раз быстрее человека. Люди, занятые в поле и на других этапах обработки, подвергались жестокой эксплуатации или были уволены хозяевами, предпочитавшими новейшие машины, которые позволяли быстрее разбогатеть.

Тенденция к постепенному уменьшению спроса на рабочие руки заставила семью Фарадеев в поисках работы переехать в Ньиюнгтон, расположенный близко от Лондона. Той же осенью в семье родился третий ребенок, Майкл, что очень тревожило его отца: чтобы прокормить еще один рот, ему необходимо было заработать больше денег.

Фарадеи получали от английского правительства пособие: семье выделялся хлеб на неделю, и располагая только этой помощью, в поисках постоянного заработка, они были вынуждены в 1796 году переехать в северный район Лондона, на Веймут-стрит. Юный Майкл практически не ходил в школу: во-первых, сама школа была плохой, а скудные средства родителей не позволяли рассчитывать на большее, а во-вторых, его родители не слишком верили в необходимость образования.

Первая паровая машина

Изобретение паровой машины стало ключевым фактором, запустившим каток промышленной революции.

Первая машина на основе парового котла, похожего на те, что использовались для приготовления пищи, была изобретена французским физиком Дени Папеном (1647-1712) и сконструирована английским инженером Томасом Севери (1650-1715). Ее широкое использование началось в 1700-х годах. В 1712 году конструкция была усовершенствована Томасом Ньюкоменом (1663-1729), сотрудничавшим с Севери, и не менялась в течение 50 лет, до изобретения Джеймсом Уаттом более эффективной модели. В 1774 году Уатт при поддержке крупного капитала смог поставить на коммерческую основу производство новых машин, и к 1800 году в Англии их работало около 500.

Несмотря на все трудности, Фарадеи были счастливой семьей. Они принадлежали к общине сандеманианцев — течения, отделившегося от пресвитерианской церкви Шотландии и англиканской церкви. Сандеманианцы считали бедность достоинством человека, ведь сам Иисус, бывший бедным, говорил, что легче пройти верблюду сквозь игольное ушко, чем богатому войти в Царствие Небесное.

По этой причине, а также и потому, что Фарадею пришлось с юных лет работать — сначала разносчиком газет, а затем в книжном магазине, — его исследовательская деятельность началась довольно поздно, в том возрасте, когда большинство ученых уже обычно совершают свои великие открытия.

Фарадей с большим энтузиазмом относился к интеллектуальным занятиям. Например, ему очень нравилось придумывать разные игры в слова для своих друзей. Вот такой ответ он отправил Бенджамину Эбботту:

«Нет — нет — нет — нет — никто — справа — нет философия еще не мертва — нет — О, нет — он знает это — спасибо — это невозможно — Браво.

В этих строках, дорогой Эбботт, заключен полный и ясный ответ на первую страницу твоего письма от 28 сентября».

Подросток почти не ходил в школу и все время проводил на улице, играя с друзьями в камушки в соседнем переулке от своей лачуги. Позже Фарадей будет сожалеть об этом: «Мое образование было самым обычным и состояло из зачатков чтения, письма и арифметики в самой простой и ничем не примечательной школе».

В 13 лет Майкл Фарадей, бедняк, не получивший практически никакого образования, начал работать. Его отец предпочел бы, чтобы сын стал подмастерьем у кузнеца, но промышленная революция меняла общество. Хотел этого отец Фарадея или нет, но будущее было за паровыми машинами. Несмотря на то что у Джеймса была возможность устроить сына работать вместе с собой, Майкл временно поступил разносчиком книг к Джорджу Рибо, хозяину соседнего книжного магазина на Бландфорд-стрит, недалеко от Бейкер-стрит.

Работа была очень простой: нужно было бегать по окрестностям, что не составляло труда для мальчика, проводившего на улице с друзьями большую часть времени. Такая работа даже не требовала умения читать. Ho при этом Фарадей умел читать, как и многие в то время: все больше людей тянулись к чтению, уровень грамотности в промышленно развитой Европе сильно возрос, отчасти благодаря механизированным прессам, существенно удешевлявшим процесс книгопечатания. Этот всеобщий интерес к книгам давал работу молодому Фарадею, и сам мальчик не мог не поддаться ему. Результат можно угадать: Майкл посматривал на книги, которые разносил, с растущим любопытством. Это любопытство распространилось и на заднюю комнату лавки, где сшивались страницы книг.

Рибо в письме 1813 года так передает жажду Фарадея к изучению нового по книгам:

«После рабочего дня он занимался в основном перерисовкой и копированием сборника Artist’s Repository («Коллекция художников»). номера которого получал еженедельно. […] Еще он часто читал произведение доктора Уоттса «Совершенствование разума», носил его с собой в кармане, когда с утра отправлялся на прогулку, шел смотреть какое-либо произведение искусства или искал какую-то редкость растительного мира или минерал. […] Если у меня была какая-нибудь любопытная книга моих клиентов с картинками, которую нужно было переплести, он копировал их, если они казались ему необыкновенными или занятными».

В 1805 году Фарадей решил стать учеником переплетчика, работавшего в задней комнате книжной лавки Рибо. До этого Майкл не переступал порога библиотеки, но сейчас он оказался в помещении, где хранилось множество книг, хоть и не переплетенных, и сам участвовал в процессе их создания. В то время машины еще не были настолько точны, чтобы заменить ручной труд переплетчика, требующий большой осторожности. Страницы сшивались, обрезались гильотиной, закреплялись на кожаной обложке, которая также делалась вручную. Эта работа позволила Фарадею с головой погружаться в книги, которые он держал в руках.

Майклу было 14 лет, и книги все больше увлекали его. Ему удалось прочитать несколько научных статей — и он почувствовал жадный интерес к науке. Для молодого Фарадея чтение составляло часть работы, так как переплетчик должен проверить готовую книгу. Вначале это было для него утомительно, но упорство помогло преодолеть все затруднения, и за несколько месяцев он восполнил все годы, когда не посещал школу.

Сшивая последнее издание энциклопедии Британника, Фарадей на странице 127 прочел статью об электричестве. Эта статья явилась для него вдохновением и открытием: электричество до сих пор оставалось загадкой. Ho электричество было создано Творцом, и единственный способ понять Бога заключался в объяснении всех тайн природы, включая феномен электричества.

Перед юношей была огромная коллекция книг, предназначенных в основном для высшего английского общества, — это и стало первой искрой. В течение 15 лет чтения книг, не обладая обширными знаниями в области математики, не зная дифференциального исчисления, Фарадей начал ставить первые опыты. Нехватка знаний компенсировалась удивительной легкостью, с которой он чертил графики и придумывал эксперименты. Дело в том, что Фарадей был больше экспериментатором, чем теоретиком. Например, во время работы у него появилась идея, которую поддержал и Рибо, находивший мечты Фарадея о разгадке тайн природы прекрасными: часть книжной лавки была переоборудована в импровизированную лабораторию, занятиями в которой Майкл наслаждался после окончания трудового дня. Лаборатория была весьма примитивной, но после первых экспериментов, вдохновленный чтением книг, Фарадей чувствовал себя настоящим ученым. Он смог сконструировать электростатический генератор — механическое устройство, испускающее искры статического электричества.

Королевский институт располагался неподалеку от книжной лавки Рибо. Именно там читал публичные лекции знаменитый химик и директор института Гемфри Дэви, в скором времени ставший интеллектуальным авторитетом первой величины для молодого Фарадея. Однако Майкл был так беден, что не мог позволить себе купить билет на эти лекции. В ту эпоху стать ученым было практически равнозначно тому, чтобы стать, например, принцем: наукой интересовалось в основном высшее общество, и эти занятия не оплачивались, таким образом, были доступны только хорошо образованным и обеспеченным людям. Как мы знаем, Фарадей в их число не входил.

Страница, вдохновившая Фарадея

Прочитав в энциклопедии Британника статью «Электричество», написанную Джеймсом Тайлером, Фарадей почувствовал, что обязан прояснить содержавшееся в ней противоречие. Тайлер, продолжая давно существовавшие теории, утверждал, что все электрические явления — как оптические, так и тепловые — могут быть объяснены вибрациями некой жидкости, флюида. Бенджамин Франклин говорил, что тела в обычном состоянии имеют электрический флюид, а отрицательный или положительный заряд соответствует уменьшению или увеличению этого флюида. Роберт Симмер (1707–1763) заявлял, что существуют два вида электричества, или флюидов, — положительный и отрицательный — и каждое тело имеет определенное количество флюида. Для проверки этих явлений Фарадей, используя старые бутылки и дерево, построил в задней комнате лавке Рибо маленький электрогенератор. Эта машина, принцип действия которой основан на трении, хранится в Королевском обществе в Лондоне как предмет, созданный великим экспериментальным гением эпохи.

Единственное, что он мог себе позволить, это собрания дискуссионного кружка, состоявшего из молодых рабочих, желавших повысить свой социальный статус. Встречи проходили по средам в 8 вечера в доме преподавателя физики Джона Татума, за участие нужно было заплатить один шиллинг. Татум или члены кружка по очереди готовили небольшую лекцию, выбрав тему на свой вкус. Когда пришла очередь Фарадея, он рассказал об электричестве. Именно тогда начинающий ученый получил первые поздравления за свои научные занятия.

Фарадей с удовольствием вел бы прежний образ жизни, однако дела у него дома шли непросто. Отец был серьезно болен, и семья вынуждена была переехать в квартиру получше, ближе к центру города, однако через несколько месяцев, когда Майклу только исполнилось 19 лет, Джеймс умер.

Семья поселилась в скромном жилище на Веймут-стрит. Фарадей тосковал по отцу, и однажды ночью ему вспомнился давний случай, как отец спас ему жизнь, когда Майкл чуть не упал в дырку между досками старого амбара в Ньюингтоне. В этот момент Фарадей принял решение, что будет развивать свой ум насколько это возможно, чтобы стать великим натурфилософом. Он решил продолжать работу переплетчиком, чтобы содержать семью, но одновременно приложить все усилия для достижения великих интеллектуальных горизонтов, несмотря на свое скромное происхождение и надменность науки, признававшей только голубую кровь, в эпоху, когда впервые люди из низших слоев пытались улучшить свое социальное положение, выступая против сложившегося status quo. Искра жизни Гальвани, смерть отца, чтение в лавке Рибо книг, предназначенных для других, занятия с Татумом — все это подстегивало юношеские мечты Фарадея.

Ho он должен был финансово помогать семье, и юноше нередко казалось, что судьба против него: все словно сговорились, чтобы он оставался простым переплетчиком, был еще одним колесиком огромного лондонского механизма. Мечта быть ученым становилась все призрачнее. Как только у Фарадея появлялось свободное время, он чувствовал, что должен не читать, а трудиться, ведь мать и братья зависели от него.

Натурфилософы не могут работать в таких условиях. Значит, не стоило и мечтать о том, чтобы однажды стать одним из них.

Королевский институт, колыбель британской науки

Королевский институт Великобритании был частным учреждением для высшего класса, неким научным Олимпом, который вмещал только ученых из высших слоев общества. При этом основной целью Королевского института было просвещение и распространение науки и способов ее применения в повседневной жизни, проведение публичных лекций и экспериментов. Его основателем был Бенджамин Томпсон, более известный как граф Румфорд, родившийся в Массачусетсе (США) в 1753 году. Научные достижения позволили ему вступить в Лондонское королевское общество в 1799 году. В том же году он и ботаник Джозеф Бэнкс предложили Георгу IN проект создания института, первым президентом которого стал Джордж Финч. Параллельно в Королевском химическом колледже и Правительственной школе горного дела и прикладных наук разрабатывались технические новшества.

Ho произошло одно из тех случайных совпадений, которые резко меняют обычный ход вещей. Однажды человек по имени Денс Джунр, член Королевского института, вошел в лавку Рибо. Джунр заинтересовался одной из книг, переплетенных Фарадеем: на страницах, заключенных во внушительный переплет, были пометки самого Фарадея, которые он делал на собраниях Татума. Джунр попросил книгу на некоторое время, и Рибо согласился. Через несколько недель книга вернулась в лавку, а среди ее страниц лежало четыре листка. Фарадей с большим удивлением обнаружил, что это были билеты на следующий цикл публичных лекций Гемфри Дэви. Это был подарок небес, который чудесным образом открывал Фарадею путь к его мечте. He зря считается, что жизнь Фарадея достойна литературного произведения, поэтому его биография занимает писателей гораздо больше, чем биография Ньютона, Эйнштейна или Мэрилин Монро.

Гемфри Дэви был для Фарадея одним из самых великих натурфилософов. Фарадей с трудом сдержал свои эмоции, когда впервые ступил на порог Королевского института, чтобы прослушать лекцию элегантного Дэви. Это произошло 29 февраля 1812 года, и, возможно, это был самый волнующий день в жизни Фарадея. Чтобы никогда не забывать о нем, Майкл перед началом лекции, сидя в аудитории, открыл тетрадь и очень подробно записал все, что его окружало: «Писатели и ученые, практики и теоретики, синие чулки и модно одетые дамы, старики и молодежь — все эти взволнованные люди переполняли лекционный зал». Синие чулки, о которых пишет Фарадей, — это члены Общества синих чулок (Blue Stocking Society), интеллектуального кружка, собиравшегося в доме Элизабет Монтэпо, известной дамы той эпохи. Наконец, на кафедру вышел Дэви и, как всегда блестяще, прочел лекцию. Аудитория слушала его в полной тишине, а Фарадей старался не упустить ни единого слова из уст своего кумира и сделал ряд записей и зарисовок на 96 страницах.

Гемфри Дэви, покровитель Фарадея

В жизни сэра Гемфри Дэви можно провести некоторые параллели с его помощником и протеже Майклом Фарадеем: ученый также происходил из бедной семьи. Дэви родился в Пензасе, в Корнуолле, 17 декабря 1778 года. Его отец был резчиком по дереву, а сам Дэви стал учеником аптекаря. Однако с 1797 года, вдохновившись книгой французского химика Антуана Лавуазье, Дэви принял решение стать химиком. Он был учеником у аптекаря, а по завершении обучения поступил помощником к врачу, который основал учреждение для исследования лечебных свойств газов. Уже в 20 лет Дэви стал заведующим учреждения и ставил эксперименты, опровергающие теорию о теплороде, предложенную самим Лавуазье, который вдохновил юношу к занятиям химией. Согласно данной теории, каждое тело обладает определенным количеством теплорода (вещества, отвечающего за тепловые процессы), и изменение температуры, происходящее при контакте двух тел с разной температурой, связано с передачей теплорода. Дэви показал, что при трении двух кусочков льда между собой они начинают таять, хотя не обладают достаточным для таяния количеством теплорода. После этого опыта он понял, что тепло каким-то образом связано с движением.

Член Королевского института

Уже став лектором Королевского института, в 1813 году Дэви опубликовал книгу, в которой впервые шла речь о применении химии в сельском хозяйстве. Однако самые заметные достижения сделаны Дэви в области электричества. Например, он создал самую мощную в мире батарейку, состоявшую из 250 металлических пластин. Это гигантское устройство использовалось для выделения калия, натрия, бария, стронция, кальция и магния. В 1811 году ученый серьезно пострадал из-за химического отравления, а через год сильно повредил себе глаза в результате взрыва трихлорида азота. Он был назначен президентом Королевского общества. Умер Дэви в Женеве 29 мая 1829 года, во время одного из путешествий по странам Европы, которые он совершал для обмена знаниями с коллегами-учеными.

С лекции он вернулся в восторженном настроении: наконец-то перед ним открылся путь, о котором он мечтал. Однако дорога домой пролегала по темным улицам, на которых так не хватало городского освещения, и Фарадей начинал понимать, что после завершения цикла лекций Дэви ему придется оставить эту жизнь, найти себе более оплачиваемую работу, чтобы содержать семью, и, в конце концов, отказаться от надежд и мечтаний. Конечно, можно попробовать каким-то образом привлечь внимание Дэви, который обладал достаточным авторитетом, чтобы открыть талантливому переплетчику дверь в науку. Ho как это сделать, было непонятно.

В течение следующих месяцев, за которые Фарадей посетил еще три лекции Дэви, ему пришла в голову идея. Майкл скопировал свой конспект лекций, переплел его в книгу с изысканной обложкой и вручил Дэви как подарок. Фарадей хотел произвести на ученого такое же впечатление, какое некоторое время назад он произвел на Денса Джунра, подарившего ему билеты на лекции Дэви. Вместе с прекрасно переплетенной книгой конспектов Майкл также вручил ученому письмо с просьбой о работе. Фарадей рассчитывал встретить то же восхищение, как и произведенное на Денса Джунра. Подаренная книга из 396 страниц в искусном переплете представляла собой начисто переписанный конспект с цветными иллюстрациями.

В это время Дэви сделал перерыв в чтении лекций: он был произведен королевой в рыцари, а также женился на богатой вдове и отправился в медовый месяц в Шотландию до конца года. Однако Фарадей терпеливо ждал реакции Дэви на свой подарок и просьбу. Для него это был последний шанс осуществить свою мечту. Ho ответа все не было, и Майкл был вынужден приступить к трудам в качестве переплетчика. Срок его ученичества у Рибо закончился, он получил работу у нового хозяина, Анри Деляроша, которая оплачивалась выше, но Делярош считал, что научные мечты Фарадея только мешают работе.

Наконец, 24 декабря элегантный лакей позвонил в дверь на Веймут-стрит и вручил Фарадею записку от самого ректора Королевского института Гемфри Дэви:

«Я очень далек от того, чтобы с неблагодарностью принять этот образец доверия, который Вы мне вручили и который является свидетельством рвения, внимания и способностей. Я вынужден отсутствовать в городе и не вернусь раньше конца января. Буду рад встретиться с Вами после возвращения, когда Вы пожелаете. Мне будет приятно помочь Вам в том, что будет в моих силах».

Фарадею был 21 год. Он встретился с Дэви, чтобы стать его учеником, однако ученый вынужден был отказать юноше, так как вакантных мест в институте не было. Майкл находился на грани отчаяния. Он видел перед собой только работу переплетчика, которая теперь казалась ему настоящим наказанием. Ho по воле судьбы помощник Дэви был уволен за драку, и ученый взял Фарадея под свое покровительство. Возможно, он решился принять на работу молодого человека без опыта, потому что и сам имел похожую судьбу: Дэви также в 22 года был принят лектором в Королевский институт его основателем Рум- фордом, несмотря на то что был молодым провинциальным ученым, и сам Румфорд сомневался в его талантах.

Дэви предложил Фарадею пост помощника в лаборатории — это была самая нижняя ступень в иерархии должностей Королевского института. Однако Фарадей принял предложение. Для него это была возможность попасть в круг образованных людей, оказаться в настоящей лаборатории, учиться у Дэви, а затем и самому подняться по социальной лестнице.

 

Print Friendly, PDF & Email

Это интересно:

Первый трансформатор
В августе 1831 года Фарадею пришло в голову расположить две обмотки на противоположных с...
Взаимодействие между магнетизмом и светом: эффект Фарадея
Хотя казалось, что свет и магнетизм не имеют ничего общего, на самом деле они взаимосвязан...
Детство Альберта Эйнштейна
В конце XIX века весь мир был очарован мощью электричества. И в то же время ученые изо в...
Эксперимент Майкельсона – Морли
В 1887 году Альберт Майкельсон и Эдвард Морли попытались измерить силу воздействия эфира н...
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker